基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，包括如下步骤：步骤1：建立舰艇编队等级修理计划基础数据库；步骤2：建立舰艇编队期望体系效能评估模型；步骤3：利用舰艇编队期望体系效能评估模型，以舰艇编队在一定时期内的期望体系效能最大化为目标，以舰艇是否修理以及修理起始时间为决策变量，考虑修理工期约束、跨期修理经费约束、修理总经费约束、效能约束和在航率约束建立舰艇编队等级修理计划优化模型；步骤4：确定舰艇编队等级修理计划。本发明专利技术能增强舰艇编队等级修理计划制定的科学性和有效性。理计划制定的科学性和有效性。理计划制定的科学性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法


[0001]本专利技术涉及舰船维修保障
，具体地指一种基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法。

技术介绍

[0002]舰艇等级修理计划是根据舰艇实力、有关规定和指示，结合战备、训练及其它任务情况，所做出的预防性修理安排。在装备维修保障工作中，舰艇等级修理由于修理工期长、经费需求大、耗费资源多、对使用影响大，其计划的科学制定就显得尤为重要。随着海军装备建设快速发展，大量新型舰艇集中入役，国家对海洋安全日益重视，舰艇训练任务明显增多、使用强度增大，对舰艇能力的保持和恢复提出了更高要求，尤其是体系化运用使得从编队角度考虑等级修理安排的需求更加突出。
[0003]当前，舰艇等级修理计划编制的基本模式之一是：以相对固定的时间间隔范围确定修理时机，同时明确修理级别、修理工期等(控计划)，根据给定的预算指标设定修理范围和修理深度(控经费)，进而安排修理活动。在此框架下，考虑到不同的目标和效果，不同的计划编制方法被提出，如基于可靠度和费用的维修间隔确定方法，以风险最小为目标的计划编制方法等；考虑到舰艇的体系化运用，以舰艇编队为对象的计划优化方法也被提出，如以减少编队服役期内可用舰艇数量波动幅度的优化方法、以提高编队部署时间的修理结构确定方法以及基于多艘同型舰艇部署能力的优化方法等。
[0004]目前舰艇编队等级修理计划编制方法存在着以下不足：一是主要从在航率、完好性等角度对修理活动进行优化，缺乏从体系效能角度考虑舰艇编队修理安排，更没有考虑到不同类别、不同型号舰艇使用和修理之间的关联性，难以满足舰艇编队执行战备演训任务的需要；二是将舰艇总体效能视为恒定值，不能有效适应舰艇效能随着使用而呈现衰减趋势的客观情况；三是由于缺乏对舰艇编队体系效能及其衰减情况的考虑，也就未能考虑到体系效能受到决策者主观期望以及风险偏好的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是要提供一种基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，该方法基于现行的舰艇等级修理模式，考虑舰艇编队的体系化运用、舰艇的效能衰减特性以及决策者的期望和偏好，构建舰艇编队的期望体系效能评估模型，进一步以舰艇编队在一定时期内的期望体系效能最大化为目标，以舰艇是否修理以及修理起始时间为决策变量，综合考虑修理工期、跨期修理经费、修理总经费、效能、在航率等约束条件，建立舰艇编队等级修理计划优化模型，采用混合编码粒子群算法对模型进行优化求解，最终获得舰艇编队等级修理计划安排。该方法对于科学拟制舰艇编队等级修理计划，确保舰艇使命任务的有效履行能够提供有力的技术支撑。
[0006]为实现此目的，本专利技术所设计的基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，它包括如下步骤：
[0007]步骤1：建立舰艇编队等级修理计划基础数据库，舰艇编队等级修理计划基础数据库包括舰艇在决策起始时间点的初始效能和舰艇修理数据参数；
[0008]步骤2：根据初始效能中各分项能力对总体效能的贡献度、舰艇效能随时间衰减特性、舰艇编队履行使命任务对各分项能力值的期望以及决策者对风险的偏好程度建立舰艇编队期望体系效能评估模型；
[0009]步骤3：利用舰艇编队期望体系效能评估模型，以舰艇编队在一定时期内的期望体系效能最大化为目标，以舰艇是否修理以及修理起始时间为决策变量，考虑修理工期约束、跨期修理经费约束、修理总经费约束、效能约束和在航率约束建立舰艇编队等级修理计划优化模型；
