舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化

短时间内完 成 舰 面 保 障 作 业 。 ［２］ 航 母 舰 面 空 间 狭 小，甲 板 障工位空间、机务保障人员、勤务保障设备以及消耗性资源。
资源有限，舰面操作环境复杂，且舰载机舰 面 保 障 作 业 工 序 繁多，如何制定高效 可 行 的 舰 载 机 舰 面 保 障 作 业 方 案 和 资
（１）作 业 流 程 在实际甲板保障 作 业 过 程 中，各 项 保 障 工 序 需 要 按 照
源配置方案，科学地规划舰面作业流程和 资 源 分 配，缩 短 舰 面作业时间，提高舰载机出动率和作战效 能，一 直 以 来 都 是 世 界 各 海 军 强 国 研 究 航 母 编 队 作 战 重 点 关 注 的 问 题 ［３４］。
在舰载机舰面 保 障 作 业 调 度 方 面，韩 维 等 人 分 ［５］ 析 了 一体化保障模式下舰载机机务保障流程、资 源 等 约 束，并 建 立了调度模型。苏析超等人 分 ［６］ 析了不 同 人 机 匹 配 模 式 下
ＣＵＩＲｏｎｇｗｅｉ１，ＨＡＮ Ｗｅｉ１，ＳＵ Ｘｉｃｈａｏ２， ，ＷＡＮＧ Ｌｉｇｕｏ３，ＬＩＵ Ｙｕｊｉｅ１
（１．犃犲狉狅狀犪狌狋犻犮犪犾犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀犆狅犾犾犲犵犲，犖犪狏犪犾犃狏犻犪狋犻狅狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犢犪狀狋犪犻２６４００１，犆犺犻狀犪； ２．犃犲狉狅狀犪狌狋犻犮犪犾犗狆犲狉犪狋犻狅狀狊犆狅犾犾犲犵犲，犖犪狏犪犾犃狏犻犪狋犻狅狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犢犪狀狋犪犻２６４００１，犆ｇ．１ ＡＯＮｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｆｌｅｅｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ
（２）工 序 执 行 模 式 通常各工序的工期和需要保障的资源是固定不变的。 针对部分工序工作量大，作业时间长的工 作，可 适 当 增 加 一 定数量的保障人 员 以 缩 短 工 期。 因 此，一 道 工 序 可 能 对 应 着多种执行模式，不 同 执 行 模 式 下 的 工 序 工 期 和 需 要 的 保 障资源不同。 （３）保 障 工 位 空 间 保障工位空间是指工序执行时需要占据的空间资源， 这里只考虑工位空间 对 机 务 保 障 人 员 数 量 的 限 制，舰 载 机 的某些工位空间（如座舱）只能容纳一定数 量 的 机 务 保 障 人 员并行作业。 （４）机 务 保 障 人 员 通常，机务保障人员可划分多个不同 专 业，各 专 业 保 障
列柔性约束，以柔性作业车间调度为抽象 模 型，建 立 了 舰 面
作业混合 整 数 线 性 规 划 模 型。 李 耀 宇 等 人 分 ［１１］ 析 了 舰 载
机出动回收周期中的 甲 板 作 业 活 动，基 于 马 尔 可 夫 决 策 模
型，构建了舰载机舰面保障作业调度 框 架。Ｑｉ等 人 基 ［１２］ 于
３．犝狀犻狋９２９５５狅犳狋犺犲犘犔犃 ，犎狌犾狌犱犪狅１２５１００，犆犺犻狀犪）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｂａｓｅｄａｉｒｃｒａｆｔｆｌｉｇｈｔｄｅｃｋｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅ，ｔｈｅｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎ， ｅｔｃ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｓｕｃｈａｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｌｏｗ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅ，ｒｅｓｏｕｒｃｅｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅ ｍｏｂｉｌｅｓｕｐｐｏｒｔｖｅｈｉｃｌｅｉｓｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆｓｕｐｐｏｒｔｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｏｒｐｒｅｆｌｉｇｈｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｈａｓｂｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎｏｎｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｒｔｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ＩＩ （ＮＳＧＡＩＩ）ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅｔｈｅ ｍｏｄｅｌ． