CN116205500B - 一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法及系统，涉及飞机抢修技术领域，建立可用性准则数据库，采集飞机的战伤数据，结合所述可用性准则数据库，生成战伤抢修初级清单；基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，生成多条备选维修路径；获取可靠性最优抢修调度方案；根据所述抢修调度方案及所述战伤抢修初级清单进行资源需求评估，获取多项飞机战伤抢修备选方案予以推荐决策者，由决策者确定飞机战伤抢修最终方案。本发明考虑多种性能指标，给出多个合理的、满足飞机维修区域的限制条件的抢修调度方案，实现了飞机战伤抢修智能化，适用性强，得到的抢修清单和抢修调度方案更加合理客观。
Description
技术领域
本发明属于飞机维修技术领域，尤其涉及一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法及系统。
背景技术
在战场环境下，战伤抢修能够快速弥补战争损失，保持机群一定战斗力。飞机战伤抢修有助于保持飞机的战备完好率和再次出动架次率，是保持航空部队持续作战能力最直接最有效的方法，也是现代战争夺取制空权的重要保障之一。
战时飞机由于其特殊的使命任务和使用环境，使得其抢修方案的生成具有巨大的不确定性和复杂性。但在实际的作战中，由于作战过程节奏加快，没有充足的时间对战伤飞机进行全面修理，取而代之的是对战伤飞机进行战伤抢修。对经战斗受伤的飞机进行抢修与平时故障飞机修理的最大差别在于战伤飞机抢修时间紧、任务重，而要高效完成战伤飞机的抢修任务，必须要对战伤飞机抢修力量进行合理配置。
申请号为201710653511.7的中国专利中公开了一种作战飞机战伤等级的快速评估方法，该评估方法具体包括首先明确损伤部件及其损伤类别，确定各损伤部件的损伤程度，其次，对可修损伤部件，通过FMEA分析确定其对飞机安全、任务的影响程度，得到严酷度系数；同时确定修复时间，得到修复时间系数；以及确定修复后是否存在使用限制，得到使用限制系数；最后根据上述三个系数计算损伤等级，并根据损伤等级确定维修顺序。
在“基于排队论的飞机战伤抢修需求力量配置问题研究”中，利用排队论相关理论，对战伤飞机抢修需求力量的配置问题展开研究。在进行战伤飞机抢修排队系统特征分析及相关假设的基础上，依据战伤飞机抢修状态间的转移关系，通过状态转移方程得出了战伤飞机抢修排队系统队长、排队长、等待时间和逗留时间等指标的统计规律。利用战伤飞机抢修排队模型对战伤飞机抢修需求力量进行预测，为战伤飞机抢修机组数量的配置提供了决策依据。通过仿真实验分别探讨了逗留时间、战伤飞机输入率和战伤飞机修复率等各项性能指标对抢修力量配置的影响，并根据实验结果提出了加强战伤飞机抢修力量建设的措施与建议。
现有抢修方案基本基于人工经验，工作繁琐、效率低下，无法适应未来复杂作战环境对飞机再次出动的效率要求。因此需要提供一种可以应用于未来复杂战争环境中成本低、方便高效的飞机战伤维修方案的设计评估方法及系统设计。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法及系统。
本发明所采用的技术方案是：
一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，包括以下步骤：
步骤一：建立可用性准则数据库，所述可用性准则数据库中包含N项维修作业，获取各项维修作业的维修基础因子并基于飞机任务生成制定任务维修列表；
步骤二：采集飞机的战伤数据，结合所述可用性准则数据库，生成战伤抢修初级清单；
步骤三：基于所述维修基础因子，基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，生成多条备选维修路径；
步骤四：基于所述备选维修路径，在满足可靠性最优抢修调度方案下，获取可靠性最优抢修调度方案；
步骤五：根据所述抢修调度方案及所述战伤抢修初级清单进行资源需求评估，获取多项飞机战伤抢修备选方案予以推荐决策者，由决策者确定飞机战伤抢修最终方案。
优选地，所述维修基础因子至少包括各项维修作业的代号、名称、对应的特定任务、完成作业所需平均时间、紧前作业、维修人员类型及数目、维修工具及数目、完成作业的乐观时间及悲观时间。
优选地，所述可用性准则数据库还存储有在完成特定作战任务所需的必需组件，所述必需组件军委外场可更换单元。
优选地，生成战伤抢修初级清单的方法为：采集飞机的战伤数据，具体至少包括飞机的损伤尺度和测量参数，并确定该战伤飞机的作战任务；结合可用性准则数据库，基于所述该战伤飞机的作战任务确定完成该作战任务所需的必需组件，并查询需要执行的维修作业，生成战伤抢修初级清单的方法。
