任宇軒

（空軍勤務(wù)學(xué)院，江蘇 徐州221000）

航材的合理分類是各項(xiàng)航材工作科學(xué)開展的前提，對于航材的籌措、儲(chǔ)備、供應(yīng)、管理、送修等多個(gè)環(huán)節(jié)有十分重要的意義。當(dāng)前飛機(jī)更新迭代速度快，周期短，飛機(jī)零備件愈發(fā)精密而復(fù)雜，造成了航材種類飛速上升、管理難度大的現(xiàn)實(shí)問題，因此航材分類工作的重要程度進(jìn)一步突出。近年來航材的聚類方法研究也進(jìn)一步發(fā)展，在分類算法中孫碩[1]采用模糊分析法與層次分析法改進(jìn)了傳統(tǒng)的ABC分類法，試圖使分類權(quán)重更加科學(xué)；沙和風(fēng)等[2]、嚴(yán)銳[3]、李崇明[4]在安全庫存、庫存管控等方面應(yīng)用VED分類法，通過航材庫存的重要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對航材進(jìn)行分類；劉志燾[5]采用支持向量機(jī)算法對航材分類進(jìn)行研究，形成了基于貝葉斯框架的方法，泛化能力強(qiáng)，準(zhǔn)確率高。隨著航材分類方法的不斷深入，分類方法的準(zhǔn)確性，科學(xué)性不斷增強(qiáng)，但是仍存在幾方面的問題，主要是航材的聚類指標(biāo)選擇依據(jù)不夠充分、分類方法與航材保障工作特性結(jié)合還不夠緊密。對此本文提出了基于FCM的航材聚類方法，并設(shè)計(jì)了三個(gè)航材聚類指標(biāo)，進(jìn)一步提高航材分類工作的科學(xué)性、可靠性。

1 航材聚類指標(biāo)設(shè)計(jì)

1.1 航材消耗系數(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)

許多價(jià)值較高、重要程度較高的航材屬于可修件，雖然有出庫但不代表被替代件已經(jīng)消耗完全報(bào)廢，被替代件可能送至修理廠維修，恢復(fù)至良好狀態(tài)仍返回庫內(nèi)，可以繼續(xù)使用。所以在設(shè)計(jì)消耗維度指標(biāo)時(shí)需要考慮減去修復(fù)入庫數(shù)的凈消耗量。同時(shí)在衡量某種器材的消耗水平時(shí)，不能以某一年的消耗水平為準(zhǔn)，容易因?yàn)槟骋荒晷枨蟮募ぴ鲈斐上妮^高。另外也不能一概將全部數(shù)據(jù)納入消耗水平的衡量過程，尤其是近年來編制體制與飛行任務(wù)和訓(xùn)練內(nèi)容的變化幅度比較大，使得航材消耗規(guī)律明顯變化，降低了年代較長歷史數(shù)據(jù)的參考意義。本文選用近3年的消耗情況作為參考，衡量航材的消耗水平。綜上設(shè)計(jì)出航材消耗系數(shù)指標(biāo)如下：

式（1）中：K1為年均航材凈消耗數(shù)量；wn為前第n年該航材的消耗數(shù)量；rn為前第n年該航材的修復(fù)入庫數(shù)量。

1.2 航材維修系數(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)

航材修理是航材籌措的一個(gè)重要渠道，通過維修航材出現(xiàn)的故障，能夠極大程度上節(jié)約資金，但屬于可修件的航材大多十分精密，其有著修理難度大、修復(fù)周期長的特點(diǎn)，加之航材維修需要經(jīng)過一定的中間環(huán)節(jié)，尤其是近年來部分老舊機(jī)型生產(chǎn)流水線的取消造成了對應(yīng)航材缺少零部件無法修理等問題，上述問題造成了航材修理的不確定性，使得其對航材籌措工作產(chǎn)生了比較大的影響。所以航材修理系數(shù)是航材聚類的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)。本文設(shè)計(jì)的航材維修系數(shù)計(jì)算方法如下：

式（2）中：t為修理周期，即航材的平均修理時(shí)間，d；u為航材的修復(fù)率，指一定時(shí)間內(nèi)送修航材修復(fù)至可用狀態(tài)的數(shù)量占送修總數(shù)量的比例。

1.3 航材需求系數(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)

航材保障工作歸根結(jié)底是為了滿足航材需求，所以對于保障人員來說航材的需求屬性是航材最重要的性質(zhì)之一。航材需求的屬性主要有兩個(gè)影響比較大，一是平均需求間隔t1，另一個(gè)是需求數(shù)的變異系數(shù)CV2。其中，t1代表對某種航材產(chǎn)生需求的間隔時(shí)間平均值，而其中μ為均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差，所以CV2的大小與需求的波動(dòng)成正向關(guān)系。根據(jù)對航材需求歷史情況進(jìn)行分析一般情況下將航材需求分為四類，即隨機(jī)型需求、塊狀型需求、平緩型需求、間歇型需求四類，如圖1所示。

圖1 航材需求類型

對于不同分類的臨界值點(diǎn)，Syntetos于2005年通過大量的實(shí)驗(yàn)提出了一種分類規(guī)則，并得出平緩性需求航材由于平均需求間隔與變異系數(shù)小，歷史表現(xiàn)規(guī)律性強(qiáng)，容易預(yù)測。而塊狀需求規(guī)律不明顯，難以預(yù)測。本文設(shè)計(jì)需求系數(shù)指標(biāo)如下：

參數(shù)k的取值將對需求系數(shù)的計(jì)算產(chǎn)生重要影響，Syntetos通過大量數(shù)據(jù)分析得到的實(shí)證結(jié)果k=0.371 2。

2 航材模糊C均值聚類算法

模糊C均值聚類（FCM）是一種基于模糊劃分的聚類算法，該算法將聚類問題具象為在約束條件下的求最優(yōu)化問題。算法步驟如圖2所示。

圖2 FCM算法流程圖

其中初始參數(shù)為聚類個(gè)數(shù)c，迭代閾值ε，聚類原型矩陣p（0），迭代次數(shù)b。其中聚類個(gè)數(shù)的選擇直接影響聚類結(jié)果是否合理，為簡化工作量一般可取c=2lnn。劃分矩陣的計(jì)算如下。

對于?i，k，如果有：

如果?ir，使得有：

聚類原型矩陣的計(jì)算方法如下：

迭代結(jié)果是否小于閾值的判斷方法為逐次計(jì)算迭代后聚類原型矩陣變化程度與閾值進(jìn)行比較，即||p（b）－p（b+1）||＜ε時(shí)，終止迭代，并輸出計(jì)算結(jié)果u、p；否則令b=b+1，繼續(xù)進(jìn)行迭代計(jì)算。

3 結(jié)語

本文針對航材保障工作要點(diǎn)，設(shè)計(jì)了三個(gè)聚類指標(biāo)，提出應(yīng)用模糊C均值聚類算法在航材聚類工作之中，能夠使航材聚類更加科學(xué)可靠。