книги из ГПНТБ / Владимирович Г.И. Управление запасами. Методы расчета индивидуальных и групповых комплектов запасных элементов
.pdf96
(3 .2 7 )
При известном среднем времени простоя системы и з-за отсут ствия необходимого элемента в запасе коэффициент готовности технической системы определится выражением
(3 .28)
которое может служить основой для определения необходимого значения вероятности нормального функционирования R
Действительно, если сравнить выражения для коэффициента готовности технической системы при бесконечно большом комп лекте запасов
|
|
|
|
|
|
(3 .29) |
с выражением (3 .28) |
и задаться условием, |
что |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(3 .30) |
где |
6 - |
величина малая по сравнению с |
К г |
, то |
выбрав ве |
|
личину |
6 |
можно |
вычислить произведение |
X ( l ~ R ) |
. Величи |
|
на этого произведения может служить основой при синтезе ра зомкнутой однофазной СУЗ с чисто периодическим пополнением. Безусловно, что такой метод определения исходных данных для синтеза СУЗ не является отрогам и не приводит к наибольшей эф фективности СУЗ. Однако он может быть применен при условии, что в распоряжении у проектировщика нет данных для решения задачи по исследованию операций, в результате решения которой можно определить исходные данные для синтеза СУЗ.
§3 .5 . Особенности разомкнутой однофазной СУЗ с периоди ческим пополнением при наличии внеочередной заявки
Вели алгоритм подачи заявок в СУЗ допускает подачу внеоче редной заявки, которая удовлетворяется независимо от того по слана очередная заявка или нет, то время простоя технической
97
системы в неисправном состоянии в основном определяется пара метрами процесса удовлетворения этой заявки. В такой СУЗ, как правило, внеочередная заявка посылается лишь на тот элемент, который необходим для восстановления работоспособности техни ческой системы.
Время удовлетворения внеочередной заявки т является случайной величиной, параметры распределения которой в общем случае не совпадает с параметрами распределения времени попол нения очередной заявки тп . Обычно среднее время удовлетво рения внеочередной заявки много меньше, чем среднее время по полнения.
В этой системе управления запасами влияние объема запасов на эксплуатационные показатели технической системы проявляется
в изменении коэффициента готовности |
К г |
, |
величина |
которого |
|
в первом приближении может быть записана |
в |
виде |
|
||
К г = |
+ 0я+ М |
) т |
|
|
(3 .31) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
где Т - среднее время удовлетворения внеочередной |
заявки. |
||||
Как шдно из этого выражения, величина коэффициента готов ности определяется не только вероятностью нормального функцио нирования технической системы, но и временем Т , правиль ный выбор которого может в некоторой степени компенсировать недостаток запасов. В связи с этим вероятность нормального функционирования R теряет значение основной характеристики СУЗ. В такой СУЗ эта величина играет лишь вспомогательную роль, а основной характеристикой является коэффициент готов ности технической системы.
В связи с этим положением синтез подобной СУЗ должен вы полняться при заданном значении коэффициента готовности или коэффициента простоя Ип . В этом случае можно, как это дела ется в последующих главах, рассматривать два частных значения коэффициента готовности и решать задачу раздельно.
98
|
|
Г л а в а |
4 |
разомкнутая однофазная система управления запасами |
|||
с |
НЕПРЕРЫВНЫМ ПОПОЛНЕНИЕМ И ДИСКРЕТНЫМ СПРОСОМ |
||
|
§ |
4 .1 . Постановка задачи |
|
Как |
было указано |
ранее, периодическое пополнение запасов |
|
в целом ряде случаев |
не является |
рациональным. Расчет опти |
|
мального времени между моментами подачи заявок приводит к по ложению, при котором
что означает преимущество непрерывного пополнения по сравнению с периодическим. В этой главе рассматриваются основные вопро сы анализа и синтеза СУЗ с непрерывным пополнением и произво дится сравнение этой СУЗ с предшествующими.
В случае непрерывного пополнения после устранения очеред ной неисправности на израсходованные элементы запаса составля
ется |
требование, по которому через некоторое |
время |
пополнения |
||
1 |
доставляются элементы |
запаса, указанные |
в |
заявке. Кроме |
|
того , |
заявка посылается во |
всех случаях, когда |
для |
устранения |
|
очередной неисправности в запасе не оказалось необходимого элемента. В этом случае техническая система может простаи вать в неисправном состоянии интервал времени, превышающий время ремонта.
Наличие простоя технической системы в неисправном состоя нии и з-за отсутствия необходимого элемента запаса приводит к снижению коэффициента готовности. Причем объем запасов непо средственно влияет на его величину.Поэтому основной характери стикой СУЗ с непрерывным пополнением является коэффициент го-
99
товности (при прочих равных условиях). В этой СУЗ величина вероятности нормального функционирования, хотя и может быть вычислена, совершенно потеряла роль основной характеристики.