优选地，所述关键路径算法的具体步骤为：所述战伤抢修初级清单中包括维修作业集X＝{x1,x2,...,xn}，计算维修作业总时差集RTD＝{rtd1,rtd2,...,rtdn}，查找维修作业总时差集RTD中等于0的总时差下角标，并记为LRTD＝{l1,l2,...,lm}，其中m≤n，在维修作业集中查找关键路径森林CT的节点集，生成关键路径森林CT，对所述关键路径森林CT依靠深度优先搜索算法得到其对应的所有关键路径,记为关键路径集CP＝{CP1,CP2,...,CPq}。
优选地，步骤四中，获取可靠性最优抢修调度方案的方法为：
S4.1、确定待调度作业集，实际维修区域和各项维修作业的维修区域；
S4.2、计算所述战伤抢修初级清单的关键路径集，根据关键路径集和备选维修路径，在所述待调度作业集中查询可调度作业集；
S4.3、在所述可调度作业集中选择优先调度作业，依据优先调度作业对应的维修区域可开始作业时间，计算优先调度作业的开工时间和完工时间，并更新该优先调度作业对应的维修区域可开始作业时间；
S4.4、从待调度作业集中删除S4.3中已更新的优先调度作业；
S4.5、重复S4.2、S4.3和S4.4，直到待调度作业集为空集，所有维修作业的可开始作业时间均已更新完毕，得到可靠性最优抢修调度方案。
优选地，步骤五中，所述资源需求评估至少包括时间资源评估、人力资源评估和工具资源评估。
优选地，若资源无法满足最优抢修调度方案的需求，则分别依据最长作业最优先、最少冲突最优先、关键路径最优先和人员空闲最少最优先这四种设计方式，获得最长作业最优先抢修方案、最少冲突最优先抢修方案、关键路径最优先抢修方案和人员空闲最少最优先抢修方案，并分别对该四种抢修方案进行资源需求评估。
优选地，依据时间最短最优先策略,选择资源需求最少的飞机战伤抢修备选方案推荐决策者,并输出该飞机战伤抢修备选方案对应的抢修清单、抢修资源、调度方案。
本发明还提供一种飞机战伤抢修方案的设计评估系统，
使用如上述任意一项所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法生成并优化飞机战伤抢修方案；
具体包括相互通讯连接的手持终端和指挥终端，
所述手持终端用于输入采集的战伤数据及检测设备测量数据，并传输至所述只会终端；
所述指挥终端包括数据库维护模块、维修清单生成模块、战伤评估及报告生成模块和可视化显示模块；
所述数据库维护模块用于构建和存储可用性准则数据库，所述维修清单生成模块用于根据手持终端传输的数据和可用性准则数据库生成战伤抢修初级清单，并基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，所述战伤评估及报告生成模块用于获取可靠性最优抢修调度方案、进行资源需求评估并将结果传输至可视化显示模块；
所述可视化显示模块包括交互显示屏，所述交互显示屏用于显示评估结果及方案数据，同时设有交互窗口，支持使用者调用上述数据库维护模块、维修清单生成模块和战伤评估及报告生成模块，实现战伤抢修方案的自主设计。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法及系统，使用者可以通过系统提供的手持式终端输入目视和检测设备检测的战伤情况生成客观的战伤评估结果，根据可用性准则数据库，生成不同需求下的飞机战伤抢修清单,并通过飞机战伤抢修清单中各个维修作业的维修因子对抢修清单中各个维修作业进行评估，并且通过整个飞机战伤抢修清单中的关键路径及次关键路径对抢修清单进行整体评估，从而辅助战场指挥人员进行初步决策；从抢修资源的角度对抢修清单进行二次评估，考虑多种性能指标,给出多个合理的、满足飞机维修区域的限制条件的抢修调度方案，综合考虑该调度方案和需评估的抢修清单下所需的抢修资源，从而生成不同的抢修方案,以供决策者做最后的决策。实现了飞机战伤抢修智能化，适用性强，且基于客观数据库及已有资源，得到的抢修清单和抢修调度方案更加合理客观。
附图说明
图1是本发明一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法的整体框架图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，包括以下步骤：
步骤一：建立可用性准则数据库，所述可用性准则数据库中包含N项维修作业，获取各项维修作业的维修基础因子并基于飞机任务生成制定任务维修列表；该可用性准则数据库还存储有在完成特定作战任务所需的必需组件，所述必需组件均为外场可更换单元。
其所述可用性准则数据库具有两种功能，确定在不同作战任务中所需的必需组件及确定维修作业的维修因子，所述维修基础因子至少包括各项维修作业的代号、名称、对应的特定任务、完成作业所需平均时间、紧前作业、维修人员类型及数目、维修工具及数目、完成作业的乐观时间及悲观时间。当获取到战伤飞机的作战任务之后，可以从可用性准则数据库中查询到为了使战伤飞机可以继续执行任务，所需要的必备组件，从而可以确定维修区域及维修所需要的时间资源等。
