基于BRAR仿真行動(dòng)的修理設(shè)備利用率計(jì)算模型研究

秦濤 魯冬林 鄭國杰 雷梓園

摘要：本文以戰(zhàn)場搶救搶修（Battlefield Rescue and Repair）仿真行動(dòng)為研究背景，闡述了該背景下修理設(shè)備利用率的計(jì)算模型問題，為后續(xù)評估模型的構(gòu)建與指標(biāo)計(jì)算提供參考。在對BRAR仿真系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上明確了設(shè)備利用的需求，建立了基于設(shè)備工時(shí)的修理設(shè)備利用率計(jì)算模型，并對模型中關(guān)鍵指標(biāo)和數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。從研究結(jié)果來看，本文所介紹的模型方法能夠滿足仿真行動(dòng)背景下對設(shè)備利用效能的評估需求。

Abstract： In this paper， taking BRAR simulation as the research background， this paper expounds the calculation model of repair equipment utilization under this background， and provides reference for the construction of subsequent evaluation model and index calculation. Based on the analysis of BRAR simulation system， the demand of equipment utilization is defined， and the calculation model of repair equipment utilization rate based on equipment man hour is established， and the key indicators and data in the model are analyzed. From the research results， the model method introduced in this paper can meet the evaluation requirements of equipment utilization efficiency under the background of simulation action.

關(guān)鍵詞：BRAR;修理設(shè)備;利用率

Key words： BRAR;repair equipment;utilization rate

中圖分類號：E917 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0159-02

0 ?引言

修理設(shè)備是實(shí)施BRAR行動(dòng)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠輔助修理工和技術(shù)人員快速精準(zhǔn)定位故障與準(zhǔn)確完成戰(zhàn)場損傷評估決策，并直接影響到最終的保障結(jié)果。在BRAR行動(dòng)中，修理設(shè)備是指直接用于實(shí)施搶修的相關(guān)設(shè)備，例如工程車上的能源設(shè)備和檢測設(shè)備，主要用于服務(wù)保障定點(diǎn)修理和機(jī)動(dòng)支援修理;再比如搶修單元中的應(yīng)急修復(fù)設(shè)備，主要用于對損傷裝備進(jìn)行一系列快速應(yīng)急修復(fù)。文獻(xiàn)[1]闡述了仿真基礎(chǔ)下軍用飛機(jī)保站設(shè)備利用率計(jì)算模型的問題，結(jié)合量化方法對具體軍用飛機(jī)的保障問題進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[2]從效能評估的概念、內(nèi)容、方法三個(gè)方面，介紹了基于仿真的保障效能評估流程，提出了包括設(shè)備利用率在內(nèi)的相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算需求。文獻(xiàn)[5]闡述了BRAR決策研究的關(guān)鍵內(nèi)容，按照搶修任務(wù)的隨機(jī)性、設(shè)備需求的隨機(jī)性分析了BRAR過程中的決策思路。確定修理設(shè)備利用情況，對于提高裝備搶修資源利用效率具有重要意義。本文將結(jié)合具體模型，對BRAR仿真行動(dòng)背景下的修理設(shè)備利用率做進(jìn)一步研究。

1 ?BRAR仿真行動(dòng)系統(tǒng)分析

1.1 仿真基礎(chǔ)的行動(dòng)業(yè)務(wù)簡介

BRAR行動(dòng)是一項(xiàng)參與對象多、影響因素廣、執(zhí)行任務(wù)復(fù)雜的行動(dòng)過程。該過程以出現(xiàn)戰(zhàn)場損傷裝備事件為活動(dòng)起點(diǎn)，按照時(shí)間推進(jìn)的順序，修理分隊(duì)的行動(dòng)大致可以先后分為如下3個(gè)階段：BRAR行動(dòng)準(zhǔn)備階段、BRAR行動(dòng)實(shí)施階段與BRAR行動(dòng)撤收與轉(zhuǎn)移階段。其中，準(zhǔn)備階段主要包括開設(shè)修理所、BRAR資源準(zhǔn)備、BRAR任務(wù)決策;實(shí)施階段主要包括機(jī)動(dòng)支援修理、伴隨搶修、定點(diǎn)修理及機(jī)動(dòng);撤收與轉(zhuǎn)移階段主要包括陣地轉(zhuǎn)移與修理所的撤收。

以此為基礎(chǔ)的BRAR仿真行動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)離散、并發(fā)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一系列動(dòng)作按照設(shè)置的邏輯關(guān)系、因果順序和時(shí)間順序構(gòu)成，整個(gè)行動(dòng)過程是基于時(shí)間推進(jìn)來調(diào)用提前制定的規(guī)則，完成仿真系統(tǒng)內(nèi)實(shí)體的業(yè)務(wù)活動(dòng)。

