多機種保障裝備調(diào)度仿真研究

李昊霖　王遠達

摘? 要：本文利用柔性作業(yè)車間調(diào)度理論對多機種保障中保障裝備的調(diào)度進行仿真，首先對多機種航空保障裝備調(diào)度的內(nèi)涵進行明確，在分析多機種飛機出動時飛行保障所需的保障裝備基礎(chǔ)上，建立了多機種保障中保障裝備調(diào)度仿真模型，設(shè)計了相適應的遺傳算法，通過實例對模型及算法機型驗證，結(jié)果表明，仿真結(jié)果能夠優(yōu)化保障時間，為多機種編隊快速作戰(zhàn)提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：柔性作業(yè)車間調(diào)度;多機種保障;航空保障裝備調(diào)度

引言

不同性能的諸機種部隊合同作戰(zhàn)，已成為空軍的主要作戰(zhàn)樣式，多個機種聯(lián)合組成以空中預警指揮機為核心的多機種合成編隊，通過多機種保障基地進行飛行保障。各機種要在較短時間完成各自的飛行保障活動，這就要求多機種保障基地對各類航空保障裝備進行高效調(diào)度，盡可能縮短保障時間，為多機種編隊升空作戰(zhàn)提供充分時間。

保障裝備在完成飛行前準備保障作業(yè)上能否達到最佳效益，取決于裝備數(shù)量和裝備效率兩方面。在裝備數(shù)量有限的前提下，保障裝備必須提高效率才能達到最佳效益。保障裝備的效率集中反映在裝備利用率上，合理的作業(yè)調(diào)度是提高裝備利用率的關(guān)鍵。目前飛機的地面作業(yè)保障調(diào)度主要以人工調(diào)度為主，保障裝備的配置數(shù)量以往主要根據(jù)固定的比例進行估算配置，但是大批量多機種飛機的保障工作如果仍然沿用此法會造成保障規(guī)模過大，現(xiàn)實問題亟需合理方法進行配置。

1? 飛行保障基本流程和保障工序作業(yè)

飛行保障的基本流程包括預先機務(wù)準備、直接機務(wù)準備及再次出動準備。由于多機種編隊出動時間短，多機種飛行保障采取預先準備與直接準備相結(jié)合的方法進行，有利于集中時間提高效率。多機種保障采用一線保障作業(yè)模式，各項保障工作以及飛機的放飛、接機等全部在起飛線進行，各類保障保障裝備也集中停放在起飛線。其基本流程為：在飛行保障任務(wù)之后，組織保障人員和保障保障裝備進場，將接收的飛機牽引至指定地點，按照飛行任務(wù)的要求，補充燃料、滑油、液壓油、特種液體和氣體，裝掛彈藥等，準備工作完成后，起動飛機發(fā)動機，進入飛行實施階段，將飛機起飛之前所作的準備工作統(tǒng)稱為飛行前準備，為飛行前準備所做的保障工作即為飛行前準備的飛行保障。

飛行保障過程中各個專業(yè)主要完成的工作主要有：機械：加添燃油、液壓油、潤滑油、補充氮氣等，由機械師和機械員共同完成，需要加油車、冷氣車等保障保障裝備。航電：通電檢查并完成慣性導航系統(tǒng)調(diào)校，需要電源車保障。軍械：完成武器彈藥的裝掛，需要掛彈車等進行保障。特設(shè)：充填氧氣，通電檢查座艙電器儀表系統(tǒng)，需要電源車及氧氣車保障。

2? 模型建立

2.1? 模型假設(shè)

為建立多機種保障保障裝備調(diào)度模型、使用柔性作業(yè)車間調(diào)度的理論與方法解決多機種保障保障裝備調(diào)度問題，作如下假設(shè)：

①每架飛機接受每道保障工序的次數(shù)不多于一次;

②每型飛機接受保障工序的順序可以不同;

③每架飛機的保障工序必須串行進行，后工序不能先于前工序;

④任何飛機沒有優(yōu)先保障權(quán)，必須服從于既定的保障順序;

⑤保障過程中沒有新飛機的加入，也不臨時取消飛機的保障;

⑥一臺保障裝備在一個時間段內(nèi)不能對兩架或兩架以上飛機實施保障;

⑦同一時刻一架飛機不能接受兩臺或兩臺以上保障裝備的保障;

⑧同型保障裝備對同型飛機在相同工序的保障時間相等;

⑨不考慮保障裝備移動時間、不考慮保障保障裝備展開時間、不考慮檢查簽字時間。

2.2? 問題描述

多機種保障裝備調(diào)度問題可以描述如下：設(shè)共有N型（1、2、3……N）n架飛機，m個保障階段，第i個保障階段的并行裝備的個數(shù)為Mi。每一架飛機都按各自的保障路線順次經(jīng)過個m個保障階段，各架飛機在各個保障階段有各自的保障時間。理論上，所有的飛機都可以選擇在第i（1≤i≤m）階段的Mi臺裝備中的任意一臺進行保障。當最后一架飛機選擇最后階段Mm臺裝備中的一臺結(jié)束保障后，整個保障過程結(jié)束。

2.3? 數(shù)學模型

為了方面描述，首先定義相關(guān)符號，如下所示：

根據(jù)上述算法原理，可將FJSP的求解過程通過編寫Matlab程序來實現(xiàn)。

4? 算例分析

由預警機、轟炸機、電子干擾機、無人機組成的多機種編隊某一波次需要出動10架執(zhí)行突擊任務(wù)。其中包括1架預警機，2架轟炸機，3架電子干擾機和4架無人機分別執(zhí)行指揮、對地攻擊、電子干擾、護航任務(wù)。各機型飛機保障工序及時間見表1。

進行遺傳算法的參數(shù)設(shè)置：染色體種群規(guī)模取500，迭代次數(shù)取150，交叉概率取0.8，變異概率取0.2，遺傳算法進行matlab編程，運行程序得到優(yōu)化結(jié)果。

可以看出，運行的最優(yōu)結(jié)果為255，代表保障時間為255。

從圖中可以顯然得到保障裝備的調(diào)度情況，包括各個時間段內(nèi)保障飛機的先后順序，因此可以得到結(jié)論，本文所設(shè)計的遺傳算法求解的保障裝備調(diào)度結(jié)果對多機種保障裝備調(diào)度有具體鮮明的指導意義。

5? 結(jié)語

本文在分析多機種保障飛行前準備活動的車輛調(diào)度模式的基礎(chǔ)上，基于柔性作業(yè)車間調(diào)度理論，建立了多機種保障車輛調(diào)度模型。在模型建立過程中，考慮了工序約束性和車輛柔性等因素，使模型更貼近真實多機種保障過程，并通過實例驗證了模型的可信性;在遺傳算法設(shè)計中，雙層編碼具備良好的解空間特性;采用邊際分析算法對車輛利用率進一步進行優(yōu)化，改善忙閑不均現(xiàn)象。在給定平均保障延誤時間約束下，模型可以為場站多機種保障車輛調(diào)度方案提供決策支持，幫助指揮員高效調(diào)度各種保障車輛，從而提高保障效率。

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