民航地面設(shè)備保障決策優(yōu)化方法研究

巢琥　吳瀟潔　魏東濤

摘 要 中國(guó)的民航地面設(shè)備是整個(gè)裝備制造領(lǐng)域中對(duì)于安全性和可靠性要求最高的設(shè)備集群之一，其保障能力直接影響航空飛行的效率和安全。本文研究了民航地面設(shè)備的保障特點(diǎn)，提出了適用的仿真模型，給出了維修保障決策優(yōu)化的方法。

關(guān)鍵詞 民航 保障 決策優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)民航行業(yè)的迅猛發(fā)展，民航機(jī)種（型）多、數(shù)量大，保障設(shè)備數(shù)量大、種類(lèi)多，維修保障能力不足制約著民用航空業(yè)的發(fā)展。在民航裝備保障過(guò)程中，一方面是要求有足夠的備件庫(kù)存，以滿足維修需求，另一方面又要求提高庫(kù)存的利用率，避免資金浪費(fèi)。因此，需結(jié)合維修保障的實(shí)際需求，搜集裝備組成單元和備件數(shù)據(jù)，建立算法模型，評(píng)估維修保障能力，進(jìn)行定性分析和量化研究。

1保障評(píng)估指標(biāo)的建立

結(jié)合民航保障裝備的具體情況，應(yīng)重點(diǎn)圍繞民航裝備的可用性和任務(wù)成功性開(kāi)展效能評(píng)估研究。根據(jù)《可靠性維修性保障性術(shù)語(yǔ)》中對(duì)可用性有明確定義：可用性是指產(chǎn)品在任一時(shí)刻需要和開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，處于可工作或可使用狀態(tài)的程度，可用性的概率度量稱(chēng)為可用度。結(jié)合可用性定義分析可知，民航設(shè)備發(fā)生故障或者進(jìn)行維修以及維護(hù)保養(yǎng)工作時(shí)，其處于不可用的狀態(tài)。因此，可從定義民航地面設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)故障發(fā)生次數(shù)或發(fā)生頻率以及消除故障所需時(shí)間等方面來(lái)描述民航地面設(shè)備是否處于可用狀態(tài)，即可通過(guò)分析民航地面設(shè)備的可靠性、維修性等來(lái)間接分析確定其可用性水平。為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，在評(píng)估中將一些與航空民航地面設(shè)備相關(guān)的測(cè)試性等指標(biāo)在維修性中體現(xiàn)?？煽啃允侵府a(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。維修性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。

2仿真模型選擇

目前裝設(shè)備維修保障使用的主要模型如下：

2.1 LCOM（Logistics Composite Model）模型

該模型是由美國(guó)空軍后勤司令部航空系統(tǒng)中心（ASC）與美國(guó)蘭德公司從20世紀(jì)60 年代開(kāi)始合作開(kāi)發(fā)的裝備評(píng)估與分析仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和蒙特卡洛法仿真，目前已成為美空軍主要的保障性仿真模型。

2.2 SCOPE模型

該模型是美空軍建模中心（AFMC）開(kāi)發(fā)的保障性仿真模型，它可以用于以下評(píng)估：設(shè)置零散供應(yīng)級(jí)與批量級(jí)的供應(yīng)水平；為基地的可修件編程修理計(jì)劃；管理橫向補(bǔ)給；當(dāng)批量供應(yīng)級(jí)單位缺貨時(shí)為備件確定分配的優(yōu)先性。

2.3 SIMLOX模型

該模型是瑞典系統(tǒng)與后勤工程公司（SYSTECON）開(kāi)發(fā)的一個(gè)效能仿真模型，用來(lái)進(jìn)行保障系統(tǒng)效能分析。該模型能夠針對(duì)裝備交付使用后影響效能的因素（例如保障體制、保障資源、備件配置、作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)等）進(jìn)行建模仿真，并最終輸出裝備效能的評(píng)估結(jié)果。

目前國(guó)外對(duì)裝備進(jìn)行效能評(píng)估的方法主要有層次分析法、ADC法、綜合模糊評(píng)估法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估法、主成分分析法、數(shù)據(jù)包分析法、指數(shù)法、Petri網(wǎng)分析法、模塊化評(píng)估結(jié)構(gòu)模型、SEA方法等。這些方法和模型以評(píng)估目的為中心，不少業(yè)內(nèi)人士從不同角度探討了系統(tǒng)的評(píng)估問(wèn)題，在實(shí)際中取得了許多成果。

Kagazyo不僅基于技術(shù)指標(biāo)，而且還基于資源、社會(huì)等指標(biāo)，采用層次分析法對(duì)能源方案的選取進(jìn)行了詳盡的評(píng)估。

Satty則對(duì)層次分析法理論作了進(jìn)一步研究，指出：可信的決策理論根據(jù)評(píng)估指標(biāo)的排序（ranks）與優(yōu)先權(quán)（priority）應(yīng)該得到維修的評(píng)估方案，而用幾何平均數(shù)法、對(duì)數(shù)最小二乘法、最小二乘法等其它方法生成優(yōu)先權(quán)向量（priority vectors）時(shí)會(huì)使最終的評(píng)估結(jié)果出現(xiàn)不一致的情況。為克服上述弊端，Satty主張采用主特征值法（principal eigenvalue method）進(jìn)行排序。

Bevilacqua等已將層次分析法用于意大利一家十分重要的煉油廠維護(hù)方案的選取問(wèn)題，并且為提高AHP方法的效率采用了靈敏度分析法。

Ishibuchi將方案決策看作分類(lèi)問(wèn)題，并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作分類(lèi)系統(tǒng)，同時(shí)探討了用其進(jìn)行軟決策的各種技術(shù)。

Molina則認(rèn)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是方案評(píng)估中一種很有效率、潛力的方法，并將其應(yīng)用于橋梁系統(tǒng)的性能評(píng)估。

Tamura等將層次分析法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提出了神經(jīng)層次分析法（neural AHP），并在柔性制造系統(tǒng)的多目標(biāo)評(píng)估中證明了其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的層次分析法。

Kaplan和Orr提出一個(gè)檢測(cè)裝備后勤保障人員的最佳分配模型，這個(gè)模型確定最佳維修方案和備件儲(chǔ)存。

Neumann 和Ulam在20世紀(jì)40年代提出了蒙特卡羅方法也叫隨機(jī)抽樣模擬或是統(tǒng)計(jì)模擬的方法。它是一種極其重要的數(shù)值計(jì)算方法，以概率相關(guān)理論為基礎(chǔ)，一般通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)或是偽隨機(jī)數(shù)來(lái)仿真實(shí)際生活中的一些隨機(jī)現(xiàn)象。

通過(guò)研究以上算法和模型，結(jié)合民航地面設(shè)備維修保障特點(diǎn)，采用蒙特卡羅方法對(duì)地面設(shè)備部件單元的故障率進(jìn)行仿真，在備件維修和更換過(guò)程中采用排隊(duì)論進(jìn)行模擬較為適宜。

3保障能力優(yōu)化及驗(yàn)證

在完成民航地面設(shè)備指標(biāo)體系構(gòu)建，并確定需開(kāi)展的工作項(xiàng)目及實(shí)施方法后，應(yīng)按照設(shè)計(jì)的模型算法和評(píng)估方式，選擇一型民航地面設(shè)備進(jìn)行模擬評(píng)估。通過(guò)對(duì)評(píng)估過(guò)程及評(píng)估結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)評(píng)估方式的正確性，并給出相應(yīng)合理的改進(jìn)建議。

參考文獻(xiàn)

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