
книги из ГПНТБ / Владимирович Г.И. Управление запасами. Методы расчета индивидуальных и групповых комплектов запасных элементов
.pdf106
для решения этом системы необходимо учесть, что m+j
|
|
Ъ Р № |
Я 1 , |
|
(4 .17) |
||||
|
|
*>0 |
|
|
|
|
|
|
|
а также |
начальные условия, |
|
которые |
могут |
быть |
записаны |
в виде |
||
|
|
|
Г ) |
„ р и * - 0 |
; |
|
|
||
|
|
Нк |
\ |
О |
при |
к > о . |
|
|
|
Решение |
системы (4,16) |
|
дает |
возможность найти зависимости |
|||||
pH ( t ) |
. |
В свою очередь, |
знание |
вероятностей |
/?A(t) |
позво |
ляет определить частный коэффициент готовности технической си стемы с учетом наличия запасов. При условии, что замена неис правных элементов осуществляется мгновенно, коэффициент готов ности технической системы может быть вычислен по фор|<уле
(4 .18)
или, с учетом выражения (4.17)
(4 .19)
При вычислении необходимого количества элементов в запасе часто бывает удобнее использовать не коэффициент готовности, а соответствующий ему коэффициент простоя, равный
(4 .20)
К „ Ш = 1 ~ Kr ( t ) ■
Подставляя формулу (4 .19) в выражение (4 .2 0 ),получим
(4 .21)
. к пЩ =
Известно, что при начальных условиях, соответствующих третьему допущению, коэффициент готовности является функцией времени, изменяясь от значения /(ДО) = I при t = 0 до ста ционарного значения К г при t ~ ~ 00 . Исследования переход ных процессов в системах массового обслуживания [IS, 1о] по казывают, что параметры систем массового обслуживания практи чески достигают установившихся значений за незначительное вре мя, соизмеримое с четырьмя - пятью средними длительностями обслуживания. Поэтому при исследовании процесса функциониро вания системы снабжения целесообразно рассчитывать частный коэффициент готовности для стационарного режима работы системы снабжения.
107
Лля стационарного режима характерно, что
pk(t) = Рк = const . |
(4 .22) |
Следовательно, |
% |
|
|
п |
(4 .23) |
|
|
Подстановка условий (4 .22) и (4 .23) в систему |
(4 .16) пре |
вращает ее в систему алгебраических уравнений, связывающих между собой вероятности пребывания системы снабжения в раз личных состояниях в стационарном режиме:
-Л 0 ро + 2 ^ = 0 ; |
' |
|
|
- ^ + а д + \ р0 + ц р2= ° ; |
|
(4 .24) |
|
+ |
+ Ц,Р,-0; |
> |
|
- 2 , ч rОm+t |
AmPm = 0 |
|
|
Решение этой системы приводит к следующему результату:
к-! |
|
|
П |
Л, |
(4 .25) |
Рк = |
|
Рс |
г |
> |
|
Преобразуем полученное выражение к более удобному виду. Лля этого вновь введем обозначение
Л |
(4 .26) |
и будем иметь ввиду, что произведение
пА т = а |
(4.27). |
представляет собой среднее число ожидаемых отказов в техниче ской системе в течение среднего времени пополнения.
Подставляя в выражение (4 .25) формулы (4 .12) и (4 .1 с ) и используя обозначения (4 .26) и (4 .2 7 ), после несложных пре образований получим
|
к-1 |
/ + |
m- L |
|
Р* |
П |
(4 .28) |
||
i»0 |
|
h |

|
|
108 |
Величина |
PQ |
.входящая в выражение (4 .2 8 ), может быть |
определена из |
условия |
Следовательно,
(4 .29)
Подставляя полученные значения Рк и PQ в формулу
(4 .1 8 ), получим выражение для коэффициента готовности техни ческой системы
i * |
1 |
|
4 |
п |
I |
* |
т~ 1 |
(4.30) |
К г - |
|
к\ |
1-0 |
|
|
|
||
|
|
|
f |
i |
v |
m-L |
|
|
* |
1 |
4 |
|
|
||||
|
|
|
|
iH) |
|
|
h |
|
В частном случае, когда |
|
|
ш = |
|
0 |
( /) = < » ) , имеем1 |
|
|
|
S |
|
f |
r _ _ _ |
|
(4 .31) |
||
Кг = |
*■0 |
|
|
|
|
1 |
||
l |
+ f |
|
|
ж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что совпадает с результатом, полученным нами ранее [ 7 ] . Соответственно при этих условиях
К . = |
,т*1 |
(4 .32) |
||
|
i |
|
||
|
|
< ак |
||
|
|
к»о к \ |
||
Для общего случая ( ш / |
коэффициент простоя техниче |
|||
0) |
S |
|||
ской системы |
т*1 |
|
|
|
a |
\ l |
+ f |
||
f |
||||
К = |
1*0 |
п |
||
|
|
(4 .33) |
||
|
|
|
||
И + / ) ! ( / + |
| ^ г й ' + 1 Г |
$
И ю .4 .3 . Номограмш для расчета комплекта элементов запаса при непрерывном пополнении
109
По формуле (4 .32) рассчитаны таблицы приложения 5 и по строены номограммы ри с.4 .3 . Эти номограммы значительно упро щает процесс вычисления рационального комплекта запасных эле ментов при заданном коэффициенте готовности и непрерывном по полнении. Методика такого расчета изложена в § 4 .7 .
