舰船备件多级库存MLDT计算仿真与备件品种的综合评价模型研究

魏 佳 解洪成

江苏科技大学经济管理学院，江苏镇江212003

舰船备件多级库存MLDT计算仿真与备件品种的综合评价模型研究

魏 佳 解洪成

江苏科技大学经济管理学院，江苏镇江212003

侧重于解决舰船多级库存备件计算的两个问题：其一，为解决多级库存的备件保障率（P）和平均保障延误时间（MLDT）递推和递归计算问题，编制基于图形界面的仿真计算程序，为装备供应机构提供一个方便且实用的计算工具；其二，提出基于多种影响因素的备件品种综合评价模型，解决指定供应级别中满足给定保障率的库存备件品种的定量计算问题。

多级库存；备件；计算仿真；综合评价

1 引言

备件是装备维修保障中最重要的物资。备件供应层次的划分与维修级别相对应，一般分为三级库存：基层级、中继级和基地级。在编制装备的备件供应规划时，确定备件的需求量需要考虑到备件的供应层次，以及在各供应层次需要储存的备件品种和数量。三级库存的备件需求量预测中，首先需要解决各个供应级别的备件保障率（P）以及平均保障延误时间（MLDT）递推和递归计算问题，其次需要解决某一指定供应级别中满足给定保障率的库存备件品种和数量的定量计算问题。

本文侧重于解决递推和递归计算及库存备件品种定量计算问题，而对于备件数量的计算和优化问题，因为已经有比较多的论文涉及，也有多种优化计算工具可用，不在本文介绍。

2 舰船备件多级库存MLDT的计算模型与仿真

2.1MLDT计算模型

本文采用文献［1～7］提供的舰船备件供应平均保障延误时间的计算模型，见图1。该模型是计算平均申请反应时间（MRRT）、平均供应反应时间（MSRT）和MLDT的逻辑树，其中涉及到以下参数：

1）备件保障率 P（probability of spare parts sufficiency），是“在规定的时间内，需要备件时不缺备件的概率，也称为‘满足率’”。它是备件的品种和数量满足维修需要的比率。

2）平均保障延误时间 （Mean Logistics Delay Time，MLDT），是“为获得必要的维修资源（如：备件、人员、测试设备和信息等）而不能及时对装备进行维修延误的时间平均值”。其中为取得备件的延误时间为平均供应反应时间（MSRT）和平均申请反应时间（MRRT）。

3）平均供应反应时间（Mean Supply Reaction Time，MSRT），是“在每次维修活动中，为了从现场和现场外获取备件而造成的平均延误时间”。

4）平均申请反应时间（Mean Requisition Response Time，MRRT）仅仅是在现场外获取备件而造成的平均延误时间。

图1 计算舰船备件的MRRT、MSRT和MLDT的逻辑树（示例）

2.2MLDT模型的三种计算

每个供应点（上一级库存）相对需求点（本级库存）产生的MLDT为：

式中，f为供应百分比，当由需求点供应时：

当由供应点供应时：

利用公式（1），若已知f和MSRT，计算MLDT为递推；若已知MLDT和f，计算MSRT为递归。使用该模型可进行以下三种计算。

1）递推计算。按图1自左向右的综合式计算，已知各级供应百分比与供应反应时间，从供应点向需求点逐级推算，获得基层级库存点的MLDT。图1示例的计算过程分为三段。

第一段，综合多种供应渠道的供应百分比与反应时间计算MRRT：

［（600 h×60%＋120 h×40%）×60%＋48 h×40%］×15%＋（72 h×15%＋4 h×85%）×85%＝52 h

第二段，综合本舰库存与舰外供应两种渠道计算MSRT：

52 h×15%＋1 h×85%＝9 h

第三段，计算舰船上的MLDT：

0 h×20%＋9 h×80%＝7 h

2）递归计算。按图1自右向左进行的一种逐级分解式计算。

当设计定型后，装备的可靠性指标（MTBF）和维修性指标（MTTR）已经确定，使用可用性AO由MTBF、MTTR和MLDT确定，按公式（4）确定：

按公式（4）可以得到公式（5），计算舰船的MLDT：

在MLDT、MSRT（或MRRT）与f这三个参数中，按照公式（1）、（2）和（3），已知 MLDT、MSRT（或MRRT），可以计算f；或已知MLDT、f，可以计算MSRT（或MRRT）。例如：

已知：MLDT＝7 h，f1＝80%，f2＝15%，则：MSRT＝7÷80%＝9 h，MRRT＝9÷15%＝52 h。

以此类推，最终可以计算各原始供应点的MRRTi和fi。

3）发射计算。在图1中，如果变动MRRT或舰上反应时间，那么计算将分别向左（递归）和向右（递推）进行，它是将递归和递推的结合。

2.3MLDT模型的计算仿真

本文利用Visual Builder语言编制了基于图形界面的仿真计算软件，来实现自动计算MRRT、MSRT和MLDT的功能。此软件根据需要可以实现递推、递归和发射三种计算，对三种计算方式和计算精度均可进行选择。图2和图3演示了递推和递归计算结果。

1）递推计算

初始值使用了图1的数据，当改变任何白框中的时间数据或供应百分比时，都可以实现从左向右逐步计算MRRT、MSRT和MLDT。当舰上反应时间由1 h改为2 h，仿真计算结果如图2所示。

