民航地面设备保障决策优化方法研究

巢琥　吴潇洁　魏东涛

摘 要 中国的民航地面设备是整个装备制造领域中对于安全性和可靠性要求最高的设备集群之一，其保障能力直接影响航空飞行的效率和安全。本文研究了民航地面设备的保障特点，提出了适用的仿真模型，给出了维修保障决策优化的方法。

关键词 民航 保障 决策优化

中图分类号：TP391 文献标识码：A

随着我国民航行业的迅猛发展，民航机种（型）多、数量大，保障设备数量大、种类多，维修保障能力不足制约着民用航空业的发展。在民航装备保障过程中，一方面是要求有足够的备件库存，以满足维修需求，另一方面又要求提高库存的利用率，避免资金浪费。因此，需结合维修保障的实际需求，搜集装备组成单元和备件数据，建立算法模型，评估维修保障能力，进行定性分析和量化研究。

1保障评估指标的建立

结合民航保障装备的具体情况，应重点围绕民航装备的可用性和任务成功性开展效能评估研究。根据《可靠性维修性保障性术语》中对可用性有明确定义：可用性是指产品在任一时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度，可用性的概率度量称为可用度。结合可用性定义分析可知，民航设备发生故障或者进行维修以及维护保养工作时，其处于不可用的状态。因此，可从定义民航地面设备在一定时间内故障发生次数或发生频率以及消除故障所需时间等方面来描述民航地面设备是否处于可用状态，即可通过分析民航地面设备的可靠性、维修性等来间接分析确定其可用性水平。为保证结果的准确性，在评估中将一些与航空民航地面设备相关的测试性等指标在维修性中体现。可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。维修性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。

2仿真模型选择

目前装设备维修保障使用的主要模型如下：

2.1 LCOM（Logistics Composite Model）模型

该模型是由美国空军后勤司令部航空系统中心（ASC）与美国兰德公司从20世纪60 年代开始合作开发的装备评估与分析仿真系统，该系统主要基于统计学原理和蒙特卡洛法仿真，目前已成为美空军主要的保障性仿真模型。

2.2 SCOPE模型

该模型是美空军建模中心（AFMC）开发的保障性仿真模型，它可以用于以下评估：设置零散供应级与批量级的供应水平；为基地的可修件编程修理计划；管理横向补给；当批量供应级单位缺货时为备件确定分配的优先性。

2.3 SIMLOX模型

该模型是瑞典系统与后勤工程公司（SYSTECON）开发的一个效能仿真模型，用来进行保障系统效能分析。该模型能够针对装备交付使用后影响效能的因素（例如保障体制、保障资源、备件配置、作战训练任务等）进行建模仿真，并最终输出装备效能的评估结果。

目前国外对装备进行效能评估的方法主要有层次分析法、ADC法、综合模糊评估法、神经网络评估法、主成分分析法、数据包分析法、指数法、Petri网分析法、模块化评估结构模型、SEA方法等。这些方法和模型以评估目的为中心，不少业内人士从不同角度探讨了系统的评估问题，在实际中取得了许多成果。

Kagazyo不仅基于技术指标，而且还基于资源、社会等指标，采用层次分析法对能源方案的选取进行了详尽的评估。

Satty则对层次分析法理论作了进一步研究，指出：可信的决策理论根据评估指标的排序（ranks）与优先权（priority）应该得到维修的评估方案，而用几何平均数法、对数最小二乘法、最小二乘法等其它方法生成优先权向量（priority vectors）时会使最终的评估结果出现不一致的情况。为克服上述弊端，Satty主张采用主特征值法（principal eigenvalue method）进行排序。

Bevilacqua等已将层次分析法用于意大利一家十分重要的炼油厂维护方案的选取问题，并且为提高AHP方法的效率采用了灵敏度分析法。

Ishibuchi将方案决策看作分类问题，并使用神经网络作分类系统，同时探讨了用其进行软决策的各种技术。

Molina则认为人工神经网络是方案评估中一种很有效率、潜力的方法，并将其应用于桥梁系统的性能评估。

Tamura等将层次分析法与神经网络相结合，提出了神经层次分析法（neural AHP），并在柔性制造系统的多目标评估中证明了其性能优于传统的层次分析法。

Kaplan和Orr提出一个检测装备后勤保障人员的最佳分配模型，这个模型确定最佳维修方案和备件储存。

Neumann 和Ulam在20世纪40年代提出了蒙特卡罗方法也叫随机抽样模拟或是统计模拟的方法。它是一种极其重要的数值计算方法，以概率相关理论为基础，一般通过计算机产生随机数或是伪随机数来仿真实际生活中的一些随机现象。

通过研究以上算法和模型，结合民航地面设备维修保障特点，采用蒙特卡罗方法对地面设备部件单元的故障率进行仿真，在备件维修和更换过程中采用排队论进行模拟较为适宜。

3保障能力优化及验证

在完成民航地面设备指标体系构建，并确定需开展的工作项目及实施方法后，应按照设计的模型算法和评估方式，选择一型民航地面设备进行模拟评估。通过对评估过程及评估结果进行分析，进一步验证所设计评估方式的正确性，并给出相应合理的改进建议。

参考文献

[1] 李擎.装备备件保障优化研究[J].中国科技投资，2014（A09）.

[2] 宋扬.复杂装备可维修备件供应保障策略仿真优化研究[J].北京科技，2015（1）.