直升機保障資源建模策略研究

王帥 辛冀

摘 要：該文針對評估直升機保障性定性和定量要求的必要性，構建了基于活動網絡圖的保障效能評估仿真系統，保障資源作為影響活動網絡圖執行效率的關鍵因素，建立科學合理的保障資源調度模型就顯得尤為重要。從定義活動網絡圖執行過程中活動的優先級出發，提出了資源沖突、資源不足以及資源替換等保障資源建模策略，為直升機保障效能評估仿真系統的準確高效運行提供支撐。

關鍵詞：直升機；活動網絡圖；保障資源；建模策略

中圖分類號：V275 文獻標志碼：A

1 保障效能評估仿真系統

保障效能評估指為了使直升機在全壽命周期內得到經濟而有效地保障，而對各種必需的保障組合進行評價，以確定其是否滿足規定的保障性定性和定量要求。目前，美軍已經將基于建模與仿真的后勤保障分析方法廣泛地應用于裝備保障效能評估過程中，美軍在20世紀70年代初就頒布了《綜合后勤保障分析》軍用標準，核心就是要求應用大型的復雜仿真模型，動態模擬飛機及其保障系統的各組成要素，預計飛機未來的戰備完好性。

直升機和保障資源是保障效能評估仿真系統中的實體，使用和維修工作是保障效能評估中的進程，任務剖面是驅動使用和維修活動進程的事件。如圖1所示，保障效能評估仿真的核心思想是通過活動網絡圖來模擬整個保障環境和保障過程，活動網絡圖就是以網絡的方式來表現實際使用和維修過程。其中，保障資源的應用貫穿于活動網絡圖執行過程中的各個環節。因此，對保障資源進行抽象化建模，是直升機保障效能評估仿真中的關鍵環節。

2 保障資源建模策略

在保障效能評估中，保障資源是除了直升機以外的最重要的導致排隊請求的實體。由于資源的稀缺性，需要在保障資源建模時采用有效的解決策略。

2.1 資源沖突策略

由于缺少資源，活動間可能產生沖突。為了解決沖突，仿真模型中設計了一個活動優先級系統。

活動網絡圖中的每項活動都被分配優先級，優先級的范圍根據實際情況來設計，可以從1～10，1～30，或者1～100，數值越小代表活動的優先級越高。如果2個活動發生資源沖突，最高優先級的活動將獲得資源。

當一個活動被選中處理時，如果活動的資源能被滿足，活動將執行。否則，活動被設置為后備狀態?；顒颖碇兄该髁嘶顒拥母鞣N資源的占用類型：1） 臨時占用型。在活動執行過程中，資源將被占用。當活動完成，資源被返回資源池，其他活動可以繼續使用。2） 消耗型。資源將被活動消耗掉，或者被安裝到直升機上，成為高一級組件的組成部分。活動結束后，消耗件將不被返回資源池。象航油、彈藥或者裝到直升機上的備件等都是消耗型。3） 產生型。在活動執行后，資源將被產生。通常是從直升機上拆卸下來的待修理部件。

當活動資源需求確定后，保障效能評估仿真程序將計算可用資源是否滿足。資源表中有一個可用資源數和占用資源數。如果可用資源數滿足需求，可用資源數將被減少。占用資源數將被增加。如果資源不夠，仿真程序將采用以下方法來解決申請活動的資源不足：1） 使用替換件。資源表中標示了資源的可替換資源。在資源不足的情況下，如果資源加上替換資源能夠滿足，活動將被啟動，否則，系統采用2）或者3）方法解決。2） 加快執行。系統檢查處于執行狀態的活動，如果活動占用了被申請的資源或者替換資源，系統將檢查活動是否即將完成。如果活動即將完成，申請活動將等待直到該活動完成并釋放資源。否則，系統將檢查是否能夠加快該活動的執行。加快因子，象0.8，將被乘以活動的剩余時間，如果滿足申請活動的等待時間要求，那么該活動將被加速執行，申請活動將等待。3） 活動搶占?；顒訐屨紝е碌蛢炏燃壍膱绦兄谢顒又袛?，把資源交給高優先級的申請活動。被搶占的數量取決于高優先級的級別。象最高優先級的活動可以搶占盡可能多的低優先級活動的資源，以滿足自己的需要。稍低優先級的活動只能搶占部分的資源。用戶可以在輸入參數中設置每個優先級別可以搶占的最大活動數量。

