本發(fā)明涉及電力通信設備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電力通信設備備件數(shù)量的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

通信設備備件資源是保障電力通信網(wǎng)絡穩(wěn)定高效的重要支撐。為了提升網(wǎng)絡的運行有效性，對于通信設備的部件故障，利用預先儲存的完好的備件直接替換網(wǎng)絡中的故障件，是目前最為有力的運維手段。

國內(nèi)外電信運營商在備件管理方面已經(jīng)開展了深入的研究，取得了大量的成果。但是電力通信網(wǎng)絡在網(wǎng)絡規(guī)模、承載業(yè)務、質(zhì)量要求等方面與公眾網(wǎng)絡有顯著差異，因此較難直接應用公網(wǎng)的現(xiàn)有研究成果。目前關(guān)于電力通信網(wǎng)絡設備備件管理的研究成果較少，迫切需要一套適用于電力通信網(wǎng)絡的備件管理方法：

(1)優(yōu)化資源管理與成本控制的需要

從優(yōu)化資源管理、成本控制出發(fā)，要求備件的配置應向資金使用最優(yōu)化方向發(fā)展。如何最大限度的減少備件儲備的盲目性而又保證網(wǎng)絡運行維護的需要，達到提高和優(yōu)化備件資源的利用率，是當前企業(yè)面臨的一個急需解決的問題。

(2)備品管理與成本控制決策的需要

當前備件管理與成本控制決策聯(lián)系不夠緊密，沒有充分利用已有信息，在決策時主要依靠經(jīng)驗與主觀判斷，存在一定的隨意性。

(3)網(wǎng)絡規(guī)模的增大導致備件的成本逐年增加

為了保障通信網(wǎng)絡的可靠性，必然要求有充足的備件資源。隨著網(wǎng)上設備數(shù)量的不斷增多，用于保障設備正常運行的備件的數(shù)量也在不斷的增加，勢必要求在進行決策時，綜合考慮系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與可靠性，追求經(jīng)濟性與可靠性之間的最優(yōu)決策。

(3)運維工作與成本控制間的矛盾需要協(xié)調(diào)

若備件配置的數(shù)目較少，可能會導致發(fā)生故障時故障件不能被及時的替換，影響到提供的業(yè)務的質(zhì)量。所以配置越多的備件，網(wǎng)絡的可靠性就越高，運行有效性也就越好。但是備件配置數(shù)目的增加，也導致耗費在備件上的費用迅速增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有技術(shù)中，計算各部件的獨立備件保障率與最小獨立備件數(shù)，由各部件的獨立備件保障率與最小獨立備件數(shù)，結(jié)合部件備件成本，對各部件的獨立備件保障率加權(quán)平均，得到設備備件保障率,由設備備件保障率，計算各部件的最小備件數(shù)。但實際的運行過程中，設備中的部件對設備的重要程度是不盡相同的，有的部件是不可或缺的，有的部件是起到次要作用的，還有的部件是冗余的?；诓考闹匾潭炔煌?，對于備件的數(shù)量也需要有所側(cè)重。因此，兼顧備件成本與網(wǎng)絡保障能力，確定科學的備件保障率與備件數(shù)量是其中的核心問題。

本申請具體技術(shù)方案如下。

一種電力通信設備備件數(shù)量的優(yōu)化方法，包括如下步驟：

1)將系統(tǒng)中的通信設備按部件種類構(gòu)建為多個子系統(tǒng)，對每一個子系統(tǒng)，定義備件保障率為在特定備件數(shù)時子系統(tǒng)全部部件正常運行的概率；

2)以子系統(tǒng)的備件保障率的乘積構(gòu)建備件目標函數(shù)；

3)對每一子系統(tǒng)構(gòu)造其最小子系統(tǒng)，求出最小子系統(tǒng)滿足指定保障率的最小備件數(shù)；

4)以最小備件數(shù)、備件總價格為約束條件求目標函數(shù)的最優(yōu)解，從而獲得設備各種部件的備件數(shù)。

進一步，在步驟1)中，設通信網(wǎng)絡由某型通信設備c組成，該設備含d種部件，記為ei(i＝1,2,…,d)，ei(i＝1,2,…,d)在系統(tǒng)中運行的數(shù)量為mi，設備供應商能同時維修的數(shù)量為ni，ei發(fā)生故障的時間隨機且服從參數(shù)為λi的負指數(shù)分布，ei的修復時間服從參數(shù)為μi的負指數(shù)分布，ei的待備件數(shù)為ni，且ni＜ni，當出現(xiàn)故障時，由備用件替換并將故障部件送修，修好的部件繼續(xù)作為備用；

構(gòu)造子系統(tǒng)si(i＝1,2,…,d)，si由在系統(tǒng)中運行的mi個部件ei組成，采用m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型進行建模，記備件保障率為子系統(tǒng)si的備件數(shù)為ni時，保證同時有mi個設備部件正常運行的概率。

進一步，在步驟2)中，定義為備件目標函數(shù)。

進一步，在步驟3)中，根據(jù)通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、通信設備c組成方式，部件冗余情況,由網(wǎng)絡運行要求確定ei(i＝1,2,…,d)的最小同時在運行數(shù)構(gòu)造最小子系統(tǒng)由在系統(tǒng)中運行的個部件ei組成，備件保障率為保證同時有個設備部件正常運行的概率,為滿足要求的最小備件數(shù)，為預設的值。