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅ ｍａｋｅｓｐａｎ ｐｒｅｓｅｎｔｓａ ｍａｒｇｉｎａｌｅｆｆｅｃｔａｓｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｓｕｒｅｔｈｅｐｒｅｆｌｉｇｈｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｗｉｔｈｉｎａｄｅｃｋｃｙｃｌｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄｎｕｍｂｅｒｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒｅａｃｈｓｕｐｐｏｒｔｍｉｓｓｉｏｎｈａｓａｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅ．
舰载机舰面的保障资源约束、流程约束，通 过 进 行 仿 真 试 验 开始执行。
对比分析了各种人机匹配模式的优劣。文 献［７ ９］考 虑 了
舰面保障作业过程中 工 序 工 期 的 不 确 定 性，研 究 了 舰 载 机
舰面保障作业鲁棒调度优化方法。文献［１０］考 虑 了 舰 面 保
障作业中同时存在的 紧 前 工 序 约 束、并 行 工 序 约 束 以 及 序
层次任务网络规划方法，研究了舰载机甲 板 作 业 规 划 问 题。
这些研究在一定程度上为舰载机舰面保障作业调度提
供 了 理 论 参 考 ，但 仍 存 在 以 下 ３ 个 方 面 不 足 ：① 没 有 考 虑舰面保障作业中部分工序对应多种执行模式的情况；
② 勤 务 保 障 设 备 范 围 只 局 限 于 各 类 固 定 设 备 （如 加 油 站 、充 电 站 等 ），没 有 将 各 类 移 动 保 障 车 纳 入 保 障 资 源 范 围 ；③ 以 上 文 献 均 为 固 定 资 源 配 置 下 的 舰 载 机 舰 面 保 障 作 业 调 度 研 究 ，没 有 将 资 源 配 置 优 化 问 题 与 舰 面 保 障 作 业调度问题综合考虑。
第 ４３ 卷 第 ７ 期
系统工程与电子技术
Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．７
２０２１ 年 ７ 月
ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｊｕｌｙ２０２１
文 章 编 号 ：１００１５０６Ｘ（２０２１）０７１８８４１０
网 址 ：ｗｗｗ．ｓｙｓｅｌｅ．ｃｏｍ
舰载机甲板机务勤务保障作业调度与 资源配置集成优化
１８８４１８９３． 犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＣＵＩＲ Ｗ，ＨＡＮ Ｗ，ＳＵ ＸＣ，ｅｔａｌ．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｒｒｉｅｒｂａｓｅｄａｉｒｃｒａｆｔｆｌｉｇｈｔｄｅｃｋｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ
ａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｏｒｐｒｅｆｌｉｇｈｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２１，４３（７）：１８８４１８９３．
针对以往研究存 在 的 不 足，本 文 首 先 分 析 了 舰 载 机 甲 板保障作业阶段的作业流程、工序执行模 式、资 源 转 移 和 分 配时序等约束，建立 了 舰 载 机 甲 板 机 务 勤 务 保 障 作 业 调 度 与 资 源 配 置 集 成 优 化 模 型 （ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｏｒ ｐｒｅ ｆｌｉｇｈｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅ，ＩＯＭＯＲＰＳ）。 然 后 用 第 二 代 非 支 配排序 遗 传 算 法（ｎｏｎｄｏｍｉｎａｔｅｄｓｏｒｔｉｎｇｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍⅡ， ＮＳＧＡⅡ）用于模型求 解。 最 后 通 过 案 例 仿 真 研 究 了 不 同 保障任务的资源配置方案与保障作业调度方案。本文研究 内容对于优化航母甲 板 资 源 配 置，提 高 舰 载 机 舰 面 保 障 作 业效能具有一定的理论参考意义。
