Logistikoptimering för kostnadseffektivt underhåll eller Opportunistisk underhållsplanering

Bakgrund Hur mycket ska man göra? Underhåll av flygmotorer är dyrt: reservdelar kan kosta i storleksordningen 2 Mkr totalkostnad för underhåll av jetmotor ~ 15-30 Mkr hyra för reservmotor: 15 kkr/dygn Ledtid underhåll av motor: 30 -100 dagar Hur mycket ska man göra?

Minimera flygtimkostnad Opportunistiskt underhåll: Vid varje underhållstillfälle är det möjligt att utföra mera underhåll än vad som är absolut nödvändigt! → totalt färre underhållstillfällen → totalt lägre kostnad Vad styr: Struktur och livslängder

Livslängder: Matcha för att senarelägga nästa uh-tillfälle ? ? Komponenter Tid

Strukturen: Utnyttja tillfället effektivt… kostnad tid Modul A Modul B Modul .. Livslängden slut

Projektidé: Optimerad åtgärdsbestämning Lager (nya o beg delar) Projektidé: Optimerad åtgärdsbestämning Komponentdata - förväntad livslängd - kostnad - tillgänglighet Modul A Modul B Modul .. Strukturdata - motsvarar åtgärd - kostnad - resurser - följdoperationer... Randvillkor - myndighetskrav - kundkrav - logistikkrav Luftvärdighet kräver åtgärd

Projektets historik Finansierat genom NFFP3, NFFP3+, NFFP4 Initiativ och projektledare på VAC, Dr Torgny Almgren 2001–2005 Lic Niclas Andréasson (Chalmers) Utveckling av grundmodell, litteraturöversikt, jämförelser av metoder Handledare vid Chalmers Prof Michael Patriksson & Doc Ann-Brith Strömberg Licentiatexamen i maj 2004, tjänstledig från juni 2005, lämnat projektet i augusti 2006 pga annan verksamhet Gemensam styrgrupp med V4403, Lic Johan Svensson 2006 Doc Ann-Brith Strömberg (FCC) Implementering i Excel av verktyg för uh-planering åt VAC 2006–2008 Dr Myrna Palmgren, Doc A-B Strömberg, Prof M. Patriksson Vidareutveckling av modeller och metoder 2007 Examensarbete + modellutveckling Doc Ann-Brith Strömberg, Moduloptimering vid RM12 uh

Projektets syfte Ta fram en metodik som genererar bra utbytesscheman för komponenter i flygmotorer Beakta: Livslängdsbegränsade och ”on condition”-komponenter Fast kostnad då en motor/modul tas in till verkstaden Arbetskostnader för att frigöra motormoduler och komponenter i dessa Utnyttja lager av begagnade delar Minimera total flygtimkostnad under kontraktsperioden – ”helhetsåtagande”

Niclas Andréassons doktorandprojekt Metodik: En matematisk optimeringsmodell för hela kontraktsperioden/livslängden För varje komponent i modulen: Kostnad för en ny komponent Livslängd hos en ny komponent Återstående livslängd hos nuvarande komponent i motorn Kontraktsperioden indelas i tidsperioder (à n Fh) Underhåll i början av varje tidsperiod (diskretisering) Fix kostnad per underhållstillfälle

Underhåll motorn vid tid t ? En matematisk optimeringsmodell för underhållsplanering Definition av variabler Underhåll motorn vid tid t ? Ja Nej Byt ut komponent? Ja Nej

Matematisk grundmodell: en modul, N delar, T tidssteg

Reservdelskostnader ↔ fixa underhållskostnader Optimala underhållsplaner vid olika nivåer på fixa kostnader d = fix kostnad per uh-tillfälle

Jämförelse mellan befintlig metod och optimering En motormodul med 10 delar Endast livslängdsbegränsade delar Antal utbyten av delar Värdering enligt VAC-modell Optimering

Jämförelse av metoderna med stokastiska simuleringar En motormodul med 10 delar Del 1, 4, 5, 6, 9, 10 är OC-delar (Weibull) Medelvärden från 200 scenarier Del nr 1 4 5 6 9 10 β 2 Befintlig Optimering Antal utbyten av delar

