基于CPN的复杂装备系统维修任务建模仿真研究

在分析了复杂装备系统维修任务的概念、研究了维修任务与维修资源之间的相互关系后,构建了复杂装备系统维修过程的着色Petri网(CPN)仿真模型.建立了维修任务之间逻辑关系与CPN模型初始托肯的转换规则,提高了模型结构的稳定性.最后,通过案例验证了模型的正确性和有效性.     

基于案例的舰船装备维修风险评估

为提高船舶装备维修风险评估的可操性和正确性,首先分析了舰船装备维修中的风险问题,建立了基于案例的舰船装备维修单元任务风险推理模型;然后,引入神经规则,将案例知识转换成规则,进行风险评估的规则推理;最后,以某型柴油机为例进行了基于案例知识的维修单元任务风险评估。结果表明:基于案例的风险评估方法可以较大幅度地提高风险推理效率。     

着色Petri网的装备维修工艺建模

通过对装备维修工艺过程及其特点的分析,确定了基于Petri网建模方法的维修工艺优化过程模型。首先依据基本的维修拆卸规则和Petri网建模规则建立了工序Petri网模型,在此基础上以维修人员和通用维修机、工具为主要资源约束建立了维修工艺过程CPN模型。最后,通过装甲装备某部件维修的工艺过程仿真及数据分析确定了该建模方法的有效性和实用性。CPN较好地描述了装备维修工艺过程中的选择、冲突等事件,对指导维修工艺实践和工艺优化起到了积极的作用。     

舰用柴油机风险维修层次决策模型

针对舰用柴油机设备的特点,建立一种以风险评估为基础的维修层次决策模型。该模型主要由风险评估、风险评价和维修决策3大模块构成。设备的故障风险通过分析其故障概率、主要故障模式及其后果来综合评估。基于舰用柴油机作为舰船装备的特殊性,依次从安全性和任务性两方面来分析其故障后果,并在满足安全性和任务性要求的前提下,考虑其经济性影响,以最小化维修费用为目标对维修策略进行进一步的优化。最后,以柴油机的润滑系统为例,优化得出了润滑系统各部件的最佳维修间隔期,有效降低了系统的故障风险及其维修成本,证明该模型可行有效。     

大中型综合仿真训练系统工程研制的风险探讨

采用综合仿真训练系统替代武器装备对使用和管理人员进行培训、考核已成为现代武器装备训练中的常用方法之一。文中以大中型综合仿真训练系统为研究对象,分析了工程研制中可能存在的风险因素,给出了风险评估模型及有效的风险控制方法,对武器装备工程研制中的风险管理与控制有一定的参考价值。     

定点修理中维修任务调度策略的仿真评估

定点修理是一种重要的维修保障形式,合理地调度维修任务将提高定点修理的效率,进而将提高作战单元的作战效能。应用离散事件仿真方法对定点修理中的维修任务调度策略进行了研究。首先,对定点修理及维修任务调度策略进行了探讨。其次,建立了用于评估维修任务调度策略的定点修理过程仿真模型。最后,应用仿真模型对几种维修任务调度策略进行了仿真评估,仿真结果表明:维修任务执行模式选择策略中"最小累积资源(MINCSD)"策略最优;维修任务选择策略中"最短总平均工期(STMD)"策略与"最小平均工作量(MINMWK)"策略较好;子维修任务选择策略中"最早预期完成时间(EECT)"策略与"最早预期完成时间与最少资源需求混合"(EECTLRD)策略较好;维修资源分配策略中"最少能力数(LC)"策略最好。     

基于HTCPN的应急空间军事任务过程建模与仿真

在分析应急空间军事任务过程的基础上,应用层次赋时着色Petri网(hierarchical ti med colored Petri net,HTCPN)建立了应急空间军事任务过程模型,形式化地描述了应急空间军事任务过程中的各个模型要素;运用CPN Tools对基于不同应急空间活动可靠性的模型进行了多次仿真,并依据仿真数据分析了应急空间军事任务过程模型的相关性能。     