1.2 仿真行動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能

參照相關(guān)專業(yè)技術(shù)教材以及標(biāo)準(zhǔn)科目設(shè)置內(nèi)容，各角色通過仿真系統(tǒng)完成上述三個(gè)階段相關(guān)內(nèi)容。BRAR準(zhǔn)備和撤收兩個(gè)階段按照隨裝開設(shè)和基于野戰(zhàn)修理帳篷兩種方式來進(jìn)行選址、開設(shè)。開設(shè)、撤收、轉(zhuǎn)移行動(dòng)必須滿足最小約束條件（如最少兵力、最短時(shí)間等）。BRAR實(shí)施階段主要是組織對戰(zhàn)場環(huán)境下遇險(xiǎn)和損傷裝備進(jìn)行搶救搶修，主要功能包括這么幾類：

一是對損傷裝備進(jìn)行技術(shù)偵察與損傷評估。損傷評估小組機(jī)動(dòng)到達(dá)裝備損傷發(fā)生地后，技術(shù)骨干力量調(diào)用相關(guān)檢測設(shè)備對損傷裝備進(jìn)行技術(shù)偵察;二是經(jīng)過損傷評估后，根據(jù)系統(tǒng)提供的搶修方案，對損傷裝備決定進(jìn)行機(jī)動(dòng)支援搶修和后送至修理所進(jìn)行定點(diǎn)修理。

1.3 設(shè)備利用需求分析

通過對BRAR行動(dòng)業(yè)務(wù)及其仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，不難發(fā)現(xiàn)，修理設(shè)備的主要應(yīng)用場合有以下兩類：一是針對戰(zhàn)場損傷裝備進(jìn)行損傷評估，在此場合，修理工及技術(shù)人員主要依托檢測設(shè)備輔助故障定位，利用戰(zhàn)場損傷評估終端進(jìn)行DMEA分析;二是在損傷裝備進(jìn)行搶修的過程中，主要包括定點(diǎn)修理、機(jī)動(dòng)支援修理和伴隨修理三種樣式，在此場合，修理工及技術(shù)人員主要依托能源設(shè)備、制配設(shè)備、拆裝設(shè)備、保養(yǎng)設(shè)備等車載設(shè)備輔助具體修理實(shí)施。

2 ?利用率計(jì)算模型的問題研究

2.1 修理設(shè)備利用率的特征分析

修理設(shè)備利用率按照目前常用的解釋方法，可以定義為：在統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)，實(shí)際得到使用的修理設(shè)備數(shù)量占全部實(shí)際擁有的修理設(shè)備總數(shù)量的百分比。通過對定義的分析可以看出，修理設(shè)備利用率的計(jì)算需要三個(gè)已知條件：分別是BRAR行動(dòng)中實(shí)際得到使用的設(shè)備數(shù)量U、實(shí)施BRAR級別所實(shí)際擁有的全部設(shè)備數(shù)量M和統(tǒng)計(jì)時(shí)間T。

在這三個(gè)數(shù)據(jù)中，依托BRAR仿真行動(dòng)系統(tǒng)可以相對容易得出的數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)時(shí)間T和該級別實(shí)際擁有的修理設(shè)備數(shù)量M，對于實(shí)際得到使用的設(shè)備數(shù)量卻難以統(tǒng)計(jì)，一方面基于時(shí)間的不斷推進(jìn)，隨著搶修次數(shù)的增加，所有設(shè)備的使用次數(shù)都可能無比接近于1次，甚至多于1次，這樣一來，設(shè)備利用率就基本接近于100%，就不足以科學(xué)衡量BRAR過程中修理設(shè)備的利用效率。

2.2 模型的建立與分析

按照傳統(tǒng)建模思維，根據(jù)上述修理設(shè)備利用率的定義可以求得統(tǒng)計(jì)時(shí)間T范圍內(nèi)的利用率為：

為確保計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性，在對修理設(shè)備利用率計(jì)算時(shí)，必須將設(shè)備的實(shí)際有效利用情況考慮在內(nèi)，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)可能由于修理工的技術(shù)局限性被錯(cuò)誤地匹配使用，導(dǎo)致這段時(shí)間該設(shè)備實(shí)際上并沒有真正的參與到保障工作中去，這種情況再把該設(shè)備納入使用數(shù)量顯然得不到真實(shí)有效的結(jié)果。因此，在建模過程中必須考慮設(shè)備真正有效得到利用的時(shí)間。在此引入“設(shè)備工時(shí)”的概念，將其定義為設(shè)備的數(shù)量與實(shí)際工作時(shí)間的乘積。因此，修理設(shè)備利用率可描述為：在統(tǒng)計(jì)時(shí)間T內(nèi)，實(shí)際使用的設(shè)備工時(shí)與該級別所實(shí)際擁有的設(shè)備工時(shí)之比。據(jù)此，修理設(shè)備利用率的數(shù)學(xué)計(jì)算模型可以表達(dá)為：

