舰载机保障作业调度问题研究进展

作为近年来新出现的调度应用领域,舰载机保障作业调度问题正得到优化调度,控制理论和运筹学等学术界和工业界越来越多的关注.本文综述了舰载机保障作业调度问题研究进展.首先介绍了舰载机保障作业调度问题的混合整数规划模型;接着以美国为主综述了国外舰载机保障作业调度问题研究进展;然后从系统仿真,系统设计,系统优化和路径规划等方面综述了国内与舰载机保障作业调度问题相关的研究工作;最后提出了未来发展趋势和有待于进一步研究的若干方向和内容,旨在推进国内舰载机保障作业调度问题的理论研究和工程应用.     

舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化

针对舰载机甲板机务勤务保障作业调度研究中存在的工序执行模式单一、勤务保障设备考虑不全、作业调度优化与资源配置优化研究相互独立等问题,通过系统分析作业流程、工序执行模式、资源转移与分配等约束条件,将移动保障车纳入保障资源范围,建立了舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化模型.在此基础上,设计了第二代非支配排序遗...     

舰载机多机一体化机务保障调度方法

为了有效提升舰载机多机机务保障的效率和保障人员的利用率,根据单机机务保障流程约束特性,建立了基于多计划评审技术网络的多目标多机一体化机务保障调度模型。针对问题的求解,提出了一种自适应混合差分进化算法。首先根据调度的网络化排队过程,设计了基于事件调度策略的解码方法。其次为了协调算法“探索”与“开发”的能力,引入了自适应的变异操作和交叉、变异参数控制。再次,针对工序块的平行组合排列特征,提出了4种邻域结构,进而在算法框架中嵌入了一种自适应多邻域局部搜索策略。最后通过仿真实验验证了模型和算法的可行性和有效性。     

装备基本任务单元可用度Petri网仿真模型及应用

提出了装备基本任务单元可用度建模方法,建立了基于使能延迟机制的Petri网理论模型。基于ExSpect(executable specification tool)仿真语言的托肯时间戳延迟机制,通过模型转换建立了基本任务单元可用度分析仿真模型。应用模型研究了作战任务要求和维修力量配置对基本任务单元可用度的影响,分析了基本任务单元与单装可用度分析的差异,揭示了导致不同层次可用度综合差异的内在机理。结果表明,模型形象、直观,物理意义明确,具有通用性和可拓展性,是装备基本任务单元可用度分析的有力工具。     

不确定环境下舰载机保障预反应式动态调度优化

针对舰载机机务勤务保障过程中的不确定性和动态特性,研究舰载机保障预反应式动态调度优化问题。在预调度阶段设计双种群遗传算法,融合左右种群双向对齐迭代技术提高解的全局最优性,结合设定的保障期限求得带有工期保护缓冲的鲁棒性预调度方案。在反应性调度阶段,建立以最小化保障完工时间和最小化调度调整损失成本为目标函数的反应性调度模型,设计针对单一个体的自适应分层双目标变邻域优化算法,对预调度方案进行局部调整,优化反应性调度的效率和稳定性。提出5种不同反应性调度调整策略,对多种扰动类型下的不同保障机组的预调度方案进行局部调整和分析。为不确定环境下舰载机基准预调度计划的制定和反应性调度方案的调整提供了决策支持。     

战时装备维修保障资源优化调度方法研究

根据战时装备维修保障资源调度体系,分析了资源调度各要素间的关系及引起资源冲突的原因,建立了多维修点资源优化调度模型,给出了基于维修点保障优先度的资源优化调度方法。实例分析结果表明:该方法能够在满足任务需求和给定的维修保障资源条件下优化资源调度方案,充分利用资源,缩短待修装备的平均等待时间。     

考虑混合维修策略的复杂系统区间可用度

针对马尔可夫过程只能计算故障时间和维修时间服从指数分布、更新过程只能计算故障时间和维修时间服从独立同分布系统可用度的局限,以及现有可用度模型没有同时考虑不同维修策略和环境因子对系统可用性的影响的现状,构建了一种考虑混合维修策略和使用环境的复杂系统的区间可用度模型。该模型假设系统的故障和维修时间服从任意分布,不同的故障模式采取不同的维修策略。计算系统停机时间时,考虑了系统的预防性维修时间、修复性维修时间和保障延误时间。以某型无人机控制系统为例,对设计方法进行了验证。系统关键部件服从不同参数的威布尔分布,系统维修时间和延误时间均服从正态分布。结果表明,设计方法可行、正确,可为基于可用度的预防性维修周期优化、效能权衡和通用质量特性指标阈值设计提供技术支撑。     

一种基于可用度的装备贮存模型及其应用

考虑工程实际中对装备贮存可靠性指标的要求,在修如旧贮存模型的基础上,提出一种基于可用度的装备贮存模型,即对设备定期实施大修措施以保证该设备的可用度不低于临界水平α,并给出了对设备实施大修措施的固定时间间隔的计算方法,这样在该贮存模型中,设备可用度在整个贮存过程中始终不低于临界水平α,很好地满足了实际应用中的需求.在该模型下,针对贮存寿命服从威布尔分布的设备,利用Fiducial方法确定对设备实施大修措施的固定时间间隔,并给出了一个模拟算例.     

