预防维修条件下经济生产批量和检查策略联合优化模型

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3.0 侯斌 2024-11-19 4 4 1.27MB 50 页 15积分

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摘要

传统的经济批量模型假设：生产过程是完美的，生产的产品都是合格品。实际上，

随着生产时间的进行，生产过程会随机的发生劣化，同时，因逐渐老化、腐蚀、

衰退等原因，设备也会随机的发生故障。近年来，许多学者从改进经济批量模型

的假设条件出发，对经济批量模型进行了改进，并取得了一定的成果。

为了提高经济批量模型的适用性，本文在国内外研究的基础上，结合实际生

产过程，对传统的经济批量模型的假设进行了改进和扩展。本文假设生产过程是

会随机发生失控和故障停机的，通过对从生产开始到设备故障停机整个过程中的

费用分析，逐步对经济批量模型进行了优化。首先，结合假设条件，建立了考虑

预防检查和设备故障停机维修的经济批量模型，通过数学案例分析总结了故障率

对最优生产策略的影响。然后，对模型进行了改进，考虑了设备故障停机维修时

间及因维修而造成的缺货情况，分析总结了劣化率、故障率对最优生产策略的影

响。最后，通过对比，可以发现，考虑维修时间时的最优生产批量、每周期的检

查次数、单位时间内的总费用，大于不考虑维修时间时的结果。

本文研究的经济生产批量模型，考虑了生产过程的失控和设备故障停机，以

及生产过程中的预防维修和故障停机维修，更接近企业实际生产情况，可以为企

业组织生产、预防维修、设备维修提供更为科学的决策依据。

关键词：预防维修经济生产批量检查故障停机缺货

ABSTRACT

The traditional Economic Production Model assumed that the process and the

products of production were perfect. In fact, as time went by, the process will be

deterioration gradually, and equipment will break down randomly because of aging,

corrosion and deterioration. Recently, on the condition of new assumption, many

models have been developed by researchers.

To improve the applicability of the model, in this paper, on the basis of the research

at home and abroad, combining with the process of production, the new EMQ model is

developed.On the assumption that the production process will go out of control and

failure randomly, the EMQ model is developed graduallythrough analysis the whole

process from begin to failure. First, combining with the assumptions, an EMQ model

which considers preventive inspection and equipment maintenance is built, and then

summarizes the impact of failure rate onthe optimal production strategy through

mathematical example. Second, develop the model and build an EMQ model which

considers the maintenance time. And then through mathematical example, the impacts

of the defective rate, failure rate on the optimal strategy are summarized.Finally, by

comparison, it can be found that optimal inspection times, the lot size and the average

cost of every unit time is bigger than the results when ignore the maintenance.

This paper considers the state of ―out-of-control‖, failure, preventative maintenance

and maintenance after failure in the process of production, which is closer to actual

production conditions. The model could help enterprise to make more scientific

decisions about production, preventive replacement and maintenance plan.

Key Words:Preventative maintenance, economic manufacturing

quantity,inspection, breakdown, lost sales

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ...................................................................................................................... 1

1.1 研究背景和意义 .................................................................................................... 1

1.1.1 研究背景 ......................................................................................................... 1

1.1.2 研究意义 ......................................................................................................... 1

1.2 国内外研究现状 .................................................................................................... 2

1.2.1 国外研究现状 ................................................................................................. 2

1.2.2 国内研究现状 ................................................................................................. 4

1.3 论文的组织结构 ................................................................................................... 5

1.4 本章小结 ............................................................................................................... 5

第二章设备维修管理的发展 .......................................................................................... 7

2.1 设备的故障研究 ................................................................................................... 7

2.1.1 设备故障分类 ................................................................................................. 7

2.1.2 设备故障的发展规律 ..................................................................................... 7

2.2 设备故障率分布函数 ........................................................................................... 8

2.2.1 指数分布 ......................................................................................................... 8

2.2.2 威布尔分布 ..................................................................................................... 9

2.3 设备维修制度的发展 ......................................................................................... 10

2.4 本章小结 ............................................................................................................. 11

第三章经济批量模型的发展 ........................................................................................ 12

3.1 传统的经济批量模型 ......................................................................................... 12

3.1.1 经济订货批量模型 ....................................................................................... 12

3.1.2 经济生产批量模型 ....................................................................................... 15

3.2 改进的经济生产批量模型 ................................................................................. 17

3.2.1 Lee 和Rosenblatt 的EMQ 模型 ................................................................... 17

3.2.2 Markis 和Fung 的模型 ................................................................................. 20

3.3 粒子群算法 ......................................................................................................... 21

