（模式识别与智能系统专业论文）基于agent的航材计划优化算法的研究与实现.pdf

中国民航夫学硕f 。学位论文 摘要 航材管理一直是影响航空公司效益高低的重要因素，其中一项重要内容就是航材的 计划采购。本课题足以南方航空公司航材管理理论研究为背景，着重研究航材管理中的 计划采购环节。 首先，本文深入研究了空客公司提供的航材设备推荐清单( r s p l ) 以及求解f i | t 1 ：j 类 型航材的三个计算公式。 其次，针对r s p l 提供的计算公式中存在的不足，本课题从库存管理的角度，依掘 航材特性的不同，构建了相应的计划优化算法，即定量订货法和定期订货法，并对兑进 行了修改。此外，本课题结合航材消耗数据和射影预测中四种常用的方法，给出了这止! 方法的预测效果。 然后，本课题深入分析研究了影响航材计划采购的重要因素一平均故障间隔n , 1 f 1 j ( i t b f ) 和航材消耗的内在规律性一季节特性，以完善航材计划优化算法。运用多霞线件 明归分析了m t b f 与采购数量l h 】的关系，利用中心移动平均法得到了每月相应的季箝指 数，以此作为采购数量的加权系数，提高了航材采购的准确性。 最后，把计划采购环节看作一个a g e n t 实体，以各种预测算法作为a g e n t 结构内鄢 的核心推理规则，辅以事实数据库、约束条件等，以此柬构建软件a g e n t 程序实体，并 在采用了v i s u a lp r o l o g 逻辑程序设计语言实现。 本课题还得到了以下基金项目的支持：国家自然科学基会项目( 6 0 5 7 2 1 6 6 ) ，民航 总局科技基会项目( m y 0 5 1 7 4 1 3 ) 。 关键阋：设备推荐清单( r s p l ) 、计划采购预测算法、平均故障间隔时1 日j ( 3 d t b f ) 、季节 指数、a g e n t 、v i s u a lp r o l o g 中田民航人学硕卜学位论交 a b s t r a c t s p a r ep a r t sm a n a g e m e n ti st h ei m p o r t a n tf a c t o ra f f e c t i n ga i r l i n ec o m p a n yb e n e f i t ，a n d s p a r ep a r t sp l a n n i n go r d e ri so n e o fi m p o r t a n tc o n t e n t so fs p a r ep a r t sm a n a g e m e n t t h i sp a p e r j u s ta b o u tr e s e a r c h e sp l a n n i n go r d e r f i r s t ，t h ep a p e rt h o r o u g hr e s e a r c h e st h er e c o m m e n d e ds p a r ep a r t sl i s t ( r s p l ) p r o v i d e d b ya i r b u sc o m p a n ya n dt h r e ef o r m u l a sf o rs o l v i n gd i f f e r e n ts t y l e ss p a r ep a r t s s e c o n d ，i no r d e rt op e r f e c t i n gt h et h r e ef o r m u l a s i nr s p l ，t h ep a p e re s t a b l i s h e s o p t i m i z a t i o na r i t h m e t i ca c c o r d i n ga sc h a r a c t e r i s t i co fs p a r ep a r t sf r o ms t o c km a n a g e m e n t a n g l e ，t h a ti sq u a n t i t a t i v eo r d e ra r i t h m e t i ca n dp e r i o d i c a lo r d e ra r i t h m e t i c t h ep a p e r m o d i f i e s t h et w oa r i t h m e t i c s b e s i d e s ，i tc o m b i n e sh i s t o r yd a ma n df o u rm e t h o d so fa l l u s i v ef o r e c a s t a r i t h m e t i ct of o r e c a s to r d e rq u a n t i t y , a n dg i v e st h ef o r e c a s tr e s u l t s t h i r d ，t h ep a p e rt h o r o u g hr e s e a r c h