航空装备单元维修保障仿真评估方法研究

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2022.04.22

摘要/Abstract

摘要：

针对航空装备维修保障的仿真评估问题，首先，以某装备单元完成典型训练任务为主线, 构建装备单元维修保障业务模型、组织机构模型、装备任务模型、装备系统模型、保障系统模型和保障行为模型。其次, 设计了维修保障仿真推演运行控制和计算推演框架。最后, 对维修保障分析评估流程进行分析, 并通过典型案例进行计算验证。通过研究, 能够为深入推进装备单元保障性仿真评估奠定基础, 为高效、准确地实施装备体系维修保障能力评价、控制、统筹和优化提供支撑。

关键词: 航空装备单元, 维修, 保障, 仿真评估方法

Abstract:

For the simulation evaluation of aviation equipment maintenance support, firstly, the maintenance support business model, organizational model, equipment task model, equipment system model, support system model and support behavior model of an equipment unit are constructed based on a typical training task completed by an equipment unit. Secondly, the framework of maintenance support simulation operation control and calculation deduction is designed. Finally, the maintenance support analysis and evaluation process is analyzed, and the calculation and verification are carried out through a typical case. Through the research, it can lay a foundation for the in-depth promotion of equipment unit support simulation evaluation, and provide support for the efficient and accurate implementation of equipment system maintenance support capability evaluation, control, coordination and optimization.

Key words: aviation equipment unit, maintenance, support, simulation evaluation method

中图分类号:

丁刚, 张琳, 崔利杰, 张亮, 李新春. 航空装备单元维修保障仿真评估方法研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(4): 1246-1255.

Gang DING, Lin ZHANG, Lijie CUI, Liang ZHANG, Xinchun LI. Research on simulation evaluation method of aviation equipment unit maintenance and support[J]. Systems Engineering and Electronics, 2022, 44(4): 1246-1255.