步骤二：采集飞机的战伤数据，结合所述可用性准则数据库，生成战伤抢修初级清单；其中生成战伤抢修初级清单的方法为：采集飞机的战伤数据，具体至少包括飞机的损伤尺度和测量参数，并确定该战伤飞机的作战任务；结合可用性准则数据库，基于所述该战伤飞机的作战任务确定完成该作战任务所需的必需组件，并查询需要执行的维修作业，生成战伤抢修初级清单。该战伤抢修初级清单进列出了所需要执行的维修步骤，并未确定维修作业的顺序。
步骤三：基于所述维修基础因子，基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，生成多条备选维修路径；
关键路径的持续时间决定了完成抢修清单所必需的最少时间。关键路径上的各项作业对抢修清单的完成进度起关键作用，是整个抢修清单的薄弱环节,需要重点监督和安排比较充裕的人力物力以保证按期完工。要缩短整个抢修方案的完工时间，就要设法缩短关键路径的持续时间，因此关键路径对指挥决策人员至关重要。所述关键路径算法的具体步骤为：
所述战伤抢修初级清单中包括维修作业集X＝{x1,x2,...,xn}，
计算维修作业总时差集RTD＝{rtd1,rtd2,...,rtdn}，其中维修作业总时差集表示指抢修清单中作业xi以及其紧后作业，即多于一项作业共同拥有的机动时间；
查找维修作业总时差集RTD中等于0的总时差下角标，并记为LRTD＝{l1,l2,...,lm}，其中m≤n；
在维修作业集中查找关键路径森林CT的节点集，生成关键路径森林CT；
对所述关键路径森林CT依靠深度优先搜索算法得到其对应的所有关键路径，记为关键路径集CP＝{CP1,CP2,...,CPq}。
抢修清单中的关键路径及次关键路径对抢修清单进行整体评估，从而辅助战场指挥人员进行初步决策及优化抢修清单。
步骤四：完整的飞机战伤抢修方案，除去飞机战伤抢修清单外，还需考虑抢修资源以及抢修调度。所以我们仍需要从抢修资源的角度对抢修清单进行再次评估,以供决策者选择合适的抢修清单。基于上述步骤得到的所述备选维修路径，获取可靠性最优抢修调度方案；
获取可靠性最优抢修调度方案的方法为：
S4.1、确定待调度作业集，实际维修区域和各项维修作业的维修区域；
S4.2、计算所述战伤抢修初级清单的关键路径集，根据关键路径集和备选维修路径，在所述待调度作业集中查询可调度作业集；
S4.3、在所述可调度作业集中选择优先调度作业，依据优先调度作业对应的维修区域可开始作业时间，计算优先调度作业的开工时间和完工时间，并更新该优先调度作业对应的维修区域可开始作业时间；
S4.4、从待调度作业集中删除S4.3中已更新的优先调度作业；
S4.5、重复S4.2、S4.3和S4.4，直到待调度作业集为空集，所有维修作业的可开始作业时间均已更新完毕，得到可靠性最优抢修调度方案。
步骤五：根据所述抢修调度方案及所述战伤抢修初级清单进行资源需求评估，获取多项飞机战伤抢修备选方案予以推荐决策者，由决策者确定飞机战伤抢修最终方案。
所述资源需求评估至少包括时间资源评估、人力资源评估和工具资源评估。其中时间资源评估主要是评估在某种调度方案下整个抢修清单完工所需要的时间，人力资源评估主要是评估在某种调度方案下整个抢修清单完工所需要的最少的人员类型和人员数量，工具资源评估主要是评估在某种调度方案下整个抢修清单完工所需要的维修工具的种类和数量，结合可靠性最优抢修调度方案进行资源需求评估，得到多项飞机战伤抢修备选方案，从而将其推荐给决策者。
但往往现有的资源储备可能并不满足依据任务生成的所有抢修清单，若资源无法满足最优抢修调度方案的需求，若资源无法满足最优抢修调度方案的需求，则分别依据最长作业最优先、最少冲突最优先、关键路径最优先和人员空闲最少最优先这四种设计方式，获得最长作业最优先抢修方案、最少冲突最优先抢修方案、关键路径最优先抢修方案和人员空闲最少最优先抢修方案，并分别对该四种抢修方案进行资源需求评估。
四种抢修方案算法组合不同的抢修清单及不同的抢修资源，可以给予决策者多种飞机战伤抢修方案。同时，在各自的性能指标下，在面对不同的飞机战伤情况时多种飞机战伤抢修方案各有优劣之处。但由于战场环境的复杂性以及战时任务的紧急性，所以本发明最终通过时间最短最优先的策略为决策者进行方案推荐，推荐整体飞机战伤抢修时间最短的战伤抢修方案，即时间最优的抢修清单、抢修资源分配、抢修调度方案。依据时间最短最优先策略，选择资源需求最少的飞机战伤抢修备选方案推荐决策者，并输出该飞机战伤抢修备选方案对应的抢修清单、抢修资源、调度方案。
实施例二
本发明还提供一种飞机战伤抢修方案的设计评估系统，使用如实施例一中所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法生成并优化飞机战伤抢修方案；
