考虑设计迭代和资源冲突的研制系统任务可靠性

在研制系统任务过程分析的基础上,综合考虑设计迭代和资源冲突对研制任务完成时间的影响,通过构建多阶段有限状态吸收Markov过程对动态返工概率进行描述,采用排队网络对系统研制过程进行建模与分析,得到了系统和各工作阶段的任务可靠性模型.通过示例对系统研制能力进行了评估, 表明了任务可靠度的计算方法.     

基于Markov链互模拟的航天器发射任务可靠度模型

状态空间复杂、多过程并发执行和子过程反复迭代的特点, 使航天器发射工程实施全过程的任务可靠性评估难以量化. 通过构建多个并发执行的时间连续的Markov链对航天器发射工程状态转移约束关系进行描述, 采用互模拟时间等价关系简化航天器发射工程实施过程的状态空间, 利用连续时间Markov链的概率转移特性进行建模与分析, 得到了全系统、全过程的航天器发射任务可靠度模型. 数值验证表明该模型可用于航天器发射任务工期推演、可靠度评估以及薄弱环节分析.     

基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型

提出了一种基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型,将模型推广到更为一般的任意结构系统。该模型考虑了部件的工作配置关系,把多阶段任务系统的可靠性分析转化为系统的状态转移概率。同时给出了系统状态转移概率求解算法,最后给出了一个应用实例。     

具有不可比状态信息的可修MS-PMS可靠性分析

针对复杂多阶段任务系统(PMS)中存在的元件状态多态性和不可比性问题,提出了系统与元件两层的分层模块构建方法,应用连续时间Markov模型(CTMC)描述可修元件之间状态的相依和变迁的动态行为,应用多态多值决策图(MVDD)构建系统的结构函数.为处理元件状态不可比情形,将其分为组内、组间及无约束状态三组,应用CTMC构建了不同变迁约束下部件处于不同阶段时的状态组的联合概率模型,发展了具有不可比元件状态的多状态多阶段任务系统(MSPMS)可靠性分析方法.最后,通过简约形式的飞行任务系统实例,结果表明CTMC下分层分组模块分析方法能有效计算MS-PMS的可靠度,验证了模型与分析方法的可行性.     

基于MCSP的舰艇训练模拟系统可靠性分配研究

可靠性分配是舰艇训练模拟系统可靠性工程的重要环节。针对系统的使命任务,规划了系统的寿命剖面和任务剖面,建立了系统的任务可靠性模型。按照规定的任务可靠性指标,采用多因子系数专家评分方法将全系统的任务可靠性指标分配到各分系统或设备层面,得到初步分配结果。然后,依据任务可靠性模型预计系统的任务成功概率(MCSP),比照系统规定的任务可靠性指标,进行迭代修正计算,最终得到了满足规定要求的可靠性分配优化结果。     

多设备系统的生产批量、质量控制与预知维护联合优化

针对由多台设备通过串、并混联构成的多阶段生产系统,对其生产批量、质量控制以及预知维护进行了联合建模与优化.系统中的各台设备随时间逐渐发生劣化,可靠性及产品加工质量随之降低.在每个生产批量结束时,对各设备进行状态检测并评估其在下个生产期内的可靠性.预知维护同时以设备的可靠性、结构重要度以及产能比为决策依据,以合理分配维护资源.在每个阶段设置质检台以实时检测各设备加工产品的质量,并根据质量反馈信息,对次品率超过控制阈值的设备进行预防性更换以改善性能提高产品质量.以批量生产周期、质量控制阈值以及预知维护参数为三维联合决策变量,建立了有限时域内的平均费用率模型.基于蒙特卡罗仿真和响应曲面法设计了优化算法,实现了对模型的快速近似求解.最后通过一个实例演示了本模型,并对结果作了相关统计学分析.     

同轨热备份GEO星座网络可靠性建模

地球同步轨道（GEO）通信卫星星座系统具有拓扑结构复杂、系统状态难以准确划分等特点.在分析包含三颗正常工作卫星和一颗同轨热备份卫星的GEO星座体系拓扑关系基础上,借助Markov过程对系统运行状态进行划分和聚合.依据Kolmogorov定理建立各聚合状态停留概率的微分方程组,通过Laplace变换及其逆变换进行星座网络可靠性指标的推导.分析备份星失效率变动时系统访问安全状态集、劣化状态集、警戒状态集和故障状态集共四类状态集的概率敏感性,为提高星座网络可靠性及制定备份策略提供定量支持.案例对某卫星通信公司设计的GEO星座体系的可靠性进行建模,对比了备份星在不同失效率下系统可靠度的变动.     

