Maintenance optimization for a production system with intermediate buffer and replacement part order considered

• Autorzy: Gan S. , Shi J.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja konserwacji systemu produkcyjnego uwzględniająca bufor pośredni i zamówienia części zamiennych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Existing research on maintenance is mostly devoted to maintenance planning without considering other related issues. However, optimizing maintenance separately may lead to unexpected system cost, due to the interaction between maintenance, buffer, and replacement parts. In this paper, a production system consisting of two serial machines and an intermediate buffer is studied. The upstream machine deteriorates with time, and the deterioration degrees are classified into different working conditions and represented by ascendant states. During the maintenance optimization for the upstream machine, the replacement part order and buffer inventory are both considered. Therefore, the system state is complex with the buffer level, machine working condition, and replacement parts taken into account together. One type of controllimit policy is applied based on system state, and then the system and decision process are modeled by discrete Markov method. Through policy-iteration algorithm, the control-limit policy is optimized for the minimal long-term expected cost rate. Numerical examples are delivered to illustrate the proposed method and for the parameter sensitivity analysis.

PL

Prowadzone dotychczas badania nad konserwacją poświęcone są głównie harmonogramowi konserwacji, nie przywiązując uwagi do innych wiążących się z nią zagadnień. Jednakże, prowadzona niezależnie optymalizacja konserwacji może prowadzić do nieplanowanych kosztów z uwagi na powiązania między konserwacją, buforem i częściami zamiennymi. Niniejszy artykuł analizuje system produkcyjny składający się z dwóch urządzeń szeregowych oraz bufora pośredniego. Urządzenie na początku linii z czasem się zużywa, a stopień zużycia sklasyfikowano z uwagi na różne warunki pracy i przedstawiono za pomocą stanów wstępujących. W ramach optymalizacji konserwacji urządzenia na początku linii, rozważono zarówno zamówienia części zamiennych jak i zapasy bufora. Tak więc, na kompletny obraz stanu systemu składają się poziom bufora, warunki pracy urządzenia, oraz części zamienne. Jeden z rodzajów strategii poziomu kontroli oparty jest o stan systemu, następnie system i proces decyzyjny są modelowane przy wykorzystaniu ukrytych modeli Markowa. Strategia poziomu kontroli została zoptymalizowana dla minimalnego długofalowego i prognozowanego poziomu kosztu za pomocą algorytmu iteracji strategii. Przedstawiono również przykłady liczbowe aby zilustrować proponowaną metodę a także przeprowadzić analizę wrażliwości na zmiany parametrów.

Słowa kluczowe

EN

maintenance; replacement part; buffer; production system; Markov model

PL

konserwacja; części zamienne; bufor; system produkcyjny; model Markova

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 16, no. 1
• Strony: 140--149
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Gan S.

• School of Mechanical Engineering, Jiulong Lake Campus, Southeast University, Nanjing, 211189, China

autor

Shi J.

• School of Mechanical Engineering, Jiulong Lake Campus, Southeast University, Nanjing, 211189, China

