| 标题 | 维修器材储备概率模型与管理决策系统研究 |
| 范文 | 彭志刚++怀利敏 摘要：针对现有维修器材储备工作中存在的一些突出问题，本着立足现有、着眼发展，突出重点、保障急需的原则，构建了维修器材储备概率模型，使维修器材储备工作趋向于业务管理信息化和决策支持科学化，确保维修器材储备的品种、规格、数量、质量，保证“储得准”、“储得好”，最大发挥维修器材使用效能。 关键词：维修器材 概率模型 管理 决策 1.需求分析 目前维修器材储备管理的手段和方法尚不能适应快速发展的网络化和信息化要求，在开展维修器材储备管理工作时，还存在以下一些问题： 1.1维修器材储备单项标准制定困难 维修器材储备管理的主要工作就是制定维修器材储备单项标准并予以执行。在制定维修器材储备单项标准时，还是采用本地填表、经验计数的方式，对地域环境、作业强度、使用单位、储备品种、储备数量等方面分析不够，系统性不强，标准化程度低，差错率高，变更调节难度大，难以满足准确、快速、高效的需求。 1.2维修器材储备信息收集繁杂，决策作用弱 维修器材储备品种多、规格杂、基数不一致、理化特性各异、包装形式不统一、储备环境复杂、保障技术难度大，这些均对维修器材入库储备和出库使用带来很大不便。特别是在高强度使用条件下，使用环境等因素的不同，也对维修器材入库储备的品种、数量、质量、包装、环境条件等一系列参数提出了严格要求。这么多繁杂的信息，都必须靠平时积累和维护，对信息的收集要求高、收集难度大，无法提供管理决策支持。 因此，迫切需要运用科学的数学建模方法，用以快速、准确地制定维修器材储备单项标准，通过网络化和信息化的方式和手段，实现维修器材储备工作远程和自动管理功能。 2.维修器材储备单项标准数学模型的建立 2.1泊松分布概率模型在维修器材储备单项标准的应用 维修器材使用的前提是出现故障并发生了维修事件。随机故障过程如图1所示，暂不考虑维修时间和更换时间，图中t1、t2、……、tn-1、tn，为发生故障的时刻，x1、x2、x3、……、xn表示故障间隔时间。设t0=0，则xi=ti-ti-1 （i=1、2、……、n），令N（t）为在[0，t]运行时间内发生的故障次数，则N（t）是一个对应运行时间t的非负整数。 图1维修器材故障模型随时间的进程 N（t）是离散型随机变量，而故障间隔时间x（n）是连续型随机变量。对上述的故障过程来说它是一个随机过程。在某一段时间内（t，T）发生故障的次数N（t，T）等于K的概率服从泊松分布，如式（1）所示： （1） 对于具有随机需求的维修器材保障系统而言，通常建立以不缺货概率为目标的系统模型。设X表示在规定时间t内所需某类维修器材的数量，其为随机变量。记a为该类维修器材的需求率，N为维修器材储存量，P（X 不缺货概率为 （3） L—使用单元中含有该类维修器材的数量； f（x）—维修器材需求密度函数； T—预计该维修器材单元额定工作使用的时间，即满足器材在使用时间内不会出现故障； a—该类维修器材的需求率数据。 2.2维修器材故障与失效率数据的取得 非电子零部件可靠性失效率数据来自美国RAC出版物（NPRD--91）“非电子零部件可靠性数据”。电子类可参照总装电子信息基础部颁布的标准《GJB Z299C-2006电子设备可靠性预计手册》进行执行。美国RAC出版物（NPRD--91）“非电子零部件可靠性数据”拥有大量元器件/组件方面的定量和定性数据库，并通过几种形式来提供这些数据。这些数据来源于众多的企业和政府试验与现场数据源，并得到不断的更新。 2.3模型求解 按照不缺货概率公式 ，在式中，如果已知LaT和N值，则可求出不缺货概率P（X≤N）值。反之，当给定了维修器材保障目标要求—不缺货概率；那么，在已知LaT值时则可确定维修器材的储存量N。 按照维修器材故障等级进行分类，不缺货概率P（X≤N）的数值分为以下四类： 一类（严重）故障等级的不缺货概率P（X≤N）暂定为0.98； 二类（较严重）故障等级的不缺货概率P（X≤N）暂定为0.95； 三类（临界的）故障等级的不缺货概率P（X≤N）暂定为0.80； 四类（轻度的）故障等级的不缺货概率P（X≤N）暂定为0.60。 重点突出在一类（严重）故障等级和二类（较严重）故障等级的维修器材储备量上，使其满足不缺货要求。 在给定器材保障目标P（X≤N）值后，已知LaT便可利用泊松分布函数表确定出相应的器材储存量N。当所需确定的器材品种数目较多时，若不利用计算机进行求解，计算则显得较为繁琐。