面向多样化任务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面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法，包括如下步骤：步骤1：建立舰艇编队的任务需求模型；步骤2：建立面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划基础数据库；步骤3：建立舰艇编队效能评估模型；步骤4：建立面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划优化模型；步骤5：得到舰艇编队的任务配置计划和等级修理计划。本发明专利技术对于科学拟制舰艇编队使用计划和等级修理计划，确保舰艇使命任务的有效履行能够提供有力的技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法
本专利技术涉及舰艇维修保障
，具体地指一种面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法。
技术介绍
舰艇等级修理由于维修周期长、经费需求大、耗费资源多、对使用影响大，科学制定舰艇等级修理计划一直是舰艇维修保障
重点关注的问题。尤其是随着海军使命任务的拓展、舰艇使用强度的增大、能力需求的提高，如何确保舰艇的各项能力有效满足执行任务需求，科学协调好舰艇使用和修理之间的关系，是该领域亟待解决的一项技术难题。目前，舰艇等级修理计划的基本编制方法是以相关规定明确的修理结构，在给定的经费预算指标下安排具体的修理活动，其中修理结构包括修理等级、修理间隔时间范围、修理工期范围等。相关的研究工作也大多在此框架下展开，如以单舰为对象，基于可靠度和费用的计划编制方法和以风险最小为目标的计划编制方法等，以及以舰艇编队为对象，基于服役期内可用舰艇数量波动幅度的计划编制方法、以舰艇编队部署时间最大为目标的计划编制方法和基于多艘同型舰艇部署能力的计划编制方法等。从目前的舰艇等级修理计划编制实际工作和研本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向多样化任务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：/n步骤1：根据舰艇面临的多样化任务、不同任务的时间需求和对舰艇编队的能力需求，建立舰艇编队的任务需求模型，其中时间需求为舰艇编队内所有舰艇在任务时间段内均处于可用状态，不能进行等级修理；能力需求为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均要大于任务对应能力的最低要求值；/n步骤2：根据舰艇多样化任务需求、舰艇实际技术状态和现行舰艇等级修理规定，建立面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划基础数据库，面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划基础数据库包括多样化任务数据参数、舰艇在决策起始时...

【技术特征摘要】
1.一种面向多样化任务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：根据舰艇面临的多样化任务、不同任务的时间需求和对舰艇编队的能力需求，建立舰艇编队的任务需求模型，其中时间需求为舰艇编队内所有舰艇在任务时间段内均处于可用状态，不能进行等级修理；能力需求为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均要大于任务对应能力的最低要求值；
步骤2：根据舰艇多样化任务需求、舰艇实际技术状态和现行舰艇等级修理规定，建立面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划基础数据库，面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划基础数据库包括多样化任务数据参数、舰艇在决策起始时间点的初始分项能力值、舰艇修理数据参数；
步骤3：根据舰艇指挥控制能力值、机动能力值、防御能力值、进攻能力值和保障能力值随时间发生衰减的特性、单艘舰艇对编队分项能力的权重，考虑决策者对舰艇编队分项能力的期望和风险偏好程度，以及舰艇编队各分项能力对总体效能的贡献度权重，建立舰艇编队效能评估模型；
步骤4：以执行任务的舰艇编队内舰艇数量最少和舰艇编队效能最大为目标，以舰艇是否修理、修理起始时间以及每项任务所需舰艇编号为决策变量，考虑任务需求约束、任务时间交叠约束、修理工期约束、跨期修理经费约束、修理总经费约束、能力约束和在航率约束建立面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划优化模型；
步骤5：运用基于分层序列的粒子群优化算法对面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划优化模型进行求解，得到舰艇编队等级修理计划优化模型的决策变量，该决策变量包括舰艇是否修理、修理起始时间以及每项任务所需舰艇编号，进而得到舰艇编队的任务配置计划和等级修理计划。


2.根据权利要求1所述的面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：所述多样化任务数据参数用于描述多样化任务在规模、时间和能力方面的要求，所述舰艇在决策起始时间点的初始分项能力值用于描述舰艇在该时间点的能力表现，所述舰艇修理数据参数用于作为舰艇编队等级修理计划优化模型的基础数据。


