合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率仿真評估

王雙川,賈希勝,胡起偉,曹文斌,馬云飛

(1.陸軍工程大學石家莊校區(qū)裝備指揮與管理系,河北 石家莊 050003;2.武警指揮學院勤務保障系,天津 300100)

0 引 言

合成部隊作為新體制下陸軍調整組建的新型作戰(zhàn)力量和機動作戰(zhàn)的基本單元,其相關問題是當前陸軍關注和研究的重要內容。戰(zhàn)時裝備維修保障作為在短時間內恢復戰(zhàn)損裝備作戰(zhàn)能力、保障部隊不間斷執(zhí)行作戰(zhàn)任務的必要手段,其核心和根本目的在于提高部隊作戰(zhàn)任務成功概率。因此,考慮戰(zhàn)時裝備維修保障開展合成部隊作戰(zhàn)任務成功概率評估研究,對于評估合成部隊遂行作戰(zhàn)任務能力和合成部隊戰(zhàn)時裝備維修保障效能,輔助合成部隊任務規(guī)劃和維修保障決策等具有重要的現實意義。

在可修系統(tǒng)任務成功性評估方面,現有研究成果較多[1-2]。文獻[3-4]根據部件或裝備的技術狀態(tài)和歷史維修數據,對部件或裝備任務成功概率進行評估;文獻[5]利用故障強度函數和仿真方法,建立了“不完全維修”條件下裝備功能單元任務成功性評估模型;文獻[6]采用多智能體方法對艦船動力系統(tǒng)航渡過程和故障情況進行了仿真,得到了其航渡任務成功概率;文獻[7]基于多狀態(tài)多值決策圖(multi-state multi-valued decision diagram,MMDD),對多狀態(tài)可修k/n系統(tǒng)任務成功概率評估和優(yōu)化問題進行了研究;文獻[8]基于嵌入馬爾可夫鏈(Markov Chain,MC)方法,對可修多階段任務系統(tǒng)(phased-mission system,PMS)任務成功概率進行評估;文獻[9-10]基于MMDD和MC的綜合建模方法,研究了換件維修策略下可修PMS任務成功概率評估問題;文獻[11]利用生滅過程模型,對復雜系統(tǒng)任務成功性進行了評估;文獻[12]基于Petri網和Markov再生過程對PMS任務成功概率進行評估;文獻[13]采用擴展的面向對象Petri網(extended object-oriented Petri net,EOOPN),對共因失效(common cause failures,CCF)條件下可修PMS任務成功概率進行仿真評估;文獻[14]考慮多階段任務的多種邏輯關系,建立了可修系統(tǒng)復雜任務成功概率評估模型;文獻[15]針對不間斷任務,建立了基于蒙特卡羅仿真(Monte Cario Simulation,MCS)方法的艦船裝備系統(tǒng)任務成功概率評估模型;文獻[16]基于連續(xù)時間MC (continuous time MC,CTMC)方法,研究了可修PMS任務成功性評估的解析方法;文獻[17]利用Semi-Markov過程和二元決策圖(binary decision diagram,BDD)方法,對部件服從非指數分布且部分可修的PMS進行任務成功性分析;文獻[18-19]綜合BDD和CTMC方法,建立了PMS任務成功概率評估的模塊化模型。此外,文獻[20]在構建裝備體系任務剖面的基礎上,基于離散事件仿真方法評估裝備體系任務成功概率;文獻[21]利用集值隨機過程理論對階段持續(xù)時間服從指數分布的可修多狀態(tài)PMS任務成功性進行評估;文獻[22]針對包含多個k/n子系統(tǒng)的PMS,提出了基于條件概率的多階段任務成功性評估的遞歸分析方法。