e st h ei m p o r t a n tf i c t o ra f f e c t i n gs p a r ep a r t sp l a n n i n g o r d e r - - m e a nt i m eb e t w e e nf a i l u r e ( m t b f ) a n di n t e r n a lr u l eo ft h ec o s to fs p a r ep a r t s s e a s o n a lc h a r a c t e r i s t i c u s i n gm u l r i p l el i n e a rr e g r e s st oa n a l y z i n gm t b fa n do r d e rq u a n t i t y a n du s i n gc e n t r a lm o v i n ga v e r a g em e t h o dt or e c e i v et h ec o r r e s p o n d i n gs e a s o n a li n d e x ， i m p r o v et h ev e r a c i t yo f s p a r ep a r t so r d e l f i n a l l y , t h ep a p e rr e g a r d sp l a n n i n go r d e ra 8a g e n t ，a n dd i f f e r e n ta r i t h m e t i c i su s e da s i n t e r n a lc o n s e q u e n c er u l eo fa g e n t ，c o m b i n i n gf a c t sd a t a b a s ea n dr e s t r i c t e dc o n d i t i o n s i nt h e p a p e r , v i s u a lp r o l o gi su s e dt oe s t a b l i s ha g e n t k e yw o r d s ：r e c o m m e n d e ds p a r ep a r t sl i s t ( r s p l ) ，p l a n n i n go r d e r f o r e c a s ta r i t h m e t i c ，m e a n t i m eb e t w e e nf a i l u r e ( m t b f ) ，s e a s o n a li n d e x ，a g e n t ，v i s u a lp r o l o g 中国民航大学学位论文独创性声明 本人声明所里交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：塑塑壑日期：绝z ! ：堑 中国民航大学学位论文使用授权声明 中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。可以公布( 包括刊登) 论文的全 部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权中国民航大学研究生部办理。 研究生签名：垄堕垫导师签名： 日期： 中囝民航人学硕 学位论文 1 1课题研究的背景及意义 第一章绪论 随着社会、经济的发展，国内各大航空公司都在原有基础上不断地扩大机队观模， 增加公司效益。如2 0 0 5 年1 1 月2 0 日，中国航空器材进出口集团公司与荚幽波爵公口j 在北京签订了购买7 0 架波音7 3 7 7 0 0 8 0 0 飞机的框架协议；2 0 0 5 年1 2 月5 同，中叫 国务院总理温家宝萨式访问法国之际，中国航空器材进出口集团与空中客车公司签署了 a 3 2 0 系列飞机框架协议，根据协议中国将购买i 5 0 架空中客车a 3 2 0 系列飞机。般情 况下，航材备件价值至少占飞机价值的1 0 以上，随着机队规模的扩大，航空公司订购 备件的数量也会急剧增加，各项费用的歼销给航材管理带来了巨大的压力和诸多题。 当航材数量不足，无法保障飞机的持续适航，则很可能造成飞机停场( a i r c r a f t ( ) n t h e6 r o u n d ，简称a 0 6 ) ，这样不仅造成了巨大的经济损失，而且也使旅客对鼽空公叫的 信任度降低，给公司信誉带来损害；相反，当库存积压的航材数星过多，成为长期保管 品，造成效用下降，即使质量不下降，也可能会被新型的备件所替代，有时也会川计划 钉误而成为积压品，一旦得不到处理，则损失巨大，因此，合理的航材库存持有数舔对 于保汪飞机的持续适航，降低费用丌销，增加公司利润有着非常重要的作用。 在航空公司采购航材时，供应商通常会提供一个航材设备推荐清单( r e c o m m e n d e d s p a r ep a r t sl is t ，简称r s p l ) ，虽然此清单推荐的数量有一定的科学依据，f e i 由于与 n 内各大航空公司的实际情况有较大差距，因此多数航空公司仅以此作为参考依拓， ， ： 在此基础上，结合航空公司的可靠性历史数据，即以往的经验束决定采购的数蕈= 。