基于遗传算法的备件两级优化建模与仿真研究

针对装备备件保障中存在的配置不合理问题,提出了一种基于仿真和遗传算法的备件配置优化算法。该算法采用仿真方法建立装备使用可用度模型,并利用遗传算法实现备件的优化,实现了在满足备件保障费用约束的前提下,使装备使用可用度达到最大。给出了应用该方法的具体步骤,并通过举例验证了算法的有效性。     

可修复备件系统库存决策仿真优化模型

针对可修复备件系统库存决策问题,在考虑系统成本和保障率的前提下,建立一个仿真优化集成模型。该模型分析了可修复备件系统结构和流程,应用离散系统仿真技术实现了可修复备件库存的仿真,并以禁忌搜索算法为基础建立优化仿真框架,对备件库存数量的最优解进行仿真寻优计算。优化仿真结果表明,该模型合理、有效、可行。     

基于关键性的备件库存配置优化模型

针对可修复备份多级管理模型当备件关键性不同时无法再使用边际效应法的问题,以舰艇编队索马里护航备件携带为研究背景,提出了一种基于备件关键性的初始库存优化方法。首先,建立了备件关键性影响因素的评价指标体系,针对其具有模糊性的特点,采用模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)分析了备件重要度指标之间的相对权重的关系,给出了模糊判断矩阵及其一致性的求解方法;其次,给出了基于蒙特卡罗仿真方法的备件关键性求解模型和流程;再次,改进了边际效应法,建立了基于备件关键性的舰艇备件库存优化模型;最后研究表明,基于FAHP和蒙特卡罗方法求解备件关键性的模型可以降低人为主观性的影响,操作简单且易于实现;将修正了的边际效应法用于求解备件初始库存,有重点针对关键性较高备件的同时也能兼顾一般。     

基于横向转运策略的可修备件多点库存建模方法

横向供应管理是提高装备保障效率的有效途径,为备件的管理模式提供了一种新的思路。针对该问题,通过分析稳定状态下库存水平的状态转移,建立了基于库存稳态概率的可修备件多点转运库存模型。运用启发式方法对模型进行求解和优化,算法的正确性通过仿真进行了验证。结合相关时间和费用参数,对模型进行扩展,构建了横向转运费用模型。通过实例对转运和非转运费用模型进行对比分析,验证了所构建模型算法的合理性。该方法能够在达到装备保障性指标的情况下,节省大量的库存费用,对于完善备件库存理论具有重要意义,为制定合理的备件优化方案提供决策依据。     

多级维修供应下可修复备件库存建模与优化

为了研究可修复备件库存分配模型, 根据METRIC理论, 结合“原位维修率”、“占空比”、“重测完好率”等重要维修参数, 建立了具有多等级的维修供应体系、多层次结构备件的初始库存分配通用模型. 以装备可用度、备件满足率以及保障延误时间为指标, 保障费用为约束, 对备件库存方案进行优化, 通过实例给出了优化结果, 分析了影响备件库存分配方案的保障性因素, 并通过VMETRIC仿真平台对模型结果进行了检验. 结果表明: 本文模型得到的优化方案与VMETRIC软件运行结果一致, 证明了本文模型的正确性和算法的合理性.     

一种改进的紊流风模型及其仿真算法

从提高飞机飞行动力学系统仿真的逼真性出发，提出了一种新的大气紊流模型，并研究了模型的仿真实现技术。该模型是在Dryden模型的基础上改进的。通过比较．Dryden模型与Von Karman模型的功率谱，提出了改进的紊流风模型的形式，采用参数优化方法对模型参数进行优化，得到了一种更为接近Von Karman频谱的紊流风模型。在此基础上推导出该模型仿真实现的计算公式，从而形成对该模型的仿真算法。通过在频域的分析比较和时域的仿真计算验证了模型的合理性和算法的正确性。本文给出的紊流风模型及其仿真实现算法，可用于飞行模拟器的实时仿真，也能用于飞行动力学系统的非实时数字仿真计算。     

基于有限备件的战备完好性模型

针对舰船装备远海执行战备任务期间备件补给困难的现实,系统研究了基于有限携行备件的装备战备完好性建模方法与计算问题。首先,探讨了有限备件情形下的单部件战备完好性模型,给出了适合于工程应用的近似计算算法;其次,研究了基于有限备件的系统战备完好性模型,重点给出了备件共用情形下的串联、并联、表决系统的战备完好性算法,并给出系统战备完好性计算流程;最后,通过仿真分析说明,工程实际中常用的稳态可用度计算方法不适用于舰船装备远海执行任务情形下的战备完好性计算,并且分析验证了给出的单部件及备件共用情形下系统的战备完好性近似算法精度较高,可用于舰船装备战备完好性评估。     

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.     

