雙目標優化的動車組系統多階段機會維修決策

對動車組設備進行合理的預防性維修是保障其可靠運行的重要措施.雖然對維修策略的優化和改進可以改善設備服役狀態和可靠性，同時進一步提高維修策略的經濟性，但維修策略的實施會對列車上線運營產生影響.入庫維修和出庫運行共同影響動車組列車的整體經濟效益，如何進一步制定更為合理的預防性維修策略，在保障其可用度的同時提高運維策略經濟性是當前鐵路運維部門關注的重點之一.

現場確認準備啟動指示燈亮。控制室內確認準備啟動指示燈亮，通過CCS HMI的“自動/手動”選擇開關選擇自動開車程序。

在面向多部件系統的預防性維修中，常采取機會維修策略，在減少系統停機次數的同時有效節約維修成本.Ba等將役齡位于機會窗口的部件前移至系統停機時刻，采用更換的方式共同維修.石冠男等采用基于劣化狀態空間劃分的非完美機會維修策略，將劣化程度相鄰近的部件提前至同一時刻維修.Zhou等利用優化機會窗口，確定了機會維修的最佳時機.綜上可知，現有機會維修策略大多將維修時機位于機會窗口的部件前移至系統停機時刻，采用相同力度維修.然而，除最先到達維修閾值的部件外，其余部件的役齡和維修閾值仍有差距，相同力度下提前送修部件會產生一定的價值浪費.而基于部件實時役齡選取差異的機會維修力度是避免過維修的有效選擇.Ding等采用基于部件役齡的雙階段機會維修策略，將維修機會窗口劃分為兩階段：第一階段內部件的剩余役齡較少，采取更換的完美維修；第二階段內部件的剩余役齡較多，采取非完美的維修方式.相較于傳統機會維修策略，雙階段機會維修通過合理安排部件維修力度避免發生過維修.但是，兩階段的劃分不能較好地統籌部件數量較多的動車組系統，無法準確對部件實施相應力度的維修操作.

在改善維修策略經濟性的同時，可用度指標也是動車組設備維修策略的關鍵因素.昝翔等考慮維修時間對策略制定的影響，優化維修任務的調度安排.杜煜等將維修時間設為與維修力度相關聯的函數，并對系統可用度進行優化.但文獻 [10-11]將系統維修時間視為部件維修時間的最大值或累加和，忽略了維修人員數量對系統停機時長的影響.王海朋等考慮維修人員對維修作業的影響，得出系統維修時間隨維修人員數量增多而減少的結論.Khatab等利用增加維修人員數量以獲取系統維修的最短完工時間.但在機會維修實施過程中，每次參與機會維修的部件數量是不斷變化的，即每次停機時的維修任務量不同.因此，如何合理匹配維修任務數量與維修人員數量，在提高系統可用度的同時，兼顧維修策略經濟性仍有待進一步探究.

綜上所述，本文建立了雙目標優化的多階段機會維修決策策略.首先，闡述了多階段機會維修策略下部件維修力度的決策原則，建立了與維修力度關聯的維修時間和維修成本函數；其次，提出基于兩維修人員的部件維修任務分配算法，實現了部件與維修人員的最優匹配；最后，考慮到不同數量維修人員對兩類優化目標的影響，采用多屬性決策的方法統籌考慮系統層成本和維修時間，根據策略制定方的目標優化需求，動態決策每次維修的人員數量，以此權衡可用度與平均成本率間的關系，并通過算例分析驗證了策略的有效性.

1 問題描述與假設

動車組某機械系統由多個部件串聯組成，為避免維修時機離散化造成系統頻繁停機，對其采取機會維修策略.在策略執行時，維修操作依托人員實施，若雇傭較多數量維修人員會存在維修任務與維修人員的最優匹配問題，且影響維修的經濟性；而較少維修人員又會延長系統維修時間，降低系統可用度.基于上述分析，做出如下假設：①部件由全新狀態投入運營，隨著運行時間的增加，部件性能逐漸劣化；②部件之間的故障率函數不存在關聯影響；③故障維修僅使部件恢復運行，不改變故障水平，故障維修時間忽略不計；④任一部件未完成維修作業，系統都將處于停機狀態.