这样 的采购方式虽有可取之处，但仍存在不足，如人为因素过多、缺乏定量分析、预测能力 不强、无法较好的提前进行计划采购等，因此有必要进一步的改善采购方式。 该课题以南方航空公司航材管理理论研究为背景，主要研究内容为计划采购环节， 即预测采购数量和控制采购成本，制定合理的航材首批采购以及随后的追加采购数鞋。 鉴于计划采购在航材管理中起着非常重要的作用，因此，本课题的研究也就有了季大意 义，即改善计划采购环节，构建更为科学合理的模型并加以实现，为管理者提供更有效 更及时的信息资源和决策支持。 1 2 课题的研究现状 由于航材的计划采购正处于初步的研究阶段，并没有形成较为完善的体系，加之我 凼航空事业发展时间较短，许多有重要参考价值的数据得不到很好的保存和利用，所以 很多研究者也部只是从现有统计的数据中提取有用信息。 中圉民航人学硕1 4 学位论文 对于航材计划采购的预测方法，很多人提出了不同的理论，并从不同的角度、参数 入手建立了许多的数学模型，大致可以分为以下几类情况：1 、对历史数据采用不同方 法提取有用信息来分析航材：2 、从影响航材的因素角度分析；3 、从不p u 航材的特性角 度分析。 1 2 1 对数据的分析 大多数研究者根据一定的历史数据，采用不同的数学方法柬提取有用信息。如赵患 文等提出了基于贝叶斯航材后续备件预测模型，该方法在不降低保障概率的条件f ， 减少了库存量，提高了航材管理的水平和航材储备资会的利用率，但结果的比较足存棚 | - j 的保障概率条件下进行的，对于不同保障概率下的计算不能比较其结果的准确性；力 卡成等将i f 交试验法【2 1 应用在航材中修费优化分配中，通过对修费的合理配置，以达到 维持航材保障率的目的等。该类方法多以数据为依据，从数据分析中利用数学方法预测 肌材的计划采购。 1 2 2 对影响航材因素的分析 由于影响航材计划采购的因素很多，因此研究者多是从不同的斟素角度分析。如原 石中提出用平均更换间隔( m e a nt i m eb e t w e e nr e m o v a l ，简称m t b r ) 来设计备件需求 量的数学计算模型【3 1 ；樊庆和等建立了基于保障率的航材后续备件优化保障模犁i ，解 决了在保障率一定的情况下使得经费最小的问题；王群5 1 则将部件故障分布率运用到了 航材管理中，这些都是从不同的因素入手来研究航材保障情况。 1 2 3 不同航材的特性分析 在航材的使用过程中，人们根据其消耗特性，将航材分为了几个类型：消耗件、剧 转件、可修件。因此针对不同类型的航材，研究者给出了不周的采购模型。石阿闩娜、冯 玉娥提出了一种适用于基于泊松分布的周转件的库存数学模型【6 i ，该模型根据实际数拆：， 定义泊松分布的参数入五、口的概率含义，再利用含有时| 日j 、概率、库存量三个变肇的 泊松分布，得出周转件的库存模型；张瑞昌、赵嵩f 提出了按照航材保障率来确定航材 的最佳订货周期和最佳订货批量的一种新的科学方法【7 l ，建立了消耗性航材备件的订货 模型，它避免了以往单纯以年度需求量r 作为消耗性器材订货依据的经验误区等。 除以上这些模型外，研究者们还从其它侧面给出了一些独到的见解和思路，如杨晓 【8 1 通过分析航材的分类及其消耗规律，提出了航材库存管理的基本原则，对确定性航材 库存策略和随机性航材库存策略进行了初步的探讨；张瑞昌、赵嵩- f 以航材保障经费为 中固民航大学硕卜位论文 资源，以航材系统整体保障效益的提高和飞机维修器材费用的优化配霄为目标，建移了 航材保障经费优化配置模型9 1 ，应用边际分析法推导出模型公式，利用数值计算法获得 使航材保障效益最佳的经费优化配置方案：高辉等建立的航材库存优化的遗传算法” 等等。 所有这些模型虽有很多可取之处，但仍无法很好的将采购计划的数垦、时f a j 、成本 等几个主要因素综合考虑，而且也没有将诸多因素系统化，因此有待迸一步提高和改静。 1 3 课题的研究内容 本课题首先通过对空客公司提供的r s p l 中的数学公式进行分柝，然后针对舭材计 划采购的特点，以大量的历史数据为基础，通过对数据的详细分析，总结归纳计划采购 中主要因素的作用及相互| 日j 的影响，并在此基础上给出本课题对计划采购所运用的尊： 法，且以算法为核心搭建软件a g e n t 的程序实体，运用v i s u a lp r o l o g 设计语言加以实现， 将诺多凼素系统化，为航材的计划采购提供理论依据和决策支持。 这样不仅可以充分利用a g e n t 程序实体的特点，为航材的计划采购部fj 提供及时、 有效的数据信息和决策支持，更为重要的是能通过定量分析、推理、决策等模块的运铮， 得出更为合理的计划采购数量、时i 日j 和费用等重要信息参数。 中田民航丈学锁i 擘位论文 第二章航材设备推荐清单 2 1 航材设备推荐清单概述 航材设备推荐清单r s p l 是飞机制造厂商为每一个客户提供的航材订购数璧的文件， 是在订购新机型后头一架飞机交付使用开始，到该批订货交付完毕后半年内航材的储备 建议。