多阶段任务系统任务持续能力仿真模型研究

多阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,它包括多个在时间上连续且无相互重叠的阶段任务,执行作战与使用任务的武器装备多数属于这种复杂系统。分析了PMS及任务可靠度、可信度和任务效能等任务持续能力评价参数。结合实际装备系统大都属于可用马尔可夫过程进行描述的可修复系统的特点,为简化模型复杂程度提出了一些合理的假设条件。在此基础上,结合多阶段任务系统自身特点,通过分析多阶段任务系统任务持续能力建模仿真步骤,多阶段任务系统任务效能仿真方法,建立了基于Petri网的多阶段任务系统任务效能多层仿真模型。最后结合常见的"靶场打靶"任务进行了实例验证,并对仿真结果进行了分析。     

k/N系统的多阶段任务可靠度模型

k／N热备份冗余系统已被广泛应用在现代高科技装备中．而对于某些k／N系统的k并不是一成不变的．而是根据实际任务而变化的．并且某些系统还存在一定数量的冷备份冗余部件。给出一种存在冷备份冗余部件且k随阶段变化而变化的k／N系统的多阶段任务可靠度模型，通过该模型可以为确定系统在完成特定任务情况下的热、冷备份部件数量提供决策依据．为该类系统的设计提供决策支持。     

多阶段任务系统的备件保障度模型研究

多阶段任务系统是指系统在连续完成多个阶段任务过程中,任务成功与部件的关系不断变化的系统.定义了任务结构函数来表示任务成功与部件关系,同时给出了多阶段任务系统的备件保障度模型,该模型可以计算任意任务结构函数变化的多阶段系统的备件保障度,为任务前确定备件携行量提供决策依据.在该模型的基础上,给出了一个计算k阶段变化的k/N系统备件保障度的实例.     

系统可靠度约束下的备件配置优化

备件的配置优化对于系统可靠性的保障和维护成本的降低具有重要的作用。为了保障系统的长期稳定经济运行,构建了系统可靠性模型和备件配置模型,以系统可靠度阈值和任务运行时长为约束条件,采用成本效益重要度对备件配置模型进行优化,寻求以备件配置成本最低为目标的备件配置方案。当系统可靠度下降到预设阈值时,计算系统各组件的成本效益重要度,选择成本效益重要度最大的组件进行备件,如此进行迭代,直到完成运行任务,形成最优的备件配置方案。最后,以数控机床主轴系统伺服驱动装置为例验证了该方法的可行性。     

面向多无人机协同对地攻击的双层任务规划方法

无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)的任务规划包含任务分配、执行顺序确定以及航迹优化等。为了达到任务规划的全局最优,需要全盘梳理任务的各个方面,提出高效的优化策略。综合考虑任务规划过程中任务分配、执行顺序确定以及航迹优化等方面的需求和相互间影响,首先从优化框架出发, 设计了双层互耦的任务规划求解策略, 而后将任务规划模型分为上层任务分配和下层任务序列优化, 并对每一层的优化方法和优化步骤进行了详细设计。在任务分配问题中, 基于模拟退火算法, 提出了可跳出局部最优的模拟退火-撒点(simulated-annealing-shooting, SAS)算法, 并详细探讨了算法参数的设计原则。最后通过仿真分析, 验证了所提出的规划框架和SAS优化算法的有效性。     

机载电子设备BIT优化设计技术研究

机内测试(built-in test,BIT)可以提高机载电子设备的任务可靠性,提升装备系统的任务效能。按照基于可靠性的BIT优化设计思想,分析了BIT对系统可靠性的影响,重点讨论了基于可靠性的BIT优化设计方法。提出了BIT优化设计的非线性整数规划(non-linear integer programming,NLIP)模型,并通过LINGO软件求解该模型。实例分析结果表明,该方法有效地降低了系统的故障率,提高了BIT设计指标。     

装备体系多阶段任务可靠性高效解析算法

体系作战任务可靠性的实时评估是未来作战的必然要求。为了实时计算装备体系多阶段任务可靠性,基于k/n(G)表决模型,设计了一种考虑冗余的可靠度高效解析算法。在体系结构分析及任务概述基础上,建立了冗余故障树以及由冗余故障树转化的二元决策图(binary decision diagram,BDD)模型。针对传统可靠性解析计算算法复杂度高的问题,本文利用递归算法改进了k/n(G)表决模型的计算过程,提高了计算效率。以航空装备体系远程目标打击任务为例,数值计算表明,本文的改进解析算法有效得出了体系多阶段任务可靠度计算结果,且相比传统算法运算效率得到显著提高,有利于应用到体系作战任务可靠度实时计算评估,指导任务统筹和规划。     