2 模型建立

2.1 多階段機會維修策略

(1)

式中：=1, 2, …,；floor[·]表示舍棄括號內數字的小數位，僅取整數位.為避免過維修與欠維修情況的發生，設置維修力度上限和維修力度下限，則階段部件的維修力度表示為

(2)

(3)

(4)

(5)

(4)將車門“V形調成了倒“V”形。車輛車體在AW0(空載)時具有上撓度，為了避免在AW3(超載)時客室車門兩門頁之間不會因互相擠壓而導致無法關閉，即保證車體撓度為0，因此在調整車門時必須保證兩門頁之間的狀態為“V”形(見圖6)。

(6)

從2018年第一期開始，郵局報來的自發訂戶人數每期都在增長，有一期還出現雜志賣斷貨從省文聯各部門回收贈刊賣給新訂戶的局面。

在這一部分中，還有值得注意的一條是23條，“廣西制定產業、行業地方標準時，可吸收臺灣地區標準內容，臺灣地區標準高于大陸標準的，可經轉化后直接采用”，這一條為臺資企業最終產品質量提供了更高層次的保障，有利于提高臺資企業的競爭力。

(7)

胡耀邦同志的長子胡德平，次子劉湖，三子胡德華，中共中央統戰部原常務副部長梁金泉，全國工商聯原副主席謝伯陽，湖南省政協黨組成員、湖南省華夏廉潔文化研究會會長葛洪元，解放軍總裝備部通保局原局長、解放軍少將楊小平，以及胡耀邦同志的其他親屬、胡耀邦同志和李昭同志生前身邊工作人員與江西省九江市、共青城市相關領導、專家學者，齊聚一堂，挖掘和弘揚胡耀邦同志的家風與廉政思想，探索廉政文化建設的新途徑、新方法、新措施。此次研討會也是瀏陽市第一屆“廉政文化周”系列活動中的重要活動之一。

(8)

2.2 系統維修成本

..部件層維修成本 部件層維修成本由預防性維修成本和故障維修成本構成.傳統的預防性維修成本建模常假設成本值為定參數，事實上，部件的維修效果與維修成本的投入相關聯，隨著成本投入的增加，部件的修復效果愈加明顯.同時，隨著維修次數的上升，部件的修復難度增加，在同等修復效果下，維修次數較多的部件所需成本更高.綜上所述，借鑒文獻[15]中函數描述變維修力度下部件的預防性維修成本，可表示為

(9)

在現代企業經營模式不斷優化和完善的過程當中，吸收合并是一種重要的合并方法。但是相關的工作人員在進行會計處理時，必須要嚴格遵守相應的原則和制度，選擇最科學合理的會計處理方法，減小企業經營風險，促進其發展。

部件運行過程中發生臨時故障，實施故障維修操作使部件恢復運行，部件第次的故障維修成本可表示為

(10)

..系統層維修成本 系統層維修成本由維修人員雇傭成本和場地占用成本構成.部件的維修作業依托維修人員實施，雇傭維修人員會產生相應成本，可表示為

(11)

維修時產生場地占用成本，第次系統維修的場地占用成本可表示為

由圖1可知，保持其他條件不變的情況下，硬化劑的濃度升高，藕片的硬度先增大，達到最大值后呈下降趨勢，但下降程度不大；當硬化劑濃度為1.1%時，藕片的硬度最大，為658.57 gf；當濃度繼續升高時，藕片的硬度變化較小，綜合感官評分圖可以看出，硬化劑濃度在1.1%時，感官評分最高，為88.23分；但硬化劑濃度繼續升高至1.4%時，感官評分逐漸下降。由此可知，當硬化劑濃度增大到一定程度時，硬化效果不再發生明顯變化。因此，硬化劑的濃度為1.1%時，硬度測量值和感官評定值都達到最佳，而且成本低。

(12)

式中：為單位時間的場地占用成本.

=+++

(13)

式(13)可改寫為

(14)

2.3 系統維修時間和維修人員數量決策

利用下式決策每次系統維修時維修人員的數量，即

(15)

(16)

式中：′為待維修部件序號.