r s p l 对航空公司确定首批备件水平以及后期的库存补充都具有很蕈要的指导怠 义。作为飞机制造商，对零部件的固有可靠性及其它的设计使用特性都足很清楚的。匕 机制造商把这些特性中与备件需求相关的信息都编入了r s p l ，这对飞机使用客户隶晚是 很重要的参考资料。只有充分挖掘r s p l 的信息。才能为航材采购提供全面的数掘保障。 r s p l 包含了飞机制造商对支持机队运行第一年所需要的航线可更换备件首期库存 的许估与推荐库存量。一个经典的r s p l 包括大约5 0 0 0 5 【 , 被认为足“潜在备件”的件号， 但r s p l 中不包括标准件。推荐备件数量是出泊松过程数学模型计算出柬的，当中爱考虑 零部件的多种数据( 例如机队规模、机队飞行小时数、平均故障间隔时l 日j 等) 以及客，o 的地面规则( 例如期望的性能水平和维护次数等) 。r s p l 中的一些音【；件的推荐备件数牮 为零是冈为部件的高可靠性和客户的地面舰则所确定的。 r s p i ，将备件分为标准件、灯具、油滤组件、散装件、原材料、航线可更换件、可修 件和联营物项等几个类别，便于分类管理。r s p l 以客户化为主，以满足航空公占_ l 肘j i 肌 材保障率的要求。对于r s p l 来说，一些基本的要求有：同型号飞机数量、期望的e 机 利用率、任务水乎、最小年需求量、维修周期等等。r s p l 一般3 0 6 0 天就会修订一次， 修订涉及到添加、删除、件号变更、推荐数量变化和其它一些数据的改变。发生改变的 项口会显示为两行，下面一行是原来的数据，上面一行是更新后的数据，并且更新了的 数掘会加上下划线以强调。需要注意的是当该批订购的飞机中最后一架交付航宅公司 后，很快r s p l 的修订工作也会随之停止。 2 2 设备推荐清单中的数学公式 在航材设备推荐订购清单中有三个数学模型l ，分别用于计算不同性质的航材。其 模型中影响航材首批订货的参数除了各种时阳j 参数以外，还有飞机的数量、每架飞机的 年飞行小时数等等。在综合各种主要参数后，有以下三个公式： 黼件( e x r e n d a b l e s ) ：e = 肘x u x n x 而1 ( 等 c n 2 廿， 、 j 0 ) 周转件( r o t a b l e s ) 。 e = 册x n x n x 一1 m t b f ( 丝3 6 5 汜z ， 4 中萄民航大学硕1 1 学位论文 可修件( r e p a i r a b l e s ) ： ：朋j v 。上。l f 丝1 x f l 一旦1 + 旦。f 型1 l ( 2 ” m 殛f ，ll3 6 5 l1 0 0 0 1 0 0 0l3 6 5 l 其中：e 为估计需求量( e s t i m a t e dd e m a n d ) f h 为每架飞机每年的飞行小时数( f i i g h th o u r sp e ry e a rp e ra ir c r a f t ) n 为每架飞机的航材装备数量( n u m b e ro fu n i t sp e ra i r c r a f t ) n 为首批供应中所订购的飞机数量( n u m b e ro fa i r c r a f ti nt h ei pp e r i o d ) s r 为废弃率( s c r a pr a t e ) a t 为管理时目j ( 定购和报关的时间) ( a d m i n i s t r a t i o nt i m e ( p u r c h a s eo r d e r h a n d in ga n dc u s t o m s ) ) l t 为订单发出到航材入库的时间( l e a dt i m e ) m t b f 为平均故障i 日j 隔时日j ( m t b f ，m e a nt i m eb e t w e e nf a il u r e ) t a t 为周转时间( t u r n a r o u n dt i m e ) ，该时间包含两个方面：平均或最大购货过 l ： 时叫( m e a n m a xs h o pp r o c e s s i n gt i m e ，简称m s p t ) ，这个时间主要足指需要维修的部 件到达维修基地到修理完毕送出维修基地的这段时问；运输时| 日j ( t t ，t r a n s i t ，f i m e ) ， 这个时日j 丰要是指消耗在维修基地与机场仓库间来回运输的时间。其天系如图2 1 所示： i i ：i 噬h a 8 q u h n i 豳厶 l 勰件用户管理娜日 出口海关9 l 闻) 运墒时闰平麓p 默过埕封闫) 盾鞠时闫，进口碍关对阀 用户管理时阀( 芷葛件) 圈2 1 周转时间关系图 出于仅当航材出现故障、在更换或修理状念期间才需要备件，而进入更换或 修理状念的备件数量是一个随机变量，其分布可满足均值为e 的泊松分布或是高斯分伽。 