复杂系统工程作业贝叶斯网络风险方法研究

针对复杂系统工程作业工种多、隐蔽性强、不确定因素多的情况,提出了基于贝叶斯网络的风险评估方法。从工程作业过程分析着手,建立了贝叶斯网络风险评估模型;针对多状态根节点缺乏数据的问题,应用三角模糊函数确定了概率输入;针对多状态节点条件概率值难以获取的问题,应用DS证据理论融合处理专家信息。以安排导弹战备值班为研究对象进行了实例分析。仿真表明,评估模型因果推理即可确定工程作业存在的风险概率;诊断推理即可确定风险发生情况下的关键影响因子,据此可以制定合理的预防性措施。     

基于CPN的TDRS操作规划建模与仿真

以中继卫星(Racking and Data Relay Satellite,TDRS)为研究对象,以有色Petri网(Colored Petri Net,CPN)为数学工具,根据自顶向下的原则和层次化建模思想,提出一种基于CPN的TDRS操作规划模型,该模型分为顶层模型、控制模型、前向链路数据接收任务与发送任务的操作规划模型和返向链路数据接收任务与发送任务的操作规划模型,有效地描述了TDRS的动态行为特性。最后,通过仿真实验得到了TDRS操作规划方案,验证了所建模型的有效性。与PDDL模型比较分析表明:所建模型可以有效引入TDRS的领域知识,能够有效提高求解效率。所建模型可以为TDRS操作规划方案的制定提供理论参考。     

有限维修能力下作战单元装备可用度评估及备件配置优化

以作战单元长期远离保障基地执行作战任务为背景,考虑作战单元携行维修能力有限的实际情况,基于可靠性理论,提出了两级多单元保障系统下的故障件部分可修时的装备可用度评估方法。通过搭建蒙特卡洛仿真模型开展了保障过程仿真,并与所提方法做了对比验证,结果表明:该方法在处理有限维修能力下作战单元可用度评估问题时具有较高的精度。以备件购置费用为优化目标、装备可用度为约束条件,构建了有限维修能力下的备件库存优化模型,并采用边际优化方法对备件库存进行了优化配置,算例表明:根据备件优化模型和优化方法可以得到合理可靠的备件配置方案,能够为装备保障人员对作战单元备件配置方案的选取和评估提供决策支持。     

基于HTCPN的飞机备件需求预测方法

针对航空兵部队飞机备件需求预测问题,提出了一种基于分层赋时着色Petri网(Hierarchical Timed Colored Petri Net,HTCPN)的飞机备件需求预测方法.根据飞机维修保障工作内容与流程,运用CPN Tools软件,构建飞机维修保障工作HTCPN总网仿真模型,以及故障维修工作HTCPN子网仿真模型.提出了备件需求量确定规则,建立了基于飞机出动架次率的备件需求预测模型.通过算例分析,验证了该方法的科学性和有效性.     

舰艇辐射噪声仿真信号应用风险评估模型

为了克服传统风险评估中定性分析方法客观性较差等缺点,定义了与仿真信号特征参数一致性相关联的后果系数,对仿真信号风险事件所导致的后果进行了定量分析,并在此基础上提出了基于一致性分析的仿真信号应用风险评估模型,最后给出了该模型应用于舰艇辐射噪声仿真的评估实例。评估实例表明,该模型不仅有助于充分挖掘信号仿真中阶段性数据的有用信息,同时也能为仿真信号的风险评估提供实用工具。     

空间碎片碰撞风险评估模型及其应用

以现有的空间碎片环境模型为基础,建立了一套空间碎片风险评估模型。该模型包括空间碎片环境、航天器有限元建模、几何遮挡处理以及碰撞概率计算四个模块。为了验证风险评估模型的精度及有效性,针对机构间空间碎片协调委员会指定的三种标准工况,将该计算结果与国内外已有的风险评估模型的计算结果进行比较,验证了风险评估模型的正确性。利用开发的风险评估模型,对立方体航天器遭遇空间碎片碰撞风险进行仿真评估与分析,给出了轨道高度、倾角以及航天器自身的姿态参数对航天器遭遇空间碎片碰撞风险的影响特性。     