上述文獻主要對平時或常態(tài)下可修系統(tǒng)任務成功性評估問題進行了研究。關于戰(zhàn)時或特殊使用條件下可修系統(tǒng)任務成功性評估問題,文獻[23]建立了基于Markov模型和系統(tǒng)狀態(tài)映射機制的裝備作戰(zhàn)任務成功概率評估模型;文獻[24]基于EOOPN方法評估了給定維修保障方案下作戰(zhàn)單元任務成功概率;文獻[25]考慮裝備備件短缺數對作戰(zhàn)單元任務成功度進行評估;文獻[26]考慮保障資源約束,采用仿真方法評估裝備多階段作戰(zhàn)任務成功概率;文獻[27-29]考慮隨機共因失效(random common cause failure,RCCF)修理時間的不確定性等復雜因素,利用蒙特卡羅仿真事件造成裝備系統(tǒng)內多個部件同時失效的情況,通過MCS方法分別對單裝和裝備群戰(zhàn)時任務成功概率進行評估。

從搜集的文獻資料看,現有可修系統(tǒng)任務成功性評估研究成果主要存在以下兩點不足:① 對單個系統(tǒng)或其所屬的子系統(tǒng)、功能單元的任務成功概率評估研究較多,而對復雜系統(tǒng)(如多種類裝備構成的復雜系統(tǒng)、作戰(zhàn)單元、建制部隊等)的任務成功概率評估研究較少;② 對平時或常態(tài)下系統(tǒng)任務成功概率評估研究較多,而對戰(zhàn)時或特殊使用條件下系統(tǒng)任務成功概率評估研究相對較少,且多數文獻未考慮戰(zhàn)時或特殊使用條件下外部環(huán)境造成的系統(tǒng)中多部件同時失效的情況。另外,合成部隊尚屬新生事物,其相關問題研究[30-31]目前正處于起步階段,尤其是當前未見合成部隊作戰(zhàn)任務成功概率評估相關的研究成果。

因此,本文充分考慮合成部隊裝備種類和數量的多樣性、合成部隊各作戰(zhàn)單元任務的協同性、換件修理時間的不確定性以及合成部隊裝備戰(zhàn)時RCCF等復雜因素,在構建合成部隊多階段作戰(zhàn)任務剖面的基礎上,利用MCS方法強大的行為建模能力和易于實現的特點,基于MCS方法對合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率進行評估。

1 合成部隊多階段作戰(zhàn)任務建模

1.1 合成部隊裝備分析

合成部隊裝備是合成部隊遂行作戰(zhàn)任務的主體,對其層次進行劃分是分析新體制下合成部隊裝備維修保障模式和構建合成部隊作戰(zhàn)任務剖面的基礎。一是部隊整體層面,根據合成部隊編成,合成部隊裝備包括坦克、步戰(zhàn)車、裝甲輸送車、火箭炮、榴彈炮、地空導彈車等,具有種類多、數量多的顯著特征;二是單裝層面,合成部隊所屬裝備均可以分成底盤系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、指控通信系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，同時各類裝備根據其特殊性具體包含的子系統(tǒng)也可能存在差異;三是子系統(tǒng)層面,各裝備子系統(tǒng)均是由多個部件構成的,部件間可能存在串聯、并聯、混聯、儲備等多種類型的連接方式。綜上所述,合成部隊裝備層次劃分如圖1所示。

圖1 合成部隊裝備層次劃分Fig.1 Equipment levels of the synthetic force

1.2 合成部隊裝備維修保障模式分析

裝備維修保障模式是裝備維修保障的組織形式,對裝備維修保障效能的發(fā)揮具有直接影響。新體制下合成部隊裝備維修保障模式主要有兩大特征:一是按照裝備子系統(tǒng)劃分組織實施維修保障,即將合成部隊裝備維修保障力量分為底盤系統(tǒng)維修組、火控系統(tǒng)維修組、通信系統(tǒng)維修組等,由各類維修組分別負責各自子系統(tǒng)的維修保障;二是合成部隊裝備維修屬于維修作業(yè)體系中的基層級維修,主要通過整裝換件修理對故障裝備進行維修。