若设推荐备件数量为m ，则： ( 1 ) 当e 服从泊松分布时，m 的值可由以下公式求得： 卜c 咖薹 他a ， l s t l ( m ) p l 其中：p l 为保障率( p r o t e c t i o nl e v e l ) ( 2 )当e 服从高斯分布时，m 的值由以下公式求得： 删= ，( 口，e ) = a e + e ( 2 5 ) 其中：口为高斯因数，其取值由公式求得： 中隔民航大学硕l ：学位论交 口= g v ( p l l g v 为根据保障率( p l ) 查高斯表所得到的值 综合以上公式就可得出推荐备件清单提供的数学模型，而多数情况_ f ，采用泊松公 式进行求解。 2 3 本章小结 从公式中可以看出，在计算过程中主要是满足航材数量达到保障率的要求，这样虽 u j 以减少飞机停场，降低a o g 订货，但缺乏对成本的考虑。另外，对于时问，也多是采 用固定数值，因此对于时间上的变动很难从以上数学模型中反映出柬。因此本课题从库 存管理的角度出发，结合航材采购的历史数据，采购、库存、修理等费用以及箨 种时间( 如采购、修理等) ，综合各个主要因素，分别针对不同类犁的航材，建t 更为 合理的酋批采购和追加计划采购模型，以提高预测的准确性和合理性。 6 中隔民航夫学硕 学位沦交 3 1 定量订货法 第三章航材计划采购的预测算法 某些航材在消耗过程中。不同的时间段内消耗的数量不同，而且该类航材- 黾史换 就1 ：可维修，或是维修成本远大于购买成本，即所谓的消耗件。此类航材数璧大、种类 繁多、占用资金少，其库存保证原则是：不允许库存为零，杜绝积压和影响飞行。其库 存消耗呈现阶段性的降低趋势，如图3 1 所示。为保证飞机的持续适航，在库存中应没 有安全库存量，并在航材消耗到一定数量时就采取订货，以降低在订货期内飞机停场次 数并结合各种费用、时间来制定合理的采购策略。若在订货过程中消耗突然增大，超 h 安全库存量，则采取a o g 订货或是租借等方式减少飞机停场时问。由此分析，对消 耗件采用定量订货法1 1 4 谜行航材的计划采购，并对其适当修正( 如利用季节指数对采购 数鲢进行加权修正，见4 2 节) ，以达到更好的计划采购目的。 库存茸 级 q 、 图3 1 定量订货模删 所谓定量订货，就是指当库存量下降到预定的最低库存数量( 订货点) 时。按规定 数量( 一般以经济批量e o q 为标准) 进行订货 h 充的一种库存管理方式，在浚方法c 扎 航材的消耗、订货至交货的周期、缺货的可能性等情况都是未知的，但也存在着一些已 知的假设条件，如单位订货费用、单位物资单位时间的保管费用等参数。由于每次订货 之前部要详细检查和盘点库存( 看是否降低到订货点) ，能及时了解和掌握库存的动念， 因每次订货数量较为固定，且是预先确定好了的经济批量，方法简便。在该模型中，最 为重要的是确定订货点和安全库存量，而定购的数量需要根掘航材消耗特性对原有的经 济订货批垦进行修正，以达到更好的预测准确性。 7 中国民航大学坝 学位论文 3 1 1 订货点的确定 订货点足以航材库存水平作为参照点，当库存下降到某个库存水平时就发出汀货， 因此将发出订货时的库存量水平叫做订货点。在模型中，将订货点设为g 。从图3 1 中 分析可知q l 应由两部分组成的：一部分是订货提前期( 在模型中用瓦表示) 的肌材f 均消耗量( 在模型中用d l 表示) ；另一部分则是安全库存量( 用g 表示) 。所以用公弋 表示即为： q2 眈+ 珐 ( 3 1 ) 所谓订货提日口期就是在发出订单到所订航材运送入库的一段时删f t a j 隔，那么，在这 段时制内，航材平均消耗量可用以下公式求得： 眈。rx 砭 ( 3 2 ) 其中，r 为单位时间内的平均消耗量；夏为订货提前期的平均值。 3 1 2 安全库存量的确定 安全库存量是为了应对在需要和订货点发生短期的随机变动而设置的。通过建莎适 当的安全库存萎可以减小缺货的可能性，但安全库存量过大又会加大库存的维持费矸j 因此要合理的制定安全库存量。一般来说，安全库存量可用以下公式求得： 仁= ：一 g = 口瓦+ r 司 ( 3 3 ) 其中，口为安全系数，其数值取决于航材保障率p ；0 8 为单位时f , j ( 通常为1 个 月) 内航材消耗量的平均偏差的算术平方根；c r r 为订货提前期瓦的平均偏差的算术f 方根。盯。和q 的计算公式如下： 盯月一 o ，一对壹以，一甜 i 卫_ 听2 i 且_ - 一 结合公式( 3 2 ) 和( 3 3 ) 即可得出航材消耗的订货点 q ：一r i + 口辰焉j 蕊 ( 3 4 ) 中国民航大学硕l ：学位论文 3 1 3 订货量的确定 在通常情况下，定量订货模型中的订货量多采用的是经济订货批量，即 出竿 s ， 其中，c 0 为单位订货费用；c 。为单位物资单位时b j 的保管费用，r 为平均需求鞋。 为了更好的反映出航材在消耗过程中呈现出的季节特性，本课题采用了中心移动y - 均法对航材消耗的历史数据进行处理，提取出了季节指数( 见第4 。2 节) 做为航材在采 购数量上的加权系数，对定量订货模型以及随后介绍的定期订货模型进行适当修f ，以 提高航材在计划采购过程中的准确性。 3 2 定期订货法 某蝗航材在消耗过程中，不断地进行翻修，直到其使用价值低于维修价值或其他标 准而不再翻修，即所谓的周转件。该类航材种类少、价值高，影确计划采购的以时l j 】i 舅 素为毛，故对周转件采取定期订货法。