§ 4 .4 . Частный коэффициент готовности с учетом отказов технической системы в нерабочем состоянии
В предыдущем параграфе мы предполагали, что интенсивность отказов технической системы в выключенном состоянии равна ну лю. В действительности, элементы системы в выключенном состоя нии находятся в режиме хранения и имеют интенсивность отказов СО , соответствующую этому режиму. В настоящем параграфе мы
снимем указанное ограничение и будем считать, что элементы технической системы в нерабочем состоянии имеют интенсивность отказов, равную интенсивности отказов элементов запаса ш . Кроме того, будем считать, что имеется полная информация о состоянии этих элементов,и при их отказе немедленно посылает ся заявка на доставку этого элемента.
Все остальные ограничения § 4 .3 |
остаются в силе. |
|||
В этих условиях число состояний системы снабжения |
||||
изменяется в пределах |
|
|
|
|
0 « к < т + п . |
(4 .34) |
|||
В соответствии с указанным условием интенсивность поступ |
||||
ления заявок определяется так: |
|
|
||
ПА +(/77 |
- к ) О) |
при |
(К к < т ; |
|
Л к |
|
|
(4 .35) |
|
к ) ш |
при |
/77 < к 4 т + п . |
||
( т + п - |
Темп пополнения запасов при неограниченной пропускной способности системы снабжения будет по-прежнему определяться
выражением (4 .1 3 ). |
|
Следовательно, |
система уравнений (4 .24) с учетом условия |
(4 .34) превратится |
в следующую систему уравнений: |
н о
-Л Р + Q Р = 0 ;
ЧЛ + Я/р.'л.Р. + О.Р.-О;
о о
4 V Q 2) p2+ a , p, + Q,p = o ;
(4.36)
-1Л т + 2 J + Л Ш Н Рт - , + 2 т +,Рт +1 = 0 ’
Нлт+(+ йт+()+ л т Рт + й т+гРт+2= о ;
-я |
Р |
+ А |
Р |
=0 |
|
т+п т +n |
|
т + п - 1 т + п - 1 |
|
Полученная таким образом система уравнений отличается от системы уравнений (4 .24) лишь числом уравнений. Поэтому реше нием систеш (4 .36) по-прежнему будет
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .37) |
|
Подотаним в |
выражение |
(4 .37) |
величину интенсивности пото |
||||||||
ка заявок, определяемую формулой |
(4 .3 5 ), |
а также значение |
Q |
||||||||
из равенства |
(4 .1 3 ). |
Кроме того, |
учтем обозначения |
(4 .2 6 ) |
ж |
||||||
(4 .2 7 ). После |
несложных преобразований будем иметь |
|
|
||||||||
рГ - р> ж |
й |
, + ШГ |
|
|
при |
0 < |
к 4 т + 1 ; |
k |
|
||
|
|
|
|
|
|
(4 .38) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
n n a* n l , . |
|
m +n-L |
|
1+ т < к 4 |
п + т . |
|
|||||
^ f e G r — j n , - т - н р * |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
Величина |
вероятности |
Р |
может |
быть определена из ра- |
|||||||
венства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц р „ |
= 1 . |
|
|
|
(4.39) |
|||
|
|
|
А*0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставляя в |
последнее |
выражение |
величину |
р |
, опреде |
||||||
ляемую формулами |
(4 .3 8 ), получим |
|
|
|
|
|
|
• (4 .40)
I l l
Знание величин Рк и PQ позволяет определить частный коэффициент готовности технической системы. Действительно, под ставляя выражения (4 .38) и (4 .4 0 ) в формулу (4 .1 8 ), будем иметь
|
|
|
V а*'Н * |
m~ L |
|
|
4 |
n - |
|
|
I |
T |
(4.41) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
; + |
|
|
|
|
Кг |
Установим связь между величиной коэффициента готовности |
|||||
, |
вычисленного при отсутствии |
отказов системы |
в выключен |
|||
ном состоянии, [ выражение (4.Э0)] |
и величиной коэффициента |
|||||
готовности К |
, рассчитанного |
при условии учета |
отказов си |
|||
стемы |
в выключенном состоянии. |
Для этого определим |
величину |
Первое слагаемое правой части равенства (4 .42) представ ляет собой величину обратную К г , а второе слагаемое обо значим через Д . Таким образом,
(4 .43)
(4 .44)
В заключение найдем выражение для частного коэффициента простоя технической системы. Так как
К „ = |
2 |
Р |
1 |
п |
k»m+t |
к |
112
то, подставляя в это выражение значения |
/? |
, получим |
Выражения (4 .41) и (4 .45) позволяют определять необходи мое число элементов запаса.