1.3 戰(zhàn)時合成部隊多階段任務剖面構建及分析

作戰(zhàn)單元(combatunit,CU)是指能在一定范圍內獨立遂行作戰(zhàn)任務的作戰(zhàn)單位。戰(zhàn)時合成部隊是由多個作戰(zhàn)單元構成的,各作戰(zhàn)單元任務構成了合成部隊作戰(zhàn)任務。根據作戰(zhàn)需要,合成部隊作戰(zhàn)任務的成功完成需要各作戰(zhàn)單元的協同配合,且各作戰(zhàn)單元的力量配置、部署區(qū)域、任務環(huán)境、任務剖面等不盡相同。為了說明問題,本文以2個作戰(zhàn)單元(分別表示為CU1、CU2)構成的合成部隊為例,對戰(zhàn)時合成部隊多階段任務剖面進行描述,如圖2所示。其中,CU1是由EQ1裝備和EQ2裝備構成的裝備群(分別表示為EQG1和EQG2),CU2是由EQ3裝備構成的裝備群(表示為EQG3)。由圖2可知,合成部隊是由多個連續(xù)且不重疊的任務階段構成的多階段任務系統(tǒng),合成部隊作戰(zhàn)任務的成功完成需要依次分別完成“機動、展開、戰(zhàn)斗”3個階段的任務,即合成部隊任務成功的時序邏輯關系為串行串聯關系。通常情況下,不同階段裝備主要工作子系統(tǒng)、主要故障原因、任務成功要求等存在較大差異。因此,需要結合實際情況分別對“機動、展開、戰(zhàn)斗”階段進行分析。

圖2 戰(zhàn)時合成部隊多階段任務剖面Fig.2 Phased mission profile of a synthetic force during wartime

(1) 機動階段。裝備執(zhí)行機動任務時主要工作子系統(tǒng)為底盤系統(tǒng)和通信系統(tǒng),因此機動階段各類裝備的結構框圖如圖3所示。機動過程中,裝備通常不會遭受敵方火力打擊,但是由于振動、沙塵、疲勞等因素影響底盤系統(tǒng)比較容易產生故障。另外,機動階段時間、裝備機動距離和機動速度通常是已知且固定的,因此單裝機動任務成功要求為該裝備在機動階段時間內處于完好狀態(tài)的時間大于裝備機動到指定地域所需的時間tm(tm=裝備機動距離/裝備機動速度)。

圖3 機動階段各裝備結構示意圖Fig.3 Structures of various equipments during maneuver phase

(2) 展開階段。在合成部隊多階段任務中,展開階段特點是時間較短且裝備故障概率較低,因此可以認為展開階段裝備任務成功概率為100%,即所有完成機動任務的裝備均能成功完成展開任務。

(3) 戰(zhàn)斗階段。戰(zhàn)斗階段裝備主要工作子系統(tǒng)為底盤系統(tǒng)、火控系統(tǒng)和通信系統(tǒng),因此戰(zhàn)斗階段各類裝備的結構框圖如圖4所示。戰(zhàn)斗階段裝備故障的主要原因是敵方火力打擊。與自然損傷不同的是,敵方火力打擊往往會造成裝備系統(tǒng)內多個部件同時失效,且敵方火力打擊的時刻、次數等都是隨機的。因此,敵方火力打擊是一類典型的RCCF事件[27-29]。實際作戰(zhàn)過程中,合成部隊戰(zhàn)斗階段時間往往是隨機的,且戰(zhàn)斗階段合成部隊CUI、CU2的協同配合尤為重要。因此,合成部隊戰(zhàn)斗任務成功要求為任意時刻至少保持r1臺EQ1裝備、r2臺EQ2裝備和r3臺EQ3裝備同時工作,或者當某類或多類裝備的完好數量低于閾值(例如,EQ1裝備完好數量低于r1臺)時,在允許搶修時間ta內能夠通過維修使各類裝備的完好數量恢復到閾值水平。

