串件拼修策略下不完全修复件时变可用度评估建模

任务期间对车间更换单元(shop replaceable unit,SRU)进行串件拼修,减少现场可更换单元(line replaceable unit,LRU)因SRU短缺造成LRU维修等待的时间,是提高装备可用度的有效途径。针对任务期间备件最终修复概率小于1、备件处于非稳态需求时传统完全可修件库存策略不合理的问题,扩展可修复备件多级管理(multi-echelon technique for recoverable item control,METRIC)理论,建立使用现场和后方基地两级SRU串件拼修对策下不完全修复件两级两层时变可用度评估模型。列举案例对比分析串件拼修对策前后装备可用度变化,分析结果表明,串件拼修能一定程度上提高装备可用度,对装备可用度提高程度与LRU最终修复概率和初始备件携带数量有关。最后,采用蒙特卡罗仿真方法对串件拼修对策下的备件保障模型进行了验证,仿真结果与解析结果误差在2%以内。     

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。     

考虑库存损耗的单部件系统可修备件需求模型

本文研究具有库存损耗的单部件系统可修备件需求模型;采用马尔可夫到达过程(Markovian删val pcess,MAP)代替Poisson过程、更新过程等经典随机过程描述备件需求情况.假设库存备件寿命服从指数分布,故障件维修时间服从一般分布,建立了一种描述能力更强的可修备件需求模型;给出了系统的可用度、工作时间周期、停机时间周期等参数和规定条件下的两种备件需求量算法,并给出了数值算例说明所建模型的有效性.     

K/N(G)冗余结构下随舰备件配置方案

针对舰船编队在航无补给的情况,对经典可修复备件多级管理(multi-echelon technology for recoverable item control,METRIC)模型进行了扩展,建立了舰船出航期间设备冗余和外场更换件冗余系统任务成功概率评估模型及备件优化模型。针对任务期间舰船设备和外场更换件最小工作数量随时间变化、编队任务成功概率难求的问题,采用超几何分布和二项分布结合的方法求取装备的瞬时可用度,进而求得舰船编队的任务成功概率。以任务成功概率为优化目标,备件总费用为约束条件,基于边际算法计算了备件方案。通过实例分析了在航编队任务成功概率随时间的变化曲线,曲线变化趋势与实际情况相符。     

修复后性能下降的可修件的备件可用概率仿真算法

采用事件调度法的策略对装备使用与维修过程进行仿真,给出了修复后性能下降的可修件在先换新件和先换旧件两种策略下备件可用概率的仿真算法。该算法能精确计算安装在不同装备上、具有不同故障间隔时间分布、不同修复时间分布、可修次数受限的可修复部件的备件可用概率。仿真算例验证了算法的正确性。     

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。     

有限备件条件下系统任务成功概率的求解算法

给出部件失效服从负指数分布的任意结构系统在有限备件组合方案下的任务成功概率求解算法，该算法可以在已知系统结构函数、系统初始状态以及工作时间的条件下，计算给定备件组合方案后系统完成任务的成功概率．为维修保障指挥提供决策依据。     

定期检修多态退化可修系统的维修更换策略

针对带定期检修的多状态退化可修系统提出了一种最优维修更换策略。假定系统部件有多个失效状态,并在故障时依概率进入其中某个状态,假定系统检修“修复如旧”和故障维修“修复非新”,系统在检修期间停止工作,检修不影响系统寿命,系统依概率在工作状态、定期检修状态和故障维修状态时达到系统的有效年龄T,在系统更换策略为其有效年龄T的条件下,取系统经长期运行单位时间内期望效益为目标函数,利用推广的几何过程和更新过程理论建立了系统数学模型,并求出了系统期望效益的解析表达式,进一步利用数值法或分析法可以求出最优维修更换策略T*。该维修更换策略及其模型对于工程实践具有一定的指导意义和参考价值。     

可修排队系统备件灰色生灭预测模型

可修部件的失效率和修复率在服役周期内呈现不确定性,基于确定型失效率和修复率建模的生灭过程在解决可修部件备件预测问题时存在一定局限.传统可修备件需求预测模型忽视了排队维修情况下的讨论,这与工程实际不符.以服从一般分布的区间灰数表征可修部件的失效率与修复率,构建了灰色状态转移矩阵,建立了一类排队维修系统的可修部件备件灰色生灭预测模型,研究了该过程的无记忆性和稳态解的存在条件,讨论了失效修复比、修理能力、备件数量与保障率的性质.一定程度上揭示了修理能力受限、失效修复比不确定背景下的可修系统备件需求规律.实际案例验证了模型的有效性和实用性.     

装备保障对象系统任务持续性模型研究

任务持续性是装备保障对象系统在规定的任务时间内和规定的保障条件下能够连续执行训练和作战任务的能力,评估保障对象系统的任务持续性对于评估装备保障系统的保障能力具有重要意义。选取任务可靠度作为装备保障对象系统的任务持续性评估参数,研究了装备保障对象分别为装备、基本作战单元和作战单元时任务可靠度的建模方法,建立了考虑维修保障和备件补充的不同层次装备保障对象系统的任务可靠度模型。算例分析表明了该模型的实用性和有效性。     

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。     

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。     

任务准备阶段复杂武器系统战备完好率评估模型

武器系统的战备完好性是体现武器系统性能的重要指标之一,而对于那些任务执行期间很难或根本不能进行维修保障的任务而言,任务准备阶段的维修保障能力对于武器系统战备完好性具有重要影响。在分析任务准备阶段单台装备及装备群的战备完好率评估模型的基础上,获得复杂武器系统战备完好率评估指标。最后,通过计算某复杂武器系统某次任务准备阶段的战备完好率来说明该模型的有效性与实用性。     

复杂系统使用任务完成概率模型

研究了任务期间允许换件修理时复杂系统的使用任务完成能力。对武器系统的使用任务进行分类。利用马尔可夫过程分析部件系统在特定维修保障策略下的状态转移过程,以部件系统固定任务时间内在正常状态停留时间的分布函数作为其任务完成概率模型,并通过全概率分解对任务完成概率进行求解。通过分析任务期间部件系统、装备、武器系统三者之间的任务可靠性关系进而得到复杂系统的任务完成概率。最后,运用数值计算的方法绘制了复杂系统任务完成概率随任务时间和工作量的变化曲线,讨论并分析了任务时间对任务完成概率的影响。     

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。     

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。     

面向任务流程的装备体系完成任务概率仿真评估方法

为了解决传统可靠性建模方法无法刻画装备体系复杂性及对装备体系完成任务概率进行准确评估等问题,提出了一种面向任务流程的装备体系完成任务概率离散事件仿真评估方法。该评估方法中,采用过程流网方法对装备体系任务流程进行建模,并对过程流网扩展了时间和资源等元素,引入活动影响因子,梳理子任务及活动间逻辑关系。采用离散事件仿真方法建立装备体系完成任务概率仿真评估模型,生成实体执行仿真过程,将进入导致任务成功的端点的实体数量与生成的所有实体总量的比记为完成任务概率,设置仿真时钟记录实体执行每项活动的时间,求平均值记为任务平均时间。最后,以某典型陆军作战体系为例,说明所提出方法的可行性。