为了比较快速地估计出维修器材储存量N，此时可采用估算方法。 分析不缺货概率P与N的关系可知，在泊松分布条件下，需求量X的均值为E（X）=LaT。当LaT=1.0时，P（X≤LaT）=0.7358，且P（X≤LaT）值随LaT值的增大而减小，如LaT=6.0时，P（X≤LaT）=0.6063。这说明，即使储存LaT个器材，仍可能以约40%的概率因缺乏维修器材而不能工作。 为了提高良好工作概率，必须增大维修器材储存量。 当 LaT=2.0时，P（X≤2.5LaT）=0.9843 LaT=2.0时，P（X≤2LaT） =0.9473 LaT=2.0时，P（X≤1.5LaT）=0.8571。 LaT=2.0时，P（X≤1.0LaT）=0.6766。 而且P（X≤2LaT）值随LaT值的增大而增大。 因此可取N值如下： 一类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.98，取N=2.5 LaT； 二类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.95，取N=2.0 LaT； 三类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.80，取N=1.5 LaT； 四类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.60，取N=1.0 LaT。 3.维修器材储备管理决策系统设计 “维修器材储备管理决策系统”采用ASP.NET+国产数据库系统开发，具有维修器材储备标准和计划的自动生成、数据查询、统计汇总、计划分析以及需求预测和评估等功能，可依照地域环境、作业强度、使用单位等不同参数，提供各种可快速执行的维修器材储备单项标准和计划，满足对维修器材供应需求。 3.1系统结构设计 现有内部信息网络系统按实现的结构一般可分为两大类：C/S 结构和B/S 结构。由于B/S 结构采用Internet/Intranet 技术，客户端只需标准的浏览器，具有系统扩展维护简单、采用面向对象技术，代码可重用性好等优点，是未来管理信息系统发展的一个主要方向，因此本系统选用专置小型高性能服务器，按照统一模式和协议，对系统进行架构。 3.2系统功能模块设计 维修器材储备管理决策系统功能模块设计如下图2： 3.2.1单项标准的查询和制定。查询单项标准数据库中的储备器材名称、型号规格、计量单位、单装数量、单价、具体用途、生产单位、器材储存期、重量、包装体积、包装型式、结构状况、材料性质等参数内容，其中单项标准采用泊松分布概率模型进行计算得出。 3.2.2生成需求申请计划。需求申请计划主要包括如下功能： 第一，根据单位工作需求和设置，自动生成需求申请计划； 第二，需求申请计划汇总查询，可按维修器材的类别、时间、部门等进行汇总查询； 第三，计划完成情况查询，将需求申请计划与实际分配计划进行对比，分析和评估计划的完成情况，并做好需求预测。 3.2.3统计报表打印输出 统计报表打印输出主要包括对制定单位、日期、种类等的需求申请计划和需求申请统计报表的查询打印和输出。 3.2.4系统辅助功能。系统辅助功能主要包括如下功能： 第一，代码查询。包括供应厂家代码查询、部门代码查询、维修器材代码查询等；第二，用户维护。包括新用户注册、用户删除、口令修改等。第三，权限设置。设置用户查询权限等。第四，系统外部接口。与其他系统对接等。 3.3数据库和发布方式 数据库选择综合考虑开发系统的安全性、可靠性、数据量、事务处理能力、分布性、可移植性等多方面因素。管理决策支持系统的后台支持数据库拟采用国产数据库，发布方式采用ASP.NET动态开发环境方式。 3.4安全性设计 管理决策支持系统在安全设计中使用访问控制机制、授权机制、加密机制、数据完整性鉴别机制和审计、监控、防抵赖等安全机制，使得攻击者、破坏者、抵赖者“走不脱”，同时跟踪入侵者轨迹，并进一步对网络出现的安全问题提供调查依据和手段，实现信息安全的可审查性。 4.结论 维修器材储备概率模型的建立，有效地解决了单项维修标准制定科学性不强、数据缺乏论证基础的难题，可操作性好，有充分的理论依据。可在一定范围内进行推广和试用。 “维修器材储备管理决策系统”依照地域环境、作业强度、使用单位等不同参数，可提供各种快速执行的维修器材储备单项标准和计划，包含标准和计划的自动生成、数据查询、汇总分析等功能，满足了对维修器材的供应需求，具有很大的经济效益和参考价值。 