[0010]步骤4：运用混合编码粒子群算法对舰艇编队等级修理计划优化模型进行求解得到舰艇是否修理以及修理起始时间，进而确定舰艇编队等级修理计划。
[0011]本专利技术的有益效果：
[0012]本专利技术中通过建立舰艇效能衰减模型，考虑舰艇效能客观存在的衰减特性，更加真实全面反映舰艇的使用和修理等活动对自身状态的影响；通过建立舰艇编队期望体系效能评估模型，考虑舰艇修理计划编制决策者的主观期望以及风险偏好，更好体现舰艇使用和修理活动对于效能的本质追求，也更加符合当前舰艇修理计划管理实际；综合考虑舰艇效能衰减的固有特性、舰艇编队效能的基本期望以及修理计划安排的各项约束，以期望体系效能最大为目标对舰艇编队等级修理计划进行编制安排，能够避免传统编制方法存在的不足，增强舰艇编队等级修理计划制定的科学性和有效性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术方法的流程图；
[0014]图2为本专利技术中舰艇初始效能及分项能力值；
[0015]图3为本专利技术中舰艇修理数据参数；
[0016]图4为本专利技术中舰艇效能衰减函数；
[0017]图5为本专利技术中基于期望体系效能舰艇编队等级修理计划；
[0018]图6为本专利技术中基于期望体系效能舰艇编队分项能力价值函数；
[0019]图7为本专利技术中基于期望体系效能舰艇编队可用状态；
[0020]图8为本专利技术中基于传统方法舰艇编队等级修理计划；
[0021]图9为本专利技术中基于传统方法舰艇编队分项能力价值函数；
[0022]图10为本专利技术中基于传统方法舰艇编队可用状态。
[0023]图6中，U
X
、U
M
、U
F
、U
J
和U
L
分别表示舰艇编队的指挥控制能力、机动能力、防御能力、进攻能力和保障能力的价值函数；
[0024]图9中，U
X
、U
M
、U
F
、UJ和U
L
分别表示舰艇编队的指挥控制能力、机动能力、防御能力、进攻能力和保障能力的价值函数。
具体实施方式
[0025]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：
[0026]本专利技术所设计的基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，如图1所
示，它包括如下步骤：
[0027]步骤1中，根据舰艇实际技术状态和现行舰艇等级修理规定，建立舰艇编队等级修理计划基础数据库，舰艇编队等级修理计划基础数据库包括舰艇在决策起始时间点的初始效能，用于描述舰艇在该时间点的能力表现，以及舰艇修理数据参数，作为舰艇编队等级修理计划优化模型的基础数据；
[0028]步骤2：根据初始效能中各分项能力对总体效能的贡献度、舰艇效能随时间衰减特性、舰艇编队履行使命任务对各分项能力值的期望以及决策者对风险的偏好程度建立舰艇编队期望体系效能评估模型；
[0029]步骤3：利用舰艇编队期望体系效能评估模型，以舰艇编队在一定时期内的期望体系效能最大化为目标，以舰艇是否修理以及修理起始时间为决策变量，考虑修理工期约束、跨期修理经费约束、修理总经费约束、效能约束和在航率约束建立舰艇编队等级修理计划优化模型；
[0030]步骤4：运用混合编码粒子群算法对舰艇编队等级修理计划优化模型进行求解得到舰艇是否修理以及修理起始时间，进而确定舰艇编队等级修理计划。
[0031]上述技术方案的步骤1中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：建立舰艇编队等级修理计划基础数据库，舰艇编队等级修理计划基础数据库包括舰艇在决策起始时间点的初始效能和舰艇修理数据参数；步骤2：根据初始效能中各分项能力对总体效能的贡献度、舰艇效能随时间衰减特性、舰艇编队履行使命任务对各分项能力值的期望以及决策者对风险的偏好程度建立舰艇编队期望体系效能评估模型；步骤3：利用舰艇编队期望体系效能评估模型，以舰艇编队在一定时期内的期望体系效能最大化为目标，以舰艇是否修理以及修理起始时间为决策变量，考虑修理工期约束、跨期修理经费约束、修理总经费约束、效能约束和在航率约束建立舰艇编队等级修理计划优化模型；步骤4：运用混合编码粒子群算法对舰艇编队等级修理计划优化模型进行求解得到舰艇是否修理以及修理起始时间，进而确定舰艇编队等级修理计划。