進一步，在步驟4)中，令部件ei(i＝1,2,…,d)的單件備件成本為ci(i＝1,2,…,d)，則在給定總備件成本c時，備件數(shù)量ni(i＝1,2,…,d)為以下問題的最優(yōu)解：

s.t.ni為正整數(shù)，i＝1,2,…,d，

進一步，對子系統(tǒng)si(i＝1,2,…,d)建立m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型，系統(tǒng)中部件ei在運行的數(shù)量為mi，設備供應商能同時維修的數(shù)量為ni，ei發(fā)生故障的時間隨機且服從參數(shù)為λi的負指數(shù)分布，ei的修復時間服從參數(shù)為μi的負指數(shù)分布，ei的備件數(shù)為ni，且ni＜ni；由備用件替換并將故障部件送修，修好的部件繼續(xù)作為備用，令表示系統(tǒng)恰有j個部件故障的的概率，

令可得如公式(1)、(2)所示，

然后，由下式求出

進一步，對最小子系統(tǒng)建立m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型，系統(tǒng)中部件ei在運行的數(shù)量為設備供應商能同時維修的數(shù)量為ni，ei發(fā)生故障的時間隨機且服從參數(shù)為λi的負指數(shù)分布，ei的修復時間服從參數(shù)為μi的負指數(shù)分布，ei的備件數(shù)為ni，且ni＜ni，將公式(1)，(2)中的mi替換為求出系統(tǒng)恰有j個部件故障的的概率

然后，由下式求出

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明將系統(tǒng)在運行的相同部件構(gòu)造成子系統(tǒng)，對子系統(tǒng)采用m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型進行建模，得到子系統(tǒng)全部部件正常運行的概率，并以之構(gòu)建備件優(yōu)化函數(shù)。然后，通過構(gòu)造最小子系統(tǒng)，對最小子系統(tǒng)采用m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型進行建模，求出滿足指定保障率的最小備件數(shù)。最后，以最小備件數(shù)、備件總價格為約束條件求目標函數(shù)的最優(yōu)解，從而獲得設備各種部件的備件數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種電力通信設備備件數(shù)量的優(yōu)化方法的工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細描述。

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種電力通信設備備件數(shù)量的優(yōu)化方法，以提高網(wǎng)絡保障能力，并以此構(gòu)造備件優(yōu)化函數(shù)與約束條件，包括如下步驟：

1)對子系統(tǒng)采用m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型進行建模，得到子系統(tǒng)全部部件正常運行的概率。

設通信網(wǎng)絡由某型通信設備c組成，該設備含d種部件，記為ei(i＝1,2,…,d)，ei(i＝1,2,…,d)在系統(tǒng)中運行的數(shù)量為mi，設備供應商能同時維修的數(shù)量為ni，ei發(fā)生故障的時間隨機且服從參數(shù)為λi的負指數(shù)分布，ei的修復時間服從參數(shù)為μi的負指數(shù)分布，ei的待備件數(shù)為ni，且ni＜ni，當出現(xiàn)故障時，由備用件替換并將故障部件送修，修好的部件繼續(xù)作為備用。

構(gòu)造子系統(tǒng)si(i＝1,2,…,d)，si由在系統(tǒng)中運行的mi個部件ei組成，記備件保障率為子系統(tǒng)si的備件數(shù)為ni時，保證同時有mi個設備部件正常運行的概率。

2)定義為備件優(yōu)化函數(shù)。

3)通過構(gòu)造最小子系統(tǒng)，對最小子系統(tǒng)采用m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型進行建模，求出滿足指定保障率的最小備件數(shù)。

根據(jù)通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、通信設備c組成方式，部件冗余情況,由網(wǎng)絡運行要求確定ei(i＝1,2,…,d)的最小同時在運行數(shù)構(gòu)造最小子系統(tǒng)由在系統(tǒng)中運行的個部件ei組成，備件保障率為保證同時有個設備部件正常運行的概率,為滿足要求的最小備件數(shù)，為預設的值。

4)以最小備件數(shù)、備件總價格為約束條件求目標函數(shù)的最優(yōu)解，從而獲得設備各種部件的備件數(shù)。

令部件ei(i＝1,2,…,d)的單件備件成本為ci(i＝1,2,…,d)，則在給定總備件成本c時，備件數(shù)量ni(i＝1,2,…,d)為以下問題的最優(yōu)解：

s.t.ni為正整數(shù)，i＝1,2,…,d，

進一步，對子系統(tǒng)si(i＝1,2,…,d)建立m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型，系統(tǒng)中部件ei在運行的數(shù)量為mi，設備供應商能同時維修的數(shù)量為ni，ei發(fā)生故障的時間隨機且服從參數(shù)為λi的負指數(shù)分布，ei的修復時間服從參數(shù)為μi的負指數(shù)分布，ei的備件數(shù)為ni，且ni＜ni；由備用件替換并將故障部件送修，修好的部件繼續(xù)作為備用，令表示系統(tǒng)恰有j個部件故障的的概率，

令可得如公式(1)、(2)所示，

然后，由下式求出

進一步，對最小子系統(tǒng)建立m/m/n/m+n/n多服務窗有備用件的排隊模型，系統(tǒng)中部件ei在運行的數(shù)量為設備供應商能同時維修的數(shù)量為ni，ei發(fā)生故障的時間隨機且服從參數(shù)為λi的負指數(shù)分布，ei的修復時間服從參數(shù)為μi的負指數(shù)分布，ei的備件數(shù)為ni，且ni＜ni，將公式(1)，(2)中的mi替換為求出系統(tǒng)恰有j個部件故障的的概率

然后，由下式求出

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。