考虑随机共因失效的战时装备群任务成功概率仿真评估

装备群任务成功概率评估是联合作战条件下复杂装备体系任务成功概率评估的基础。针对战时装备群任务成功概率评估问题,考虑任务时间的随机性和任务过程中敌方火力打击这一典型随机共因失效事件,采用“直接法”和“间接法”两种方法对装备群任务成功概率进行仿真评估,通过算例对两种评估方法进行了分析比较。研究结果表明,采用“直接法”得到的评估结果更加准确,但是仿真效率较低;在允许误差范围内,当随机共因失效事件参数和任务时间参数在一定范围内取值时,采用“间接法”评估装备群任务成功概率更佳。     

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。     

考虑概率型共因失效的多阶段任务系统可靠性分析模型

针对多阶段任务系统(phased-mission system, PMS)任务可靠性受概率型共因失效(probabilistic common cause failure, PCCF)影响的问题, 提出一种基于贝叶斯网络(Bayesian network, BN)的PCCF-PMS分析模型。首先, 研究基于BN的PMS表征方法, 建立不考虑共因失效的PMS基础BN模型, 即PMS-BN。其次, 构建共因空间节点, 并研究在共因空间节点影响下系统模型参数的修正方法。最后, 引入共因节点对PMS-BN模型进行扩展, 实现考虑共因失效影响的PMS可靠性量化分析。以地球同步轨道卫星的首次变轨任务为例说明所提模型的正确性, 分析结果表明, 共因失效问题对于PMS的可靠性存在显著影响。PCCF-PMS模型能够综合处理受概率型与确定型共因失效影响的PMS可靠性分析问题。所提模型适用于共因事件间呈独立、互斥、统计相关等统计关系的情况, 且网络模型规模可控。     

基于多层级使命任务线程的总体任务成功性评估

针对当前装备体系(system of systems, SoS)任务建模研究深入程度不足问题,提出装备SoS使命任务的概念模型和描述模型,在此基础上,首先对各层级任务的任务线程进行分析与规划,改进传统Petri网,提出一种基于层次确定与随机Petri网(hierarchical deterministic and stochastic Petri nets, HDSPN)的装备SoS任务线程建模方法,构建面向多层级使命任务的装备SoS任务线程模型。然后,结合基于可达性分析算法(reachability analysis algorithm, RAA)的装备SoS总体任务成功性仿真评估算法,启动仿真模型运行,实现对装备SoS总体任务成功性的有效评估,并通过案例分析,验证了模型的适用性。     

可修系统混合多任务成功概率评估模型

装备任务成功性是指装备在给定的维修保障方案下成功完成规定任务的能力,其概率度量为任务成功概率,是重要的装备保障性评估指标。可修系统是装备系统重要的组成部分,当系统执行多个子任务构成的复杂任务时,其任务成功概率不仅与系统自身的任务可靠度、固有能力有关,还与每个子任务的准备时间和执行时间、任务成功要求、维修保障能力和数量等因素有关。在充分分析多任务执行过程的特点与可修系统任务成功性影响因素的基础上,给出了一种给定维修保障方案情况下可修系统混合多任务成功概率评估模型。最后,通过一个算例来说明该模型的有效性与实用性。     

基于多分辨率仿真的多状态系统任务可靠性及成功性评估方法

研究了装备系统研制早期在不同系统层次具有不完整、不确定信息条件下,系统任务可靠性及成功性的预估问题.通过逐层触发随机事件的分辨率解聚机制和重要性抽样的样本统计值修正方法,实现不同系统层次多分辨率数据的融合仿真.通过多分辨率条件下的受迫转移、失效偏倚等加速抽样方法,提高小概率事件的抽样效率,并通过修正抽样统计值,确保估计的无偏性.结合舰船系统航渡任务的算例研究,验证多分辨率仿真方法的有效性.发现该方法对于短任务时间或长任务时间,仿真效率均有不同程度的提高.基于仿真的灵敏性分析,评估了故障率、修复率及维修时间分布类型对系统可用度及任务成功性概率的影响程度.     

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.     

基于MCS-CA的考虑共因失效的复杂系统可靠性评估

共因失效普遍存在于现实的工程系统中。如果忽略共因失效对系统的影响,按照传统假设其部件独立的方法进行可靠性分析会得出过于乐观的结论,并且作出认为系统符合可靠性需求的错误判断。在考虑系统由部件选择性失效传播引起的共因失效的同时,提出了一种面向复杂系统的基于蒙特卡罗模拟（Monte Carlo simulation, MCS）与元胞自动机（cellular automata, CA）集成的可靠性评估算法。传统方法只能解决可以转化为串、并联结构的简单系统的可靠性评估问题,而所提出的算法打破了这种限制,使得其应用范围更加广泛。     

面向团队结构的耦合任务群分解算法与仿真

由于难以恰当地描述多个任务两两之间的关系,耦合任务群的分解仍然是一个难题.根据研发团队的结构特点提出两种耦合任务群分解方法:基于敏感度、可变度和任务量的分解方法将布尔型DSM转化成舍有敏感度、可变度和任务量信息的矩阵,然后将该矩阵转化成相互作用强度距离矩阵,再进行聚类,使相互作用较强的任务聚在一起;基于任务属性灰度关联相似度的分解方法用灰度分析法计算各任务属性的权重,然后根据任务属性及其权重建立任务距离矩阵,再进行聚类分解,使相似的任务聚在一起.用MATLABWebServer工具开发了基于WEB的耦合任务群分解仿真模块,采用仿真比较的方法分析算法对任务分解结果的影响.     

面向任务的装备保障体系多Agent建模与评估方法

随着战争形态向着体系化、智能化转变, 装备保障体系有了新挑战。同时, 动态变化的战场环境要求装备体系要适应战场态势, 动态支撑作战任务。目前, 装备保障体系建模研究存在与作战任务联系不紧密、与装备体系不匹配, 不能充分体现装备保障体系自主性等问题。首先, 基于多Agent方法, 从结构和流程两个方面对装备保障体系的任务层、基地层、装备层建模, 重点考虑保障任务中时间和空间约束问题; 其次, 提出面向任务的装备保障体系评价指标, 构建指标模型; 最后, 通过对典型作战任务对应保障活动进行仿真, 验证模型的合理性和有效性, 并完成装备保障体系的效能评估。本研究可为装备保障体系结构优化、流程设计等工作提供参考。     

可修系统任务分析与成功性评估模型

通过分析可修系统任务执行时间的特点、任务成功要求以及执行现场维修保障条件,在综合考虑影响任务成功性因素的基础上,给出了四种情况下的任务成功概率评估模型,前三种模型分别是任务执行现场不具备任何维修保障条件下、具备备件快速更换条件下、既具备备件快速更换又具备故障件修复的条件下,对于确定和随机任务执行时间,可修系统在规定最大任务时间内不发生故障的概率。最后一个模型是在任务执行现场既具备备件更换又具备故障件修复的条件下,对于确定和随机任务执行时间,可修系统在有无规定最大任务时间内可以发生故障但总停机时间小于规定最大停机时间的概率。最后,针对其中一个模型,给出了可修算例。     

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。