装备综合保障仿真模型研究

王祥云1,周迪2 ,华永伟3

[摘要]装备综合保障仿真模型使用计算机仿真技术，用于创建和管理基础仿真对象和仿真模型。能够进行管理保障单元及组合仿真模型的分类，以及管理保障单元和模型分类、保障单元、组合仿真模型、保障机构模型和指挥机构模型等仿真模型。支持管理保障人员、保障器材和运输工具等仿真对象。

[关键词]  装备保障；仿真模型；研究

引言：

近年来，随着越来越多的先进装备的发展，如何在日常对这些装备进行有效的维护保养，充分的利用维护保养经费来获得最大的装备可用性，如何建立有效的保障体系来保证能够最大的发挥出新型装备应具有的能力是当前制约能力发挥方面的主要难题。而如何评估保障体系是否可行，保障体系的保障是否有效是解决保障方面问题的首要前提。

装备综合保障仿真模型分为装备模型、保障体系模型、指挥体系模型和保障资源类模型。装备模型主要从装备的可靠度、故障率和可用度方面描述仿真对象。保障体系建模则是从装备保障依赖关系方面描述。指挥体系模型则是从保障过程中审批、决策关系方面描述。而保障资源了模型包括保障人员、保障器材和运输对象模型则是从保障任务执行过程的资源约束描述。

图 1仿真对象和资源对象关系图

1装备仿真模型管理

装备仿真模型主要包括装备保障单元、组合仿真模型和装备仿真模型三种对象组成。构建装备模型的顺序是按照装备构成由下向上建模的，需要先创建组成装备的保障单元，再组件部件级别的组合仿真模型，依次逐级向上直至组成装备级别的组合仿真对象模型，最后将装备级的组合仿真模型导入至装备仿真模型库为创建装备仿真用例提供装备模型。

图 2装备结构图

1.1分类管理

为了方便用户管理保障单元和仿真模型，减少建模和管理模型时不同类型装备的模型的管理难度，系统提供模型分类管理功能。用户可以针对保障单元和仿真模型指定所属分类后，用户可以通过分类标签快速的对保障单元和仿真模型进行过滤筛选。为了避免同名分类导致用户指定分类时出现歧义，系统要求分类名称唯一不能重复。

1.2保障单元管理

保障单元管理提供保障单元的管理维护功能，保障单元是组成装备的最小单元，系统中的录入保障单元可以被其它组合模型重复使用，避免重复添加操作。在无法用户提供保障的单元的故障间隔时间时，系统提供保障单元数据的自动计算功能。仿真平台保障单元实体分为机械和电子两种类型，分别在计算时使用威布尔和指数分布，不同的故障分布函数的保障单元实体需要指定不同的可靠性参数。

1.3组合仿真模型管理

组合仿真模型提供装备组件以上的组合模型管理功能，它包括模型关系绘制和模型关系分析功能，模型可靠性数据计算功能。模型关系绘制功能是提供用户通过绘图框架绘制模型元素间的关联关系。模型关系分析功能将模型元素间的连线关系转换成模型元素间的串联或并联关系。模型可靠性数据计算功能是通过模型元素的串并联关系计算出模型的故障率、可靠度和故障间隔时间等可靠性数据。组合仿真模型可以被其他组合仿真模型引用创建更高层级的组合仿真模型，组合仿真模型的建模是从最低层级的组合仿真模型逐层向上创建直至最终创建出装备模型。

1.4装备仿真模型管理

装备模型管理功能提供装备模型的管理功能，该模块提供用户将已将建立完成的组合仿真模型转换成装备仿真模型功能。只有将组合仿真模型转变成装备模型后才可以被装备仿真用例使用。

2.保障机构仿真模型管理

保障机构模型管理提供保障机构模型管理功能，它包括保障机构管理和保障同机构实体管理。保障机构模型用于描述保障机构间的保障关系，保障实体则用于仿真不同层级保障机构的保障能力。

