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作战单元维修保障能力评估与优化技术研究

张建军  
【摘要】: 作战单元的维修保障能力在很大程度上制约着装备作战能力的发挥,现代高技术战争对装备的维修保障能力提出了越来越高的要求。为了对作战单元整体保障能力和作战能力进行定量分析,论文研究建立了作战单元的战备完好性,任务成功性模型,从战备完好性和任务成功性的角度,分析了维修保障资源对作战单元内装备的影响。通过这些模型,可以发现维修保障的薄弱环节,并在此基础上对既有的维修保障方案和作战方案进行优化,以适应未来军事斗争的需要。为此,本文针对作战单元维修保障评估和优化问题展开了一系列研究,具体包括如下内容: (1)作战单元维修保障系统及其任务分析 介绍了作战单元中的保障对象、保障系统及保障策略,然后根据作战单元任务的特点,从层次构成、装备任务之间的关系、任务属性三个方面对作战单元任务进行分析和描述,另外,还从建模方法的角度对任务进行分类。最后从不同的角度对维修保障评估参数进行研究,并分析了参数之间的关系。为后续章节的模型研究奠定了基础。 (2)基于本级维修的作战单元战备完好性模型 论文建立了基于多维Markov过程的可用度模型,针对模型求解较为困难的问题,首先针对维修资源分类共享和优先选择维修两种情况,分别给出了模型的降维求解算法。然后针对模型的一般情况,给出了改进的Albright算法,该算法能够通过K聚类算法的K参数来控制计算精度与计算时间。针对作战单元内面向任务的拼修策略问题,建立了该问题的优化模型,为了求解该模型设计了一种两阶段遗传算法,进行了包括最优前沿限定算法,编码,交叉,变异,适应度函数,选择策略和退火局部搜索算法在内的全面的分析和设计,最后利用两阶段遗传算法对一个具体问题进行求解,并对算法本身进行了分析。 (3)基于多级维修的作战单元战备完好性模型 在分析作战单元的保障流程的基础上,利用封闭BCMP排队网络建立两级修理系统模型,并利用多类边缘分布分析法给出了模型的求解算法。并进一步研究了基于多级维修的作战单元的战备完好率评估模型,首先求得多级维修保障下的单装备战备完好性模型,然后根据装备之间的结构关系求得作战单元的战备完好性模型。 (4)考虑维修保障的作战单元任务成功性模型 论文首先在分析任务时间的基础上,建立了考虑备件携带量及备件更换时间的任务成功性评估模型,该模型可以准确的评估在给定任务及备件资源情况下的任务成功性,也可以利用该模型估算给定任务情况下的最佳备件携带量。然后按照作战单元的装备执行任务完全并联、并发并联和交叉并联三种情况建立了考虑维修资源约束的作战单元装备任务成功性模型,模型考虑了维修资源数量的约束和维修时间受作战单元内不同装备间的任务间歇时间约束,利用这些模型可同时对作战单元内的装备任务规划和故障装备维修规划进行优化,优化的目标为使得下个阶段的作战单元任务成功度最大,由于模型复杂,论文采用了启发式算法对模型求解。 文章最后对全文的研究内容进行了总结,并对下一步研究提出了设想。


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