兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 591-604.doi: 10.12382/bgxb.2021.0701
吴巍屹, 贾云献, 史宪铭, 刘彬*(), 刘洁, 尹世庄, 朱曦
收稿日期:
2021-10-21
上线日期:
2022-06-10
通讯作者:
基金资助:
WU Weiyi, JIA Yunxian, SHI Xianming, LIU Bin*(), LIU Jie, YIN Shizhuang, ZHU Xi
Received:
2021-10-21
Online:
2022-06-10
摘要:
维修器材是实施装备维修保障的重要物质基础,维修器材的合理配置是做好装备维修保障的关键。针对不同任务阶段部件功能状态对装备系统功能状态影响程度不同的实际,建立装备部件的任务演化重要度模型;以基于任务演化重要度的备件保障度为目标,构建合成部队维修器材两级动态配置优化模型。通过引入拉格朗日算子将多约束转为复合单一因子约束,建立约束因子动态更新机制以适时满足指挥员不同权重因子判定规则。提出一种基于MA-OD目标分解的改进边际分析法并进行算例分析。研究结果表明,在任务背景驱动下,考虑任务演化重要度的维修器材两级配置优化方法,能够为合成部队指挥员制定部队平时和战时器材配置方案提供一定的方法支撑,对提升装备使用可用度具有重要意义。
中图分类号:
吴巍屹, 贾云献, 史宪铭, 刘彬, 刘洁, 尹世庄, 朱曦. 基于任务演化重要度的合成部队维修器材两级配置优化方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 591-604.
WU Weiyi, JIA Yunxian, SHI Xianming, LIU Bin, LIU Jie, YIN Shizhuang, ZHU Xi. Optimization of Two-Echelon Configuration of Maintenance Supply for Synthetic Forces based on Task Evolution Importance[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(2): 591-604.
参数 | 装备1 | 装备2 | 装备3 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
体系贡献率 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | |||||||
装备数量 | 3 | 3 | 3 | |||||||
部件编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
需求率/10-2h-1 | 0.269 | 0.0357 | 0.091 | 0.175 | 0.05 | 0.0625 | 0.194 | 0.0555 | 0.0833 | 0.0769 |
单装用数/个 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 |
本级修理率rj | 0 | 0.1 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 |
单价/万元 | 11.34 | 3.88 | 1.93 | 7.88 | 1.12 | 0.97 | 5.34 | 0.67 | 0.88 | 1.23 |
体积/m | 5.6689 | 0.7719 | 0.3735 | 1.8011 | 0.3154 | 0.5478 | 0.3818 | 0.6972 | 0.2324 | 1.2533 |
质量/102kg | 6.0214 | 0.4998 | 1.5232 | 4.2126 | 0.4284 | 1.0948 | 1.8088 | 0.2142 | 0.5474 | 3.0464 |
报废率φj | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
器材运输工具载荷性能 | 5t通用运输车、额定车厢装载体积30m3、额定车厢承载质量5000kg | |||||||||
备件保障费用要求 | 有限费用下合理分配 |
表1 所属部队装备相关参数
Table 1 Equipment related parameters
参数 | 装备1 | 装备2 | 装备3 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
体系贡献率 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | |||||||
装备数量 | 3 | 3 | 3 | |||||||
部件编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
需求率/10-2h-1 | 0.269 | 0.0357 | 0.091 | 0.175 | 0.05 | 0.0625 | 0.194 | 0.0555 | 0.0833 | 0.0769 |
单装用数/个 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 |
本级修理率rj | 0 | 0.1 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 |
单价/万元 | 11.34 | 3.88 | 1.93 | 7.88 | 1.12 | 0.97 | 5.34 | 0.67 | 0.88 | 1.23 |