其中：U（t）是指實(shí)際使用中的設(shè)備數(shù)量隨時(shí)間t變化的函數(shù)，M（t）是指實(shí)際擁有（考慮消耗、占用以及再次存入）的設(shè)備數(shù)量隨時(shí)間t變化的函數(shù)，T為統(tǒng)計(jì)的時(shí)間周期。

3 ?仿真行動(dòng)背景下的設(shè)備利用率關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析

3.1 設(shè)備屬性狀態(tài)

設(shè)備作為BRAR搶修資源的重要部分，必須考慮其在實(shí)際參與保障過程中的多種狀態(tài)，特別是消耗與釋放。根據(jù)其使用特點(diǎn)，可以將修理設(shè)備在BRAR仿真行動(dòng)系統(tǒng)中的狀態(tài)分為如下幾種：一是閑置不用狀態(tài)，表示修理工對修理設(shè)備沒有任何使用需求，如未產(chǎn)生裝備戰(zhàn)場損傷事件。二是工作使用狀態(tài)，表示修理設(shè)備正被修理工占用，在一定時(shí)間內(nèi)無法調(diào)出執(zhí)行其他任務(wù)，如修理工正在利用拆裝設(shè)備進(jìn)行拆卸。三是排隊(duì)等待狀態(tài)，表示設(shè)備即使暫時(shí)未被使用，但已被修理工列入使用需求，在BRAR仿真行動(dòng)中的狀態(tài)仍然是占用，在一定時(shí)間內(nèi)也是無法釋放，需要排隊(duì)等待被使用。四是釋放回復(fù)狀態(tài)，表示原先被占用的修理設(shè)備完成了相關(guān)任務(wù)，回復(fù)到原先的閑置不用狀態(tài);在此情況，也要同步考慮設(shè)備的消耗率，即因?yàn)閾屝蕲h(huán)境的變化導(dǎo)致部分修理設(shè)備失去使用功能，此時(shí)該修理設(shè)備無法釋放回復(fù)，只能徹底消耗，不被計(jì)入當(dāng)前該級別所實(shí)際擁有的修理設(shè)備總量。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分析

由于在仿真行動(dòng)系統(tǒng)中所涉及的修理設(shè)備種類繁多、數(shù)量龐雜，因此，若以不同時(shí)刻修理設(shè)備的利用情況建立函數(shù)，并將之作為整體設(shè)備利用率的一部分進(jìn)行分析，雖然在數(shù)量、型號上更加真實(shí)，但是計(jì)算過程將十分復(fù)雜，且難以在仿真系統(tǒng)中找到能夠與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出。在此，考慮到修理設(shè)備是服務(wù)裝備修理的，而且同一裝備的修理很可能同時(shí)占用多個(gè)修理設(shè)備，所以本文將待修裝備作為系統(tǒng)研究對象，利用排隊(duì)論的思路，將修理設(shè)備的存放點(diǎn)視為裝備修理的服務(wù)臺，以此來了解修理設(shè)備的利用效率。例如，將能源工程車視作一個(gè)服務(wù)臺，在能源工程車上配備了發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)、蓄電池快速充電機(jī)等設(shè)備，在能源工程車進(jìn)行能源保障時(shí)，基于隨機(jī)時(shí)間（t）的進(jìn)展會導(dǎo)致不同的服務(wù)效果，仿真系統(tǒng)會產(chǎn)生不同的平均等待時(shí)間。因此，我們就可以從隨機(jī)時(shí)間（t）的角度來描述修理設(shè)備的占用情況。

在上文中提到，可以把待修裝備作為研究對象，考慮其在仿真系統(tǒng)的實(shí)體模型，通過仿真運(yùn)行，可以輸出如表1數(shù)據(jù)。

根據(jù)使用可用度的定義，可以計(jì)算出待修裝備的使用可用度為：

按照上述分析，在運(yùn)行BRAR仿真行動(dòng)系統(tǒng)得出相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，就能通過這個(gè)模型來快速計(jì)算相關(guān)修理涉及的利用率情況。

4 ?結(jié)語

本文圍繞在BRAR仿真行動(dòng)背景下的修理設(shè)備利用率計(jì)算問題，在分析傳統(tǒng)計(jì)算模型局限性的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)基于設(shè)備工時(shí)的修理設(shè)備的利用率計(jì)算模型，并對仿真行動(dòng)系統(tǒng)中該模型的數(shù)據(jù)需求進(jìn)行了分析。經(jīng)過研究可知，本文所介紹的計(jì)算模型方法能夠滿足BRAR仿真背景下對設(shè)備利用效能的評估需求，具有推廣價(jià)值。

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作者簡介：秦濤（1994-），男，江蘇常州人，助理工程師，研究生，研究方向?yàn)榫S修與器材保障。