對于輸電線路整個工程而言，存在著諸多因素會對其造成一定程度上的影響，例如基礎工程的造價、工程所消耗的工期以及工程所消耗的勞動力等方面，根據相關統計顯示，一般情況下工程工期占到了大約一半左右，而費用所占到的比例大致在兩成，也就是說，基礎施工質量的好壞能夠對輸電線路運行的安全性與有效性造成很大程度上的影響，因此做好基礎工程的有效控制十分重要。

(17)

(18)

以往的文獻，對船舶作業的風險進行很有成效的量化研究。文獻[1]通過對新加坡海峽交通實態進行調查的基礎上，應用灰色關聯分析方法，在確定組合權重的基礎上，獲得與實際情況相一致的不同航段的交通環境風險排序。文獻[2]結合廣州港水域船舶航行安全的實際情況，確定可能導致事故的高風險區，明確解決航行安全問題。文獻[3]從人、船舶和環境分析大型散貨船夜間進出天津港的風險，提出安全保障措施及建議。但這些研究僅突出分析船舶作業的總體風險，不能表現船舶作業過程的風險變化。

..維修總成本 動車組系統的維修總成本由部件層維修成本和系統層維修成本構成，可表示為

利用式(15)確定中各部件維修時間，并依據時間長短排序.

根據式(23)和式(24)，求解目標函數和.

根據動態規劃算法中的子集合問題進行求解.

(19)

式中：′為最小時間單位.

創業能力培養要求學生通過親身實踐積累經驗，增強學生的動手操作能力、組織能力、心理承受能力、表達能力、人際交往處事能力。只有通過實踐，才可以把課本中學到的理論知識靈活應用，因此旅游專業應該為學生創業實踐提供必要的支持，通過實踐鍛煉、創業訓練、工程訓練等活動，提供創業基金扶持大學生創業，為旅游專業學生搭建起一個良好的平臺。

采取逆推法確定部件維修任務分配方案.

..維修人員數量決策 根據維修方與運營方的需求，維修策略的目標函數通常設為平均成本率最小和可用度最大.維修人員作為承載系統維修作業的主體，其雇傭數量的選擇直接影響系統層成本和系統維修時間.因此，采取多屬性決策方法，綜合考慮成本和時間因素決策維修人員的數量.

(20)

(21)

式中：為成本權重因子；為時間權重因子，有+=1當=1和=0時，維修模型為平均成本率模型；當=0和=1時，維修模型為可用度模型；當=05和=05時，維修模型為考慮平均成本率和可用度的綜合模型，根據和分配值的大小，反映模型的優化傾向.

..部件維修時間 部件維修時間通常與維修力度的選擇和部件已實施的維修次數具有直接關聯.一般而言，維修力度越大，維修作業的內容越繁雜與精細，所消耗的時間也越長.此外，隨著維修次數的增加，部件的修復作業愈加困難，維修時間也需要延長.因此，基于文獻[11]的研究成果，部件的維修時間可表示為

(22)

2.4 目標函數

由上述分析可知，在多階段機會維修策略中，維修力度的選擇和維修人員數量的決策對模型中維修成本和維修時間均有影響.因此，綜合考慮成本和時間因素以平均成本率和可用度為優化目標，表達式分別為

(23)

(24)

式中：為維修策略規劃期.

目標函數的求解流程如圖4所示，分析步驟如下.

The Current Situation of Agricultural Products Logistics and the Conception of Logistics Systemin Henan Province: based on the Case of Zhengzhou

3 算例分析

為驗證上述模型的有效性，以動車組服從威布爾分布的某機械系統為例進行分析，即

(25)

根據文獻[16-17]對威布爾分布的研究，設定部件的參數值如表1所示.同時取維修人員雇傭成本=1 800 元，單位時間場地占用成本=100元，成本參數=1、=0.25，時間參數=0.95，機會窗口=18 d，維修力度上、下限分別為=0.9、=0.5，規劃期=365 d.

式中：()為部件的故障率函數在第-1次系統機會維修時機的基礎上，第次系統機會維修時機更新為

3.1 不同模型下的策略對比

為充分體現多階段機會維修策略的有效性，本文參照文獻[9]設置了單階段維修策略(采取更換的機會維修)和雙階段機會維修策略(采取更換和非完美的機會維修).以平均成本率和可用度為目標，在平均成本率模型、可用度模型和綜合模型下進行對比分析.3種策略的機會窗口相同，優化雙階段機會維修策略的維修力度和多階段機會維修策略的階段數，結果如圖5所示.