具体该设计评估系统包括相互通讯连接的手持终端、单机战伤抢修终端机和指挥终端，所述手持终端用于输入采集的战伤数据及检测设备测量数据，并传输至所述指挥终端；手持终端与单机战伤抢修终端机采用有线互联的连接方式，配备5G数据交换模块，以应对未来一线实际工作需要；单机终端机与指挥方舱也通过有线互联连接方式，配备5G数据交换模块，以应对未来指挥自动化和实时化的实际需求。手持终端可以输入战伤目视及检测设备测量数据，数据传输至指挥终端，经与可用性准则数据库比对输出需维修外场可更换单元库以及相应维修资源需求信息；该输出信息与维修资源可用性一并作为维修决策算法的输入，不同的维修决策算法输出不同的维修方案供指挥者参考。
所述指挥终端包括数据库维护模块、维修清单生成模块、战伤评估及报告生成模块和可视化显示模块；
所述数据库维护模块用于构建和存储可用性准则数据库，所述维修清单生成模块用于根据手持终端传输的数据和可用性准则数据库生成战伤抢修初级清单，并基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，所述战伤评估及报告生成模块用于获取可靠性最优抢修调度方案、进行资源需求评估并将结果传输至可视化显示模块；
所述可视化显示模块包括交互显示屏，所述交互显示屏用于显示评估结果及方案数据，同时设有交互窗口，支持使用者调用上述数据库维护模块、维修清单生成模块和战伤评估及报告生成模块，通过点选期望作战模式、资源约束，算法重新生成抢修方案，实现战伤抢修方案的自主设计。系统的互动性和可调整性体现在决策过程和参数都是可以选择的，当此前推荐的若干条维修路径均不符合指挥员需求时，指挥员可以自己输入参数值、调整任务和维修资源可用性，最终得到一个较为满意可行维修策略。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：建立可用性准则数据库，所述可用性准则数据库中包含N项维修作业，获取各项维修作业的维修基础因子并基于飞机任务生成任务维修列表；
步骤二：采集飞机的战伤数据，结合所述可用性准则数据库，生成战伤抢修初级清单；
步骤三：基于所述维修基础因子，基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，生成多条备选维修路径；
所述关键路径算法的具体步骤为：所述战伤抢修初级清单中包括维修作业集X={x 1,x 2,...,x n}，计算维修作业总时差集RTD={rtd 1,rtd 2,...,rtd n}，查找维修作业总时差集RTD中等于0 的总时差下角标，并记为LRTD={l 1,l 2,...,l m}，其中m≤n，在维修作业集中查找关键路径森林CT 的节点集，生成关键路径森林CT，对所述关键路径森林CT 依靠深度优先搜索算法得到其对应的所有关键路径, 记为关键路径集CP = {CP 1,CP 2, . . . ,CP q}；
步骤四：基于所述备选维修路径，获取可靠性最优抢修调度方案；
获取可靠性最优抢修调度方案的方法为：
S4.1、确定待调度作业集，实际维修区域和各项维修作业的维修区域；
S4.2、计算所述战伤抢修初级清单的关键路径集，根据关键路径集和备选维修路径，在所述待调度作业集中查询可调度作业集；
S4.3、在所述可调度作业集中选择优先调度作业，依据优先调度作业对应的维修区域可开始作业时间，计算优先调度作业的开工时间和完工时间，并更新该优先调度作业对应的维修区域可开始作业时间；
S4.4、从待调度作业集中删除S4.3中已更新的优先调度作业；
S4.5、重复S4.2、S4.3和S4.4，直到待调度作业集为空集，所有维修作业的可开始作业时间均已更新完毕，得到可靠性最优抢修调度方案；
步骤五：根据所述抢修调度方案及所述战伤抢修初级清单进行资源需求评估，获取多项飞机战伤抢修备选方案予以推荐决策者，由决策者确定飞机战伤抢修最终方案；所述资源需求评估至少包括时间资源评估、人力资源评估和工具资源评估；若资源无法满足最优抢修调度方案的需求，则分别依据最长作业最优先、最少冲突最优先、关键路径最优先和人员空闲最少最优先这四种设计方式，获得最长作业最优先抢修方案、最少冲突最优先抢修方案、关键路径最优先抢修方案和人员空闲最少最优先抢修方案，并分别对前述四种抢修方案进行资源需求评估。
2.根据权利要求1所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，其特征在于：
所述维修基础因子至少包括各项维修作业的代号、名称、对应的特定任务、完成作业所需平均时间、紧前作业、维修人员类型及数目、维修工具及数目、完成作业的乐观时间及悲观时间。
3.根据权利要求1所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，其特征在于：