体积/m | 5.6689 | 0.7719 | 0.3735 | 1.8011 | 0.3154 | 0.5478 | 0.3818 | 0.6972 | 0.2324 | 1.2533 |
质量/102kg | 6.0214 | 0.4998 | 1.5232 | 4.2126 | 0.4284 | 1.0948 | 1.8088 | 0.2142 | 0.5474 | 3.0464 |
报废率φj | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
器材运输工具载荷性能 | 5t通用运输车、额定车厢装载体积30m3、额定车厢承载质量5000kg | |||||||||
备件保障费用要求 | 有限费用下合理分配 |
是否考虑体系 贡献率 | 重要度 | 装备1 | 装备2 | 装备3 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
部件1 | 部件2 | 部件3 | 部件4 | 部件5 | 部件6 | 部件7 | 部件8 | 部件9 | 部件10 | ||
重要度打分 | 0.584 | 0.9311 | 0.834 | 0.084 | 0.2606 | 0.9719 | 0.8753 | 0.6636 | 0.0865 | 0.0932 | |
不考虑体系贡献率 | 重要度排序 | 6 | 2 | 4 | 10 | 7 | 1 | 3 | 5 | 9 | 8 |
重要度归一 | 0.9584 | 0.9931 | 0.9834 | 0.9084 | 0.9261 | 0.9972 | 0.9875 | 0.9663 | 0.9086 | 0.9093 | |
重要度打分 | 0.1752 | 0.2793 | 0.2502 | 0.0252 | 0.0782 | 0.2915 | 0.3501 | 0.2654 | 0.0346 | 0.0372 | |
考虑体系贡献率 | 重要度排序 | 6 | 3 | 5 | 10 | 7 | 2 | 1 | 4 | 9 | 8 |
重要度归一 | 0.9175 | 0.9279 | 0.9250 | 0.9025 | 0.9078 | 0.9291 | 0.9350 | 0.9265 | 0.9034 | 0.9037 |
表2 战斗实施任务下装备部件重要度分值
Table 2 Scoring table for the importance of equipment components under combat implementation tasks
是否考虑体系 贡献率 | 重要度 | 装备1 | 装备2 | 装备3 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
部件1 | 部件2 | 部件3 | 部件4 | 部件5 | 部件6 | 部件7 | 部件8 | 部件9 | 部件10 | ||
重要度打分 | 0.584 | 0.9311 | 0.834 | 0.084 | 0.2606 | 0.9719 | 0.8753 | 0.6636 | 0.0865 | 0.0932 | |
不考虑体系贡献率 | 重要度排序 | 6 | 2 | 4 | 10 | 7 | 1 | 3 | 5 | 9 | 8 |
重要度归一 | 0.9584 | 0.9931 | 0.9834 | 0.9084 | 0.9261 | 0.9972 | 0.9875 | 0.9663 | 0.9086 | 0.9093 | |
重要度打分 | 0.1752 | 0.2793 | 0.2502 | 0.0252 | 0.0782 | 0.2915 | 0.3501 | 0.2654 | 0.0346 | 0.0372 | |
考虑体系贡献率 | 重要度排序 | 6 | 3 | 5 | 10 | 7 | 2 | 1 | 4 | 9 | 8 |
重要度归一 | 0.9175 | 0.9279 | 0.9250 | 0.9025 | 0.9078 | 0.9291 | 0.9350 | 0.9265 | 0.9034 | 0.9037 |
多维 分析 | 单一约束 | 同一目标—综合约束 目标:使用可用度 | 不同目标—综合约束 目标:费用 | ||
---|---|---|---|---|---|
部件 编号 | 方案1 (体积) (Sj,So,j) | 方案2 (综合 约束) (Sj,So,j) | 方案3 (考虑 重要度) (Sj,So,j) | 方案4 (综合 因素) (Sj,So,j) | 方案5 (考虑 重要度) (Sj,So,j) |
1 | 3(1,2) | 3(1,2) | 3(1,2) | 3(1,2) | 3(1,2) |
2 | 1(1,0) | 1(1,0) | 2(1,1) | 0(0,0) | 1(1,0) |
3 | 2(2,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) |
4 | 4(2,2) | 4(2,2) | 3(1,2) | 4(1,3) | 4(1,3) |
5 | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 0(0,0) |
6 | 1(0,1) | 1(0,1) | 2(1,1) | 2(1,1) | 2(1,1) |
7 | 5(2,3) | 4(2,2) | 5(2,3) | 4(2,2) | 4(2,2) |
8 | 0(0,0) | 1(0,1) | 1(0,1) | 0(0,0) | 0(0,0) |