所谓定期订货法l l5 j 是按照预先确定的订货i a j 隔期 问进行订货补充库存的一种管理方式。该方法是从时问上控制订货周期，从而达到控制 库存量目的的方法，只要订货周期控制得当，既可以减少缺货，降低a o g 订货，又【j 以 有效控制最高库存量，从而达到降低费用的目的。如图3 2 所示。 库存水平 m 最大 库存 容鼙 图3 2 定期订货模型 定期订货方式的作业程序如图3 3 所示。 9 中国民航大学硕l 学位论交 现有库存 竺砒玎譬竺 n 而 汁算库存数量 和ij 货数量 笈i i 单 是 芝：三竺 兰竺! 堡 延期购买或l a o g 货 嘲3 3 定期订货方式作业程序 由于该方法订货时自j 日j 隔确定，因此不需要经常检查和盘点库存。而刷转件多数也 是平均故障削隔时、日j 较大的航材备件，因此运用定期订货法进行管理和采购1 e 常适用。 在该方法中，最为重要的是确定订货间隔周期和最高库存量。 3 2 1 确定订货间隔周期 定期订货法中，订货周期决定着订货的时机，相当于定量订货法中的订货点。订货 周期，表现为订货问隔期，它与定量订货法的订货间隔期不同的。很明显，定量订货法 中的汀货问隔期多数为不等的间隔期，而定期订货法的订货周期则总是相等的。 而订货恻隔的长短，则直接决定着最高库存量的大小，即库存水平的商低，因l 可决 定了订货费用、库存费用等的大小。所以订货周期不能过长，否则就会使库存水平升高， 增加库存费用：如果订货周期过短，则订货批次过多，增加了订货费用。 严格束浼，定期订货法订货问隔周期的制定原则，应该使得在采用该订货尉期订货 过程中发生的总费用最省，故可以在计算出运行过程总费用函数的基础上得到订货问隔 周期7 ，一般情况下，用经济订货周期公式来计算，即： t =( 3 6 ) 其中，c o 为单位订货费用；c 为单位物资单位时间的保管费用，r 为平均需求量。 3 2 2 确定最高库存量 从定期订货方式的图中分析可知，定期订货技术的最高库存肇应该以7 + n 期问的 1 0 虿啦 中田民航人学颤卜学位论文 需求譬为依据。也就是说，可以取最高库存量为t4 - 瓦期问的总需求量。如果用r r + 旯靠柬描述丁+ 砭期闻的需求量，则有： q 。“2 r t + 3 7 ) 因为r t + 尺矗一般为随机变量，所以存在一个“分布”问题。对于正念分柿，最岛 库存量平均为r t + r t x 需求量加上一个安全库存量幺，即： q 一= 尺，+ r & + q = 页p + 瓦) + 盯仁+ 瓦厢+ r 2 霹 ( 3 ，8 ) 其中，r 为单位时f u j 内航材消耗量r 的平均值，取为订货提前期砭的平均值，甜为 安全系数( 见第3 2 节定量订货法) ，靠、8 t 分别与定量订货法中的盯r 、盯r 定义十| | f d 。 3 2 3 订货数量的确定 定期订货法没有固定不变的订货批量每个周期订货量的大小都是按照当时实际的 库存量的大小确定的，等于当时的实际库存量与最高库存量的有效期值。实际库存鼠 严格地说，是指检查库存时仓库所具有的能够用于在进行飞机维修时，保证供应的帆材 数琶。这部分数量包含以下几个方面： l 、在订货时刻，库存中实际存有的航材数量，用q 表示； 2 、在订货时刻，送修理厂修理完毕即将返回仓库的航材数量，用，表示； 3 、在订货时刻，因故障而被拆卸下来，未及时送修存于仓库的航材数量，用曰表 不； 4 、在订货时刻，宣布报废的航材数量，用k 表示。 综合以上四个方面，在订货时刻，实际库存量为： q 蜜= q + i b k ( 3 9 ) 在确定实际库存量以后，最为重要的就是计算出订货数量。首先，通过求得的实际 库存量，来判断在订货时刻到来时是否需要订货，如果需要订货，则计算得到需要定购 的航材数量，其具体步骤如下： l 、考虑航材备件的实际库存量在瓦期间能否满足保障率： ( 1 ) 若窆垡之亨羔。“吒p l ，则死期间不需要订货，等送修备件返回后会自然补 中国民航夫学坝l j 学位论文 充库存量： ( 2 ) 若窆垡 旦。一 瓦 p l ，则疋期间是否需要订货需要进行第2 步判断。 其中，五为备件故障率，p l 为备件保障率。 2 、对于皇垫 孚羔。一_ 矗 7 j ，则说明在【o ，r 】时间段内最晚送修的备件可在订购备件到达之 前修好并返回，此情况可以不采取订购方式。若一旦出现消耗过大，无备件可换的情况， 就采取a o g 订货或是租借等方式以尽量避免飞机停场： ( 2 ) 若l t + a t 兀，此情况为满足保障率需求，应该订货，订购数量由以下公式求 得： 兰掣。毛2 咒 ，o ， q u = n 一啦 ( ： 1 1 ) 由以上各个步骤分析可知，定期订货法比较适用于像周转件这样的航材备件的i , j 9 l j ，除了航材库存量上的考虑之外，也着重考虑到了时间因素和成本因素，因此能够自 效的对周转件进行计划采购预测。另外，再根据后面第4 2 节给出的利用季节指数对采 购数量加以修正的方法，则更能提高预测的准确性。 3 3 其他预测算法 为能更好的进行航材的计划采购，科学合理的预测是必不可少的。