§4 .5 . Частный коэффициент готовности технической системы при ограниченной пропускной способности системы
|
снабжения |
|
Рассмотрим еще |
один случай. Пусть в условиях § 4 .3 |
систе |
ма снабжения имеет |
ограниченную пропускную способность. |
Это |
означает, что система снабжения может одновременно удовлетво рять только определенное количество заявок b . При этом,если в системе снабжения находится большее число заявок, то заяв ки становятся в очередь и удовлетворяются по мере освобожде ния обслуживающего персонала, занимающегося удовлетворением заявок. Отсюда видно, что в этом случае мы имеем модель ти пичной системы массового обслуживания с ограниченным числом обслуживающих аппаратов и неограниченной очередью.
Наибольшая пропускная способность системы снабжения рав на b . Нетрудно видеть, что наличие ограниченной пропускной способности системы снабжения приведет к изменению условия
(4 .3 ), которое |
в данном случае должно быть записано в |
виде |
||
|
Q k = к ц |
при |
0 4 А < 6 ; |
(4 .46) |
|
Qa = 6 jul |
при |
' 6 < к 4 т + 1 ; |
|
|
|
|||
Отличие условия |
(4 .46) от |
(4 .3 ) |
объясняется тем, что |
при ог |
раниченной пропускной способности системы снабжения темп по полнения запасов не может быть больше, чем 6ju .
из
Вто же время интенсивность поступления заявок остается прежней (4 .2 ) . Таким образом, в случае ограниченной пропуски ! способности системы снабжения изменяются лишь выражения для темпа пополнения запасов. Следовательно, основная система
уравнений (4 .2 4 ), описывающая процесс функционирования систе мы снабжения, остается без изменений. Решением этой систем! по-прежнему будет
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .4 7 ) |
|
Подставив в выражение |
(4 .47) |
значения |
А- |
и |
Q- |
, опре |
|||
деляемые формулами |
(4 .2 ) и |
(4 .4 6 ), |
получим |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .48) |
|
С учетом обозначений (4 .26) |
и |
(4 .27) выражения |
(4 .48) |
||||||
могут быть преобразованы к |
виду |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .4 9 ) |
|
|
|
|
|
при |
6 < к 4 |
т + 1 . |
|
|
|
Имея значения |
вероятностей |
Рк |
на основании условия пол |
||||||
ной группы событий |
(4 .7 ), |
можно вычислить |
величину вероятно |
||||||
сти Р0 . Подставлял в выражение |
(4 .7 ) |
формулы (4 .4 9 ), |
полу |
||||||
чим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .5 0 ) |
Так как
(4 .51)
114
то величина коэффициента простоя для случая ограниченной про пускной способности системы снабжения определится так:
(.4.52)
I |
|
где величина Р0 |
вычисляется по формуле (4 .5 0 ). |
Соответственно коэффициент готовности технической системы будет
“ г = > - Р 0 |
а |
т+1 |
(4 .53) |
|
Ы Ьт*'~ь |
||||
|
Сравнение выражений для коэффициентов готовности или коэф фициентов простоя для случаев неограниченной и ограниченной
|
пропускной способности |
|
|
системы снабжения пока |
|
|
зывает некоторое преи |
|
|
мущество системы с не |
|
|
ограниченной пропускной |
|
|
способностью. |
Однако это |
|
преимущество |
заметно |
|
лишь в тех случаях, ког |
|
|
да пропускная способ |
|
|
ность ограничена в силь |
|
|
ной степени. |
|
|
На рис.4 .4 приведе |
|
Рис.4 .4 . Зависимость коэффициента • |
на зависимость частного |
|
|
|
готовности от пропускной способности коэффициента готовности
системы снабжения |
технической системы, |
|
обусловленного отсутствием запасов, от пропускной способности системы снабжения. Как видно из этого рисунка, в области, при мыкающей к условию Ь = т + / , изменение коэффициента готов
ности невелико и в первом приближении |
может не учитываться при |
|||
синтезе СУЗ* так как расчеты величины |
т |
по формуле |
(4 .52) |
|
или (4 .5 3 ) сложны. С другой стороны, реальные |
системы |
снабже |
||
ния достаточно емки и при малых значениях |
т |
функционируют |
как системы с неограниченной пропускной способностью.