9 | 0(0,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) |
10 | 1(0,1) | 1(0,1) | 1(0,1) | 1(0,1) | 1(0,1) |
表3 多维目标-约束下器材配置方案比较
Table 3 Comparison of spare parts allocation schemes under different constraint conditions
多维 分析 | 单一约束 | 同一目标—综合约束 目标:使用可用度 | 不同目标—综合约束 目标:费用 | ||
---|---|---|---|---|---|
部件 编号 | 方案1 (体积) (Sj,So,j) | 方案2 (综合 约束) (Sj,So,j) | 方案3 (考虑 重要度) (Sj,So,j) | 方案4 (综合 因素) (Sj,So,j) | 方案5 (考虑 重要度) (Sj,So,j) |
1 | 3(1,2) | 3(1,2) | 3(1,2) | 3(1,2) | 3(1,2) |
2 | 1(1,0) | 1(1,0) | 2(1,1) | 0(0,0) | 1(1,0) |
3 | 2(2,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) |
4 | 4(2,2) | 4(2,2) | 3(1,2) | 4(1,3) | 4(1,3) |
5 | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 0(0,0) |
6 | 1(0,1) | 1(0,1) | 2(1,1) | 2(1,1) | 2(1,1) |
7 | 5(2,3) | 4(2,2) | 5(2,3) | 4(2,2) | 4(2,2) |
8 | 0(0,0) | 1(0,1) | 1(0,1) | 0(0,0) | 0(0,0) |
9 | 0(0,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) | 1(1,0) |
10 | 1(0,1) | 1(0,1) | 1(0,1) | 1(0,1) | 1(0,1) |
方案 目标 | 方案 约束 | 结果分析 | 装备可 用度 | 器材费 用/万元 | 器材质 量/kg | 器材体 积/m3 |
---|---|---|---|---|---|---|
方案1 使用可用度 | 体积 | 计算结果 | 95.8% | 103.3 | 5207.44 | 29.755 |
是否满足 条件 | 是 | 否 | 是 | |||
方案2 使用可用度 | 综合 约束 | 计算结果 | 95.5% | 97.58 | 4950.4 | 29.929 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 | |||
方案3 使用可用度 | 重要 度 | 计算结果 | 95.67% | 99.89 | 4869.48 | 29.8302 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 | |||
方案4 费用 | 综合 约束 | 计算结果 | 95.21% | 94 | 4988.48 | 29.0085 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 | |||
方案5 费用 | 重要 度 | 计算结果 | 95.33% | 96.76 | 4995.62 | 29.465 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 |
表4 多维目标-约束下器材配置方案结果对比
Table 4 Comparison of the results of spare parts allocation schemes under different constraints
方案 目标 | 方案 约束 | 结果分析 | 装备可 用度 | 器材费 用/万元 | 器材质 量/kg | 器材体 积/m3 |
---|---|---|---|---|---|---|
方案1 使用可用度 | 体积 | 计算结果 | 95.8% | 103.3 | 5207.44 | 29.755 |
是否满足 条件 | 是 | 否 | 是 | |||
方案2 使用可用度 | 综合 约束 | 计算结果 | 95.5% | 97.58 | 4950.4 | 29.929 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 | |||
方案3 使用可用度 | 重要 度 | 计算结果 | 95.67% | 99.89 | 4869.48 | 29.8302 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 | |||
方案4 费用 | 综合 约束 | 计算结果 | 95.21% | 94 | 4988.48 | 29.0085 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 | |||
方案5 费用 | 重要 度 | 计算结果 | 95.33% | 96.76 | 4995.62 | 29.465 |
是否满足 条件 | 是 | 是 | 是 |
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