圖4 戰(zhàn)斗階段各類裝備結構Fig.4 Structures of various equipments during battle phase

2 問題描述與假設

以圖2所示的合成部隊“機動、展開、戰(zhàn)斗”3個連續(xù)階段任務為研究對象,對合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率進行評估。基于第1.3節(jié)對“機動、展開、戰(zhàn)斗”階段的分析,為便于開展研究,本文假設如下。

假設 1機動階段只考慮裝備底盤系統(tǒng)故障,且底盤系統(tǒng)部件壽命服從威布爾分布。

假設 2展開階段合成部隊任務成功概率為100%。

假設 3戰(zhàn)斗階段只考慮敵方火力打擊(RCCF事件)造成的裝備底盤系統(tǒng)、火控系統(tǒng)和指控通信系統(tǒng)故障,且戰(zhàn)斗階段CU1和CU2敵方火力打擊到達時刻分別服從參數為λc 1和λc 2的指數分布。

假設 5裝備只有故障和完好兩種狀態(tài),且機動階段開始時刻各裝備各部件的當前工齡均為0。

假設 6各部件故障后的換件修理時間均服從參數為λr的指數分布,且戰(zhàn)斗階段戰(zhàn)損裝備維修過程中不受敵方火力打擊影響。

假設 7除攜行備件外,各作戰(zhàn)單元維修保障資源充足。

3 合成部隊多階段任務成功概率仿真評估

3.1 評估思路

基于第2節(jié)問題描述與假設,采用MCS方法對戰(zhàn)時合成部隊多階段任務成功概率進行評估,主要步驟如下。

步驟 2判斷合成部隊戰(zhàn)斗任務是否成功。根據合成部隊戰(zhàn)斗任務成功要求,判斷合成部隊戰(zhàn)斗任務成功與否的過程為:① 通過仿真計算得到EQG1在戰(zhàn)斗階段內各個時刻的完好裝備數量,并記錄完好裝備數量“開始小于r1”和“開始大于r1”的所有時刻(稱為“閾值時刻”),同理,得到EQG2和EQG3戰(zhàn)斗階段時間內的所有“閾值時刻”;② 從所有“閾值時刻”中找出“開始不滿足合成部隊戰(zhàn)斗任務成功要求”的所有時刻和“開始滿足合成部隊戰(zhàn)斗任務成功要求”的所有時刻,分別構成矩陣E和矩陣F;③ 令G=F-E,并找出矩陣G中數值最大的元素tg,若tg≤ta,則合成部隊戰(zhàn)斗任務成功,即合成部隊任務成功,否則,合成部隊任務失敗。

步驟 3計算合成部隊任務成功概率。重復步驟1和步驟2,進行多次仿真,得到任務成功次數Ns。然后,利用仿真次數N和任務成功次數Ns計算合成部隊任務成功概率。

需要說明的是,步驟2中的“開始小于r1”的時刻是指同時滿足以下2個條件的時刻:一是該時刻完好裝備數量大于等于r1；二是該時刻的下一時刻完好裝備數量小于r1。同理,“開始大于r1”的時刻、“開始不滿足合成部隊戰(zhàn)斗任務成功要求”的時刻等與之類似。

基于以上分析,判定合成部隊任務是否成功的關鍵是計算機動階段結束時刻各裝備群中完好裝備的數量和確定戰(zhàn)斗階段時間內各裝備群的閾值時刻。因此,下文主要針對這兩個方面進行研究。

3.2 裝備群完好裝備數量計算

步驟 2利用參數η1和m1隨機產生EQG1底盤系統(tǒng)各部件壽命(設戰(zhàn)場環(huán)境下各部件的壽命均大于2 h),得到矩陣A1,則T1=A1。