参考文献： [1]曹小平，陆广安.装备维修器材保障[M].北京：国防大学出版社，2005.6 [2]路豫清，刘宏博.泊松分布概率模型在装备维修中的应用与建模分析[J]. 设备管理与维修，2004（3） [3]丁宝成，沈玉志.基于B/S结构的物资储备综合查询系统设计[J].辽宁工程技术大学学报，2006（3） LaT=2.0时，P（X≤1.0LaT）=0.6766。 而且P（X≤2LaT）值随LaT值的增大而增大。 因此可取N值如下： 一类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.98，取N=2.5 LaT； 二类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.95，取N=2.0 LaT； 三类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.80，取N=1.5 LaT； 四类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.60，取N=1.0 LaT。 3.维修器材储备管理决策系统设计 “维修器材储备管理决策系统”采用ASP.NET+国产数据库系统开发，具有维修器材储备标准和计划的自动生成、数据查询、统计汇总、计划分析以及需求预测和评估等功能，可依照地域环境、作业强度、使用单位等不同参数，提供各种可快速执行的维修器材储备单项标准和计划，满足对维修器材供应需求。 3.1系统结构设计 现有内部信息网络系统按实现的结构一般可分为两大类：C/S 结构和B/S 结构。由于B/S 结构采用Internet/Intranet 技术，客户端只需标准的浏览器，具有系统扩展维护简单、采用面向对象技术，代码可重用性好等优点，是未来管理信息系统发展的一个主要方向，因此本系统选用专置小型高性能服务器，按照统一模式和协议，对系统进行架构。 3.2系统功能模块设计 维修器材储备管理决策系统功能模块设计如下图2： 3.2.1单项标准的查询和制定。查询单项标准数据库中的储备器材名称、型号规格、计量单位、单装数量、单价、具体用途、生产单位、器材储存期、重量、包装体积、包装型式、结构状况、材料性质等参数内容，其中单项标准采用泊松分布概率模型进行计算得出。 3.2.2生成需求申请计划。需求申请计划主要包括如下功能： 第一，根据单位工作需求和设置，自动生成需求申请计划； 第二，需求申请计划汇总查询，可按维修器材的类别、时间、部门等进行汇总查询； 第三，计划完成情况查询，将需求申请计划与实际分配计划进行对比，分析和评估计划的完成情况，并做好需求预测。 3.2.3统计报表打印输出 统计报表打印输出主要包括对制定单位、日期、种类等的需求申请计划和需求申请统计报表的查询打印和输出。 3.2.4系统辅助功能。系统辅助功能主要包括如下功能： 第一，代码查询。包括供应厂家代码查询、部门代码查询、维修器材代码查询等；第二，用户维护。包括新用户注册、用户删除、口令修改等。第三，权限设置。设置用户查询权限等。第四，系统外部接口。与其他系统对接等。 3.3数据库和发布方式 数据库选择综合考虑开发系统的安全性、可靠性、数据量、事务处理能力、分布性、可移植性等多方面因素。管理决策支持系统的后台支持数据库拟采用国产数据库，发布方式采用ASP.NET动态开发环境方式。 3.4安全性设计 管理决策支持系统在安全设计中使用访问控制机制、授权机制、加密机制、数据完整性鉴别机制和审计、监控、防抵赖等安全机制，使得攻击者、破坏者、抵赖者“走不脱”，同时跟踪入侵者轨迹，并进一步对网络出现的安全问题提供调查依据和手段，实现信息安全的可审查性。 4.结论 维修器材储备概率模型的建立，有效地解决了单项维修标准制定科学性不强、数据缺乏论证基础的难题，可操作性好，有充分的理论依据。可在一定范围内进行推广和试用。 “维修器材储备管理决策系统”依照地域环境、作业强度、使用单位等不同参数，可提供各种快速执行的维修器材储备单项标准和计划，包含标准和计划的自动生成、数据查询、汇总分析等功能，满足了对维修器材的供应需求，具有很大的经济效益和参考价值。 参考文献： [1]曹小平，陆广安.装备维修器材保障[M].北京：国防大学出版社，2005.6 [2]路豫清，刘宏博.