A simulation model of the optimal maintenance strategy: conceptual agent-based approach

Abstract

In this Master’s thesis agent-based modeling has been used to analyze maintenance strategy related phenomena. The main research question that has been answered was: what does the agent-based model made for this study tell us about how different maintenance strategy decisions affect profitability of equipment owners and maintenance service providers? Thus, the main outcome of this study is an analysis of how profitability can be increased in industrial maintenance context. To answer that question, first, a literature review of maintenance strategy, agent-based modeling and maintenance modeling and optimization was conducted. This review provided the basis for making the agent-based model. Making the model followed a standard simulation modeling procedure. With the simulation results from the agent-based model the research question was answered. Specifically, the results of the modeling and this study are: (1) optimizing the point in which a machine is maintained increases profitability for the owner of the machine and also the maintainer with certain conditions; (2) time-based pricing of maintenance services leads to a zero-sum game between the parties; (3) value-based pricing of maintenance services leads to a win-win game between the parties, if the owners of the machines share a substantial amount of their value to the maintainers; and (4) error in machine condition measurement is a critical parameter to optimizing maintenance strategy, and there is real systemic value in having more accurate machine condition measurement systems.

Tässä diplomityössä tutkittiin kunnossapitostrategiaa agenttipohjaisen mallinnusmenetelmän avulla. Päätutkimuskysymys oli: mitä mallinnuksen tulokset kertovat siitä, miten eri kunnossapitostrategiset päätökset vaikuttavat omaisuuden haltijoiden ja huoltopalveluita tarjoavien yritysten kannattavuuteen? Täten tutkimuksen päätulos on analyysi siitä, miten kannattavuutta voidaan parantaa kunnossapitoalalla. Työn teoreettisessa osassa käsiteltiin kunnossapitostrategiaa ja agenttipohjaista mallinnusta yleisellä tasolla, ja lopuksi paneuduttiin kunnossapitostrategian mallintamiseen ja optimointiin. Kirjallisuuskatsaus toimi pohjana agenttipohjaisen mallin rakentamiselle. Mallin tekeminen noudatti erästä standardimallinnusprosessia. Mallin ja sen avulla simuloitujen tulosten avulla vastattiin päätutkimuskysymykseen. Tarkemmin sanottuna, mallinnuksen ja samalla tutkimuksen tulokset olivat: (1) koneen huoltopisteen optimoinnilla on positiivinen vaikutus koneen omistajan ja huoltajan kannattavuuteen, kunhan tietyt ehdot täyttyvät; (2) kunnossapitopalveluiden hinnoitteleminen aikaperusteisesti johtaa nollasummapeliin osapuolten välillä; (3) kunnossapitopalveluiden hinnoitteleminen arvoperusteisesti johtaa yhteiseen etuun, jos omaisuuden haltijat jakavat merkittävän osan arvostaan koneidensa huoltajille; ja (4) virheen suuruus koneen kunnon mittauksessa on kriittinen parametri optimoitaessa kunnossapitostrategiaa, ja tarkemmat koneen kunnon mittaamisjärjestelmät tuottavat systeemistä lisäarvoa.