Время пополнения т и в случае непрерывного пополнения является случайной величиной, зависящей от ряда факторов: рас стояния, транспортных средств, типа элемента, оперативности личного состава и т .п . Для дальнейшего анализа будем характе ризовать время пополнения дифференциальной формой закона рас
пределения d ( т ) . |
|
|
Анализ СУЗ с непрерывным пополнением будем производить при |
||
следующих исходных данных: |
I |
|
1. Техническая система по-прежнему состоит из |
групп |
|
однотипных элементов, для которых по формулам второй главы |
||
рассчитаны средние значения интенсивности отказов |
J L |
я опре |
делено эквивалентное время работы Т3 , учитывающее работу |
||
технической системы в различных режимах в течение срока экс
плуатации |
Т |
. Для каждой группы известно число |
однотипных |
|||||||
элементов |
nL |
, интенсивность отказов при хранении |
и мо |
|||||||
жет быть рассчитан вспомогательный параметр |
/). |
. |
|
|||||||
2. Время пополнения |
т |
является |
случайной |
величиной, |
||||||
имеющей экспоненциальное |
распределение |
видя |
|
|
|
|||||
|
|
оЦт) |
= |
-н* |
, |
|
|
|
|
|
|
|
fie |
|
|
|
|
||||
где fi = -=-• |
|
по аналогии может |
быть |
названа |
интенсивностью |
|||||
пополнения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 . Заявки |
на пополнение посылаются немедленно после |
окон |
||||||||
чания ремонта или немедленно при обнаружении отсутствия необ ходимого элемента в запасе.
4. Параметры времени ремонта технической системы извест ны и не зависят от объема запасов.
5. Параметры времени пополнения не зависят от типа эле мента.
В результате анализа должны быть получены исходные соот ношения, связывающие коэффициент готовности технической систе мы с параметрами СУЗ, определены показатели СУЗ (коэффициент запаса, чувствительность, стоимость и т . д . ), проведена срав нительная оценка СУЗ с периодическим и непрерывным пополне нием и выработаны рекомендации по синтезу СУЗ.
Прежде чем перейти к решению перечисленных задач, рас
смотрим вопрос о коэффициенте готовности технической систеш при наличии простоя по нескольким причинам.
§ 4 .2 . Коэффициент готовности технической систеш при наличии простоя по нескольким причинам
Рассмотрим какую-либо |
техническую систему, которая может |
||
простаивать в неисправном |
состоянии по нескольким независящим |
||
друг от друга причинам, например: |
простой на ремонте, простой |
||
и з-за отсутствия элементов |
запаса, |
простой по организационным |
|
причинам. Причем интервалы |
простоя |
технической систеш по |
|
всем рассматриваемым причинам не перекрываются. В этом случае суммарное время простоя технической систеш за какой-либо
достаточно |
большой срок эксплуатации |
Т может быть записано |
||||
в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .1 ) |
|
|
|
j -ои причине за период |
эксплуатации |
/ |
; |
|
|
S |
- число причин, вызывающих простои. |
k |
К г |
|
|
Тогда коэффициент готовности технической систеш |
|||||
определится |
выражением |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(4 .2 ) |
где |
Тр |
- |
суммарное время работы технической систеш |
за пе |
||
риод |
Т . |
|
|
|
|
|
|
Так как |
|
|
|
|
|
|
|
|
$ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .3 ) |
то общее выражение для коэффициента готовности может быть |
||||||
записано |
в |
виде |
|
|
|
|
IOI
Введем понятие частного коэффициента готовности техниче ской системы при наличии простоя только по J -й причине в виде
ТР
(4 .5 )
Tp + T n p j
и соответствующее ему понятие частного коэффициента простоя Knj технической системы при наличии простоя только поj -й
причине
|
|
Т, |
|
к |
= / - к г . = = - ^ ~ |
(4 .6 ) |
|
nj |
rj |
7„+т к |
|
"P J
Найдем зависимость, связывающую величину общего коэффи циента готовности технической системы Нг со значениями част ных коэффициентов готовности К г . . Для этого прибавим к зна менателю выражения (4 .4 ) величину
Ц , - y i s - / ) ,
равную нулю, а затем разделим числитель и знаменатель полу ченного выражения на . После соответствующих преобразо ваний будем иметь формулу
/
(4 .7 )
k + ~ k + ' " + K s
связывающую общий коэффициент готовности технической систе мы с частными значениями коэффициента готовности, рассчитан ными при условии наличия простоя только по j -й причине.
При условии, что
|
K r J > 0 |
, 9 |
J |
= 1 , 2 , 3 , . , . , S , |
Н .8) |
|
выражение |
(4 .7 ) может быть |
заменено следующей приближенной |
||||
формулой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .9 ) |
которая совпадает с выражением, полученным Н.М/Седякиным |
||||||
[1 6 ] для |
подобной задачи |
при перекрывающихся интервалах про |
||||
стоя. |
|
|
|
|
|
|
Поскольку при выводе |
выражения |
(4 .7 ) никаких |
ограничений |
|||
102
на величины |
7J, . |
не накладывалось, это выражение |
справедли |
|||
во при любых законах распределения времени простоя. |
|
|||||
При тех же предположениях |
(4 .8 ) |
коэффициент простоя тех |
||||
нической системы может быть записан |
в виде |
|
||||
|
|
^ |
= |
= |
• |
<4 Л 0 > |
Заметим, |
что формулы |
(4 .9 ) |
и (4 .10) дают результаты, лежа |
|||
щие по обе стороны |
от точного |
результата. |
|
|||
§ 4 .3 . Исходные соотношения для определения частного коэффициента простоя и з-за отсутствия запасов
Рассмотрим процессы, происходящие в системе пополнения запасов с целью оценки влияния объема запасов и времени по полнения на частный коэффициент готовности технической систе мы. Для этого представим себе техническую систему (или группу систем), состоящую из I групп, и рассмотрим одну группу этой системы. Будем считать, что интенсивность отказов всех элемен тов группы одинаковая и не зависит от времени, т .е .
