基于AnyLogic的裝備維修保障能力分析

李 強(qiáng)

國(guó)防信息學(xué)院

基于AnyLogic的裝備維修保障能力分析

李 強(qiáng)

國(guó)防信息學(xué)院

裝備維修保障能力是網(wǎng)絡(luò)能力的重要組成部分，設(shè)計(jì)了裝備維修保障能力的指標(biāo)分類和具體指標(biāo)，詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)值勤模型和裝備維修模型，基于兩類模型設(shè)置了仿真試驗(yàn)參數(shù)并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，得出了各個(gè)指標(biāo)的典型值，為有效評(píng)估裝備維修保障能力提供了數(shù)據(jù)支撐，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

裝備維修保障能力關(guān)系到裝備的可用性，影響作戰(zhàn)的進(jìn)程。對(duì)裝備維修保障能力分析一般使用解析法進(jìn)行計(jì)算，即假定維修保障符合一定的隨機(jī)分布，通過解算隨機(jī)過程的方法得出指標(biāo)。但是，維修保障人員、保障力量分配以及保障任務(wù)指派都會(huì)對(duì)保障能力產(chǎn)生較大影響，對(duì)隨機(jī)服務(wù)過程的建立也帶來了困難。

AnyLogic是一款常用的建模仿真軟件平臺(tái)，包括系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamic）、離散事件仿真（Discrete Event）以及基于主體（Agent Based）的建模。其建模語(yǔ)言具有獨(dú)特的靈活性，能讓用戶詳細(xì)捕捉到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生物等復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行特征。AnyLogic具有圖形化建模界面和對(duì)象庫(kù)，能讓用戶快速實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域建模。AnyLogic還支持面向?qū)ο蟮哪Ｐ驮O(shè)計(jì)范式，為大型模型提供模塊化、增量化和層次化的構(gòu)造方法。鑒于AnyLogic仿真平臺(tái)的強(qiáng)大功能，以及裝備維修保障能力分析涉及的要素眾多、組織復(fù)雜、業(yè)務(wù)繁重等特點(diǎn)，本文采用AnyLogic仿真平臺(tái)作為裝備維修保障能力分析的主要工具。

指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

指標(biāo)分類

在裝備維修保障能力的評(píng)估指標(biāo)中，有些指標(biāo)可以通過計(jì)算或者計(jì)算機(jī)仿真分析獲得，還有一些指標(biāo)既不能計(jì)算也不能仿真，則只能通過定性分析評(píng)估來描述。為了區(qū)分這2類指標(biāo)，給出如下指標(biāo)屬性分類定義。

（1）可仿真計(jì)算指標(biāo)

可測(cè)試指標(biāo)用A表示。該類指標(biāo)可以根據(jù)一定的事件產(chǎn)生分布規(guī)律（如泊松分布規(guī)律、指數(shù)分布規(guī)律等），按照一定的流程和規(guī)則，采取離散事件仿真的方法，選擇合適的計(jì)算機(jī)仿真工具平臺(tái)，通過仿真分析獲得。如故障處理完成率、應(yīng)急響應(yīng)平均時(shí)間等。

（2）可定性評(píng)估指標(biāo)

可評(píng)估指標(biāo)用B表示。該類指標(biāo)值不具備仿真或計(jì)算獲得的條件，只能用定性分析評(píng)估的方法，通過專家評(píng)定的等級(jí)來表示，如維修技術(shù)支援能力、組織協(xié)調(diào)能力等。

指標(biāo)設(shè)計(jì)

裝備維修保障能力指掌握裝備維修資源情況、分析裝備維修保障需求、調(diào)配維修保障資源、響應(yīng)維修保障申請(qǐng)、組織完成維修保障任務(wù)的能力。該指標(biāo)可進(jìn)一步通過維修需求分析預(yù)測(cè)能力、維修任務(wù)平均完成時(shí)間、維修資源調(diào)配管理能力和維修技術(shù)支援能力等指標(biāo)綜合度量。

（1）維修需求分析預(yù)測(cè)能力指根據(jù)裝備分布、質(zhì)量狀況、使用情況和軟硬件毀傷（或故障）規(guī)律，分析預(yù)測(cè)各類裝備輕損、中損、重?fù)p、報(bào)廢的數(shù)量以及維修保障人員、裝備、器材需求的能力。此指標(biāo)為B類指標(biāo)。

（2）維修任務(wù)平均完成時(shí)間指用戶提出裝備維修申請(qǐng)后，分析判斷維修任務(wù)、調(diào)配維修資源、組織完成裝備維修任務(wù)的平均時(shí)間。維修任務(wù)平均完成時(shí)間可通過仿真獲得統(tǒng)計(jì)值，此指標(biāo)為A類指標(biāo)。

