武器设备虚拟维修拆卸系统设计仿真研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍ ａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｄｉｓａｓｓｅｍ ｂｌｙ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｗ ｅａｐｏｎｓ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ
ＳＨＥＮ Ｙａｎ—ａｌｌ ，ＹＥ Ｌｉｎ ，ＱＩ Ｙａｎ—ｑｉｎｇ
（１．Ｅｌｅｖｅｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ａｒｍｙ Ｏｆｉｃｅｒ Ａｃａｄｅｍｙ，Ａｒ ｍ ｙ Ｏｆｆ ｉｃｅｒ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｈｅｆｅｉ Ａｎｈｕｉ ２３００３ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｔ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
基 金 项 目 ：安徽 省 自然 科 学 基 金 （１５０８０８５ＭＦ１３１） 收稿 日期 ：２０１７—０２—２７ 修 回 日期 ：２０１７—０４—２５
技术对装备进行仿真 ，能够帮助对维修拆卸 过程 进行路径规 划与验证 ，实现对装备拆 卸 过程 的训练指 导 ，帮助维 修人员 熟练掌握装备结构 、提高维修效率 。刘德明 ＿２ 在虚拟维修训 练系统 的研究 中介绍 了线性序列规划 、Ｐｅｔｒｉ网 、ＰＥＲＴ图等拆 卸序列的生成方法 ，但模 型过 于简 化 ，不 能满 足复杂装 备 的 维修需要 ；张王卫 将 Ｐｅｔｒｉ网与混沌遗传算法 相结合 ，研究 了虚 拟 维 修 拆 卸 序 列 的智 能 规 划 ，但 只 考 虑 拆 卸 过 程 的 维 修 工具及维修方 向的 约束 ，忽略 了操作 者的人 体工效 因素 ，导 致规划结果的可行性 不高 ；另外 ，虚 拟维 修拆卸 过程 的规划 缺少专业 的软件支持 ，目前 虚拟维修 主要 的技术 平台如 Ｖｉｒ－
摘要 ：虚拟维修作为新兴的维修技 术手段 ，在 维修拆卸规划方 面存在不足 ，传 统的虚拟维修 拆卸系统不重视人 体工效因素 ， 规划结果 的可行性不高 ，针对复杂武器装 备，其 可行 的拆卸序列 随零部件规模扩大呈指数级增长 ，普通的图论方法易出现混 乱 、死锁等现象。在 Ｐｅｔｒｉ网的基础上 引入解释结构模型 ，对装备零部件 进行系统划分 和层 级划分 ，简化对 维修拆卸 过程的 描述 ，将人体工效因素纳入拆卸过程的约束条件 ，利用 ｊａｅｋ平 台对人体工效指标进行定 义、计算 和二次开发 ，并结 合遗传算 法 ，定义 了虚拟维修拆卸过程的规 划 目标 、约束 条件 、编解码方式 ，针对某型变速箱进行了实例分析 ，验证 了系统 良好的应用 效 果 。 关键词 ：解释结构模型 ；人体工效 ；虚拟维修；序列规划 中 图分 类 号 ：ＴＰ３１９．３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
第３５卷 第１０期
文 章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１８）１０—０００１一Ｏ５
计 算 机 仿 真
２０１８年１０月
武 器 设 备 虚 拟 维 修 拆 卸 系 统 设 计 仿 真 研 究
沈延安 。叶 霖 ，齐延 庆
（１．陆 军 军 官 学 院 十 一 系 ，安 徽 合 肥 ２３００３１； ２．陆军军官学 院研究生管理大 队，安徽 合肥 ２３００３１）
ＡＢＳＴＲＡＣ Ｔ ：Ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｓ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｎｅｗ ｍ ａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｈａｓ ｄｅｆ ｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｉｎ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｌａｎ— ｎｉｎｇ． Ｆｏｒ ｃｏｍ ｐｌｅｘ ｗｅａｐｏｎｓ ａ ｎ ｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｇｒａｐｈ Ｔｈｅｏｒｙ ａｒｅ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｃｈａｏｓ，ｄｅａｄｌｏｃｋ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｓａｓｓｅｍ ｂｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ａｔｔａｃｈ ｉｍｐｏ￣ａｎｃｅ ｔｏ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃ ｆａｃｔｏｒｓ， ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ｐｌａ ｎ ｎｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｕｎｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔ，ａｎ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａ ｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｄｉｖｉｄｅ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃ
１ 引言 拆卸装配作为装备维修 的核心工作 ，在 实施过程 中 占用
大量 时间和精力 ，随着部 队装备大 型化 、复杂化 、精密化水 平 的不 断提高 ，在提高 作战 效能 的 同时 ，也增 加 了装备 维修保 障难 度 ，导致维修人员难 以按 照科学 的拆卸顺 序实施维修 。
虚拟 维修 是 目前 新 兴 的 维修 技术 手 段 ，利 用 虚 拟 现 实
ｇｅａｒｂｏｘ ａｓ ｔ ｈ ｅ ｃａｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈ ｅ ｈｉｇｈ — ｅｆｉ ｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｖｅｒｉｆ ｉｅｄ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｖｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒａｌ ｍｏｄｅｌ；Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ；Ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ
ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｊａｃｋ ｐｌａｔｆｏｒ ｍ ．Ｕｓｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｔｏ ｄｅｆ ｉｎｅ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ，ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｃｏｄｅｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｖｉｒ ｔｕａ ｌ ｍｍｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｔａｋｉｎｇ ａ ｃｅｒ ｔａｉｎ ｔｙｐｅ ｏｆ