在搶占過程中，優先級最低的活動首先被搶占。每個被搶占的活動將被設置為后備狀態。它的剩余執行時間將被乘以一個因子，以反映它重新啟動時所需的附加時間。

在加快執行和搶占活動的過程中，替換策略可以同時被使用。因此，執行中的活動如果占有申請活動的資源的替換資源，也可能被加快或者搶占。但是，系統不會對同一個活動同時采用加快執行和搶占活動策略。

活動完成后，所占用的臨時資源將被釋放。仿真程序會搜索所有后備狀態的活動，挑選出資源需求能得到滿足的活動，將他們按優先級排序，優先級最高的活動將得到執行。

如果活動執行完成后產生一個資源，象直升機上拆卸下來某個部件，該部件可能需要進行一系列的修理活動。該活動的后續活動（以該活動為先驅節點的所有節點）都將與部件關聯，直升機將從該活動中釋放出來。部件被鎖住，直到所有后續活動執行完畢，部件才釋放到資源池。

2.2 資源不足策略

在某個特定的活動中，可以有特定的資源替換情況，這種情況只適用于人力資源。某項活動可能需要多個人員，其中一些工作象協助掛導彈，可以由多種人員完成。

對于備件、設備等保障資源，如果資源不足，將使用替換資源，如果都不足，將采用搶占或加快策略。對于人力資源，也優先使用替換資源，如果替換資源不足，再檢查活動是否具有相應的人力資源集合，每個替換集合中的人員要求是否滿足，如果滿足，使用替換集合。另外，替換集合中的每個資源可以指明自己能否再使用替換資源。

2.3 資源輪換策略

在仿真過程中，資源輪換過程會引起資源增加或者減少。系統可能具有多個資源輪換策略，每個策略分別適用于某類資源。

表1以一個人員輪班為例，一共有5個輪換間隔。1、2、3編號代表1個正常的工作日內輪換3班，每班8 h。頭3個輪換執行5遍后（5個正常的工作日），執行4、5代表周末。對于每個班，資源數量不斷的發生變化。象C級別的人員在周六有9個，在周日沒有。

除了人員輪換，其他資源也可以有輪換機制。象在部隊場務保障時，經常有由于訓練活動或者其他活動的需要，將部分直升機指令停飛，準備投入別的聯合活動。此時，作為實體資源的直升機，也可以通過資源輪換方法來模擬。

在資源輪換后，如果資源數量不變，仿真程序不做任何處理。如果資源增加，仿真程序將執行一個類似活動完成的過程，檢查后備活動列表，挑選得到滿足的活動執行。如果資源減少，仿真程序將檢查空閑的資源數量是否滿足減少的要求。如果滿足，空閑資源數將減去減少數量。如果不滿足，系統將檢查所有占用該類資源的執行中的活動的完成時間。如果活動即將在某個特定時間范圍內結束（由用戶的優先級決定，高優先級的活動的運行執行時間將大于低優先級的活動），系統等待活動完成后才減少資源。如果沒有活動的執行時間滿足需求，低優先級的活動將被強行推遲執行，設置為后備狀態。

另外，資源輪換過程和活動的啟動結束過程有點類似，都會影響資源的數量，輪換時的搶占資源方法和活動搶占方法也有點類似。

3 結論

該文從直升機保障效能評估仿真系統的4個建模對象出發，重點研究保障資源建模策略，對其資源沖突策略、資源不足策略和資源輪換策略等建模要素進行了深入細致地分析，對活動網絡執行過程中資源沖突和資源不足問題提出了合理化的解決方案，為建立保障資源模型、構建完整的直升機保障效能評估仿真系統提供科學依據。

參考文獻

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