图/表 16

图1

图2

表1

图3

图4

图5

表2

图6

图7

图8

图9

图10

图11

表3

图12

图13

参考文献 29

1	闫旭, 曹军海, 宋太亮, 等. 基于agent的作战单元任务持续性仿真评估方法[J]. 系统仿真学报, 2018, 30 (8): 2841- 2847.
	YAN X , CAO J H , SONG T L , et al. Simulation evaluation method of mission sustainability for operational unit based on multi agent[J]. Journal of System Simulation, 2018, 30 (8): 2841- 2847.
2	GJB451A. 可靠性维修性保障性术语[S]. 北京: 中国人民解放军总装备部, 2005: 9.
	GJB451A. Reliability, maintainability and supportability terms[S]. Beijing: PLA General Equipment Department, 2005.
3	罗湘勇. 基于DoDAF的装备保障任务建模与仿真验证[J]. 海军航空工程学院学报, 2012, 27 (5): 579- 582.
	LUO X Y . Verification of equipment support task modeling and simulation based on DoDAF[J]. Journal of Naval Aeronautical and Astronautical University, 2012, 27 (5): 579- 582.
4	刘彬, 米东, 杜晓明, 等. 装备保障仿真军事概念模型研究[J]. 装备指挥技术学院学报, 2011, 22 (2): 37- 41. doi: 10.3783/j.issn.1673-0127.2011.02.009
	LIU B , MI D , DU X M , et al. Research on military conceptual model of equipment support simulation[J]. Journal of the Academy of Equipment Command & Technology, 2011, 22 (2): 37- 41. doi: 10.3783/j.issn.1673-0127.2011.02.009
5	李晨, 柏彦奇. 面向任务的陆军装备保障系统概念建模研究[J]. 计算机与数字工程, 2018, 46 (8): 1568- 1574. doi: 10.3969/j.issn.1672-9722.2018.08.018
	LI C , BAI Y Q . Research on task oriented conceptual modeling of army equipment support System[J]. Computer & Digital Engineering, 2018, 46 (8): 1568- 1574. doi: 10.3969/j.issn.1672-9722.2018.08.018
6	米巧丽, 徐廷学, 刘旭宁. 基于ExtendSim的舰炮维修保障过程建模与仿真[J]. 现代防御技术, 2015, 43 (3): 139- 145. doi: 10.3969/j.issn.1009-086x.2015.03.025
	MI Q L , XU T X , LIU X N . Maintenance support process modeling and simulation of shipborne gun based on ExtendSim[J]. Modern Defence Technology, 2015, 43 (3): 139- 145. doi: 10.3969/j.issn.1009-086x.2015.03.025
7	尹丽丽, 寇力, 范文慧. 基于多Agent的装备保障体系分布式建模与仿真方法[J]. 系统仿真学报, 2017, 29 (12): 3185- 3194.
	YIN L L , KOU L , FAN W H . Distributed modeling and simulation method of equipment support system based on multi Agent[J]. Journal of System Simulation, 2017, 29 (12): 3185- 3194.
8	寇力, 范文慧, 宋爽, 等. 基于多智能体的装备保障体系建模与仿真[J]. 中国科学: 信息科学, 2018, 48 (7): 794- 809.
	KOU L , FAN W H , SONG S. , et al. Modeling and simulation method of equipment support system based on multiple agents[J]. Scientia Sinica (Informationis), 2018, 48 (7): 794- 809.
9	MAHULKAR V , MCKAY S , ADAMS D E , et al. Charurvedi, system-of-systems modeling and simulation of a ship environment with wireless and intelligent maintenance technologies[J]. IEEE Trans.on Systems, Man, and Cybernetics-Part A: Systems and Humans, 2009, 39 (6): 1255- 1270. doi: 10.1109/TSMCA.2009.2025140
10	YANG L B, XU T H, WANG Z X, Agent based heterogeneous data integration and maintenance decision support for high-speed railway signal system[C]//Proc. of the IEEE 17th International Conference on Intelligent Transportation Systems, 2014.
11	CAO Y, PENG Y L, WANG T N, Research on equipment support process model based on multi-agent system[C]//Proc. of the International Conference on Information Management, Innovation Management and Industrial Engineering, 2009: 574-576.
12	PANTELEEV V V , KAMAEV V A , KIZIM A V . Developing a model of equipment maintenance and repair process at service repair company using agent-based approach[J]. Procedia Technology, 2014, 16, 1072- 1079. doi: 10.1016/j.protcy.2014.10.121
13	DU X M, PEI G X, XUE Z, et al. An agent-based simulation framework for equipment support command[C]//Proc. of the 9th International Symposium on Computational Intelligence and Design, 2016.
14	李亚飞, 吴庆顺, 徐明亮, 等. 基于强化学习的舰载机保障作业实时调度方法[J]. 中国科学: 信息科学, 2021, 51, 247- 262.
	LI Y F , WU Q S , XU M L , et al. Real-time scheduling for carrier-borne aircraft support operations: a reinforcement learning approach[J]. Scientia Sinica (Information), 2021, 51 (2): 247- 262.