泊松分布概率模型在装备维修中的应用与建模分析[J]. 设备管理与维修，2004（3） [3]丁宝成，沈玉志.基于B/S结构的物资储备综合查询系统设计[J].辽宁工程技术大学学报，2006（3） LaT=2.0时，P（X≤1.0LaT）=0.6766。 而且P（X≤2LaT）值随LaT值的增大而增大。 因此可取N值如下： 一类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.98，取N=2.5 LaT； 二类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.95，取N=2.0 LaT； 三类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.80，取N=1.5 LaT； 四类故障等级的不缺货概率P（X≤N）为0.60，取N=1.0 LaT。 3.维修器材储备管理决策系统设计 “维修器材储备管理决策系统”采用ASP.NET+国产数据库系统开发，具有维修器材储备标准和计划的自动生成、数据查询、统计汇总、计划分析以及需求预测和评估等功能，可依照地域环境、作业强度、使用单位等不同参数，提供各种可快速执行的维修器材储备单项标准和计划，满足对维修器材供应需求。 3.1系统结构设计 现有内部信息网络系统按实现的结构一般可分为两大类：C/S 结构和B/S 结构。由于B/S 结构采用Internet/Intranet 技术，客户端只需标准的浏览器，具有系统扩展维护简单、采用面向对象技术，代码可重用性好等优点，是未来管理信息系统发展的一个主要方向，因此本系统选用专置小型高性能服务器，按照统一模式和协议，对系统进行架构。 3.2系统功能模块设计 维修器材储备管理决策系统功能模块设计如下图2： 3.2.1单项标准的查询和制定。查询单项标准数据库中的储备器材名称、型号规格、计量单位、单装数量、单价、具体用途、生产单位、器材储存期、重量、包装体积、包装型式、结构状况、材料性质等参数内容，其中单项标准采用泊松分布概率模型进行计算得出。 3.2.2生成需求申请计划。需求申请计划主要包括如下功能： 第一，根据单位工作需求和设置，自动生成需求申请计划； 第二，需求申请计划汇总查询，可按维修器材的类别、时间、部门等进行汇总查询； 第三，计划完成情况查询，将需求申请计划与实际分配计划进行对比，分析和评估计划的完成情况，并做好需求预测。 3.2.3统计报表打印输出 统计报表打印输出主要包括对制定单位、日期、种类等的需求申请计划和需求申请统计报表的查询打印和输出。 3.2.4系统辅助功能。系统辅助功能主要包括如下功能： 第一，代码查询。包括供应厂家代码查询、部门代码查询、维修器材代码查询等；第二，用户维护。包括新用户注册、用户删除、口令修改等。第三，权限设置。设置用户查询权限等。第四，系统外部接口。与其他系统对接等。 3.3数据库和发布方式 数据库选择综合考虑开发系统的安全性、可靠性、数据量、事务处理能力、分布性、可移植性等多方面因素。管理决策支持系统的后台支持数据库拟采用国产数据库，发布方式采用ASP.NET动态开发环境方式。 3.4安全性设计 管理决策支持系统在安全设计中使用访问控制机制、授权机制、加密机制、数据完整性鉴别机制和审计、监控、防抵赖等安全机制，使得攻击者、破坏者、抵赖者“走不脱”，同时跟踪入侵者轨迹，并进一步对网络出现的安全问题提供调查依据和手段，实现信息安全的可审查性。 4.结论 维修器材储备概率模型的建立，有效地解决了单项维修标准制定科学性不强、数据缺乏论证基础的难题，可操作性好，有充分的理论依据。可在一定范围内进行推广和试用。 “维修器材储备管理决策系统”依照地域环境、作业强度、使用单位等不同参数，可提供各种快速执行的维修器材储备单项标准和计划，包含标准和计划的自动生成、数据查询、汇总分析等功能，满足了对维修器材的供应需求，具有很大的经济效益和参考价值。 参考文献： [1]曹小平，陆广安.装备维修器材保障[M].北京：国防大学出版社，2005.6 [2]路豫清，刘宏博.泊松分布概率模型在装备维修中的应用与建模分析[J]. 设备管理与维修，2004（3） [3]丁宝成，沈玉志.基于B/S结构的物资储备综合查询系统设计[J].辽宁工程技术大学学报，2006（3） |
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