圖5 機動階段結束時刻EQG1可用裝備數量仿真流程Fig.5 Simulation flow to determine the number of available equipment in EQG1 at the end of maneuver phase

3.3 裝備群閾值時刻確定

本節(jié)主要計算戰(zhàn)斗階段時間內各裝備群的閾值時刻。由于仿真原理相同,這里仍以EQG1為例,說明第i次仿真時裝備群閾值時刻的確定過程。根據第2節(jié)假設4,為了便于計算,不妨設第i次仿真時CU2戰(zhàn)斗階段開始時刻為0,CU1戰(zhàn)斗階段時間為td,則EQG1戰(zhàn)斗階段時間為時刻Δt至時刻(td+Δt)?；谝陨显O計,EQG1閾值時刻的仿真計算流程如圖6所示,具體仿真步驟如下。

步驟 2建立矩陣stf1、str1和Re1,其中,stf1中的元素為各裝備的故障時刻,str1中的元素為各裝備的修復時刻,Re1中的元素為各時刻處于完好狀態(tài)的裝備數量,然后根據參數Δt、λc 1和td隨機生成RCCF事件達到時刻矩陣tc 1,并統(tǒng)計tc 1中元素的個數y1,令w1=1。

步驟 3若w1≤y1,則令EQG1各部件維修時間的初始值tr1為零矩陣,并令j1=1,然后執(zhí)行步驟4,否則,執(zhí)行步驟10。

步驟 5比較第w1次RCCF事件達到時刻tc 1(w1)與裝備j1當前仿真時鐘ts 1(j1),若ts 1(j1)≥tc 1(w1),則ts 1(j1)保持不變,否則,ts 1(j1)=tc 1(w1),并檢查裝備j1各部件是否失效,若部件k1失效,則記其狀態(tài)為X(k1)=0,否則,記其狀態(tài)為X(k1)=1。

步驟 6利用裝備結構函數判斷裝備狀態(tài),若裝備j1處于完好狀態(tài),則記Y1(j1)=1,然后令j1=j1+1,執(zhí)行步驟4,否則,記ts 1(j1)為裝備j1的故障時刻,將ts 1(j1)置于矩陣stf1中,執(zhí)行步驟7。

步驟 7對于裝備j1中的任一部件k1,當其處于完好狀態(tài)時,則記其維修時間tr1(j1,k1)=0;當其處于失效狀態(tài)時,若其備件攜行量sp1(k1)>0,則產生隨機換件維修時間tr1(j1,k1),同時,sp1(k1)=sp1(k1)-1,若sp1(k1)=0,則令tr1(j1,k1)=-1。

步驟 8統(tǒng)計矩陣tr1第j1行中元素“-1”的數量m,如果m>0,表明本次RCCF事件發(fā)生后備件不足。此時,令裝備j1的當前仿真時鐘ts 1(j1)=td+Δt+1,并將ts 1(j1)置于str1中,如果m=0,表明本次RCCF事件發(fā)生后備件充足,并執(zhí)行步驟9。

圖6 戰(zhàn)斗階段EQG1閾值時刻確定仿真流程Fig.6 Simulation flow to determine critical moments of EQG1 during battle phase

步驟 10將stf1和str1中的元素由小至大排序,在此基礎上,在區(qū)間[Δt,td+Δt]內以0.01 h為步長對各個時刻的完好裝備數量進行統(tǒng)計,得到矩陣Re1(Re1中元素的數量即采集的時刻點的個數q)。

步驟 11若在第ii1(ii1=1,2,…,q-1)個時刻點處于完好狀態(tài)裝備的數量Re1(ii1)≥r1,且在第(ii1+1)個時刻點處于完好狀態(tài)裝備的數量Re1(ii1+1)

步驟 12分別統(tǒng)計tt1、tt2中元素的數量a、b,若a>b,則添加元素(td+Δt)為矩陣tt2中最后一個元素,然后輸出矩陣tt1和tt2,否則,直接輸出矩陣tt1和tt2。