圖1 值勤模型業(yè)務(wù)處理流程圖

圖2 維修任務(wù)業(yè)務(wù)流程圖

（3）維修資源調(diào)配管理能力指根據(jù)裝備維修保障需求，按照保障要求統(tǒng)一調(diào)度維修保障人員、調(diào)配維修保障裝備和器材資源的能力。此指標(biāo)為B類指標(biāo)。

（4）維修技術(shù)支援能力指裝備維修管理機(jī)構(gòu)對(duì)下級(jí)機(jī)構(gòu)和保障區(qū)域內(nèi)保障對(duì)象采取靈活多樣的方式提供遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)維修技術(shù)指導(dǎo)與支援的能力。此指標(biāo)為B類指標(biāo)。

仿真模型設(shè)計(jì)

值勤模型設(shè)計(jì)

值勤模型是整個(gè)仿真中的基礎(chǔ)模型，能夠根據(jù)所處環(huán)境、任務(wù)需求和自身狀態(tài)，制定相應(yīng)的行動(dòng)策略，獨(dú)立或者與其他模型共同完成某項(xiàng)任務(wù)。值勤模型是值勤業(yè)務(wù)的映射，其功能直接體現(xiàn)了各類值勤業(yè)務(wù)的職能，主要完成接收需求、建立任務(wù)列表、分配任務(wù)、監(jiān)控任務(wù)完成情況、統(tǒng)計(jì)相關(guān)信息等功能。其內(nèi)部處理流程如圖1所示。

模型首先檢測(cè)任務(wù)需求，根據(jù)任務(wù)分類插入相應(yīng)的任務(wù)隊(duì)列；然后，判斷任務(wù)隊(duì)列是否為空，如果為空則直接完成本次任務(wù)，否則進(jìn)行需求處理；檢查目前人員是否滿足該任務(wù)，如果滿足則進(jìn)行任務(wù)分配，否則進(jìn)行告警提示并保持該任務(wù)；最后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的更新，完成本次任務(wù)。值勤模型通過任務(wù)接口完成對(duì)上對(duì)下的信息交互，并對(duì)完成的任務(wù)總數(shù)以及延遲的任務(wù)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

維修模型設(shè)計(jì)

維修模型用于模擬裝備維修管理流程，獲取維修任務(wù)平均完成時(shí)間指標(biāo)。其內(nèi)部處理流程如圖2所示。

模型首先檢查裝備維修需求，明確裝備維修的機(jī)制、方式、方法等內(nèi)容；添加到任務(wù)列表，并取出最前的任務(wù)進(jìn)行處理；根據(jù)保障任務(wù)、保障要求，判斷本級(jí)是否可以解決，如果可以解決則進(jìn)行任務(wù)分配，否則請(qǐng)求上級(jí)輔助支援；根據(jù)裝備類型和需求單位對(duì)裝備使用需求，以及本級(jí)保障力量實(shí)際情況進(jìn)行任務(wù)分配，如果沒有人員可供分配則進(jìn)行告警并保持任務(wù)；最后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的更新，完成本次任務(wù)。維修任務(wù)模塊通過任務(wù)接口完成對(duì)上對(duì)下的信息交互，并對(duì)每次完成裝備維修的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

仿真實(shí)驗(yàn)和分析

實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

仿真采用AnyLogic的基于Agent仿真以及離散事件仿真工具完成，定義了維修元素和值勤維護(hù)元素。

（1）維修元素

表1 維修元素參數(shù)設(shè)置表

（2）值勤維護(hù)元素

表2 值勤維護(hù)元素參數(shù)設(shè)置表

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）維修任務(wù)平均完成時(shí)間

該指標(biāo)的五輪仿真結(jié)果如表3所示。

表3 維修任務(wù)平均完成時(shí)間仿真結(jié)果表

通過仿真可得出指標(biāo)均值約為1428，仿真結(jié)果方差約為28。在任務(wù)比較密集的情況下，指標(biāo)會(huì)有一定的劣化，但整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

本文依托AnyLogic仿真環(huán)境，設(shè)計(jì)了仿真方案，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，對(duì)系統(tǒng)評(píng)估中的A類指標(biāo)進(jìn)行了仿真和結(jié)果分析。通過仿真得出了各個(gè)指標(biāo)的均值，為裝備維修保障能力評(píng)估提供了有效數(shù)據(jù)。該方法可以推廣應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)安全管理能力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力等網(wǎng)絡(luò)能力分析，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。