ＳＨＥＮ Ｙａｎ—ａｌｌ ，ＹＥ Ｌｉｎ ，ＱＩ Ｙａｎ—ｑｉｎｇ
（１．Ｅｌｅｖｅｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ａｒｍｙ Ｏｆｉｃｅｒ Ａｃａｄｅｍｙ，Ａｒ ｍ ｙ Ｏｆｆ ｉｃｅｒ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｈｅｆｅｉ Ａｎｈｕｉ ２３００３ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｔ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
基 金 项 目 ：安徽 省 自然 科 学 基 金 （１５０８０８５ＭＦ１３１） 收稿 日期 ：２０１７—０２—２７ 修 回 日期 ：２０１７—０４—２５
技术对装备进行仿真 ，能够帮助对维修拆卸 过程 进行路径规 划与验证 ，实现对装备拆 卸 过程 的训练指 导 ，帮助维 修人员 熟练掌握装备结构 、提高维修效率 。刘德明 ＿２ 在虚拟维修训 练系统 的研究 中介绍 了线性序列规划 、Ｐｅｔｒｉ网 、ＰＥＲＴ图等拆 卸序列的生成方法 ，但模 型过 于简 化 ，不 能满 足复杂装 备 的 维修需要 ；张王卫 将 Ｐｅｔｒｉ网与混沌遗传算法 相结合 ，研究 了虚 拟 维 修 拆 卸 序 列 的智 能 规 划 ，但 只 考 虑 拆 卸 过 程 的 维 修 工具及维修方 向的 约束 ，忽略 了操作 者的人 体工效 因素 ，导 致规划结果的可行性 不高 ；另外 ，虚 拟维 修拆卸 过程 的规划 缺少专业 的软件支持 ，目前 虚拟维修 主要 的技术 平台如 Ｖｉｒ－
摘要 ：虚拟维修作为新兴的维修技 术手段 ，在 维修拆卸规划方 面存在不足 ，传 统的虚拟维修 拆卸系统不重视人 体工效因素 ， 规划结果 的可行性不高 ，针对复杂武器装 备，其 可行 的拆卸序列 随零部件规模扩大呈指数级增长 ，普通的图论方法易出现混 乱 、死锁等现象。在 Ｐｅｔｒｉ网的基础上 引入解释结构模型 ，对装备零部件 进行系统划分 和层 级划分 ，简化对 维修拆卸 过程的 描述 ，将人体工效因素纳入拆卸过程的约束条件 ，利用 ｊａｅｋ平 台对人体工效指标进行定 义、计算 和二次开发 ，并结 合遗传算 法 ，定义 了虚拟维修拆卸过程的规 划 目标 、约束 条件 、编解码方式 ，针对某型变速箱进行了实例分析 ，验证 了系统 良好的应用 效 果 。 关键词 ：解释结构模型 ；人体工效 ；虚拟维修；序列规划 中 图分 类 号 ：ＴＰ３１９．３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
第３５卷 第１０期
文 章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１８）１０—０００１一Ｏ５
计 算 机 仿 真
２０１８年１０月
武 器 设 备 虚 拟 维 修 拆 卸 系 统 设 计 仿 真 研 究
沈延安 。叶 霖 ，齐延 庆
（１．陆 军 军 官 学 院 十 一 系 ，安 徽 合 肥 ２３００３１； ２．陆军军官学 院研究生管理大 队，安徽 合肥 ２３００３１）
ＡＢＳＴＲＡＣ Ｔ ：Ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｓ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｎｅｗ ｍ ａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｈａｓ ｄｅｆ ｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｉｎ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｌａｎ— ｎｉｎｇ． Ｆｏｒ ｃｏｍ ｐｌｅｘ ｗｅａｐｏｎｓ ａ ｎ ｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｇｒａｐｈ Ｔｈｅｏｒｙ ａｒｅ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｃｈａｏｓ，ｄｅａｄｌｏｃｋ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｓａｓｓｅｍ ｂｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ａｔｔａｃｈ ｉｍｐｏ￣ａｎｃｅ ｔｏ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃ ｆａｃｔｏｒｓ， ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ｐｌａ ｎ ｎｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｕｎｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔ，ａｎ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａ ｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｄｉｖｉｄｅ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃ
１ 引言 拆卸装配作为装备维修 的核心工作 ，在 实施过程 中 占用
大量 时间和精力 ，随着部 队装备大 型化 、复杂化 、精密化水 平 的不 断提高 ，在提高 作战 效能 的 同时 ，也增 加 了装备 维修保 障难 度 ，导致维修人员难 以按 照科学 的拆卸顺 序实施维修 。
虚拟 维修 是 目前 新 兴 的 维修 技术 手 段 ，利 用 虚 拟 现 实
ｇｅａｒｂｏｘ ａｓ ｔ ｈ ｅ ｃａｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈ ｅ ｈｉｇｈ — ｅｆｉ ｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｖｅｒｉｆ ｉｅｄ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｖｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒａｌ ｍｏｄｅｌ；Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ；Ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ
ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｊａｃｋ ｐｌａｔｆｏｒ ｍ ．Ｕｓｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｔｏ ｄｅｆ ｉｎｅ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ，ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｃｏｄｅｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｖｉｒ ｔｕａ ｌ ｍｍｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｔａｋｉｎｇ ａ ｃｅｒ ｔａｉｎ ｔｙｐｅ ｏｆ