崔荣伟１，韩 维１，苏析超２， ，王立国３，刘玉杰１
（１．海军航空大学航空基础学院，山东 烟台 ２６４００１； ２．海军航空大学航空作战勤务学院，山东 烟台 ２６４００１；
３．中国人民解放军９２９５５部队，辽宁 葫芦岛 １２５１００）
摘 要：针对舰载机甲板机务勤务保障作业调度研究 中 存 在 的 工 序 执 行 模 式 单 一、勤 务 保 障 设 备 考 虑 不 全、 作业调度优化与资源配置优化研究相互独立等问题，通 过 系 统 分 析 作 业 流 程、工 序 执 行 模 式、资 源 转 移 与 分 配 等 约束条件，将移动保障车纳入保障资 源 范 围，建 立 了 舰 载 机 甲 板 机 务 勤 务 保 障 作 业 调 度 与 资 源 配 置 集 成 优 化 模 型。在此基础上，设计了第二代非支配排序遗传算法并对模型进行优化求 解。 仿 真 结 果 表 明，保 障 完 工 时 间 随 着 资源配置数量的递增呈现边际效应。为确保机群保 障 作 业 按 照 既 定 的 甲 板 作 业 周 期 完 成，各 保 障 任 务 存 在 最 低 资源配置数量方案。
预定的流程计划 依 次 进 行。 如 图 １ 所 示，舰 载 机 机 群 的 作 业流 程 约 束 可 用 活 动 节 点 网 络 图 （ａｃｔｉｖｉｔｙｏｎｎｏｄｅｎｅｔ ｗｏｒｋ，ＡＯＮ）来 表 示。 图 １ 中，犗犻犼 表 示 舰 面 待 保 障 机 群 中 第犻 架舰载机的第犼 道工序；犗犛 和犗犈 分别表示机群保障的 虚拟开始、结束工序，其工期 为 ０，不 消 耗 任 何 保 障 资 源；只 有当某工序的所有紧 前 工 序 全 部 完 成 保 障 后，该 工 序 才 可
第７期
崔 荣 伟 等 ：舰 载 机 甲 板 机 务 勤 务 保 障 作 业 调 度 与 资 源 配 置 集 成 优 化
·１ ８８５·
０ 引 言
加挂和检查 活 动，该 阶 段 称 为 舰 载 机 机 务 勤 务 保 障 阶 段。 该 阶 段 主 体 的 机 务 保 障 作 业 ，主 要 由 各 专 业 机 务 保 障 人 员 完
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃａｒｒｉｅｒｂａｓｅｄａｉｒｃｒａｆｔ；ｆｌｉｇｈｔｄｅｃｋｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
收稿日期：２０２０ １０ ２２；修回日期：２０２１ ０１ ２０；网络优先出版日期：２０２１ ０３ ０４。 网 络 优 先 出 版 地 址 ：ｈｔｔｐ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２１０３０４．０９５６．００２．ｈｔｍｌ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 （６１６７１４６２）；武 器 装 备 预 先 研 究 项 目 资 助 课 题 通讯作者． 引 用格式：崔荣伟，韩维，苏析超，等．舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２１，４３（７）：
航母编队的大部 分 作 战 使 命 需 要 由 舰 载 机 完 成，舰 载 成飞机的检查维护 等 一 系 列 保 障 工 序。各 类 勤 务 保 障 设 备
机数量及其出动率是衡量航母编队综合作 战 效 能 的 关 键 指 主要负责提供各类消耗性资源［６９］。舰载机甲板机务勤务保
标 。 ［１］ 舰载机出动率在很大程度上取决 于 舰 载 机 能 否 在 较 障作业需要考虑的 主 要 要 素 有 作 业 流 程、工 序 执 行 模 式、保
关 键 词 ：舰 载 机 ；甲 板 作 业 ；资 源 配 置 ；多 目 标 优 化 中 图 分 类 号 ：Ｖ２７１．４＋９２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 犇犗犐：１０．１２３０５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０６Ｘ．２０２１．０７．２０
犐狀狋犲犵狉犪狋犲犱狅狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀狅犳犮犪狉狉犻犲狉犫犪狊犲犱犪犻狉犮狉犪犳狋犳犾犻犵犺狋犱犲犮犽狅狆犲狉犪狋犻狅狀狊狊犮犺犲犱狌犾犻狀犵 犪狀犱狉犲狊狅狌狉犮犲犮狅狀犳犻犵狌狉犪狋犻狅狀犳狅狉狆狉犲犳犾犻犵犺狋狆狉犲狆犪狉犪狋犻狅狀狊狋犪犵犲