面向慢速流动备件供应有效性的需求预测研究

摘要

慢速流动备件是企业备件的主要形式，也是备件库存成本的主要产生点，需求预测是降低慢速流动备件库存的重要解决方法，但因其存在数据间断性严重、寿命周期内工况环境变化复杂，寿命周期较长的特殊性，致使采用常规的预测技术难以达到想要获得效果。本论文以慢速流动备件需求预测问题为研究对象，深入分析了慢速备件需求特征，在明确需求预测收益点的基础上，定义了需求预测有效的概念，并以此为基础研究了外部供应资源的配置方法;同时，对在既定供应能力条件下，对处于预测失效或部分有效的慢速流动备件，分析了以时间有效和数量有效为基础的预测方法对库存的影响，在此基础上建立了以时间有效性为基础的推进式慢速流动备件需求预测方法，确保慢速流动备件需求预测结果在备件供应系统中发挥有效作用。本论文的主要研究内容包括: (1)提出了基于需求预测有效性分析的备件供应状态划分。针对因备件种类繁杂而导致的需求预测复杂性的问题，提出了基于预测效用的备件供应状态分区图，实现了对需求预测的降维处理，发现了备件在不同供应状态下需求预测效用提升的技术路线。在分析备件需求及预测特征的基础上，结合需求预测在时间维度和数量维度的要求，定义了备件需求预测的有效性;同时依据需求预测时间维的有效性状态将备件供应状态区分为预测完全有效区、部分有效区和失效区，并讨论了时间维度上预测有效临界点的估算方法。利用备件供应状态的分区处理，可有效评估需求预测所处的状态，并为提高备件需求预测的效用找到有效的改进路线。通过此方法可以为企业提供一套有助于提升备件需求预测能力的有效技术路线，确保企业以有限的资源实现预测效果，促进需求预测成本降低，并作为企业评估备件需求预测能力、制定预测计划的基础性工具。 (2)提出了推进慢速备件预测效用实现的外部资源配置方法。备件预测的效用要求首先在外部供应源达到一定能力的前提下才能够实现，而外部供应源的供应能力主要来源于供应商的供应能力，因此为了保证外部资源配置能力达到预测效用实现的基本要求，提出了面向备件需求预测有效性的外部供应商评估方法，该方法以推进预测有效性为主要目标，用决策树和支持向量回归实现备件分类，以不同类别的备件区分相应的供应商，进而对备件供应商采用区分化管理的策略，提出了单一类别和复合类别供应商管理策略，并通过案例企业的实际数据检验证明该方法可有效地增强需求预测对供应工作的指导作用，解决了提升预测算法精度与预测成本增加之间的矛盾。 (3)提出了提升慢速备件内部预测能力的推进式预测方法。针对影响慢速流动备件预测精度的三个关键问题提出了以工况和性能状态双相似性比较为基础的推进式预测方法。①针对因备件需求历史数据的无序形态而导致的备件需求预测准确性不足的问题，提出了基于在役工位的备件历史数据重构模型。该模型将常见的基于固定时间间隔的需求数量间断性序列预测转变为基于固定数量的需求时间连续型序列，籍此将原有的间断性时间序列预测问题转化为常见的连续型时间序列预测问题。经某企业实际数据校验，该方法有效的提高了需求预测的有效性，为解决备件需求预测中历史数据间断性特征造成的现有预测方法中出现的周期内数量小数化和预测误差较大的问题提供了一种有效的数据预处理方案。②在数据重构的基础上，针对慢速备件工况环境的高可变性导致历史样本工况差异显著影响预测效果的问题，提出了基于RS和DT的工况识模式别，以及基于工况相似性比较的参照样本提取的方法。该方法在识别影响慢速备件预测效果的关键因素集的基础上，通过样本关键工况因素相似性比较，获取在役零件可知工况条件相似的样本作为本期预测使用样本。③针对慢速备件的长程预测问题，提出了基于性能状态相似性的推进式预测模型(Performance Assessment Based Demand Prediction，PABDP)。该模型是以采购周期为基础的变步长迭代预测策略，根据在役零件的当前劣化状态曲线与每条样本状态劣化曲线中相似度最大的位置，获得失效预警时间，再依据所有失效预警时间预测零件当前工况条件下需求发生的时间，并根据其与预警标准的关系，发出采购预警或改变预测间隔进行迭代预测，实现了对慢速流动备件需求的有效预测。 总体看来，论文主要针对如何提高需求预测对慢速流动备件供应工作的有效指导的问题，构建了以推进有效预测为目标的慢速流动备件需求预测技术路线，提出了不同供应状态下提升备件需求预测能力的系列研究方法。通过对外部供应源的合理配置实现预测失效环境下的有效性推进;通过基于工位的历史数据重构，以及针对外界工况与零件状态的双相似性分析，分别解决了影响备件内部预测能力提升的数据间断性、工况影响以及长程预测的问题，实现预测有效环境下的预测精度提升，为慢速流动备件需求预测研究提供了一种新的方法和思路。

目录

声明

摘要

主要符号表

1 绪论

1．1研究背景与意义

1．1．1研究背景

1．1．2问题的提出与研究意义

1．2国内外相关工作研究进展

1．2．1 国内外常用的备件分类方法与慢速流动备件的概念界定

1．2．2备件需求预测有效性的影响因素相关研究

1．2．3慢速流动备件需求预测的相关研究

1．2．4 目前研究存在的关键问题

1．3研究方法与技术路线

1．4研究内容与论文结构

2慢速流动备件预测效用的影响因素分析

2．1慢速流动备件需求预测的效用分析

2．1．1影响预测效用的关键因素识别

2．1．2需求预测效用分析及供应状态分区

2．2外部资源配置的影响分析

2．2．1外部资源配置管理模型

2．2．2外部供应源的管理策略研究

2．3内部预测能力提升的影响因素分析

2．3．1 历史需求数据间断性对预测的影响分析

2．3．2使用期工况对预测的影响分析

2．3．3备件全寿命周期长对预测的影响分析

2．4本章小结

3 慢速流动备件间断型需求数据的重构与转换方法

3．1．1信息源重定位

3．1．2历史数据重构的应用流程

3．2基于历史数据重构(HDR)的慢速流动备件预测步骤

3．2．1数据分解

3．2．2数量退化

3．2．3序列转换

3．2．4预测结果整合

3．3历史数据重构(HDR)方法的有效性验证

3．3．1 HDR-SVM慢速流动备件需求预测模型设计

3．3．2历史数据重构(HDR)方法的实例验证

3．4本章小结

4慢速流动备件的工况模式识别

4．1 基于RS和DT的工况模式识别

4．1．1工况因素的提取

4．1．2相关因素集的RS属性约简

4．1．3工况环境的DT分类

4．1．4工况模式识别

4．2基于工况相似的历史样本提取

4．3本章小结

5 慢速流动备件的推进式预测方法研究

5．1 PABDP预测模型

5．1．1模型构建的思路

5．1．2 PABDP模型构建的基础数据要求

5．1．3 PABDP预测原理及模型构建

5．2 PABDP方法的应用流程

5．3本章小结

6 应用实例

6．1 案例企业备件管理概况

6．2数据准备

6．3预测过程

6．3．1工况模式识别

6．3．2性能状态评估及预测

6．4结果分析

6．5本章小结

7结论与展望

7．1 结论

7．2创新点

7．3展望

参考文献

攻读博士学位期间科研项目及科研成果

致谢

作者简介