Л, = Лг * |
. . . = Лп = Л = const . |
К группе придано т |
запасных элементов, находящихся в |
режиме хранения. Интенсивность отказов запасных элементов обо
значим через |
ш |
. После установки |
запасного элемента вместо |
|||
отказавшего его интенсивность отказов равна |
Л |
|||||
Структурная схема группы и системы пополнения изображена |
||||||
на ри с.4 .1 . |
|
|
|
|
|
|
В целях упрощения анализа будем считать, |
что: |
|||||
- |
имеется |
полная информация о |
состоянии |
элементов запаса; |
||
- |
в начале |
срока эксплуатации |
Т |
все элементы группы и |
||
запаса |
находятся в |
исправном состоянии; |
|
|||
- техническая система выключается, если для устранения оче редной неисправности в запасе не оказалось необходимого эле мента (в выключенном состоянии элементы технической системы не отказывают);
- техническая система вновь включается по получен!* не обходимого элемента из системы снабжения;
юз
-время ремонта технической системы равно нулю;-
-заявка на пополнение посылается сразу после отказа эле мента группы, кроме того, заявка посылается спазу после обнару жения отказа элемента запаса;
Рис.4 .1 . Структурная схема группы и системы пополнения
- |
время пополнения |
имеет экспоненциальное распределение |
|
|
|
_т |
|
|
|
ОДт ) = ^ - е Г ; |
(4 . И ) |
- |
величина среднего времени пополнения не |
зависит от чис |
|
ла заявок, находящихся |
в системе пополнения; |
|
|
- система пополнения имеет неограниченную пропускную спо собность, отказов в пополнении не происходит.
При этих условиях определим частный коэффициент готовности группы и з-за отсутствия элементов запаса с учетом процессов, происходящих в системе пополнения. Эту задачу решим методами теории массового обслуживания. При этом будем считать, что со стояние системы снабжения определяется числом заявок, находя щихся в ней. Обозначим это число через А .
Очевидно, что с учетом третьего допущения
О ^ к 4- т + 1 .
104
Интенсивность отказов группы, равная интенсивности поступ ления заявок, при нахождении системы в А -ом состоянии будет определяться следующими соотношениями:
п А + { т - к ) и при 0 < к 4 т |
|
{ |
(4 .12) |
|
Опри к = т + / .
Темп пополнения запасов |
Q |
для системы с |
неограничен |
ной пропускной способностью полностью определяется числом |
|||
заявок, находящихся в системе |
пополнения, и средним временем |
||
пополнения, поэтому |
|
|
|
Q k = |
к (и = A y |
(4.13) |
|
при любых значениях А |
|
|
|
На ри с.4 .2 изображен граф |
вероятностей переходов в систе |
||
ме массового обслуживания, описывающей процессы, |
происходя |
||
щие в рассматриваемой СУЗ. Пользуясь этим графом, нетрудно составить систему дифференциальных уравнений, позволяющих определить основные характеристики исследуемой СУЗ. Действи
тельно, определяя на основе графа |
вероятность нахождения си |
|||||||
стемы |
снабжения к |
А -ом состоянии |
в момент времени |
t + Д t , |
||||
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рк^ +й V “['- ( V |
ЛtJ Р„ IV + лAt Pk-,V) + |
||||||
|
|
|
|
+ |
Q k L |
i P * + № - |
(4 - I4) |
|
где |
|
^ ( t ) |
- |
вероятность |
нахождения системы |
снабже |
||
|
|
|
|
ния в А -ом состоянии в момент време |
||||
|
|
|
|
ни |
t |
; |
|
|
|
Рк |
* Рк+\*^~ |
те же веР°ЯТН0СТИ Д”71 А“ / и |
А + / со |
||||
|
|
|
|
стояний соответственно. |
|
|||
Переходя к пределу |
при |
A t —- |
0, получим |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
, |
(4 .15) |
где |
к = |
0 ,1 ,2 ,3 , |
. . . . |
т + |
I . |
|
|
|
На основании уравнения (4 .15) |
может быть составлена си |
|||||||
стема дифференциальных уравнений, |
описывающих процесс функцио |
|||||||
нирования системы снабжения: |
|
|
|
|||||
105
i p M
= - V 2 W ‘ ) + A . f t « ) + О .А «> ;
(Лt+QJ/>,№) +A,p/t)* Q , A » ) ;