预测工作为肌材 的库存管理、计划采购等工作提供了重要的信息，但是，反过束预测工作也需要从其他 束源得到信息。这些信息包括预测模型、各项参数值、历史数握、主观输入项等。预测 应陔具有下列特性： 1 、准确。误差很小。 2 、无偏差。不会让管理者总是过高或过低地估计需求数量。 3 、能够对需求变化做出反应。 4 、不受偶然的特殊值的影响。 5 、能够及时满足需求。 6 、节约成本。 7 、容易为人所理解。 2 中同民航夫学硕i ：学位论交 在本课题中，介绍其它三种较为常用的预测方法1 6 】：判断预测、因果预测和射影颅 测。其中判断预测是属于定性预测，而因果和射影预测则是定量预测。 3 3 1 判断预测 判断预测法属于主观评价的范畴，它通常是以专家的意见为基础的。玖方法作常灵 活，适用于广泛的各种条件，尤其是在没有定量预测所需要的历史数据，或是采购的f | | 几 材足从没采购过的，以及有数据，但是数据不可靠、数据过时或足数据与未来并无关联 等情况，但是在可靠性方面却不如定量预测。以f j ，尤其是航材的首批采购，由f 对新 机型缺乏历史数据，很难从定量计算中预测航材的采购数量，多数情况下是以管理学的 经验和意见为依据的，比如按r s p l 中提供数量的5 0 6 0 进行采购。 其中应用较为广泛的五种判断预测法分别是个人看法( p e r s o n a li n s i g h t ) 、吲队 共i _ ( p a n e lc o n s e n s u s ) 、市场调查( m a r k e ts u r v e y s ) 、历史推论( h is t o f i c 8 la r i a l o g y ) 和德尔菲法( d e l p h im e t h o d ) 。 l 、个人看法。这种方法是让一位熟悉情况的专家根据他自己的判断进行预测。这 是最常用的一种预测方法，然而却是管理者们最应当避免的方法。个人看法有时候也能 够提供良好的预测结果，但是在更多情况下预测结果并不准确。 2 、团队共识。该方法是集中多个专家，让他们相互之f 1 日j 通过自由交流，直到达成 共识的方法。虽然比个人看法可靠得多，但是它还是有着很大的缺陷，任何人，即便楚 专家，也都会犯错误。 3 、市场调查。通过从有代表性的抽样客户那罩收集数据，分析他们的观点，然后 推导得出整体的情况。这种方法往往花费较多，而且颇为耗时。但是通过这种方法通常 能够取得很好的结果。 4 、历史推论。历史推论使用以往推出过的类似航材的消耗模式柬对新机型航材的 需求情况进行预测。采用这种方法的主要问题在于，找到一个与新机型航材足够岵近的 近几年使用过的航材，然后根据其独特的生命周期曲线来推导出实际的需求数肇。 5 、德尔菲法。这种方法是判断预测法中最为j 下规的一种，它包括一整套详细的步 骤。其主要问题在于如何设计合适的问题、选择出适合的专家团跌组合、花费的时制以 及确保这些专家预测的全过程。 3 3 2 因果预测 因果预测法主要是寻找一个能让我们来预测某物品需求的原因和关系，可以通过线 性回归的方式来展示因果预测的原理。对于航材，由于其采购数量取决于多个因素，因 此就需要寻找出各个因素和采购数量之间的因果关系，并且以此束预测在下一个计划采 中国民航大学硕i 。学位论文 购过程中可能定购的数量。该预测方法将在第4 章中通过对两个主要因素( 即i t b f 和 机队规模) 进行分析。 3 3 3 射影预测 射影预测使用历史需求数据来预测未来的需求l ”1 ，即将历史需求模式套用于末来需 求的颅测上，其中简单平均法、移动平均法、指数平滑法以及季节和趋势预测法等叫种 是最常用的方法。 1 、简单平均法。即通过找出某种航材在不同的单位时间段内的消耗基，然后求得 其平均值。该方法易于使用，而且在需求稳定的情况下预测很准确，但航材的消耗在不 同时问段变化较大，这样最新的数据就会被淹没在旧的数据当中，预测的结果也就不能 及时反映实际变化，斟此该方法的价值有限。 一 2 、移动平均法。简单平均法的问题在于关联性更高的新数据被淹没在( 可能足过 时了的) 旧数掘当中，避免这种情况的一个方法是忽略旧的数据，而只使用最新的数捌 束进行预测。例如，针对某种航材，可以使用过去1 2 个月的消耗数掘( 如表3 1 所示) 束进行预测而忽略此前的任何数据，这就是最基本的移动平均法。 表3 1 某航材1 2 个_ q 份的提订项数统计 划1 234567891 0 i l 1 2 i46 76 81 6583 32 92 96 24 36 9 肘f 表中数掘，可以采取几个时问段作为一个周期，使用移动平均法。如以3 个时 日j 段作为标准，则假设现在是第3 个月的月底，对第4 个月的预测为： ( 4 + 6 7 + 6 8 ) 3 = 4 6 在第4 个月的月底，知道当月的实际消耗量为1 6 个，则町以做出对第5 个月的最 新预测： ( 6 7 + 6 8 + 1 6 ) 3 = 5 0 以次类推可得结果如表3 2 所示： 表3 2 延_ 【 ；j 移动平均法算出的结果 _ h 份 l23456789t ol l1 2 消j 毛域 46 76 81 6583 32 92 96 24 36 9 预测罐 4 65 03 01 01 52 33 04 04 5 由此可以看出，消耗数量增高就会带动预测值升高，而消耗最减少则会带动颅测值 降低。