保障机构建模是从装备备件保障供应关系建立备件的供应关系模型。一个上级保障机构可以保障多个下级保障机构。而一个下级保障机构只能有一个上级保障机构提供保障。

2.1保障机构实体管理

保障实体管理提供保障机构对象管理功能，每个保障机构实体需要指定其默认运输速度，当保障机构用例没有配置运输子任务的情况下，保障将以该速度作为其备件的运输速度。同时还需要执行该保障机构故障定位能力和故障定位时长，当装备发生故障后先由保障机构的故障定位能力确定哪个保障机构能对其故障进行定位，再由故障定位时长来确定故障定位所需消耗的时间。

2.2保障机构模型管理

保障机构模型是整个保障体系的模型，它主要描述了不同层级保障机构实体间的保障关系。保障机构模型支持建立基地、中继和基层保障关系。每个保障机构可以对多个下级保障机构提供保障。每个保障机构不能有超过一个以上的保障机构为其提供保障。当出现备件不足时可以由其上级保障机构提供备件也可跨越层级由上级保障机构的上级保障机构提供跨级保障。同层级的保障机构间不提供备件保障能力。

3.指挥机构仿真模型管理

指挥机构建模是从故障装备维修和备件供应的指挥决策关系来描述保障过程中指挥决策关系。

指挥机构模型管理提供指挥机构模型管理功能，它包括指挥机构模型管理和指挥实体管理功能。指挥机构模型用于表示指挥机构间的指挥关系，指挥实体则用于接收和处理其下属保障机构发送的申请。

(1)指挥机构实体管理

指挥机构实体是具体处理每项申请和决策的对象，仿真的是一个具体的指挥部。指挥机构实体必须与保障机构实体一一对应，每个指挥机构的决策会发送至其下属保障机构进行处理。

(2)指挥机构模型管理

指挥机构模型描述的是一个指挥体系，它包括不同层级指挥实体和指挥实体间的指挥隶属关系。指挥机构模型需要和保障机构模型一样支持建立三级指挥机构，指挥机构模型需要保持和保障机构完全一致。

(3)指挥命令管理

指挥命令实体包括备件资源调整命令、保障人员调整命令和保障器材调整命令，指挥命令在配置指挥机构仿真用例时针对不同的指挥机构进行关联配置。

4.运输工具管理模型

运输数据库中的运输方式主要表示不同的保障机构拥有的默认运输方式，如果保障机构没有关联对应的备件运输活动，则保障机构关联的保障机构实体则通过该速度计算相应的运输时间，如果关联保障活动则使用保障活动的运输速度计算运输时间。

5.保障人员管理模型

维修人员管理提供维修人员的新增和维修功能。维修人员用于仿真维修装备的必须得具有特定资质和职称的维修人员，如高级工程师、中级工程师等。每种类型的维修人员需要指定维修装备类型，如某车维修工程师只能维修相应车不能维修其他类型装备。维修人员可以指定其维修职称，高级职称维修人员能够替代的职称维修人员进行维修工作，而低职称维修人员则不能替代高级职称人员。同维修工具装备需要指定维修该装备所必须的最低维修人员要求，而每个保障机构需要指定其具有维修人员及数量。同样维修人员不满足时装备的维修任务会被推后到其他任务执行完毕维修人员满足后才执行。

6.保障器材管理模型

维修工具管理提供维修工具的新增和维护管理功能。维修工具用于仿真保障过程中影响维修时间的工具，比如维修场地、维修设施等。

装备的仿真用例需要配置对其进行维修所必须的工具，保障机构需要配置其拥有的维修工具和数量。维修任务执行时如果维修工具出现不足，则会按照维修决策策略优先级依次安排工具执行维修任务，维修工具不满足的任务会等待其他维修任务执行完毕后维修工具释放后再启动。

7.结论

装设备综合保障仿真模型支持管理保障单元及组合仿真模型的分类。支持管理保障单元和模型分类、保障单元、组合仿真模型、保障机构模型和指挥机构模型等仿真模型。支持管理保障人员、保障器材和运输工具等仿真对象。