智能決策支持下設備維護RP系統的模型研究

[摘要]本文根據當前設備管理系統的缺陷,提出了一種基于智能決策的設備維護計劃系統,構造了此系統的模型及處理邏輯,建立了體系結構,闡述了實現此系統的關鍵技術。

[關鍵詞]智能決策支持;設備維護;需求計劃

[在研究對企業投資項目評估、技術改造、設備管理和決策支持系統等知識的整理、理解、比較和歸納下,突破原有的決策支持系統的模式和方法,即采用方便的模式對企業管理項目進行決策,在企業中的設備管理中的設備維護管理是設備管理的重要內容,是設備綜合管理的重要環節。許多企業為此建立了設備管理信息系統,其功能主要是對設備的運行數據進行采集及保存,使設備管理人員從繁瑣的事務性工作中擺脫出來,但是不具備對設備的各項數據進行有效的分析與處理能力,更不可能對設備維護方案作出智能決策與評價。同時,對于設備維護中的各項資源并未做出合理的計劃。為此,本文根據MRP原理提出的基于智能決策支持(IDS)的設備維護需求計劃(RP)系統,充分利用企業已有的設備管理信息系統中大量的有關設備維護信息,運用智能決策和專家系統,根據企業維護資源,提出優化后的維護方案,同時,也能解決設備維護計劃、設備維護資源需求計劃及生產作業計劃等之間的沖突問題。

一、智能決策支持系統概述

決策支持系統是輔助決策者對“半結構化問題和非結構化問題”進行決策的人機交互系統,并不是代替管理者進行決策的系統,這就意味著決策分析不能完全用一種事先定義好的算法、程序或模型來機械地處理,不能完全依靠計算機系統做全部工作,它需要人機的交互作用,只能輔助而不是代替高層管理人員進行決策活動。

智能決策支持——IDS(IntelligentDecisionSupport),是在以數學模型和定量分析方法為基礎的決策支持(DS)上集成了以定性處理為特征的人工智能(AI)和專家系統而形成良好的IDS各組成部分有機地結合起來的體系結構

二、系統處理邏輯

基于IDS的設備維護RP系統的處理邏輯是將設備當前狀態數據與其正常狀態數據進行比較,如果超出偏差,則在IDS的支持下選擇方案。方案產生后結合設備資源庫中的資源制定設備維護需求計劃。再由維護需求計劃、生產情況生成維護能力計劃。通過對維護能力計劃與生產作業計劃進行平衡,調整維護需求計劃甚至方案。設備維護工單由平衡能力后的維護計劃產生,其后為每張工單制定設備維護資源計劃。通過此閉環處理邏輯,基本上解決了設備維護計劃、設備維護資源需求計劃及生產作業計劃等之間的沖突問題。

三、設備維護IDS的體系結構

IDS利用AI在定性分析和不確定推理上的優勢,比傳統的DS更有效地支持決策過程中對半結構化和非結構化問題的求解。在本系統模型中,充分利用了IDS這一優勢,使設備維護方案優化中的非結構化問題得到了很好的解決。設備維護IDS體系結構如下圖:

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從IDS的體系結構圖中可以看到,組成該結構的主要模塊包括:數據庫、知識庫、方法庫、模型庫、推理機等。

1.數據庫模塊:數據庫模塊主要記錄了設備的基礎數據、歷史運行記錄、故障記錄、維修記錄、備件信息、人員信息等,是IDS中的基礎信息模塊。

2.知識庫模塊:知識庫存放一些規則,包括用于模型決策的規則和專家經驗規則,完成建模和選模的工作。知識庫可分為靜態知識庫和動態知識庫,靜態知識庫的維護需要人工干預,是系統固化了的求解行為,因而設計簡單,可直接使用。動態知識庫則是從決策過程中獲得經驗,并且自動對知識庫進行更新,其維護不需要人工干預,從而能支持復雜環境下的智能決策過程,但是系統開發時要復雜得多。

3.方法庫模塊:使用存儲程序對維護決策方法進行存儲。設備維護方法主要包括:最小費用法、優化方法、可靠度方法、統計預測方法等。

4.模型庫模塊:模型庫中的數學模型分為:用于數據模式識別的統計分析模型和用于模型選擇的維護決策模型。本文中的建模方式有:系統設計者設計時固化的模型、系統使用者的外部建模和IDS的自動建模。

5.推理機:采用基于范例推理(case-basedreasoning)的方法,根據知識庫中的靜態和動態范例,通過采用方法庫中的方法,在模型庫中選擇與當前處理的問題具有相同屬性的模型進行匹配,并且根據匹配的程度進行調整。該方法由于對過去求解過程的復用,提高了問題求解的效率。

6.解釋系統:實現對系統所選方案的解釋和回答用戶提出的問題。

四、系統實現的關鍵技術分析

1.模型中的關鍵因素。在按本模型研究開發系統時,應當著重考慮以下幾個因素:

(1)設備維護需求計劃。維護需求包括了人員、物質、財務等各項因素;

(2)考慮設備運行及維修的歷史數據。這是進行模型選擇的基礎數據,也是重要的參考數據;

(3)設備維護能力計劃。必須充分地平衡設備維護能力與生產作業計劃后,才能選擇合適的方案。

(4)考慮經濟因素。要同時考慮維護成本與可靠度,在兩者之間找到最好的平衡。

(5)考慮維護策略。維護方案主要包括:預防維護、改善檢修、預測維修、故障維修。在選擇維護策略時,應充分考慮相應的維護方案,不僅可以降低維護成本,還能提高效率。

2.知識的表示。知識的表示有聲明式和過程式兩種。聲明式的知識表示方法有語義網絡和框架,適用于表示事實和斷言,過程式則適合表示行為和過程。

根據設備維護特點,在本模型中,采用了基于實例的框架知識表示法,每個框架包括槽和面,槽表示對象的一個屬性集,有面和子槽構成,面表示有關某個屬性的知識或過程。實例的數學模型可以用以下公式表示:

Case(F,P)=Case[(f1,f2,f3,…,fn),(p1,p2,p3,…pn)]

其中,F=(f1,f2,f3,…,fn)為實例的特征集,P=(p1,p2,p3,…pn)是實例的特征集參數。F和P之間存在著一定的映射關系。

五、智能決策支持系統模型特點

智能決策支持系統模型具有以下特點:

1.將物料需求計劃(MRP)的思想用于設備維護管理中,充分體現了現代管理思想;

2.將智能決策支持與設備維護需求計劃結合起來,對設備維護進行智能決策,使設備維護方案得到優化;

3.為用戶提供與待處理問題相匹配的模型及專家經驗,便于用戶做出決策;

4.提供了對各種歷史數據進行分析和復用的能力;

六、結論

根據MRP的思想建立起來的設備維護需求計劃是管理思想的創新,同時將人工智能技術應用到該系統中,是對該系統的進一步完善與提高。基于IDS的設備維護RP能夠很好的為用戶提供、評價和完善設備維護方案,為企業在保證成本最低、效益最優的前提下,獲得最佳市場競爭力。但是該系統對于模型庫中模型的建立、推理過程中模型的識別、選擇還有待于進一步的完善。設備維護管理將朝著充分利用企業內外資源、利用與虛擬企業、ERP思想相結合基于