与此同时，该方法平滑了干扰，因此不会盲目地受到随机干扰的影响。由丁选择 周期时间的不同会造成预测量的变化波动，因此在这将预测方式受到需求( 或是消耗) 变化影响的程度叫敏感度，通过改变用以平均的周期的长短来调整敏感度。使用少量数 据的平均值所得到的预测结果能够快速地响应需求的变化，但也有可能变得过于敏感扶 1 4 中固民航大学硕1 ：学位论史 而受到非典型数据和偶然性波动的影响。因此，选择适当的周期足十分重要的。另外町 以分析出，由于航材消耗的特性，使用该方法还是不能很好的进行预测，而且偏蔗较大， 需要进一步改进。 3 、指数平滑法。该方法赋予了最新的数据很高的权重，随着数据年龄的增加，其 权重按照指数级地降低。在移动平均法中，解决了简单平均法的一些问题，但它仍然存 在缺陷：( 1 ) 所有历史数据的权重相同；( 2 ) 只适用于相对稳定的需求模式。而指数f 滑 法可以避免上述这些问题。它j 下是基于随着数据年龄增加，其相关性也减弱，而所给f 的权重也相应降低这样的逻辑。 具体来说，取g t 为最近了一次的实际消耗量所占的比重，而1 一岱为之日u 的预测值所 占的比重，即： 新的预测值= 口x 最近一次的实际消耗量+ ( 1 一口) x 之前的预测值 式中，口称为平滑指数，它的值一般来说介于0 1 和0 2 之f s j 。 运用指数平滑法对表l 再次进行计算。取口为0 2 ，其计算结果如表3 3 所示： 丧3 3 运川指数平滑法算出的结果 月份l2 3 456 78 9 l ol l1 2 消托甜46 76 81 6583 32 92 9 6 24 ：j6 9 ! j ! l ! | ：醚4 64 03 32 82 92 9 2 93 63 8 由计算结果可以看出，该方法对移动平均法进行了史进一步的修j f ，任菜螳，j 份， 预测值和实际消耗值的误差较小，甚至一样( 如8 、9 月份) ，预测效果不错，f 目某蝗j j 份仍就存在较大误差( 如5 、6 、1 0 、1 2 月份) 。 对于给定的平滑常数确定了预测的敏感性。尽管说口值越高预测就越敏感，但， ：不 是能够得到更加准确的结果，因为调高a 值就会使得预测更容易受到随机干扰的影响。 要设定合理的口值，一种方法是利用一段时| 日j 试验采用几个不同的口值，选择出产牛瑛 差最小的。另一种方法是根据情况调整口值，比如说当预测误差丌始增加，说明颅测i f 在对真实的消耗量变化做出调整，因此使用更加敏感的预测方法能够得到更理想的结 果。 4 、季节和趋势预测法。由于以上讨论的射影预测方法只适用于消耗相对稳定的情 况。而航材在消耗过程中，受到各种因素的影响，不可能达到相对的稳定，尤其鼽材的 消耗明显呈现出波动的特性，因此，在本课题中，将采用季节和趋势预测法，将凯材消 耗的时| 日j 序列进行非季节化处理，然后非季节化数据中明显存在一个趋势，这样就可以 对非季节化的数据进行回归分析( 或其他分析方法) 以估计趋势，详解参见第4 2 节。 3 4 本章小结 通过以上分析可以看出，各种算法都有其独到的地方，但能处理的问题上各不相川， 因此针对航材就需要根据其特性来构建相应的算法模型，只有这样j 。能更科学合理的颅 中囝民航大学硕i 学位论文 测肌材的采购数量、时间、成本等。但仅依靠以上预测算法，仍不是很准确，冈为影响 鼽材计划采购的因素很多，而且其自身也有内在的规律性，所以本课题将对主要【太j 索进 行进一步的分析。 6 中国民航大学硕1 擘位论史 第四章影响航材计划采购因素的分析 4 1 平均故障间隔时间 在订货分析中，时日j 参数尤为重要，其中一个就是首批航材设备推荐清单( r s p i ) 中提到的平均故障间隔时闯( m e a nt i m eb e t w e e nf a i l u r e ，简称m t b f ) 。该参数是时影 响备件需求众多复杂的、多变的因素的综合反映，也是对备件故障率内在规律的一种客 观描述，其耿值有两个来源1 3 1 ：一是航材制造商的设计寿命；二是航空公司对航材的实 际使用寿命进行不自j 断的跟踪，而得到的统计数据。这样就可以通过两个方面f i 断的受 新m t b f 的值，以提高该模型的预测精确度。 4 1 1m t b f 反映和描述的主要因素 l 、m t b f 反映了备件的可靠性水平 在航材备件的订购或制定备件后续计划过程中，是通过m t b f 来体现备件的可靠性。 町靠性高的系统和设备，其故障率必然就低，所需要的备件数量就较少，备件的m t b f 值就大；反之，可靠性低的系统和设备，所需要的备件就较多，而备件的m 7 f b f 值就小。 在正常的使用和维护条件下，同种备件的m t b f 应该是在一定的小范围内波动的比 较稳定的值，它客观地反映了备件的可靠性水平，从而可以按此数据来确定备件的需求 量。 2 、m t b f 体现了使用维护的因素 维护、保养和使用操作等人为因素对保障飞机备件的可靠性水平的发挥同样起着很 重要的作用。不符合技术规定的、不及时的或者是错误的维护、保养、修理以及不符合 袢