Jämförelse av metoderna forts. En motormodul med 10 delar Del 1, 4, 5, 6, 9, 10 är OC-delar Medelvärden från 200 scenarier per β-uppsättning β-värden Del nr Sim # 1 4 5 6 9 10 Stok spridning liten 2 medel 3 stor blandad Befintlig Optimering Total kostnad Antal uh-tillfällen

Slutsats från simuleringar + Optimering  alltid bäst plan map kostnad (10-30% besparing) Jämfört även med ”ålderspolicy” (byt del äldre än åldersgräns, optimera åldersgränser) ”ingen metod” (byt trasig del ”nu”, ej opportunistiskt) + Optimeringsmodellen bäst även här + Optimering  betydligt färre underhållstillfällen + Kan utvidgas till mer generella problemställningar – Kräver speciella programvaror & implem. av matematiska metoder + Lösningstid typiskt några CPU-sekunder (en modul)

Utvidgning av modellen Utnyttja ett lager av begagnade delar För varje del i motorn finns ett lager av begagnade delar vid tid 0 (vid pågående underhållstillfälle): Kostnader för begagnade delar Livslängder hos begagnade delar Ja Nej Underhåll motorn vid tid 0? Byt ut komponent? ny beg 1 beg 2 beg n Byt mot ... ... Nya variabler:

Så här långt Niclas Andréassons arbete ...

FCC har utvecklat (i ett projekt direkt mot VAC) Ett prototypverktyg för optimering och beslutsstöd vid uh-planering För en motormodul och ett lager av nya och begagnade (vid tid 0) delar Implementerat i Excel för inmatning och presentation av resultat Med Xpress-MP som optimeringslösare Matematisk modell Modul som skall underhållas Lager av nya och begagnade delar Optimeringslösare Optimalt underhållsschema

Ett optimalt underhållsschema för sju komponenter i en modul Livslängd hos del slut Planeringsperiodens slut Planeringsperiodens start Underhållstillfällen Byt mot begagnad del vid tid 0 Låt aktuell del sitta kvar i motorn Livslängden hos aktuell del slut Byt mot ny del innan livslängden är slut Livslängd kvar efter planeringsperiodens slut Byt mot ny del vid tid 0 Byt mot ny del

Fortsättning av forskningsprojektet från augusti 2006 Finansierat av NFFP4 (och NFFP3+) Tre disputerade forskare i stället för en doktorand Tre huvudspår Utvidgning av den matematiska modellen (hel motor samt arbetskostnader) Alternativa formuleringar och lösningsansatser Studier av strukturen hos den matematiska grundmodellen Tester med relevanta data samt utvärdering

Utvidgning av den matematiska modellen Flera moduler  en hel motor Arbetskostnader för att frigöra moduler Arbetskostnader för att frigöra komponenter i moduler Fläkt Komp- ressor Bränn- kammare HT LT EBK Vxl

Hel motor inkl. arbetskostnader…

Underhållsplaner bör optimeras för hela motorn Optimering över separata moduler (15 tillfällen, 91 byten) Optimering över hela motorn (6 tillfällen, 94 byten, 12 % lägre kostnader) 1 2 3 4 5 6 7 Separata moduler Hela motorn 3.2 Underhållsplaner bör optimeras för hela motorn

Variation av den fasta kostnaden

Stöd vid val av produktutvecklingsprojekt…

Potential med livslängds- förlängning

Fortsatt arbete - ringar på vattnet 2008 - Stokastisk underhållsoptimering (vindkraft), Doktorand Adam Wojciechowski Finansiering: Energimyndigheten 2010 Examensarbeten för att ta fram matematiska algoritmer för snabbare lösningstider, handledare Doc Ann-Brith Strömberg 2010 - Tillämpa idéerna på järnvägsunderhåll, Doktorand Emil Gustavsson Finansiering: Charmec

Frågor?

Thank You for your attention and welcome to Flygteknik 2010