改进的替换模型：应对突然失效与可变成本

"American Journal of Operations Research, 2018, 8, 457-473 http://www.scirp.org/journal/ajor ISSN Online: 2160-8849 ISSN Print: 2160-8830 DOI: 10.4236/ajor.2018.86026 Nov. 5, 2018 457 American Journal of Operations Research 一个针对突然失效且具有可变重置成本的改进替换模型 Samuel Ugochukwu Enogwe1*, Ben Ifeanyichukwu Oruh2, Emmanuel John Ekpenyong2 1尼日利亚伊莫州内克迪联邦理工学院数学/统计系 2尼日利亚阿比亚州乌穆迪凯迈克尔奥帕拉农业大学统计系 摘要 许多研究已经尝试为现有的替换模型提供更好的替代方案，但这些研究尚未充分解决突然失效物品的替换问题。因此，本研究使用故障时间的概率分布以及可变重置成本的概率分布，提出了一种针对突然失效物品的改进替换模型。我们导出了用于实施个体更换和集体更换的修改成本函数，并应用经典优化原理来最小化这些成本函数，以确定最适宜更换物品的时机。我们还推导出采用个体更换与集体更换策略的条件。为了验证该工作的理论要求，我们使用了两个关于LED灯泡故障时间和更换成本的真实数据集。通过拟合优度检验，分别为数据集I和II选择了故障时间的适当概率分布（数据集I为最小极值分布，数据集II为拉普拉斯分布）以及更换成本的概率分布（数据集I为两参数Gamma分布，数据集II为最大极值分布）。此外，我们发现组更换成本分别遵循数据集I的对数正态分布和数据集II的两参数Weibull分布。 实证研究表明，在成本最小化方面，个体更换策略优于集体更换策略，因为其产生的替换成本低于现有的替换模型。基于这些结果，我们建议改进现有的替换政策，以降低总体替换成本。这项研究不仅为处理突然失效物品的替换问题提供了新的理论工具，也为实际操作中的决策制定提供了有益的指导。 关键词：概率分布，失败时间，可变重置成本，拟合优度测试，组替换，个别更换 本文的研究工作强调了在处理具有不确定性和随机性的设备替换时，考虑故障时间及更换成本的动态变化的重要性。通过对不同概率分布的适用性进行拟合优度检验，研究人员能够更准确地建模这些变量，从而优化更换策略。在LED灯泡的例子中，选择适当的概率分布有助于精确预测故障率和更换成本，这对于维护计划和预算规划至关重要。 此外，该研究提出的修改成本函数考虑了个体更换和集体更换的权衡。个体更换可能在某些情况下更具成本效益，而集体更换则可能在其他情况下更为合适。通过对这些成本函数的优化，可以找到最佳的更换时间点，以最小化整体成本。这种方法对于设备密集型行业，如能源、制造业或交通运输，具有广泛的适用性。 总结来说，本研究提供了一个实用的框架，用于评估和优化突然失效物品的替换策略，尤其是当更换成本随时间变化时。通过引入更精细的分析方法，企业和组织能够制定更有效的维护策略，降低运营成本，并提高服务质量和可靠性。这是一项对运营研究和工程管理领域有着深远影响的工作，为未来类似问题的研究奠定了基础。"