质量控制下上下游系统的维护与备件管理联合优化研究

《Reliability Engineering & System Safety》：Joint Optimization of Maintenance and Spare Parts Management in Upstream –Downstream Systems under Quality Control

本文针对上下游串行生产系统，创新性地提出维护策略、质量控制（QC）与备件供应的联合优化框架。通过构建三重驱动维护机制（批内质量触发预防性更换、批间劣化驱动预防性维护、故障后纠正性维护）、"两检一库"质量保证结构（过程中检、最终检、 capped成品库存）及差异化备件供应策略（上游(s, S)备件池、下游基于库存的双模式订购），并采用离散事件仿真（DES）、响应面法（RSM）与遗传算法（GA）混合求解，实现日均成本351.97美元，较基准模型最高节省15.58美元/天，为复杂制造系统协同管理提供新范式。

　　

研究亮点

（1）针对上下游串行生产系统构建集成决策框架，联动劣化动态、质量控制与备件供应；

（2）提出三重驱动维护机制，将维护从预设规则转向基于产品质量与系统状态的自适应决策；

（3）设计"两检一库"质量保证结构：两个质检点阻断跨阶段缺陷传递，限额成品库存平衡需求缓冲与积压风险；

（4）开发差异化备件供应机制：上游采用(s, S)备件池保障关键部件更换，下游实施常规/紧急双模式订购提升供应柔性；

（5）采用混合求解流程（DES+RSM+GA）支持紧密耦合模型的稳健策略评估与全局搜索。

结论

本文研究上下游串行生产系统，提出集成策略联合优化维护策略、质量控制与备件供应，以最小化长期平均成本率并协调系统运作。维护维度开发三重触发机制——批内质量驱动、劣化驱动与故障后驱动，推动维护从固定计划转向自适应决策。