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联合维护和库存优化系统：综述
Adriaan Van Horenbeeka, Jasmine Burea, Dirk Cattryssea , Liliane Pintelona , Pieter Vansteenwegenb
a工业管理、交通和基础设施中心，鲁汶大学，比利时
b工业管理部，根特大学，比利时
摘要：在过去的几十年中，一些文献已经研究了共同维护和库存优化系统。通过两种模型顺序优化的比较，Kabir 和 Al-Olayan（1996）报告了他们的联合优化方法对总成本有显着的影响。本文重点介绍的模型，包括成本和优化参数相关的维护和库存，其目的是回顾相关文献的联合维护和库存优化模型的非可修部件，并提出可能的差别，并建立了基于以下七套标准的分类：库存策略，维护特性，延迟，多级网络，单单元与多单元系统，目标函数和优化技术。
关键词：库存 ; 维护 ; 联合优化 ; 综述
1.引言
公司保持备件的库存的主要原因，是方便设备保养和维修，从而保持整个系统按照预期的功能良好的运行。库存备件的数量是由需求决定的，对于每种备件来说，它的需求是由维修和预防性维护所决定。设备维护依赖于备件的库存，以减少故障停机时间和成本。很显然，设备维护和库存管理是强相互关联的，在考虑优化公司的运行管理时，它们应一同被考虑。在过去的几十年中，一些文献已经研究了共同维护和库存优化系统。通过两种模型顺序优化的比较，Kabir 和 Al-Olayan （1996）报告了他们的联合优化方法对于总成本有非常明显的改善。总成本降低的几个原因可以被找出。另一方面，设备维护模型往往依赖于可用的备件数量无穷无尽的假设（如Barlow and Hunter，1960），在假设中这些备件都是可用的，并且没有订货交货的时间延迟（Dohi et al.，1998）。这些假设并不总是符合实际的，维持这样一个系统，对公司来说费用太昂贵。另一方面，在库存政策单方面关注可能会导致更高的维护成本（Acharya et al.，1986）。备件和维修的联合优化考虑了维修和库存政策之间的权衡。
本综述重点关注的是，包括成本（如库存和维护成本）和优化参数（如订货时间，更换时间等）相关的维护和库存管理的论文。据本文作者所知，这是第一篇关于联合维护和库存优化的文献综述，同时考虑到成本和有关备件维护和库存管理的参数。Dohi等人（1998）写了一篇有意思的综述，是关于对设备维护和库存管理策略的联合优化，文中最后只有库存成本表现在模型中。在学科搜索网和谷歌学术上，搜索关键字“维护”、“库存”、“替换”和“订货”，将会给出大多数这方面的文章。其他论文是通过浏览引用和使用“引用”选项被发现。本文探讨的范围仅限于非维修模型。如果一个不可修复的零件坏了，它将被移除并被一个新的零件替换。在本文中，这些不可修部件被定义为一个“单元”。读者感兴趣的可修复备件模型在以下作者的文献中有所提及：Park和Park（1986），Chiang和Yuan（2001），Sarkar和Sarkar（2001）和Smidt Destombes等人（2009）。本文的目的是查阅不可维修模型的联合维护和库存管理模型的相关文献，以此来指出模型与实际的差距，从而指导今后的库存管理工作。本综述建立了基于以下七套标准的分类：库存策略，维护特性，延迟，多级网络，单单元与多单元系统，目标函数和优化技术。在第二部分中，它们中的每一项都将进行讨论。在第三部分中，将会对现有的论文的贡献进行说明。最后，对未来库存管理研究的一些主要结论和思路将在第四节中提出。
2．联合维护和库存优化模型的特点
为了找出现有的文献中关于联合维护和库存管理模型的差距，本文首先构建一个框架，对于分析模型时重要的特征参数进行了分类。该框架描述如图2-1所示，图中所有的特征在图中特定位置有详细的讨论。本文中第3部分，根据所定义的特征的特点，在框架中将所讨论的文献进行了分类。基于这种分类，我们可以看出在联合维护和库存管理模型中，哪些研究已经做过，哪些研究正在进行。
图2-1联合维护和库存优化模型框架。
2.1库存特征
库存可以持续或周期性地进行检查，这两种方法已用于联合系统（见表2-1，I列）。在持续的检查策略中，对库存水平进行持续检查，并在一定条件时（如备件下降低于一定水平），开始订购备件，使备件库存达到一个新的水平。两个著名和经常使用的持续检查库存备货策略是（s，S）和（s，Q）的策略。运用（s，S）策略时，每当库存水平下降到低于s时，就开始订货使库存达到固定值S。每当库存量低于s时，每次进货量都是Q，这就是（s，Q）策略。当有一个Q量的需求时，并且Q等于S-s的情况下，这两个控制策略会给出相同的结果。在（s，Q）策略中有一个特例，它主要是用于低成本和高需求的备件，是一种双仓政策，当其中一仓备件库存使用完后，库存控制系统发出订货。在这个时候，第二仓库存开始使用时，新的库存已经订货。
表2-1 联合维护和库存系统的特点
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Characteristics of joint maintenance and inventory systems. |
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I |
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III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
XIII |
XIV |
XV |
XVI |
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Inventory characteristics |
Maintenance characteristics |
Logistics |
System |
Business objectives |
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Inventory policy |
Single-unit versus multi-unit inventory |
Ordering cost |
Shortage cost |
Maintenance policy |
Cost for condition based maintenance |
Inspection cost |
Operational cost |
Economic losses |
Lead time |
Multi-echelon |
Emergency orders |
Single-unit versus multi-unit system |
Independent identically distributed units |
Labor constraint |
Service constraint |
|
|
Acharya et al. (1986) |
Periodic |
Multi-unit |
Yes |
Yes |
Periodic/Block |
No |
/ |
No |
No |
No |
No |
No |
Multi-unit |
Yes |
No |
No |
|
|
Kabir and Al-Olayan (1994) |
Continuous |
Multi-unit |
Yes |
Yes |
Age-based |
No |
/ |
No |
No |
Random |
No |
Yes |
Single-unit |
/ |
No |
No |
|
|
Armstrong and Atkins (1996) |
Periodic |
Single-unit |
No |
Yes |
Age-based |
No |
/ |
No |
No |
Constant |
No |
No |
Single-unit |
/ |
No |
No |
|
|
Kabir and Al-Olayan (1996) |
Continuous |
Multi-unit |
Yes |
Yes |
Age-based |
No |
/ |
No |
No |
Random |
No |
Yes |
Multi-unit |
Yes |
No |
No |
|
|
Kabir and Farrash (1996) |
Continuous |
Multi-unit |
Yes |
Yes |
Age-based |
No |
/ |
No |
No |
Random |
No |
No |
Multi-unit |
Yes |
No |
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