15	丁刚, 张琳, 崔利杰, 等. 航空装备体系保障性分析仿真运行控制[J]. 舰船电子工程, 2021, 41 (1): 58- 62. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2021.01.014
	DING G , ZHANG L , CUI L J , et al. Simulation operation control of aviation equipment system of system supportability analysis[J]. Ship Electronic Engineering, 2021, 41 (1): 58- 62. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2021.01.014
16	丁刚, 崔利杰, 张亮, 等. 航空维修保障模式仿真推演关键问题研究[J]. 舰船电子工程, 2020, 40 (10): 8- 12. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2020.10.003
	DING G , CUI L J , ZHANG L , et al. Research on key problems of simulation and deduction of aviation maintenance support mode[J]. Ship Electronic Engineering, 2020, 40 (10): 8- 12. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2020.10.003
17	张亚东, 王硕, 李亚, 等. 基于STPA与多智能体的列控运营场景危险分析及仿真验证方法[J]. 中国铁道科学, 2021, 42 (1): 147- 155.
	ZHANG Y D , WANG S , LI Y , et al. Hazard analysis and simulation verification method of train control operation scenarios based on STPA and multi-agent[J]. China Railway Science, 2021, 42 (1): 147- 155.
18	赵洪利, 张猛. 发动机机队备发仿真研究[J]. 计算机应用与软件, 2021, 38 (1): 87- 92. doi: 10.3969/j.issn.1000-386x.2021.01.015
	ZHAO H L , ZHANG M . Simulation study of engine fleet spare engines[J]. Computer Applications and Software, 2021, 38 (1): 87- 92. doi: 10.3969/j.issn.1000-386x.2021.01.015
19	杨英杰, 于永利, 张柳, 等. 装备维修保障仿真系统灵敏度分析与参数优化[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38 (3): 575- 581.
	YANG Y J , YU Y L , ZHANG L , et al. Sensitivity analysis and parameters optimization for equipment maintenance support simulation system[J]. Systems Engineering and Electronics, 2016, 38 (3): 575- 581.
20	王双川, 贾希胜, 胡起伟, 等. 合成部队多阶段作战任务成功概率仿真评估[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43 (3): 763- 772.
	WANG S C , JIA X S , HU Q W , et al. Success probability simulation evaluation of phased combat mission of the synthetic force[J]. Systems Engineering and Electronics, 2021, 43 (3): 763- 772.
21	MASSIMO C , SIMONE O . Modeling of failure probability for reliability and component reuse of electric and electronic equipment[J]. Energies, 2020, 13, 1843. doi: 10.3390/en13071843
22	ZHOU L , LIU J , DONG L , et al. Maintenance process simulation based maintainability evaluation by using stochastic colored Petri net[J]. Applied Sciences, 2019, 9, 3262. doi: 10.3390/app9163262
23	许庆, 侯兴明, 张永福, 等. 面向仿真的航天装备维修保障效能评估指标参数体系[J]. 兵工自动化, 2019, 38 (9): 4- 10.
	XU X , HOU X M , ZHANG Y F , et al. Evaluation index system for maintenance support effectiveness of space equipment for simulation[J]. Ordnance Industry Automation, 2019, 38 (9): 4- 10.
24	MIRANDA P A , TAPIA-UBEDA F J , HERNANDEZ V , et al. A simulation based modelling approach to jointly support and evaluate spare parts supply chain network and maintenance system[J]. IFAC-Papers OnLine, 2019, 52 (13): 2231- 2236. doi: 10.1016/j.ifacol.2019.11.537
25	PETROVIC S , MILOSAVLJEVIC P , OZANOVIC S J . Rapid evaluation of maintenance process using statistical process control and simulation[J]. International Journal of Simulation Modelling, 2018, 17 (1): 119- 132. doi: 10.2507/IJSIMM17(1)424
26	PANG S , JIA X Y , LIU X , et al. Study on simulation modeling and evaluation of equipment maintenance[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), 2016, 21 (5): 594- 599. doi: 10.1007/s12204-016-1768-2
27	钱学森, 于景元, 戴汝为. 一个科学新领域——开放复杂巨系统及其方法论[J]. 自然杂志, 1990, 3 (1): 3- 10.
	QIAN X S , YU J Y , DAI R W . A new field of science-open complex giant system and its methodology[J]. Nature magazine, 1990, 3 (1): 3- 10.
28	单志伟. 装备综合保障工程[M]. 北京: 国防工业出版社, 2008.
	SHAN Z W . Equipment integrated support engineering[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2008.
29	杨菲. 基于HLA大规模仿真系统的并行绘制技术研究[D]. 长沙: 国防科学技术大学, 2005.
	YANG F. Research on parallel rendering technology in large-scale HLA-based simulation[D]. Changsha: National University of Defense Science and Technology, 2005.