一种战时装备维修保障资源优化调度算法

对引起战时维修保障资源冲突的原因进行了深入分析,建立了多维修点资源优化调度模型,给出了基于维修点保障优先度的资源优化调度算法。实例分析结果表明：装备维修保障资源的优化调度能够在满足任务需求和给定的维修保障资源条件下优化资源调度方案,充分利用资源,缩短待修装备的平均等待时间。     

基于可用度的飞机可修件需求分析

科学地预测飞机对航空器材的需求量一直是现代航空保障所瞩目的一个问题。提出了一种以飞机可用度为评价指标来确定可修件需求量的分析模型。分别给出了以飞机可用度为目标函数,经济指标为约束条件的模型Ⅰ和以经济指标为目标函数,飞机可用度为约束条件的模型Ⅱ,以及模型的优化求解方法。最后以某战机的可修件为例,通过实例分析说明了该模型在实际飞行保障中的有效性。     

航空装备单元维修保障仿真评估方法研究

针对航空装备维修保障的仿真评估问题,首先,以某装备单元完成典型训练任务为主线,构建装备单元维修保障业务模型、组织机构模型、装备任务模型、装备系统模型、保障系统模型和保障行为模型。其次,设计了维修保障仿真推演运行控制和计算推演框架。最后,对维修保障分析评估流程进行分析,并通过典型案例进行计算验证。通过研究,能够为深入推进装备单元保障性仿真评估奠定基础,为高效、准确地实施装备体系维修保障能力评价、控制、统筹和优化提供支撑。     

战时装备维修任务调度的两种新算法

针对基于最大保障时间的战时维修任务调度问题,建立了以维修效益最大为目标的调度模型,并给出了两种模型求解算法。算法1以最大保障时间和维修效益作为维修任务的优先级设计参数,充分考虑了维修任务的紧迫性与价值;算法2进一步考虑维修小组的可维修装备数量,使得各小组的维修负载更加均衡。利用该方法,在满足作战单元最大保障时间的前提下,可使得装备维修效益最大,有效地解决了战时维修任务的调度问题。     

基于多主体的舰载机综合保障过程建模方法

针对舰载机面向作战任务的实时动态的综合保障需求,提出了基于多主体的舰载机动态保障模型。系统分析了舰载机使用保障与维修保障的基本过程,探讨了其有限资源约束下的动态调度特征。建立了三层混合控制的多主体模型架构,保证模型具有足够的柔性与收敛速度。重点考虑保障过程中主体（Agent）间合作博弈特征以及故障等系统扰动的影响,提出了一类基于合同网的交互协商机制,以提高Agent间的协商效率,并尽可能消除重调度的影响。给出了Agent的个体抽象原则,并定义了可扩展的Agent内部结构。在此基础上,给出了舰载机动态保障的有限资源调度算法。最后以舰载机的战备完好性指标单位时间出动架次为优化目标,选取舰载机的典型任务模式对模型进行了验证。     

考虑经济相关性的复杂二维保修装备组合维修策略

针对保修期内孤立地对各单部件进行维修增加装备保修费用的问题, 结合复杂装备的二维保修现状, 以保修期内的保修费用为主要定量化分析指标, 以单部件二维预防性维修费用模型为基础, 将研究对象由单部件系统拓展到包含串联多部件系统的复杂装备。引入预防性维修基准间隔期, 采用组合维修的方法, 将各单部件预防性维修工作组合优化, 建立了多部件系统二维预防性组合维修费用模型。最后, 实例分析验证了该方法的可行性,可为二维预防性维修服务下多部件系统组合维修策略的制订提供科学依据与定量化分析方法。     

装备视情维修与备件库存联合优化决策

研究周期检测条件下装备视情维修与备件库存的联合优化问题。针对相同多部件系统,根据系统的退化状态和备件库存状态确定维修需求,建立了以系统检测周期、预防维修阈值和备件安全库存阈值为决策变量,以平均费用率最低为目标的联合维修决策模型。在模型求解过程中,利用退化状态空间划分法分析各决策点的维修需求,在系统的联合概率密度求解的基础上,确定维修组合概率和备件库存状态概率。最后,通过末制导雷达某部件系统的实例计算,验证了优化方法的有效性,另外还通过灵敏度分析,探讨了相关参数对模型的影响。     

基于HTLBO算法的舰载机机群机库维修任务调度

舰载机机库维修能力是制约舰载机机群可用度乃至出动、作战能力的关键要素,为提升舰载机机库维修效率并减轻传统人工制定维修计划的负担,研究了舰载机机群机库维修任务调度方法。首先,系统分析了舰载机机群机库维修任务调度的作业流程模式,基于维修资源约束,面向实际维修任务需求,提出了将舰载机机群波次可用度指标和机库维修人员负载均衡性指标作为分层优化目标,建立了舰载机机群机库维修任务调度模型。其次,将模型抽象为多技能资源受限项目调度问题,提出了基于资源约束推进的串行调度机制,并设计了混合教与学优化算法。最后,通过设计仿真案例和算法对比,验证了模型和算法的可行性与有效性,所提出的混合教与学算法具备更好的收敛速度和优化性能,有一定的工程借鉴意义。