所述可用性准则数据库还存储有在完成特定作战任务所需的必需组件，所述必需组件均为外场可更换单元。
4.根据权利要求3所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，其特征在于：生成战伤抢修初级清单的方法为：采集飞机的战伤数据，具体至少包括飞机的损伤尺度和测量参数，并确定该飞机的作战任务；结合可用性准则数据库，基于该飞机的作战任务确定完成该作战任务所需的必需组件，并查询需要执行的维修作业，生成战伤抢修初级清单。
5.根据权利要求1所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法，其特征在于：
依据时间最短最优先策略, 选择资源需求最少的飞机战伤抢修备选方案推荐决策者,并输出该飞机战伤抢修备选方案对应的抢修清单、抢修资源、调度方案。
6.一种飞机战伤抢修方案的设计评估系统，其特征在于：
使用如权利要求1-5中任意一项所述的一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法生成并优化飞机战伤抢修方案；
具体包括相互通讯连接的手持终端、单机战伤抢修终端机和指挥终端，
所述手持终端用于输入采集的战伤数据及检测设备测量数据，并传输至所述指挥终端；
所述指挥终端包括数据库维护模块、维修清单生成模块、战伤评估及报告生成模块和可视化显示模块；
所述数据库维护模块用于构建和存储可用性准则数据库，所述维修清单生成模块用于根据手持终端传输的数据和可用性准则数据库生成战伤抢修初级清单，并基于关键路径算法对所述战伤抢修初级清单中的各项维修作业进行评估，所述战伤评估及报告生成模块用于获取可靠性最优抢修调度方案、进行资源需求评估并将结果传输至可视化显示模块；
所述可视化显示模块包括交互显示屏，所述交互显示屏用于显示评估结果及方案数据，同时设有交互窗口，支持使用者调用上述数据库维护模块、维修清单生成模块和战伤评估及报告生成模块，实现战伤抢修方案的自主设计。
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| CN202310079463.0A CN116205500B (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 一种飞机战伤抢修方案的设计评估方法及系统 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN103399994A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-20 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 基于不确定性网络计划技术的飞机定检流程优化方法 |
| CN105279598A (zh) * | 2015-05-18 | 2016-01-27 | 哈尔滨理工大学 | 基于动态关键路径法的兄弟工序成组综合调度方法 |
| CN111416957A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-07-14 | 广州广哈通信股份有限公司 | 一种巡视检修系统及方法 |
| CN114462136A (zh) * | 2021-07-05 | 2022-05-10 | 中国人民解放军海军航空大学航空作战勤务学院 | 飞机机库定检维修调度方法、装置、设备和介质 |
-
2023
- 2023-01-18 CN CN202310079463.0A patent/CN116205500B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114462136A (zh) * | 2021-07-05 | 2022-05-10 | 中国人民解放军海军航空大学航空作战勤务学院 | 飞机机库定检维修调度方法、装置、设备和介质 |
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| Title |
|---|
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| 基于再次出动流程优化的保障效能评估;王珏 等;中国新技术新产品(第2期);第5-8页 * |
| 基于模糊风险评价的战伤飞机再次出动决策可用度模型;王赟 等;兵器装备工程学报;第43卷(第9期);第74-81页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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