合成部队多阶段作战任务成功概率仿真评估

考虑战场环境和战时装备维修保障评估合成部队多阶段作战任务成功概率, 对于辅助合成部队作战任务规划和装备维修保障决策具有重要的现实意义。在分析合成部队装备和合成部队装备维修保障模式的基础上, 构建了战时合成部队多阶段任务剖面; 通过对合成部队作战过程的分析, 提出了战时合成部队各阶段任务成功要求; 充分考虑合成部队多作战单元任务的协同性、合成部队装备的多样性及其战时随机共因失效(random common cause failure, RCCF)、战场环境下敌方火力打击和阶段任务时间的随机性、换件修理时间的不确定性等复杂因素, 利用蒙特卡罗仿真(Monte Carlo simulation, MCS)原理给出了合成部队多阶段作战任务成功概率评估的详细仿真流程, 并通过算例进行仿真和结果分析。研究结果表明:本文模型可用于合成部队多阶段作战任务成功概率评估和战斗阶段持续时间优化, 并为战时合成部队备件携行方案优化奠定了模型基础。     

编队防空系统任务可用度评估与保障方案优化

装备备件的配置方案是影响装备系统可用度的关键因素之一.以舰艇编队执行出航任务为应用背景, 根据海上装备任务保障的特点,以经典METRIC多级库存模型为理论基础,建立了具有两级备件供应保障机制下的海上编队防空系统装备在任务周期内的可用度评估模型.对给定的出航任务, 权衡装备系统可用度与保障费用之间的关系,采用边际效应分析方法对系统备件保障方案进行了优化.其优化结果符合具有两级供应保障条件下的备件配置规律,能够为部队装备保障人员制定合理的保障方案提供决策依据.     

装备保障对象系统任务持续性模型研究

任务持续性是装备保障对象系统在规定的任务时间内和规定的保障条件下能够连续执行训练和作战任务的能力,评估保障对象系统的任务持续性对于评估装备保障系统的保障能力具有重要意义。选取任务可靠度作为装备保障对象系统的任务持续性评估参数,研究了装备保障对象分别为装备、基本作战单元和作战单元时任务可靠度的建模方法,建立了考虑维修保障和备件补充的不同层次装备保障对象系统的任务可靠度模型。算例分析表明了该模型的实用性和有效性。     

定期保障模式下舰船编队携行备件配置优化

舰船编队海上任务期间,需要制定合理的携行备件方案以提高装备的战备完好性.针对海上定期保障模式下,将多层级复杂装备结构等效为单层级,提出一种备件需求分析与配置优化的近似方法,根据系统可靠性理论,建立了多阶段任务下的装备可用度评估模型,采用基于补给周期的分段求解方法.通过算例,采用边际优化算法得到携行备件优化方案,对模型结果进行了仿真验证,结果表明:模型计算结果与仿真结果吻合,两种取整方式下的方案费效比相当,采用定期保障模式能够提高备件供应效率,进一步增强备件方案的鲁棒性.     

面向作战单元任务的可用性建模与分析

作战单元任务期间的可用性是衡量部队战斗能力与保障能力的重要指标。把作战单元的状态分为工作状态、备件包等待状态和维修状态,考虑作战单元工作时间、备件包等待时间和维修时间均服从指数分布的基础上,给出了作战单元的瞬时可用度和稳态可用度模型。另外,考虑各个状态逗留时间为一般分布的情形下,运用更新理论建立了作战单元可用性模型,并得到了作战单元的平均稳态可用度。     

基于体系保障度的装备备件三级库存方案优化

三级维修供应管理是部队较为常见的保障模式, 备件库存方案是影响装备系统可用度的关键因素之一. 装备保障性工程中的实际问题出发, 在考虑备件结构层级的情况下, 根据METRIC基本原理, 建立了系统备件的三级保障评估模型, 将三级体系保障度作为优化指标函数, 以保障费用为约束条件, 运用边际优化方法对备件方案进行优化. 通过实例给出了备件的最优库存方案结果, 得到了备件三级库存配置的一般规律, 并分析了影响备件库存分配的各种保障性因素. 优化结果符合具有三级供应保障机制下的备件配置规律, 能够为部队保障人员制定备件方案提供一定的决策依据.     

基于Petri网的作战单元完好性仿真

作战单元完好性是最能综合反映作战单元使用与保障任务要求的参数之一,完好性的评价参数主要有完好率和使用可用度等。在对作战单元复杂任务和完好性参数进行分析的基础上,给出完好率和使用可用度的理论公式,分别分析基本任务和复杂任务下作战单元完好性的仿真方法并给出仿真流程图,应用Petri网技术在ExSpect仿真环境下分别建立基本任务和复杂任务下作战单元完好性的仿真模型,实现对完好性的评估。最后,针对自行火炮“靶场打靶”实例进行仿真分析和评估,验证了此模型的正确性和实用性。     

基于库存状态的备件初始配置及采购优化模型

合理规划备件配置方案是提高装备可用度和降低全寿命费用的有效途径。建立备件需求率预测模型,采用系统分析法构建备件保障效能评估指标体系,研究初始备件配置优化方法。针对不完全修复件的报废消耗问题,给出了近似拉普拉斯需求分布下的备件短缺函数,将(s-1, s)和 (R, Q)库存策略相结合,基于库存状态批量采购模式建立了不完全修复件的订购模型。通过案例应用,给出了保障效能约束下的优化结果,优化结果符合实际规律,验证了模型的正确性、方法的有效性以及方案的合理性。     

