基于CTMC族的多部件装备群稳态可用度建模方法

针对复杂可修装备群稳态可用度解析计算困难的问题,提出一种通过构建多个相关连续时间马尔可夫链(continuous time Markov chain,CTMC)来求解稳态可用度的方法。通过分析装备群的使用与维修特点,采用可用装备数、备件库存数、备件短缺数来刻画部件的状态,分别建立各类部件库存状态的CTMC,进而建立用于分析装备群稳态可用度的CTMC族模型;并根据各类部件的状态转移关系及转移率矩阵,在求解各类部件CTMC模型稳态概率的基础上,给出各类部件的期望备件短缺数和装备群稳态可用度算法。最后通过构建数值案例,将提出的CTMC族模型结果分别与仿真分析和多级可修产品库存控制模型的结果进行对比,验证了提出模型和算法的有效性。     

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。     

面向任务性目标的装备状态维修决策方法

针对定期维修存在的缺点,提出以威布尔比例风险模型(Weibull proportional hazards model,WPHM)作为状态描述模型,对装备进行基于状态的维修决策。针对装备的独特任务属性,通过构造决策目标函数对状态维修行为和状态检测间隔期两类决策内容进行了研究。以转移概率的形式描述了状态协变量的劣化过程,以条件可用度最大化为目标提出了预防性维修和变步长检测的状态维修决策模型以及计算方法。最后,以某型发动机为例,对决策方法的适用性和合理性进行了验证。     

多阶段任务装备体系作战能力评估

现代战争战场形势复杂多变,武器装备之间功能相互交互,装备体系作战能力应保证最大限度发挥。基于作战环理论,提出针对多阶段任务的装备体系总作战能力评估方法。通过检测装备体系作战能力指标的动态变化,考察单个装备对装备体系发挥最佳作战能力的影响,进而保证装备体系总作战能力最大。根据阶段任务对应的能力指标,建立装备体系总作战能力指标体系;基于作战环理论的装备体系作战能力评估模型,引入区间联系数和灰数带的概念,从多阶段任务出发,对同类型的不同装备所在装备体系的作战能力进行评估;利用信息熵法及装备体系在不同阶段任务中作战能力的排序向量对相应阶段任务的能力指标进行客观权重的确定。以某装备体系为例,应用所提方法完成了总作战能力评估,为装备优先发展、配合作战提供了决策支撑。     

周期性检查的二部件装备可用度研究

针对周期性检查的二部件可修系统的可用度建模问题,论文假设系统故障时间和修复时间服从任意分布形式,采用完全维修策略,以递归的方法构建了该类装备可用度的计算模型,并对串联、并联和备份3种典型结构形式的可用度进行了计算和验证,计算结果表明该模型符合系统的物理规律,可以实现对二部件周期性检查装备的可用度计算,为周期性检查的复杂装备可用度计算奠定了技术基础.最后以故障/维修时间服从威布尔/正态分布的周期性检查装备为例对系统检查周期、可用度的关系进行了分析,为合理确定装备检查周期、提高装备可用度提供了很强的指导意义.     

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。     

多阶段多目标多部门应急决策模型

在考虑部门协同、动态决策的基础上,提出了部门协同网络、协同矩阵、协同系数等新的概念.基于多目标优化的思想,建立了多阶段多目标多部门的应急协同决策模型.该模型能够结合多部门意见,并随着事态的发展对决策进行动态调整.模拟实验表明该模型可以实现科学决策,对于实际的应急决策问题具有重要的意义.     

考虑故障相关的系统维修间隔期可用度模型

本文以系统平均可用度最大为目标,利用更新过程理论,建立了系统评价可用度与维修间隔期关系的解析模型,最后通过算例验证了模型的合理性和有效性,为故障相关复杂系统维修间隔期的确定提供了一种合理有效的理论方法。     

航空装备系统改进时的可用度分配方法

提出了用于系统改进时可用度分配的指标确定方法。这种方法主要是把系统可用度分配给分系统,通过系统可用度与分系统可用度关系分析,建立了系统与分系统可用度之间的数学模型。用层次分析法确定了分系统的重要度,通过提高较小的分系统可用度,保证满足系统可用度增长的目的。最后通过实例给出了具体计算步骤。     

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。