基于分布估计算法的备件优化配置

分布估计算法是一类新的进化算法,它通过统计在当前群体中优选出的个体信息给出下一代个体分布的概率估计,用随机取样的方法生成下一代群体.将分布估计算法应用于备件优化问题,提出了基于分布估计算法的武器装备系统备件优化模型,分析了个体选择比例、精英保留等策略对算法的影响.仿真结果表明了文中所采用的分布估计算法在求解备件优化问题时是可靠有效的.     

可移动备件仓库设置优化方法

针对作战中备件保障问题,提出了一种可移动备件仓库供应备件的新型保障方法,重点研究了可移 动仓库位置优化问题。考虑运输时间和保障任务的均衡性,建立了仓库位置优化问题的模型并提出了求解算法。 研究结果表明,采用可移动备件仓库进行备件保障,相同保障度下可以有效地减少前期备件储备总量,而备件供 应总量相同时可以有效提高备件保障度,这种备件保障新方式有效缩短了备件供应所需时间。     

随机需求下多层级备件的横向转运配置优化模型

对于复杂的装备维修保障系统,采用备件横向转运补给策略能有效提高装备保障效率,针对该问题,依据生灭过程和METRIC(multi-echelon technique for recoverable item control)理论,在随机需求模式下,提出并建立了装备备件多级库存转运配置优化模型,并采用一种启发式算法对模型进行求解.在此基础上以装备可用度为约束,备件购置费用最低为目标,利用边际算法对配置方案进行优化.通过实例,模型的正确性通过仿真方法得到了验证,并与非转运条件下的优化方案比较,结果表明,本文构建的转运模型在提高装备保障效能方面优于非转运模型.     

面向任务的备件库存供应能力建模与仿真

基于备件库存在装备保障中的重要作用,提出了备件延期交货量、无延期交货概率、平均等待时间及短缺风险四个新的、能反映库存供应能力的指标,并建立了基于备件需求率的指标模型。在此基础上,利用Mento-Carlo法、数理统计、计算机仿真等理论建立了一种面向任务的备件库存供应能力仿真模型。实例表明该仿真模型能实现对库存供应能力指标的仿真,仿真结果不仅可以定量分析影响备件库存供应能力的因素,还可为确定合理备件库存策略,提高武器装备的保障能力提供决策依据。     

一种基于证据理论的战时备件需求预测方法

为解决战时备件需求预测缺乏数据的问题,提出一种基于证据理论的战时备件需求预测方法。构建马尔可夫链模型,从备件需求历史数据中挖掘平时备件需求规律;进而设计一种基于战斗强度变化的战时备件需求马尔可夫链转移概率调整策略,用于模拟战时备件需求规律;最后结合专家经验,综合利用模糊理论和证据理论实现对战时备件需求的预测。仿真算例表明,该方法能够有效实现战时备件需求的预测。     

串件拼修策略下指数型不完全修复件的可用度评估

串件拼修能有效提高装备保障效能.针对任务期内普遍存在的故障件报废问题,提出了串件拼修策略下的系统可用度近似评估方法.以两层级部件为例,通过忽略维修时间将底层不完全修复件近似等效为消耗件,并分别以上层部件完全可修和部分可修展开,利用等效思想将上层备件数量折算为底层备件数量,最后通过建立可用度与可靠度的关系得到系统可用度表达式.算例中通过构造仿真模型与近似方法进行对比,结果表明:本文近似方法在高可用度范围内具有较高的精度,在串件拼修策略下使装备可用度提高了4.23%.     

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。     

战时可修复备件供应保障优化模型

把战时备件供应保障看做一个多阶段过程,建立了典型三级备件供应保障结构下的战时备件供应保障规划模型,模型中采用阶段期望缺货数作为备件供应保障系统的性能参数,并给出了其定义及表达式。给出了通过迭代方法获得备件供应保障优化策略时阶段期望缺货数的计算过程,且考虑全部可修及部分可修两种情形。当供应渠道中备件数量服从Poisson分布时,基于动态Palm定理给出了期望缺货数的计算公式。最后给出一个数值计算实例。     

细节层次技术在场景建模中的应用

军机作战仿真视景环境涉及大区域地景的建模优化,细节层次(LevelofDetail)技术是一种有效解决显示实时性与逼真度的方法。论述了LOD技术的主要特点和典型算法,结合某型军机仿真系统的建模过程,总结并提出一种综合使用LOD技术进行优化建模的方法,为大区域虚拟战场场景生成与管理提出了开发经验。