2）递归计算

初始值使用了图1的数据，当改变任何白框中的时间数据或供应百分比时，都可以实现从右向左逐步计算MRRT、MSRT，当MLDT由7 h改为8 h，仿真计算结果如图3所示。

图2 递推计算

图3 递归计算

3 确定满足规定保障率的库存备件品种的综合评价模型

在指定的库存级别规定了备件保障率后，首先要定量确定满足保障率的库存备件品种，这就要讨论选择库存备件品种的影响因素。国内发表的论文中曾讨论了故障频度（O）和备件重要度（weightiness of spares）的影响［7～10］。前者也有转换为备件年度需求量讨论，后者往往指某种备件需求量占装备各种备件总需求量的比率。

本文选择以下三个影响因素来确定库存备件品种：

1）故障频度O（Failure Occurrence Probability）；

2）零件任务重要性E（Part Military Essentiality）；

3）零件单价U（Part Unit Price）。

以下首先分别讨论单个因素对选择确定库存备件品种的影响，然后建立三种因素的评分标准，构建涵盖三种影响因素的综合评价模型，并使用该模型进行一个实例分析。

3.1 故障频度（O）的影响

故障模式的发生频度（O）表示单位时间内故障发生的次数，O＝故障总次数／统计时间；时间可采用小时或日历时间（天、周、月、季度、年等）。故障模式发生频度的影响是，零件故障模式发生频度越高，其备件库存级别越低。

3.2 零件任务重要性（E）的影响

零件任务重要性（E）是零件故障对安全和任务影响的严重程度，用来考察每一种零件故障对人员或设备的安全和设备正常运行所造成的影响程度。零件任务重要性（E）的影响是，任务重要性越高，其备件库存级别越低。

3.3 零件单价（U）的影响

零件单价（U）表示零件的单元价格，以元（人民币或美元等）作为计量单位。零件单价（U）的影响是，单价越低，其备件库存级别越低。

3.4 确定库存备件品种的综合评价模型

3.4.1 影响因素评分方法

本文建立的三种因素评分方法，是以工程实践易于使用为原则的。

故障模式发生频度（O）的评分方法，是将故障模式发生频度分为5级，零件的故障频度越高，评分值越高。评分方法见表1。

零件任务重要性（E）的评分方法，零件任务重要性分为5级，零件的任务重要性越高，评分值越高。评分方法见表2。

备件单价（U）的评分方法，是将备件单价（U）分为5级，单价越高的备件，评分值越低。评分方法见表3。

表1 故障模式频度的评分方法

表2 零件任务重要性的评分方法

表3 备件单位（U）的评分方法

3.4.2 库存备件品种的综合评价模型

本文采用缺少备件的风险等级优先数（Spare Risk Priority Number，SRPN）来建立满足规定保障率的库存备件品种的综合评价模型。SRPN表示缺少备件对维修的危害性大小，用每种备件的SRPN评分值对一组备件进行排序，进而选择满足规定保障率的库存备件品种。SPRN是一个综合评分值，由故障频度（O）、零件任务重要性（E）和备件单价（U）的乘积计算得到，见公式4：

3.4.3 综合评价确定基层级库存备件品种的计算示例

假设舰船某装备维修需要为10种零件准备备件，基层级维修要求备件保障率为80%。通过综合评价应确定哪8种在舰船仓库储存，哪2种从中继级仓库供应。10种零件的故障频度（O）、任务重要性（E）和备件单价（U）参数及综合评价计算示例见表4。根据表4的O、E和U的单因素评分值以及SRPN综合评分值，对10种备件的排序结果见表5。根据综合评分结果，3号与7号备件不在舰船仓库储存，其余8种备件应在舰船仓库储存。此方法同样适合于中继级和基地级库存计算。

表4 综合评价计算示例

表5 按单项因素评价和按综合评价排序结果的对照

4 结论

备件需求量预测和库存量优化是一个长盛不衰的研究课题，本文根据实践需要，侧重于研究多级库存的备件平均保障延误时间（MLDT）的计算仿真，以及确定备件品种的综合评价问题。在本成果应用的过程中，还需要继续深入讨论表4中因素U评分值的合理性问题。

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Calculation Simulation for Ship Spare Parts Multi-level Stores MLDT and Integration Evaluation Model for Determining Spare Parts Variety

Wei Jia Xie Hong－cheng
Economic&Management School，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212003，China

The paper emphasizes particularly on the two problems of solving ship Multi－level stores spare parts calculation：（1）In order to resolve calculation problems for recurrence and recursion of multi－level stocks P（probability of spares sufficiency）and MLDT（Mean Logistics Delay Time），compile the simulation algorithm procedure based on graphical interfaces，and provide a convenient and practical calculation tool for the equipment supplier；（2）Put forward the stores variety integration estimation model based on many sorts of influence factors，and resolve the fixed quantity calculation problem which is suitable for the store spare parts variety of certain probability of sufficiency in the given supply levels.

multi－level stores；spare parts；simulation；integration evaluation

U672.7

A

1673－3185（2009）04－56－05

2009-03-08

总装备部跨行业预研基金（J19.5.3）

魏 佳（1979－），女，硕士研究生。研究方向：舰船综合保障系统。E-mail：weijia7984＠163.com

解洪成（1944-），男，研究员。研究方向：舰船综合保障系统。E-mail：xiehongcheng＠sina.com