3.根据权利要求1所述的面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：步骤1中，建立舰艇编队任务需求模型的具体方法为：
首先，考虑舰艇类型、不同类型舰艇数量得到现有舰艇集合为：
S＝{{Si},type,ntype}，i＝1,2…,n，type＝1,2,…,k
式中，S表示所有舰艇的集合，Si表示第i艘舰艇，共存在n艘舰艇S1,S2,…,Si,…Sn，type表示舰艇类型，共有k种类型的舰艇，ntype表示各种类型舰艇的数量，分别为ntype1,ntype2,…,ntypek艘；
然后，考虑执行的具体任务以及任务所需的舰艇编号，建立任务舰艇集合，即舰艇编队构成为：



式中，表示执行任务Rj的舰艇编队，包括艘舰艇，是所有舰艇集合S的子集；
进一步，考虑不同任务的起始时间、不同任务对舰艇编队分项能力的要求，建立多样化任务模型和任务需求模型；
对于多样化任务，具体表示为：



式中，R表示一段时期[T1,T2]内n艘舰艇面临的任务集合，Rj表示第j项任务，和分别表示任务Rj的开始时间和结束时间，分别表示任务Rj对舰艇编队指挥控制能力值、机动能力值、防御能力值、进攻能力值和保障能力值的最低要求；
对于任务时间需求，要求任务持续时间内任务舰艇不能进行等级修理，具体表示为：
当时，
式中，为任务Rj的执行周期；[Tis,Tie]为舰艇Si的等级修理周期；Φ表示空集；
对于任务能力需求，要求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、保障能力值均大于任务对应能力的最低要求值，具体表示为：



式中；分别表示执行任务Rj的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；表示在任务Rj的执行周期内；分别表示任务Rj对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最低要求值。


4.根据权利要求1所述的面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：步骤2中，多样化任务数据参数包括任务数量、不同任务的执行时间以及任务对舰艇编队分项能力的最低要求值；舰艇在决策起始时间点的初始分项能力值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，能力值表示各个分项能力的大小，具体针对装备技术状态综合评估得到；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、恢复能力、上次等级修理或入役保修结束至决策起始点的时间长度、在航状态的能力最低要求值。


5.根据权利要求1所述的面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：步骤3中，建立舰艇编队效能评估模型的具体方法为：
首先，针对舰艇能力会随时间发生衰减的特性，采用逆向logistic函数建立舰艇编队的分项能力评估模型：



式中，表示执行任务Rj的舰艇编队的某分项能力值，X,M,F,J,L分别对应舰艇指挥控制能力、机动能力、防御能力、进攻能力和保障能力；表示参与任务Rj的第i艘舰艇对舰艇编队分项能力的权重；表示的分项能力初始值；为能力衰减速率；表示能力衰减长度；t表示时间且以上次等级修理或入役保修完成时间为原点，当t以某特定时间为原点时，能力衰减长度应为其中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；表示执行任务Rj的舰艇数量；
然后，考虑决策者对舰艇编队分项能力值的期望和风险偏好，运用前景理论建立任务舰艇编队分项能力价值函数：



式中，表示执行任务Rj的舰艇编队某分项能力的价值函数，表示舰艇编队该分项能力的实际值，表示舰艇编队该分项能力的期望值，λi和βi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<λi<1<βi；
进一步，得到舰艇编队效能评估模型：



式中，表示执行任务Rj的舰艇编队效能，wc1～wc5表示各分项能力对总体效能的贡献度权重，分别表示执行任务Rj的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。


6.根据权利要求1所述的面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划编制方法，其特征在于：步骤4的具体方法为：
首先，建立面向多样化任务的舰艇编队等级修理计划优化模型的两个优化目标；
第一个目标是执行任务的舰艇编队内舰艇数量最少，表示为：



式中，nR表示执行v项任务的舰艇数量总和；表示执行任务Rj的舰艇数量；表示执行任务Rj的u类型舰艇数量；k表示舰艇类型数量，分别表示各类型舰艇的数量；
第二个目标是执行任务的舰艇编队效能最大，表示为：



式中，f(U)为计划周期[T1,T2]内执行v项任务的舰艇编队效能总和；表示执行任务Rj的舰艇编队在t时刻的效能；当任务在计划周期前已经开始即时，则令当任务在计划周期后还未结束即时，则令
然后，确定优化模型的决策变量及其取值范围：对于舰艇Si是否修理xi，x...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋铁军，周成杰，张怀强，于淳，
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：湖北;42