Bibliografia

• 1. Brezavšček A, Hudoklin A. Joint optimization of block-replacement and periodic-review spare-provisioning policy. IEEE Transactions on Reliability, 2003; 52(1): 112–117.
• 2. Chelbi A, Ait-Kadi D. Analysis of a production/inventory system with randomly failing production unit submitted to regular preventive maintenance. European Journal of Operational Research 2004; 156(3): 712–718.
• 3. Chien Y-H. Optimal number of minimal repairs before ordering spare for preventive replacement. Applied Mathematical Modelling 2010; 34(11): 3439–3450.
• 4. De Smidt-Destombes KS, Van der Heijden MC, Van Harten A. Availability of k-out-of-N systems under block replacement sharing limited spares and repair capacity. International journal of Production Economics 2007; 107(2): 404–421.
• 5. De Smidt-Destombes KS, Van der Heijden MC, Van Harten A. Joint optimisation of spare part inventory, maintenance frequency and repair capacity for k-out-of-N systems. International Journal of Production Economics 2009; 118(1): 260–268.
• 6. De Smidt-Destombes KS, Van der Heijden MC, Van Harten A. On the availability of a k-out-of-N system given limited spares and repair capacity under a condition based maintenance strategy. Reliability Engineering & System Safety 2004; 83(3): 287–300.
• 7. De Smidt-Destombes KS, Van der Heijden MC, Van Harten A. On the interaction between maintenance, spare part inventories and repair capacity for a k-out-of-N system with wear-out. European Journal of Operational Research 2006; 174(1): 182–200.
• 8. Dimitrakos TD, Kyriakidis EG. A semi–Markov decision algorithm for the maintenance of a production system with buffer capacity and continuous repair times. International Journal of Production Economics 2008; 111(2): 752–762.
• 9. Gan S et al. Intermediate Buffer Analysis for a Production System. Applied Mathematical Modelling 2013; 37(20–21): 8785–8795.
• 10. Huang R et al. Modeling and Analyzing a Joint Optimization Policy of Block-Replacement and Spare Inventory With Random-Leadtime. IEEE Transactions on Reliability 2008; 57(1): 113–124.
• 11. Ilgin M, Tunali S. Joint optimization of spare parts inventory and maintenance policies using genetic algorithms. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2007; 34(5): 594–604.
• 12. Karamatsoukis CC, Kyriakidis EG. Optimal maintenance of a production-inventory system with idle periods. European Journal of Operational Research 2009; 196(2): 744–751.
• 13. Karamatsoukis CC, Kyriakidis EG. Optimal maintenance of two stochastically deteriorating machines with an intermediate buffer. European Journal of Operational Research 2010; 207(1): 297–308.
• 14. Kenné JP, Gharbi A, Beit M. Age-dependent production planning and maintenance strategies in unreliable manufacturing systems with lost sale. European Journal of Operational Research 2007; 178(2): 408–420.
• 15. Kennedy WJ, Wayne Patterson J, Fredendall LD. An overview of recent literature on spare parts inventories. International Journal of Production Economics 2002; 76(2): 201–215.
• 16. Kyriakidis EG, Dimitrakos TD. Optimal preventive maintenance of a production system with an intermediate buffer. European Journal of Operational Research 2006; 168(1): 86–99.
• 17. Ling Wang, JC, Weijie Mao. A condition-based replacement and spare provisioning policy for deteriorating systems with uncertain deterioration to failure. European Journal of Operational Research 2009; 194(1): 184–205.
• 18. Pavitsos A, Kyriakidis EG. Markov decision models for the optimal maintenance of a production unit with an upstream buffer. Computers & Operations Research 2009; 36(6): 1993–2006.
• 19. Ribeiro MA, Silveira JL, Qassim RY. Joint optimisation of maintenance and buffer size in a manufacturing system. European Journal of Operational Research 2007; 176(1): 405–413.
• 20. Teresa Murino ER, Pasquale Zoppoli. Maintenance policies and buffer sizing: an optimization model. Wseas Transactions on Business and Economic 2009; 6(1): 21–30.
• 21. Van der Duyn Schouten FA, Vanneste SG. Maintenance optimization of a production system with buffer capacity. European Journal of Operational Research 1995; 82(2): 323–338.
• 22. Vaughan TS. Failure replacement and preventive maintenance spare parts ordering policy. European Journal of Operational Research 2005; 161(1): 183-190.
• 23. Wang H. A survey of maintenance policies of deteriorating systems. European Journal of Operational Research 2002; 139(3): 469–489.
• 24. Zequeira RI, Valdes JE, Berenguer C. Optimal buffer inventory and opportunistic preventive maintenance under random production capacity availability. International Journal of Production Economics 2008; 111(2): 686–696.
• 25. Zhang Z et al. Reliability Modeling and Maintenance Optimization of the Diesel System in Locomotives. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012; 14(4): 10.
• 26. Zhang Z et al. Condition-based Maintenance Optimisation without a Predetermined Strategy Structure for a Two-component Series System. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012; 14(2): 10.
• 27. Zhou Y et al. Asset life prediction using multiple degradation indicators and failure events: a continuous state space model approach. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2009; 4(44): 10.
• 28. Zohrul Kabir ABM, Al-Olayan AS. A stocking policy for spare part provisioning under age based preventive replacement. European Journal of Operational Research 1996; 90(1): 171–181.