基于METRIC理论的超大规模卫星星座多级备份策略

针对超大规模卫星星座可能出现的运行维护成本高、任务可用度低的问题, 结合卫星批量化生产以及采用一枚火箭将多颗卫星送入轨道(一箭多星)的现状, 基于可维修备件多级保障库存技术(multi-echelon technique for recoverable item control, METRIC)提出一种超大规模卫星星座多级备份策略。首先, 阐述了基于METRIC理论的卫星星座多级备份策略模型的原理, 备份策略同时考虑地面备份、停泊轨道备份以及星座轨道备份3种备份模式, 建立了考虑卫星年平均需求量、期望需求量与期望短缺数的星座可用度模型, 包含制造费用和发射费用的星座备份费用模型,以及以星座可用度为约束, 星座备份费用为优化目标的数学优化模型。然后, 以某型超大规模低轨卫星星座为案例研究对象, 使用遗传算法和边际分析法进行求解。最后, 讨论了遗传算法与边际分析法在求解该优化问题时的优缺点。结果表明, 在同一星座可用度指标下, 采用星座多级备份策略可比采用传统两级备份策略有效降低每年备份费用; 在保证星座可用度的前提下大幅降低了超大规模卫星星座的备份费用, 可为精确配置各级备份卫星数量提供参考。     

n/k(G)表决冗余多阶段任务系统可靠性优化模型

提出采用多阶段任务系统（phased mission systems, PMS）冗余故障树模型和PMS冗余二元决策图（binary decision diagram, BDD）模型来描述冗余多阶段任务系统;通过递归法实现PMS冗余故障树模型到PMS冗余BDD模型的转换,从而得到整个PMS的最小割集;在分析n/k(G)表决冗余模块在PMS中可靠度计算模型的基础上得到整个PMS的可靠性计算模型。以费用最小为目标,构建多阶段任务系统可靠性冗余优化模型,并应用微粒群算法对模型进行求解。算例通过一个三个阶段n/k(G)表决系统来阐述该方法的应用,并验证了模型的合理性及算法的有效性。     

装甲装备月份维修计划优化制订方法研究

分析装甲装备月份维修计划的制订目前存在的问题,通过研究任务与装甲装备月份维修计划之间的相关关系,提出了根据任务的强度确定维修时机为优化目标的维修计划优化模型,统筹考虑维修资源、规章制度等因素。经LINGO软件仿真验证,结果显示该模型能够极大化装备的使用效益,实现科学化、精确化的送修,以及对装备的集约化管理。

Abstract：

The problems were analyzed that lay in the formulation of the armored equipment month maintenance plan. Based on researches about the relationship between the mission and the month maintenance plan, a maintenance plan optimization formulation model was brought forward. The model took factors such as maintenance resources, rules and regulations into overall consideration, and selected maintenance opportunity based on the strength of the mission as optimization goal. The model was validated by LINGO simulation. The result shows that the model can not only maximize the use efficiency, but also realize the scientific and precise delivery and the intensive management of the equipment which needs preventive maintenance.     

面向事件活动流的舰艇作战任务效能评估模型

考虑作战过程性因素对作战效能的影响,将作战任务表示为作用在作战资源上的活动、状态、事件及其关系组成的事件活动流模型。在此基础上,提出了基于信息熵、面向事件活动流的作战任务效能评估模型,针对评估模型中的权重评价,给出了基于微粒群的权重向量优化算法,从而通过对作战任务的事件活动流模型进行效能评估,实现对作战任务效能的评估。最后给出了作战任务效能评估的实例。     

基于m-best算法与rollout策略的平台任务关系优化设计方法#br#

在平台任务关系优化设计中,考虑单个任务资源分配过程中平台资源冗余度对后续任务分配的影响,分析优化设计过程的约束条件,构建了以最大任务执行精度与最小资源冗余度为综合目标函数的平台任务关系设计的问题模型,并使用基于m-best算法与rollout策略的方法对问题模型进行求解。m-best算法生成单个任务的m个平台分配方案,rollout策略用于均衡不同优先级任务之间的任务执行精度。最后,分别通过特殊算例和一般算例验证所提优化设计方法的优越性,算例的结果表明,使用该优化设计方法能够使高优先权任务的资源冗余度降低,从而使得整体任务执行精度提高。