3.4 合成部隊多階段任務成功概率評估

在已知機動階段結束時刻各裝備群完好裝備數量和戰(zhàn)斗階段時間內各裝備群閾值時刻的基礎上,根據第3.1節(jié)所述評估思路,合成部隊多階段任務成功概率的仿真評估流程如圖7所示,具體仿真步驟如下。

圖7 合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率仿真評估流程Fig.7 Simulation-based evaluation flow of phased combat mission success probability for synthetic force

步驟 1輸入相關參數及初始化。

步驟 1.2戰(zhàn)斗階段相關參數,包括CU1戰(zhàn)斗階段時間參數λd、CU1的RCCF事件到達時間參數λc 1、CU2戰(zhàn)斗階段早于CU1戰(zhàn)斗階段的時間Δt、CU2的RCCF事件到達時間參數λc 2、戰(zhàn)斗階段允許搶修時間ta、RCCF事件發(fā)生后EQ1裝備各部件失效概率矩陣pc 1、EQ2裝備各部件失效概率矩陣pc 2和EQ3裝備各部件失效概率矩陣pc 3;

步驟 1.3其他參數,包括仿真總次數N、EQ1裝備備件攜行量矩陣sp1、EQ2裝備備件攜行量矩陣sp2、EQ3裝備備件攜行量矩陣sp3、各部件失效后的換件修理時間參數λr。

步驟 2若i≤N,執(zhí)行步驟3,否則,執(zhí)行步驟14。

步驟 5利用圖6所示仿真流程得到戰(zhàn)斗階段時間內EQG1閾值時刻矩陣tt1和tt2,同理,得到戰(zhàn)斗階段時間內EQG2閾值時刻矩陣tt3、tt4和EQG3閾值時刻矩陣tt5、tt6。

步驟 6利用矩陣tt1、tt3、tt5中的全部元素構造矩陣t1,并將t1中的元素從小到大進行排序,利用矩陣tt2、tt4、tt6中的全部元素構造矩陣t2,并將t2中的元素從小到大進行排序。

步驟 7計算矩陣t1、t2中元素的數量H,并令h=1,若H>0,則將元素t1(1)置于矩陣E中,然后,執(zhí)行步驟8,否則,表明本次任務成功,即Ns=Ns+1,并執(zhí)行步驟13。

步驟 8若h≤(H-1),執(zhí)行步驟9,否則,將元素t2(H)置于矩陣F中,然后,執(zhí)行步驟11。

步驟 9若t1(h+1)≥t2(h),則將元素t1(h+1)置于矩陣E中,將元素t2(h)置于矩陣F中,然后執(zhí)行步驟10,否則,直接執(zhí)行步驟10。

步驟 10h=h+1,執(zhí)行步驟8。

步驟 11令G=F-E,找出矩陣G中數值最大的元素tg。

步驟 12若tg≤ta,則本次任務成功,Ns=Ns+1,然后執(zhí)行步驟13,否則,直接執(zhí)行步驟13。

步驟 13i=i+1,執(zhí)行步驟2。

步驟 14利用公式D=Ns/N,對戰(zhàn)時合成部隊多階段任務成功概率進行計算。

4 算例分析

為了驗證第3節(jié)所建仿真模型的可用性,以第2節(jié)所描述的戰(zhàn)時合成部隊多階段任務成功概率評估問題為例進行分析。相關輸入參數如下。

(2) 戰(zhàn)斗階段相關參數:λd=0.4 h-1、λc 1=4 h-1、Δt=0.2 h、λc 2=2.5 h-1、ta=td/8 h(td為利用參數λd產生的戰(zhàn)斗階段隨機持續(xù)時間)、pc 1=[0.02,0.01,0.03,0.01,0.02,0.01,0.01,0.02,0.02]、pc 2=[0.02,0.02,0.01,0.03,0.01,0.02,0.01]、pc 3=[0.01,0.02,0.02,0.01,0.02,0.01,0.01,0.03]、r1=6、r2=8、r3=4。

