维修任务动态调度方法、系统、存储介质、计算机设备技术方案

本发明专利技术属于武器装备调度管理技术领域，公开了一种维修任务动态调度方法，以装备修复后获得的二次作战总时间、获得的可执行任务数、战损装备维修后对作战的重要性贡献程度为目标的多目标函数模型，在总时间的约束下，采用带精英策略的非支配排序遗传算法、利用MATLAB软件对实例进行求解，设定了三种目标函数权值分配方案，求解得出三种伴随维修中断情况，分别产生了不同的多目标函数值。本发明专利技术构建了多目标优化模型，在规定时间内对战损装备的维修任务进行动态调度；采用NSGA

【技术实现步骤摘要】
维修任务动态调度方法、系统、存储介质、计算机设备


[0001]本专利技术属于武器装备调度管理
，尤其涉及一种维修任务动态调度方法。

技术介绍

[0002]目前：现代科技支持下的局部战争，以机动作战方式为主，武器装备方面以质量优势代替数量优势，装备战损后若不能及时修复，将会严重削弱部队战斗力。在这种形势下，利用伴随部队对战损装备进行抢修就愈发重要。而如何使得有限的伴随保障部队在有限的作战时间内发挥最大效能，获得更优的抢修效果，成为目前需要解决的关键问题。合理的维修任务调度方案，将会提高维修力量的使用效率、缩短维修时间、尽可能地恢复战损装备的完好性，以期能获得更好的作战效益。近年来，以此为目的，许多研究人员开始对战时维修任务调度方案进行研究。在维修任务调度模型的建立及求解方面，采用遗传算法，对电力系统的维修调度方案进行了设计优化；研究了一种双目标排流车间调度问题，并采用带精英策略的非支配排序遗传算法(Nondominant sorting genetic algorithm with elite strategy，NSGA-II)算法对问题进行求解；提出了战场维修中考虑剩余寿命的最优调度模型，并设计了改进的遗传算法求解模型；引入稳定维修任务调度的概念，开发了一种新的鲁棒双目标混合整数线性规划(Double-objective mixed integer linear programming，BOMILP)模型，在保证调度稳定性的前提下，最小化调度成本；提出了一个整数线性规划模型，模型在车辆正常运行的情况下，对维修任务进行给定的周期调度；提出了一种基于条件的带重调度策略的中期维修调度方案，在接收到的更新信息后，对已调度的维护任务进行重新调度；利用混合粒子群遗传算法解决无人机装备军事维修任务调度问题；以最小化列车总运行时间和维修延误成本为目标函数，提出了一种混合整数线性规划公式，对列车轨道维护任务调度问题进行求解；针对当前装备维修任务优先级由装备保障指挥员根据自身经验确定而缺乏依据的问题，提出了基于马氏距离的改进逼近理想解排序法(Technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)法对装备维修任务优先级进行确定；通过添加修竣装备重要度为多目标函数之一，对战时定点维修任务调度建立了多目标模型，并利用蚁群算法对问题进行求解。伴随维修任务调度通常被抽象为旅行商问题，给出了对旅行商问题的改进求解算法；应用离散事件仿真方法对定点修理中的维修任务调度策略进行了研究。
[0003]在不确定性调度方面，在考虑不确定因素的情况下，分别对电厂建设项目、云制造现代制造业以及铁路供电设备维修任务调度进行了分析求解；在分析了战损装备恢复状态、修理时间以及转场时间不确定性的基础上，以二次作战时间总和和获得可执行任务数为目标函数，建立战场抢修任务调度模型并对其进行求解。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：战时维修任务优化调度问题多采用单目标—获得的二次作战总时间或双目标—获得的二次总时间及可执行任务数，较为片面，战场维修时间有限，在只考虑维修时间的情况下，连续修完所有战损装备是不现实的，不符合实际作战情况的。
[0005]解决以上问题及缺陷的难度为：需要分析战损装备修复后对作战的贡献程度该如何定义、涉及到哪些影响因素；如何将战损装备的重要程度与作战时间、可执行任务数相结合来生成调度计划；如何对维修部队进行重调度会得到更加符合实际作战情况的调度方案。
[0006]解决以上问题及缺陷的意义为：战场维修时间有限，连续修完所有战损装备是不现实的，因此需结合时间和修复战损装备对作战的贡献程度，共同考虑该修复以及该优先修复哪些装备。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种维修任务动态调度方法、系统、存储介质、计算机设备。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种维修任务动态调度方法，所述维修任务动态调度方法包括：
[0009]将获得的二次作战总时间、可执行任务数以及修竣装备重要性对作战的贡献程度作为优化目标，构建了多目标优化模型；
[0010]多目标优化模型在规定时间内对战损装备的维修任务进行动态调度；
[0011]采用NSGA-II算法对优化问题进行了求解，并对三种调度中断情况进行图表展示以及对比分析，分别产生了不同的多目标函数值；
[0012]通过调整目标函数权重，得出更符合当下战况的维修任务动态调度结果。
[0013]进一步，所述多目标优化模型为：