基于装备最优使用率的维修决策模型

根据作战单元中装备使用率与武器装备战损维修策略之间的关系,结合战斗过程中武器装备的战损规律和维修规律,运用马尔可夫链理论,建立了一种基于装备最优使用率的战损装备维修策略优化模型。运用这种最优维修策略模型可以达到提高作战单元中武器装备使用率的目的,从而为充分发挥作战单元整体战斗效能找到了一种新的装备维修辅助决策方法。这种维修决策优化模型主要采用量化分析的方法,根据作战单元中装备的战损情况和部队的维修能力制定出最优的维修策略,确定在战斗过程对战损装备进行维修的最优时机,达到提高作战单元整体战斗力的目的,从而为充分发挥作战单元的整体战斗力找到科学的途径。最后,结合实例对模型进行了检验。     

基于风险的重大任务期间装备维修时机决策建模

为了制定科学合理的维修时机、降低装备故障风险,在经济性、任务性和安全性风险三个单目标决策模型的基础上,首先明确装备故障风险分析的步骤,分析了两种维修方式下的维修时机决策建模;然后,提出了基于风险的装备维修时机决策建模方法;随后,建立了考虑经济性、任务性和安全性的单目标模型和考虑故障风险的多目标模型,并给出了两种情况下的模型求解步骤;最后,结合某装备安全阀进行案例分析,验证了模型的有效性。     

光电干扰武器系统C^3I可执行建模研究

基于UML的C3I系统模型的设计结果是对系统的静态表述,而C3I系统的本质是动态的。着色Petri网(Colored Petri Net,CPN)具有强大的描述能力及严密的数学基础和多种分析手段,并且它是可以仿真运行的。提出了从UML产品映射到可用于逻辑、行为和性能方面体系结构评价的CPN可执行模型的方法,先对光电干扰武器系统C3I进行UML建模的一般描述,再详细地阐述了光电干扰武器系统C3I从UML产品映射到CPN建立可执行模型的过程。通过对可执行模型CPN的仿真可对光电干扰武器系统C3I进行完整准确地评价。     

基于维修专业的任务调度及优化方法

通过对现实维修任务调度问题进行分析,以最短时间内恢复作战单元战斗力为目标,建立了基于维修专业的任务调度模型,并且研究了模型求解及优化的方法.该模型既适用于静态维修任务调度也适用于动态维修任务的调度,最后通过实例对方法的正确性和可行性进行了说明和验证,实例结果表明,该方法更贴近于实际,实现了快速、有效地解决维修任务调度问题.     

装备作战单元任务可信度评估方法

首先简要分析了任务可信度的影响因素，并对最小任务单元的任务进行了分类；然后借助马尔可夫过程建立了k／N系统的任务可信度模型，该模型考虑了维修保障和备件补给对任务可信性的影响，在此基础之上分别建立了单台装备、最小任务单元、装备作战单元任务可信度的模型；最后通过实例分析和计算，结果表明该装备作战单元任务可信度评估方法有效可行。     

多个并行并联的作战单元备件优化配置建模

资源优化配置是作战单元维修保障的关键因素.对作战单元部件备件满足率进行研究的基础上,针对任务时序逻辑关系为完全并行并联关系的情况,建立了多个作战单元任务的任务成功概率模型.在满足任务成功概率约束条件下,给出了多个作战单元备件携行量优化模型,并运用边际分析法进行了求解,通过算例证明了模型的正确性.     

有限维修能力下作战单元时变可用度评估模型

针对作战单元任务期内备件需求随任务阶段动态变化的现实情况,考虑作战单元因携行维修能力有限而导致可修件具有一定报废概率的影响,通过引入报废因子,建立两级保障体制下,故障件具有一定报废概率且不考虑外部补给的作战单元时变可用度评估模型。采用Extend Sim仿真软件进行计算,根据仿真值进行参数拟合得到模型中报废因子的近似解析表达形式。研究表明,报废因子能够适应不同的可靠性维修性参数值,模型具有较强的适应性。该模型有效解决了备件非平衡状态下的装备时变可用度评估问题,可为装备管理人员制定合理的保障方案提供支撑。