战时装甲装备维修理论中若干关键问题的研究

论文摘要

现代科技的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用,引发了军事思想和战争理论的巨大变革,加快了新战法、新理论的推陈更替。各国军队不断进行各种形式的军事演习,以期预测和了解未来战争,研究其特点和规律。军事演习并不能完全真实地呈现战争的残酷和巨大毁伤,因此利用计算机仿真技术来虚拟战时的装备损伤、维修机构的运行和工况是可行的、有价值的。目前,国内外利用计算机仿真手段从事装备战场损伤评估与修复(BDAR)理论的研究发展迅猛,技术日趋成熟。但是,由于战时所特有的动态性、实时性、复杂性,以及不可预测性,使得战时维修保障理论研究的手段还比较少,技术较落后,与战时维修理论的研究需求还有较大差距。为此,本文利用计算机仿真技术,针对战时装甲装备维修理论中的若干关键问题进行了前瞻性的研究与探索。通过对武器装备战场损伤规律的深入研究和分析,利用系统仿真理论建立了描述战场损伤的时间、空间、数量、程度等主要因素分布规律的随机模型,提出了基于蒙特卡洛方法的战场损伤过程的随机模拟；建立了能够呈现战时装甲装备战场损伤情况的虚拟平台；构造了一个依据实际战争部分数据扩展生成的,包含战时多种情况的战役战术想定库；解决了传统方法中依靠实车实地演练所造成的巨大物资损耗、数据溃乏,无法反映战时情况等难题。为解决战时装备维修理论研究中遇到的一系列新问题,提供了崭新的途径。通过对战时维修的4个关键环节的深入探讨,本文首次提出了面向维修过程的“6类5级制”战损分类法。采用离散事件仿真方法,模拟了战时维修机构的工作部署过程。并通过对仿真结果的分析,讨论了影响维修系统工作效率的主要因素,得出优化调度是提升系统效益最优手段的结论。在以时效优先为目标的优化调度研究中,提出了基于非平衡动态任务指派问题的战时装甲装备维修任务调度策略,通过动态任务指派实现了双向寻优的优化调度。利用粒子群优化(PSO)算法,进一步探索了战时维修任务调度的多目标优化问题。选取了两个关键目标：整体的时效性和维修个体间的负载平衡。以此为例,进行了双目标优化的求解分析,并与传统的FCFS算法进行了比较。由结果分析可见,该调度策略的性能明显提高。在课题研究过程中,得到了中国人民解放军陆军某集团军的大力支持,部分研究成果已被该集团军研发的“装备管理综合信息系统”所采用。同时也体现了本文理论研究的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的可行性与必要性
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1 装备战场抢修研究的现状
• 1.2.2 装备战场抢修研究的发展趋势
• 1.3 本文主要工作及创新点
• 1.3.1 本文的主要工作内容
• 1.3.2 本文主要创新点
• 第二章 战场损伤的随机模拟研究
• 2.1 概述
• 2.2 装备在战场上的空间分布
• 2.2.1 装备在战场空间上的二维分布模型
• 2.2.2 分布模型的检验
• 2.2.3 分布模型的参数设计
• 2.3 战损量及其分布
• 2.3.1 战损量仿真
• 2.3.2 战损分布仿真
• 2.4 战损时刻
• 2.4.1 平稳泊松过程产生法
• 2.4.2 非平稳泊松过程产生法
• 2.5 战损程度
• 2.5.1 战损程度的定性仿真
• 2.5.2 战损程度的定量仿真
• 2.5.3 战损程度的综合仿真
• 2.6 战损仿真的举例实现
• 2.7 本章小结
• 第三章 战时维修系统仿真研究
• 3.1 概述
• 3.2 战时维修体系结构仿真
• 3.2.1 战时装备维修机构任务划分
• 3.2.2 战时维修机构的体系结构模型
• 3.3 战时维修工作运行仿真
• 3.3.1 战损评估仿真
• 3.3.2 战场抢救仿真
• 3.3.3 战场抢修仿真
• 3.3.4 修竣归建仿真
• 3.4 仿真运行及输出
• 3.4.1 单抢修组维修运行系统仿真
• 3.4.2 团级维修系统仿真
• 3.5 参数分析与精度校核
• 3.5.1 对评估误差ξ的分析
• 3.5.2 对牵引车平均运行速度v的分析
• 3.5.3 对不同优先方式选择的分析
• 3.5.4 结论
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于时效优先的调度优化研究
• 4.1 概述
• 4.2 简单事件优先寻优模型
• 4.3 非平衡动态任务指派问题的提出
• 4.4 动态指派的求解和应用
• 4.4.1 求解方法
• 4.4.2 实例分析
• 4.5 关于分工协作问题的讨论
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于多目标调度优化的PSO算法研究
• 5.1 概述
• 5.2 PSO算法的研究分析及设计
• 5.2.1 基本原理
• 5.2.2 拓扑结构分析
• 5.2.3 收敛速度的改进
• 5.2.4 种群的初始化和边界处理
• 5.3 战时装备维修问题描述
• 5.3.1 任务需求
• 5.3.2 模型描述
• 5.4 战时装备维修决策中改进的PSO算法的算法实现
• 5.4.1 局部环形拓扑结构的生成
• 5.4.2 粒子的编码和解码
• 5.4.3 战时装备维修的任务调度的PSO算法实现
• 5.5 仿真实验及结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 战时维修管理系统的设计与开发
• 6.1 概述
• 6.2 系统的设计需求
• 6.2.1 系统的功能需求
• 6.2.2 系统的技术要求
• 6.3 系统的框架结构
• 6.3.1 系统构成
• 6.3.2 系统运行环境
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 个人简历
• 附录B 攻读博士学位期间发表的论文