(3)其他參數:N=100 000、sp1=[8,9,8,7,5,6,6,5,6]、sp2=[8,7,9,6,5,5,6]、sp3=[9,8,7,6,5,6,6,5]、λr=2.5 h-1。

利用Matlab對圖7所示仿真流程進行編程,可得合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率D=0.613?？梢?應用本文模型可以對合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率進行評估,說明了模型的可行性。

4.1 λd對D的影響

考慮合成部隊戰(zhàn)斗階段持續(xù)時間td的隨機性,我們對戰(zhàn)斗階段持續(xù)時間參數λd與合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率D的關系進行了研究,得到了D隨λd的變化關系,如圖8所示。

圖8 戰(zhàn)斗階段持續(xù)時間參數λd對合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率的影響Fig.8 Influence of battle phase duration parameter on phased combat mission success probability of the synthetic force

由圖8可知,隨著λd的增加(即td的減少),D呈現前期迅速增加、中期緩慢增加、后期亦快速增加的態(tài)勢。分析可知:① 前期(即λd<0.2時),隨著λd的增加,td急劇減少,這是造成D迅速增加的主要原因;② 中期(即0.2≤λd≤1時),隨著λd的增加,td保持在一個相對穩(wěn)定的區(qū)間,在此區(qū)間內,在攜行備件的作用下合成部隊損傷裝備得以修復,使得D亦保持相對穩(wěn)定;③ 后期(即λd>1時),由于td值很小,裝備維修保障發(fā)揮作用的空間有限,因此,在此區(qū)間內,td過小是使D快速增加的主要原因。綜合以上分析,在當前備件攜行方案下,應將戰(zhàn)斗階段持續(xù)時間控制在5 h之內,以使合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率保持在較高水平。

4.2 備件攜行量對D的影響

任意改變備件攜行量,計算合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率。例如,當各類備件的攜行數量均增加3(即sp1=[11,12,11,10,8,9,9,8,9]、sp2=[11,10,12,9,8,8,9]、sp3=[12,11,10,9,8,9,9,8])時,可得D=0.680。由此可見,備件攜行方案對合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率具有重要影響。因而,可以利用本文模型,以合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率滿足某一下限為目標,以各作戰(zhàn)單元備件攜行能力為約束,優(yōu)化合成部隊備件攜行方案,從而為合成部隊戰(zhàn)時裝備維修保障資源優(yōu)化決策提供支持。由于涉及約束條件設計和優(yōu)化算法選擇問題,該部分內容不是本文研究的重點,故在此不做深入分析。

5 結 論

以合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率評估問題為研究對象,分析了合成部隊裝備的層次結構和新體制下合成部隊裝備維修保障模式,構建了合成部隊多作戰(zhàn)單元多階段協同作戰(zhàn)任務剖面,提出了合成部隊各階段任務成功要求,并著重分析了戰(zhàn)斗階段RCCF事件(即敵方火力打擊)對合成部隊裝備的影響。然后,考慮合成部隊多作戰(zhàn)單元多階段協同作戰(zhàn)任務、合成部隊裝備的多樣性、合成部隊裝備戰(zhàn)時RCCF、階段任務持續(xù)時間和換件修理時間的隨機性等復雜因素,首次將MCS方法用于合成部隊多作戰(zhàn)單元多階段協同作戰(zhàn)任務成功概率評估,為解決合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率評估問題提供了一種可行方法。同時,也是對多作戰(zhàn)單元協同作戰(zhàn)任務成功概率評估方法的有益探索,具有較好的參考價值。下一步,可以從以下兩個方面開展深入研究,一是戰(zhàn)時合成部隊備件攜行方案優(yōu)化研究;二是合成部隊多階段作戰(zhàn)任務成功概率評估的其他方法研究。