The information contained in this document is Volvo Aero Corporation Proprietary Information and it shall not – either in its original or in any modified form, in whole or in part – be reproduced, disclosed to a third party, or used for any purpose other than that for which it is supplied, without the written consent of Volvo Aero Corporation.
Any infringement of these conditions will be liable to legal action.
Logistikoptimering för kostnadseffektivt underhåll
eller
Opportunistisk underhållsplanering
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
BakgrundUnderhåll 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?Hur mycket ska man göra?
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Minimera flygtimkostnad
Vad styr: Struktur och livslängder
Opportunistiskt underhåll:Vid varje underhållstillfälle är det möjligt att utföra mera underhåll än vad som är absolut nödvändigt!
→ totalt färre underhållstillfällen → totalt lägre kostnad
Opportunistiskt underhåll:Vid varje underhållstillfälle är det möjligt att utföra mera underhåll än vad som är absolut nödvändigt!
→ totalt färre underhållstillfällen → totalt lägre kostnad
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Uh-tillfälle
Tid
Livslängder: Matcha för att senarelägga nästa uh-tillfälle
Ko
mp
on
en
ter
0
?
?
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Modul A Modul B Modul ..
Livslängden slut
Strukturen: Utnyttja tillfället effektivt…
kostnadtid
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Lager(nya o
beg delar)
Komponentdata- förväntad livslängd- kostnad- tillgänglighet
Strukturdata- motsvarar åtgärd- kostnad- resurser- följdoperationer...
Modul A Modul B Modul ..
Projektidé: Optimerad åtgärdsbestämning
Randvillkor- myndighetskrav- kundkrav- logistikkrav
Luftvärdighet kräveråtgärd
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
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
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
• 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”
Projektets syfte
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
• 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
Niclas Andréassons doktorandprojekt
Metodik: En matematisk optimeringsmodell för hela kontraktsperioden/livslängden
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Definition av variabler
annars0
tidenut vid byts komponent om1 t ixit
annars0
tiden vidunderhållsmotorn om1 tzt Ja Nej
Ja Nej
Underhåll motorn vid tid t ?
Byt ut komponent?
En matematisk optimeringsmodell för underhållsplanering
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
.1,,0,1,0
,,1,,0,1,0
tillfälleunderhålls endast vid delut byt ,,1,,0,
lifetime" ain once" åtminstonedelen ut byt ,,,,1,1
slutär livslängd eåterståendinnan delut byt ,,1 då
minimera
1
0
1
0
Ttz
NiTtx
NiTtzx
NiTTlx
Nix
dzxc
t
it
tit
i
lT
ltit
tit
T
t Nititi
i
i
Matematisk grundmodell: en modul, N delar, T tidssteg
nskapheltalsege0 tillrelaxeraskan 1,0 itit xx
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Reservdelskostnader ↔ fixa underhållskostnader
d = fix kostnad per uh-tillfälle
Optimala underhållsplaner vid olika nivåer på fixa kostnader
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Jämförelse mellan befintlig metod och optimering
• En motormodul med 10 delar• Endast livslängdsbegränsade delar
Värdering enligt VAC-modell Optimering
Antal utbyten av delar
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
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
Antal utbyten av delar
Befintlig Optimering
Del nr 1 4 5 6 9 10
β 2 2 4 4 6 6
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
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
Befintlig Optimering
β-värden Del nr
Sim # 1 4 5 6 9 10 Stok spridning
1 6 6 6 6 6 6 liten
2 4 4 4 4 4 4 medel
3 2 2 2 2 2 2 stor
4 2 2 4 4 6 6 blandad
Antal uh-tillfällenTotal kostnad
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
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)
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
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
annars0
0 tid vidanvändslagret från
del av individ begagnad om1 ij
sij
Nya variabler:
Ja Nej
Underhåll motorn vid tid 0?
Ja Nej
Byt ut komponent?
ny beg 1 beg 2 beg n
Byt mot ...
...
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Så här långtNiclas Andréassons arbete ...
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
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
Modul som skall
underhållas
MatematiskmodellLager av nya och
begagnade delar
OptimeringslösareOptimalt underhållsschema
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Ett optimalt underhållsschema för sju komponenter i en modul
Låt aktuell del sitta kvar i motorn
Byt mot begagnad del vid tid 0
Byt mot ny del vid tid 0
Byt mot ny del
Livslängden hos aktuell del slut
Livslängd kvar efter planeringsperiodens slut
Planeringsperiodens slutPlaneringsperiodens startLivslängd hos del slutUnderhållstillfällen
Byt mot ny del innan livslängden är slut
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
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
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
• Flera moduler en hel motor• Arbetskostnader för att frigöra moduler• Arbetskostnader för att frigöra komponenter i moduler
Komp-ressorFläkt Bränn-
kammare HT LT EBK
Vxl
Utvidgning av den matematiska modellen
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
(4.6) ,,...,1,, ,
(4.5) ,,...,1,, ,
(4.4) ,,,,...,1 ,
(4.3) ,,,,...,1 ,
(4.2) ,,),1~
( ,
(4.1) , , subject to
minimize
0
0
1
~
0 1
1
0
1
1
0
mimmi
mik
mmit
mit
mmiTL
t
mikm
mit
mmi
lT
ltm
mit
mmi
T
tm
e
k
mik
mit
T
tm
mt
mik
Mm Ni
e
k
mik
T
t Anntntt
Mm Ni
mit
mi
mit
mi
ekMmNiyu
TtMmNiyx
MmNiekufx
MmNiTTlfx
MmNiTTiffux
MmTfz
ucvbwdyaxc
mik
mi
mi
mi
m
mi
m
(4.14) .1,...,0 ,, 0,,
(4.13) ,,...,1,1,...,0 ,,, ,1,0,,,
(4.12) ,1,...,0,
(4.11) ,,...,1,
(4.10) ,,...,1, ,
9) (4. ,,...,1,, ,
(4.8) ,,...,1,, ,
(4.7) ,,...,1,,
)(
0
TtMmNiwx
ekTtAnMmNivzyu
TtMmwz
TtAnvv
TtMmvz
TtMmNiyy
TtMmNizy
ekMmNizu
mt
mit
mimnt
mt
mit
mik
tmt
nAntnnt
Annt
mt
mmit
ij
mjt
mmt
mit
mimmmik
m
m
Hel motor inkl.arbetskostnader…
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Optimering över separata moduler (15 tillfällen, 91 byten)
Optimering över hela motorn
(6 tillfällen, 94 byten, 12 % lägre kostnader)
optimering för modul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
1234567
summa över separata modulerhela motorn
1234567
Separata modulerHela motorn
Underhållsplaner bör optimeras för hela motorn
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Variation av den fasta kostnaden
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Stöd vid val av produktutvecklingsprojekt…
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Potential med livslängds-förlängning
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Fortsatt arbete - ringar på vattnet
• 2008 - Stokastisk underhållsoptimering (vindkraft),Doktorand Adam WojciechowskiFinansiering: Energimyndigheten
• 2010 Examensarbeten för att ta fram matematiska algoritmer för snabbare lösningstider,handledare Doc Ann-Brith Strömberg
• 2010 - Tillämpa idéerna på järnvägsunderhåll,Doktorand Emil GustavssonFinansiering: Charmec
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Frågor?
10110 Utg. 4
Volvo Aero Corporation Proprietary Information. This information is subject to restrictions on first page.
Torgny Almgren, 2008-04-02
10110 Utg. 10
Torgny Almgren och Karin Thörnblad 2010-10-18
Flygteknik 2010
Thank You for your attention and welcome to