[0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]式中(1)式表示维修结束后，装备获得的二次作战总时间；(2)式表示装备的可执行任务数；(3)式表示维修的战损装备对作战任务的重要性贡献程度；(4)式表示维修时间不能超过所给的维修时限，表示维修部队u的维修序列里，从点j的紧前任务i到点j的转场时间；(5)式表示同一时间点，所有战损装备由且仅由一支维修部队对其进行抢修，t
a
表示可能的维修任务中断时间点，t
b
表示中断后，下一个维修部队计划去维修装备j的时间
点；(6)式表示对战损装备j进行维修的维修部队能且只能来自于上一个战损装备维修点；(7)式表示维修部队u对战损装备i的维修结束后，只能对下一个且仅下一个战损装备进行维修。
[0022]进一步，所述多目标优化模型的不确定性分析：
[0023](1)恢复状态的不确定性，将待修装备的损伤部位分为：通信子系统损伤B1、动力子系统损伤B2、武器子系统损伤B3。对任意的战损装备，有7种可能的损伤状态：
[0024]引入0-1变量B
i
(i＝1,2,3)且令：
[0025][0026]由此，任意待修装备i的损伤状态可用A
i
＝(B1,B2,B3)表示，且共有7种可能的损伤状态，待修装备有六种损伤状态，对待修装备i，在野战部队抢修情况下，考虑两种恢复状态：1)能进行战斗状态S1，具备通信指挥、快速机动、火力突击3项核心能力，能执行下项战斗任务；2)能应急作战状态S2，具备快速机动、火力突击两种能力，但通信指挥缺失，仅能执行某一项具体的战斗任务：
[0027]引入变量
[0028][0029](2)修理时间的不确定性，损伤状态为A
i
的待修装备i，恢复至不同状态S
a
，所需的计划修理时间也不同，以标准抢修单元为基准，根据平时统计的各子系统重要功能部件的平均修复时间，估出计划修理时间的上限和下限即设定恢复至同一S
a
，以置信度α落在区间内，且令：
[0030][0031](3)转场时间的不确定性，地形影响因素为G，道路损毁系数为R
ij
(t
i
,y
i
,y
j
)，则从点i到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种维修任务动态调度方法，所述维修任务动态调度方法包括：将获得的二次作战总时间、可执行任务数以及修竣装备重要性对作战的贡献程度作为优化目标，构建了多目标优化模型；多目标优化模型在规定时间内对战损装备的维修任务进行动态调度；采用NSGA-II算法对优化问题进行了求解，并对三种调度中断情况进行图表展示以及对比分析，分别产生了不同的多目标函数值；通过调整目标函数权重，得出更符合当下战况的维修任务动态调度结果。2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：2.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型为：式中(1)式表示维修结束后，装备获得的二次作战总时间；(2)式表示装备的可执行任务数；(3)式表示维修的战损装备对作战任务的重要性贡献程度；(4)式表示维修时间不能超过所给的维修时限，表示维修部队u的维修序列里，从点j的紧前任务i到点j的转场时间；(5)式表示同一时间点，所有战损装备由且仅由一支维修部队对其进行抢修，t
a
表示可能的维修任务中断时间点，t
b
表示中断后，下一个维修部队计划去维修装备j的时间点；(6)式表示对战损装备j进行维修的维修部队能且只能来自于上一个战损装备维修点；(7)式表示维修部队u对战损装备i的维修结束后，只能对下一个且仅下一个战损装备进行维修。3.如权利要求1所述的维修任务动态调度方法，其特征在于，所述多目标优化模型的不确定性分析：(1)恢复状态的不确定性，将待修装备的损伤部位分为：通信子系统损伤B1、动力子系统损伤B2、武器子系统损伤B3，对任意的战损装备，有7种可能的损伤状态：引入0-1变量B
i
(i＝1,2,3)且令：由此，任意待修装备i的损伤状态可用A
i
＝(B1,B2,B3)表示，且共有7种可能的损伤状态，待修装备有六种损伤状态，对待修装备i，在野战部队抢修情况下，考虑两种恢复状态：1)能
进行战斗状态S1，具备通信指挥、快速机动、火力突击3项核心能力，能执行下项战斗任务；2)能应急作战状态S2，具备快速机动、火力突击两种能力，但通信指挥缺失，仅能执行某一项具体的战斗任务：引入变量引入变量(2)修理时间的不确定性，损伤状态为A
i
的待修装备i，恢复至不同状态S
a
，所需的计划修理时间也不同，以标准抢修单元为基准，根据平时统计的各子系统重要功能部件的平均修复时间，估出计划修理时间的上限和下限即设定恢复至同一S
a
，以置信度α落在区间内，且令：(3)转场时间的不确定性，地形影响因素为G，道路损毁系数为R
ij
(t
i
,y
i
,y
j
)，则从点i到点j的计划转场时间道路损毁系数R
ij
(t
i
,y
i
,y
j
)与抢修时刻、待修装备地理位置密切相关，计算公式为：其中，C(t
i
)表示时间因素，t
i
越大，道路损毁越严重，C(t
i
)越大；p(y
i
)表示i点待修装备的位置因素，越靠近核心交战区域，p(y
i
)越大，两侧则递减；(4)修复战损装备对作战贡献程度的不确定性，考虑待修装备所在区域的交战情况，交战越激烈待修装备越重要；装备的等级分划，划分为营级装备、连级装备、排级装备，战损装备i所在位置的交战情况根据其所在位置的纵坐标估计，p(y
i

【专利技术属性】
技术研发人员：齐小刚，孙笑，刘立芳，冯海林，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：