3.3 本章小结 ............................................................................................................. 22

第四章考虑预防检查的 EMQ 模型 ............................................................................. 23

4.1 问题描述 ............................................................................................................. 23

4.2 参数定义和模型假设 ......................................................................................... 24

4.2.1 参数定义: ...................................................................................................... 24

4.2.2 模型假设: ...................................................................................................... 24

4.3 模型建立 ............................................................................................................. 25

4.4 案例分析 ............................................................................................................. 28

4.5 本章小结 ............................................................................................................. 31

第五章考虑故障维修时间的 EMQ 模型 ..................................................................... 32

5.1 问题描述 ............................................................................................................. 32

5.2 参数定义和模型假设 ......................................................................................... 32

5.2.1 参数定义: ...................................................................................................... 32

5.2.2 模型假设 ....................................................................................................... 32

5.3 模型建立 ............................................................................................................. 33

5.4 案例分析 ............................................................................................................. 35

5.5 本章小结 ............................................................................................................. 39

第六章结论与展望 ........................................................................................................ 40

6.1 研究成果与创新点 ............................................................................................. 40

6.2 研究展望 ............................................................................................................. 40

参考文献 ........................................................................................................................ 42

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ............................................ 47

致谢 ................................................................................................................................ 48

第一章绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

随着经济的发展，传统的经济批量模型的假设与实际生产状况相差也越来越

大。如何建立更有效、符合实际生产过程的经济生产批量模型，来指导企业组织

生产、设备维修及预防更换，进而降低企业的生产成本、提高生产效益，成为企

业和研究学者们越来越重视的问题。为了降低生产成本，提高企业生产力，保证

在企业激烈的市场竞争中生存并获胜，需要合理地组织生产和维修，使企业的生

产成本降到最低，保证生产利润最大化。于是，从上世纪初开始，很多学者开始

了对经济生产批量模型的研究。传统的经济生产批量模型假设生产过程是完美的，

生产的产品也都是合格的，其假设与实际情况有大偏差，并且在生产系统中，其

模型只考虑了生产成本和库存成本。然而，在实际生产中，随着生产运行时间的

增加，设备会因零件的磨损、疲劳、腐蚀等产生持续性劣化等现象，使生产过程

会由受控状态转变为失控状态，进而生产一定比例的不合格产品，同时，随着使

用年限的增加，设备会随机的发生故障，进而引起故障停机、造成缺货损失等状

况。

近年来，EMQ 模型的问题得到了国内外学者更广泛的关注，许多学者从改变

经济生产批量模型的假设条件出发，考虑了生产过程中的失控状态以及设备故障

停机，取得了很好的研究成果，对企业的实际生产活动起到了很重要的指导作用。

纵观整个 EMQ 模型的发展史，可以发现其研究内容、研究成果和企业的生产发展

密切相关。但是，企业生产活动中的经济批量、维修策略等问题，依然有许多情

形并不适合用已研究的成果采用来解决，或者是利用其结果求得的生产策略还不

够精确，目前关于 EMQ 模型问题的研究很少综合考虑预防检查、预防更换、故障

维修等多种不确定性因素共同影响下的模型建立及求解问题。

1.1.2 研究意义

设备是企业进行生产的物质基础，是企业生产活动的核心要素。由于在生产

过程中，会出现生产过程劣化、设备故障停机等状况，进而影响生产的正常进行，

影响企业的生产效益，于是，合理、及时地对设备进行预防检查、预防更换、故

障维修，在企业生产管理中具有越来越重要的地位。因此，如何更全面地将设备

的预防检查、预防更换等因素考虑到经济生产批量模型中，将具有重大的理论意

义和实践价值。

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摘要传统的经济批量模型假设：生产过程是完美的，生产的产品都是合格品。实际上，随着生产时间的进行，生产过程会随机的发生劣化，同时，因逐渐老化、腐蚀、衰退等原因，设备也会随机的发生故障。近年来，许多学者从改进经济批量模型的假设条件出发，对经济批量模型进行了改进，并取得了一定的成果。为了提高经济批量模型的适用性，本文在国内外研究的基础上，结合实际生产过程，对传统的经济批量模型的假设进行了改进和扩展。本文假设生产过程是会随机发生失控和故障停机的，通过对从生产开始到设备故障停机整个过程中的费用分析，逐步对经济批量模型进行了优化。首先，结合假设条件，建立了考虑预防检查和设备故障停机维修的经济批量模型，通过...

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