序号	保障对象	可靠性指标	维修性指标	保障性指标
1	飞机	平均故障间隔时间	平均修复时间	平均备件延误时间
2		平均致命性故障间隔时间	最大修复时间	保障资源利用率
⋮		⋮	⋮	⋮
n		⋯	⋯	⋯

保障工作类型	保障活动类型	事件发生类型	事件发生条件	时间发生条件值	备注
使用保障工作	飞行前检查	条件发生	任务开始	无(与飞行任务活动关联)	外场
	再次出动检查		任务中间		外场
	飞行后检查		任务结束		外场
周期性维修工作	定检	定时发生	飞行小时	具体飞行小时	内场
周期性维修工作	换发		飞行小时	具体飞行小时	内场
专项工作	日常轮胎更换		起落	起落数值	外场
专项工作	座椅拆装		固定日期	固定日期	外场
修复性维修工作	故障维修	随机发生	装备故障	MTBF值	内场/外场

序号	SOM	状态	备注
1	使用组织SOM	空闲	-
2	使用组织SOM	任务中	-
3	维修组织SOM	空闲	-
4	维修组织SOM	任务中	-
5	仓储组织SOM	空闲	-
6	仓储组织SOM	任务中	-
7	装备SOM	正常停机	根据保障策略更改装备状态
8		正常工作
9		故障停机
10		故障工作
11		小修中
12		中修中
13		大修中
14		故障维修中
15		检修中
16		换发中
17		报废
18	保障/四站装备SOM	空闲	-
19	保障/四站装备SOM	占用	-
20	保障人员SOM	空闲	-
21	保障人员SOM	占用	-
22	使用人员SOM	空闲	-
23	使用人员SOM	占用	-
24	保障资源SOM	空闲	-
25	保障资源SOM	占用	-
26	GVC SOM	运行	-
27	GVC SOM	停止	-
28	GIS SOM	运行	-
29	GIS SOM	停止	-

[1]	张勇, 李常久, 苏析超, 崔荣伟. 基于HTLBO算法的舰载机机群机库维修任务调度[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(9): 2858-2868.
[2]	王峻洲, 王华伟, 侯召国. 基于相似体系的民机结构超手册维修案例分析[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(9): 2978-2985.
[3]	曾斌, 王睿, 李厚朴, 张鸿强. 海上基地攻防博弈模型及纳什均衡策略研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(8): 2570-2580.
[4]	董恩志, 程中华, 王荣财. 考虑经济相关性的复杂二维保修装备组合维修策略[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(7): 2219-2228.
[5]	李京峰, 陈云翔, 项华春, 王健. 考虑随机冲击影响的多部件系统视情维修与备件库存联合优化[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 875-883.
[6]	王姝婷, 刘晓冰, 周军华, 白朝阳, 翟翔. 基于本体的复杂产品维修工程案例知识表示及重用方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(2): 557-568.
[7]	张寒, 黄炎焱, 耿泽, 张振. 营区突发事件应急保障方案仿真推演评估方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(11): 3433-3442.
[8]	王琮, 沈会良, 夏永祥, 白光晗, 方依宁. 装备保障体系关键节点分析[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(10): 3134-3142.
[9]	蒋伟, 盛文, 祁炜, 刘诗华. 大型相控阵雷达T/R组件维修决策问题综述[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(1): 127-138.
[10]	曾斌, 王睿, 李厚朴, 樊旭. 基于强化学习的战时保障力量调度策略研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(1): 199-208.
[11]	陈云翔, 李京峰, 项华春, 李恒年. 基于逆高斯退化过程的面向任务系统CBM优化模型[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(1): 338-346.
[12]	刘海涛, 邵松世, 张志华. 基于任务的k/n(G)系统舰船备件需求预测[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(8): 2189-2196.
[13]	杨培, 肖依永, 王宏宇. 随机多需求环境下远程中继保障网络设计优化问题建模与求解[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(7): 1838-1847.
[14]	曾斌, 陈媛媛, 李厚朴. 考虑保障装备可用度的舰载机作业调度优化[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(7): 1856-1865.
[15]	曾斌, 张泉先, 李厚朴. 不确定条件下后装协同保障链优化调度[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(5): 1277-1286.