2.根据权利要求1所述的基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：所述步骤1中，舰艇在决策起始时间点的初始效能包括指挥控制能力值、机动能力值、防御能力值、进攻能力值和保障能力值；舰艇修理数据参数包括舰艇编号、根据现行舰艇等级修理规定初步拟定的修理级别、预算指标、修理工期和恢复效能、上次等级修理或入役保修结束至决策起始点的时间长度、根据使用需求确定的使用效能下限。3.根据权利要求1所述的基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为首先根据初始效能中各分项能力对总体效能的贡献度建立单艘舰艇效能评估模型；单艘舰艇效能分为指挥控制能力值、机动能力值、防御能力值、进攻能力值和保障能力值，考虑各分项能力对总体效能的贡献度，得到单艘舰艇S
i
的总体效能为：P
i
＝w
c1
X
i
+w
c2
M
i
+w
c3
F
i
+w
c4
J
i
+w
c5
L
i
式中，P
i
表示舰艇S
i
的总体效能，X
i
、M
i
、F
i
、J
i
、L
i
分别表示舰艇的指挥控制能力值、机动能力值、防御能力值、进攻能力值和保障能力值，w
c1
～w
c5
分别表示分项能力对总体效能的贡献度权重；然后，针对舰艇在实际使用过程中其效能随时间衰减的特性，采用逆向logistic函数建立舰艇效能的衰减模型；式中，P
i
(t)表示舰艇S
i
的效能函数，P
io
表示舰艇的初始效能，k
i
表示效能衰减速率，t表示时间，a
i
表示效能衰减长度，b
i
表示舰艇上次等级修理或入役保修完成至决策起始时间点的时间长度,e为自然常数；进一步以舰艇效能的衰减模型为基础，考虑等级修理使效能得到恢复，舰艇S
i
的效能变化情况为：
式中，[0,T]表示该时期的起止时间，T
is
和T
ie
分别表示修理的起止时间点，P
′
io
表示舰艇修理前的效能，ΔP
i
表示修理后所能恢复的效能；建立舰艇编队体系效能评估模型，根据舰艇效能衰减模型，得到舰艇编队的单项能力值：式中，C
X
表示舰艇编队的某单项能力值，w
i
表示舰艇S
i
在舰艇编队中的权重，X
i
表示舰艇S
i
的初始单项能力值；进一步得到舰艇编队体系效能：C(t)＝w
c1
C
X
(t)+w
c2
C
M
(t)+w
c3
C
F
(t)+w
c4
C
J
(t)+w
c5
C
L
(t)式中，C(t)表示舰艇编队体系效能，C
X
(t)、C
M
(t)、C
F
(t)、C
J
(t)、C
L
(t)表示舰艇编队的指挥控制能力值、机动能力值、防御能力值、进攻能力值和保障能力值，w
c1
～w
c5
表示分项能力对总体效能的贡献度权重；建立舰艇编队期望体系效能评估模型，考虑舰艇编队履行使命任务时对各分项能力值的期望，以及为避免单项能力恢复不均衡造成浪费，运用前景理论建立舰艇编队体系效能价值函数；式中，U
X
(t)表示舰艇编队某单项能力的价值函数，C
X
(t)表示舰艇编队该单项能力的实际值，E
X
表示舰艇编队该单项能力的期望值，λ
i
和β
i
分别表示实际值高于期望和低于期望时的风险厌恶系数且0<λ
i
<1<β
i
；进一步得到舰艇编队期望体系效能评估模型：U(t)＝w
c1
U
X
(t)+w
c2
U
M
(t)+w
c3
U
F
(t)+w
c4
U
J
(t)+w
c5
U
L
(t)式中，U(t)表示舰艇编队期望体系效能，w
c1
～w
c5
表示分项能力对总体效能的贡献度权重，U
X
(t)、U
M
(t)、U
F
(t)、U
J
(t)、U
L
(t)表示舰艇编队的指挥控制能力、机动能力、防御能力、进攻能力和保障能力的价值函数。4.根据权利要求1所述的基于期望体系效能的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为优化模型的优化目标为舰艇编队在一定时期T内的期望体系效能最大化，表示为：式中，U(t)表示舰艇编队在t时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋铁军，周成杰，张怀强，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：