旅游部門對信息資源實施管理工作的過程中，整理信息時，應該保證信息的準確性、真實性和及時性。由于旅游行業受到季節的影響較大，相關信息會呈現變化的狀態，冬季和夏季的信息就存在較大的差異性[3]。信息是旅游部門開展工作的主要依據。因此，信息管理人員應該及時收集有效的信息，并從中篩選出對工作有用的信息，對其進行深入的分析、管理和研究，對網站上的信息進行及時更新。這樣的工作方式不僅能保證游客從網站上所獲得的信息是真實有效的，還能借助信息技術實現工作效率的提升。科學管理信息資源是旅游管理工作中不可缺少的組成部分，應該引起旅游部門的高度重視。

在平均成本率模型中，如圖5(a)所示，優化后非完美維修力度=06，階段數=4，多階段機會維修的平均成本率明顯低于對比策略，更具有經濟效益；在可用度模型中，如圖5(b)所示，優化后非完美維修力度=0.8，階段數=4，多階段機會維修的可用度雖具有優勢，但效果較弱；在綜合模型中，如圖5(c)所示，優化后非完美維修力度=085，階段數=4，多階段機會維修的兩目標均優于兩種對比策略，且平均成本率優勢更明顯.

此外，分析可知，多階段機會維修策略在可用度上的優化效果較弱，單階段和雙階段機會維修策略具有較高的可用度水平，原因是單階段和雙階段機會維修中全部或較大部分采取更換的完美維修，部件性能一直處于較好狀態，維修間隔較長.但更換操作會造成維修成本的大量浪費，導致平均成本率較高.綜上可知，多階段機會維修策略相較于傳統機會維修策略可以以更少的平均成本率使系統保持較高的可用度水平.多階段機會維修策略在綜合模型中的優化結果如表2所示，預防性更換和更換窗口內部件的階段數視為0.

3.2 模型優化傾向分析

在多階段機會維修策略的模型建立過程中，權重因子和的選擇影響了模型的優化傾向因此，為了驗證和對策略的影響程度，令部件其余參數保持不變，選取不同和值，計算結果如表3和表4所示3種模型的目標優化傾向明顯不同：平均成本率模型(=1，=0)的平均成本率遠低于其余兩種模型；可用度模型(=0，=1)的可用度更具優勢；綜合模型(=05，=05)的兩類優化目標處于中間值.因此，對模型中權重值的選取應根據實際優化需求確定.

為驗證不同維修人員數量對維修成本和維修時間的影響，以綜合模型第6次系統維修為例，分別選取1名維修人員和2名維修人員對比分析，結果如表6所示.2名維修人員比1名維修人員的維修成本增加了67.2%，維修時間縮減了49.5%.

為驗證所提算法的有效性，選取上述案例與枚舉法對比分析，算法的分配結果如圖6所示，與枚舉法最優解的結果完全一致，驗證了所提算法在解決此類問題上的有效性.

4 結論

(1) 提出多階段機會維修策略，該策略從維修力度的視角出發，根據機會決策時部件在機會窗口的位置，對部件實施差異力度的維修，并通過與傳統機會維修策略的對比分析，驗證了所提策略的有效性.

（3）不愿做，沒有做。有的站區長認為思想政治工作是上級的事，做了也是“無用功”。對職工思想問題袖手旁觀，言行舉止脫離群眾，講話辦事脫離實際，作風不接地氣，工作無法落地。“陰天馱穰草，越馱越重”，矛盾日積月累，導致部分基層單位思想政治工作松癱軟。

(2) 針對2名維修人員的維修任務分配問題，提出一種維修人員和維修任務的最優分配算法，通過與枚舉法最優解的對比分析，驗證了所提算法的有效性.

(3) 權重因子和的合理取值對系統的維修人員數量決策具有重要作用.取值較高，則雇傭較少的維修人員，有利于策略的平均成本率優化；反之，則會提高系統的可用度，增加雇傭維修人員的數量.

(4) 在動車組實際運營過程中，運營旺季對列車可用度需求較高，可選擇可用度模型制定策略，使列車盡可能上線服役；運營淡季動車組用車需求較低，可選擇平均成本率模型制定策略，使列車的維修策略更具經濟性，降低運營成本.