面向任务的舰船编队保障模式及备件配置研究

备品备件是装备计划修理、临时修理和战场应急抢修的重要保障物资，对装备保障能力的及时形成和长久保持发挥重要作用.针对海上任务期间，舰船编队自主保障和伴随保障两种典型保障模式，以编队携行能力（总体积）为约束，装备可用度为目标函数，建立了备件配置优化模型.在相同的装备可用度指标约束下，对两种保障模式在不同维修能力下的备件配置优化方案进行了对比和分析，并采用蒙特卡罗仿真模型对计算结果进行了验证.案例结果表明：相比自主保障而言，伴随保障模式下的编队备件资源具有更高的利用率，仿真结果与解析结果误差小于4%，进一步验证了模型的正确性和可行性，研究结果能够为海上编队任务期间制定合理的保障模式和优化备件携行方案提供决策支持.     

任务期内多层级不完全修复件的可用度评估

保障效能评估是合理制定备件方案的基础。针对任务期内有限维修能力下的单级保障效能评估问题,提出一种多层级不完全修复件的可用度近似评估方法。首先通过忽略维修时间,将系统中的不完全修复件近似等效为消耗件;然后通过模拟维修换件过程,把所有非顶层备件配置数量全部折算为顶层部件备件数量;针对顶层部件利用伽马分布的可加性,最终得到备件方案下的可用度计算模型;通过实例与仿真表明,所提近似方法能在维修时间较短或备件较充足的情况下,对可用度实现较高精度的评估,基本满足任务期内的高保障度要求。     

多约束下编队随船备件配置优化方法

针对舰艇编队备件配置方案的确定需要综合考虑多项约束指标因素的特点,以编队出海执行任务准备阶段备件配置为研究背景,以舰船载荷、排水量及保障费用为约束条件,构建了以编队备件保障概率为目标函数的编队随舰备件库存优化模型,应用拉格朗日乘子法及边际效应法原理给出了编队随船备件库存模型计算及优化流程,并运用罚函数原理对保障资源约束因子进行了确定及动态调整。最后,通过案例分析验证了本文提出的方法能够为解决多约束下编队随船备件配置优化问题提供新的途径。     

基于任务剖面的导弹LRU备件规划方法

研究了不同环境条件对导弹产品寿命的影响,利用Poisson过程来描述导弹现场可更换单元(line replaceable unit, LRU)在全寿命周期中的维修情况,给出了一种基于任务剖面的导弹LRU备件规划方法。通过对全寿命周期任务剖面进行分析,综合考虑不同典型任务剖面对LRU可靠性的影响,利用Poisson过程建立LRU备件量模型。通过考虑LRU备件贮存失效和定期检测损耗,对备件量模型进行了修正。结合实例表明,该方法在导弹贮存寿命剖面下对LRU备件量进行了合理规划,确保导弹满足战备完好性要求,并节约了全寿命周期费用。     

K/N(G)冗余结构下随舰备件配置方案

针对舰船编队在航无补给的情况,对经典可修复备件多级管理(multi-echelon technology for recoverable item control,METRIC)模型进行了扩展,建立了舰船出航期间设备冗余和外场更换件冗余系统任务成功概率评估模型及备件优化模型。针对任务期间舰船设备和外场更换件最小工作数量随时间变化、编队任务成功概率难求的问题,采用超几何分布和二项分布结合的方法求取装备的瞬时可用度,进而求得舰船编队的任务成功概率。以任务成功概率为优化目标,备件总费用为约束条件,基于边际算法计算了备件方案。通过实例分析了在航编队任务成功概率随时间的变化曲线,曲线变化趋势与实际情况相符。     

无维护下极低使用占空比装备贮存使用阶段备件配置优化

针对当前舰艇装备备件配置均按常用装备、未考虑极低使用占空比装备不工作期间失效的不合理情况,对极低使用占空比装备不使用期间因部件故障对任务期间备件配置影响展开了研究。通过引入虚拟站点,将装备不使用期间等效转换为装备使用期间的状态,以装备可靠度为指标,建立了任务期间装备贮存使用的可靠度模型。以装备可靠度为约束,基于边际优化算法建立了舰艇装备备件配置优化模型;并依据备件保障流程,基于蒙特卡罗方法搭建了仿真模型。通过案例分析可知:对于极低使用占空比装备,考虑装备不使用期间部件失效的备件比不考虑装备贮存失效的备件要多,且模型的正确性通过仿真方法得到验证。模型可为舰艇上极少使用、长期贮存的装备制定备件方案提供参考。     

具备有限维修能力的舰船编队保障方案优化

以舰船编队维修保障资源优化为研究背景,在VARI-METRIC理论基础上,拓展了“无限维修总体”的假设条件,根据M/M/c排队论,建立了有限维修能力约束下的舰船装备可用度评估模型。以保障费用为优化目标,在装备可用度指标约束下,采用边际优化算法,对出航前舰船编队维修保障资源进行综合优化。通过任务想定,给出了优化结果,并对其进行了分析,结果较为合理。研究结论能够为装备保障管理人员制定保障方案提供决策支持。     

备件组合方案下的多阶段任务成功性评估模型

通过定义任务结构函数来表示阶段任务成功与部件的关系,同时给出了给定备件组合方案下的 多阶段任务成功概率求解算法,为任务前确定备件携行量提供决策依据.