面向任务可靠性的舰船航空保障体系流程建模及优化研究

【类型】学位论文

【作者】吴勇 

【关键词】 舰船航空保障体系 流程 可靠性 多阶段任务系统 随机网络

【摘要】舰船航空保障体系是航母的重要组成部分，其主要任务是为舰载机在航母上的起降、着舰引导、转运、维修、供应以及飞行前后准备等各项航空作业提供保障。舰船航空保障体系流程运作的好坏决定了舰载机能否正常遂行作战和训练任务，是舰载机能否达到所需作战效能的基本前提。本文以舰船航空保障体系为研究对象，重点研究了舰船航空保障体系的流程建模与优化方法，探索了舰船航空保障体系任务可靠度建模方法和计算手段，为舰船航空保障体系可靠性研究和评价分析提供了一套可行的方法。本文的研究为舰船航空保障体系的工程建设与优化提供了决策依据，具有重要的理论意义和工程应用价值。 首先，通过对体系结构、体系演化和结构演化等基本概念地分析，得到任务是装备体系存在的依据，也是体系结构演化的内在驱动力，在此基础上对舰船航空保障体系的特性、构成和运作方式进行提炼分析；以“任务”为体系研究的切入点，提炼归纳舰载机航空保障任务流程，通过分析为完成某特定任务必须满足一定的功能条件和连接条件，建立任务和装备系统单元的映射关系；在DoDAF框架下，建立一种随着任务持续对体系结构渐进演化进行分析的方法，为舰船航空保障体系任务可靠性研究提供重要依据。 其次，建立在DoDAF框架下装备体系任务分解模型，在此模型基础上分析不同阶段保障任务的业务活动及活动间逻辑关系；选取舰面航空保障为典型的任务剖面，分析各个业务活动的运行模式，通过对舰船航空保障体系典型任务剖面下的任务描述，从分析保障流程不同的业务活动关系入手，建立一种基于节点不同逻辑关系的流程随机网络模型；针对保障活动的发生概率和时间分布的不确定性，利用随机网络GERT算法，建立一种舰船航空保障体系流程工期的求解方法，并给出具体的求解过程和步骤，结合具体案例，对该算法进行验证；对流程工期GERT模型的输出进行灵敏度分析，分析对工期影响显著的输入参数，为保障决策提供定量支持。 然后，构建舰船航空保障体系的可靠性模型层次框架，针对流程可靠性和结构可靠性问题，结合任务的阶段特性，利用PMS对其分别建模分析；利用随机网络构建流程可靠性PMS双层模型，上层针对阶段任务进行建模，下层针对子任务的构成活动进行建模描述；从PMS的统计相关性出发，解决结构可靠性建模问题，分别针对时段延续和单元共用的情况建立不同的可靠度模型。 最后，针对舰船航空保障体系流程的动态特性以及工作环境的扰动，选取舰载机的动态调度为流程优化的手段；通过对舰载机出动的扰动分析，提炼应对扰动的舰载机重调度策略，建立基于保障活动工期方差不确定性的重调度原则模型；在此基础上建立了基于改进蚁群算法的调度优化算法，并结合具体案例，验证优化调度算法的有效性。

【学位名称】博士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】康锐

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