一种战时装备维修保障资源优化调度算法

(3) 信息流通不畅。由于指挥管理手段落后，信息化程 度低，对资源信息如需求、供应和储存信息的采集、传输和 使用分析不够及时，时间滞后，导致资源的分配出现短缺和 重叠，因此产生冲突。
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第 19 卷第 15 期 2007 年 8 月
曹继平, 等：一种战时装备维修保障资源优化调度算法
Vol. 19 No. 15 Aug., 2007
在战场环境下，由作战单元产生维修任务，维修任务提 出资源请求，先通过基层保障单元即维修分队分配资源，当 出现资源冲突且本级无权向同级保障单元请求协同维修的 情况下，向上级保障机构即隶属修理所请求支援；中继级保 障机构修理所接到需求请求后在本级分配资源或在所属基 层保障单元间调配，若仍发生资源冲突且本级无权向同级保 障机构请求协同维修的情况下，向上级保障机构即隶属基地 级修理厂请求支援；同理，修理厂按照上述流程再行分配资 源。在各级协同维修过程中也应将地方支援力量考虑在内。 具体的资源请求和支援流程如图 1 所示。
(4) 人为差错。由于人为差错如管理和技术上的漏洞、 不合理及其它随机影响等因素造成资源的冲突。
因为战时维修保障任务的动态变化，导致冲突的产生是 客观存在的，要尽量避免冲突的产生，资源必须处于流动状 态才有可能以最快的速度消除冲突。在此意义上，研究维修 保障资源的优化调度就更有必要。
1.2 战时装备维修保障资源信息请求及支援流程分析
2.2 模型定义
现有的研究成果[4-8]已经给出了考虑单个维修点(n=1)
时问题的数学模型及其求解方法，对于多个维修需求点的战
时装备维修保障资源调度问题定义如下。
任 一 可 行 方 案 记 为 ϕ = {ϕ1 , ϕ2 , … , ϕn } ， 其 中
ϕ j = {( Ad1 , xd1 j ), ( Ad2 , xd2 j ), …, ( Adk , xdk j )} 表示第 j 个需求点的
引言
装备维修保障过程中涉及大量资源，主要有装备维修所 需要的备件、人员以及维修设备、设施。装 备 维 修 保障资 源是装备维修保障体系的重要组成部分，装 备 维 修 保障效 能的高低，在很大程度上取决于装 备 维 修 保障资源是否满 足武器系统的装备维修保障需求，科学合理的保障资源配置 不仅是保持和恢复装备完好的重要因素，还将直接影响武器 装备的快速、高强度出动[1,2]。
作战单元维修任务集资源需求集来自支请援
求
资
源
维修分队 分队配置
分队配置 … 分队配置
请 求
支 援
请 求
分队间调
配方案
修理所 修理所配置
修理所配置 … 修理所配置
资
支 援
请 求
源
支
分队间调
援
修理厂配置
配方案
图 1 战时装备维修保障资源信息请求及支援流程
2 战时装备维修保障资源调度模型
维修保障资源优化调度与当前的装备维修保障资源配 置方法有较大的区别，后者采用的方法是通过保障性分析得 到配置方案，比较适合于平时的装备保障决策，而前者针对 任务，结合具体的保障系统，重点分析在任务需求以及给定 的维修保障资源条件下如何得到最优配置方案，比较适合战 时的装备保障决策。
2.2.1 维修点重要度和资源保障度的确定
1) 维修点重要度
维修点重要度是指该点需要保障的重要程度，由作战任
务的紧迫性（β1）、损伤装备的可维修性（β2）、规定时间内 维修任务的完成率（β3）以及装备维修的时效性（β4）等四 个指标的加权和来确定，即
Optimization Dispatching Arithmetic of Equipment Maintenance Support Resources in Wartime
CAO Ji-ping, SONG Jian-she, GUO Jun, LIU Jian-ping
(Xi’an Research Institute of High-tech, Xi’an 710025, China)
(1978-), 男, 河南省社旗县人, 博士生, 研究方向为信息系统分析, 战场
抢修；刘建平(1980-), 男, 河北省景县人, 硕士生, 研究方向为信息分析
与处理, 维修信息化。
的战斗力，为战争赢得主动权。
1 装备维修保障资源分析
1.1 装备维修保障资源冲突
高技术战争条件下作战方式的多样性以及作战任务的 高强度和复杂性使得装备战损强度和频率加大，维修任务具 有重、杂、紧等特点，维修保障是以保障区域内多任务协同 维修方式进行的，现有的维修保障体制增加了维修保障资源 发生冲突的可能性。所谓维修保障资源冲突是指在不同的维 修任务间或在相同的维修任务中不同的维修项目间出现了 同一维修保障资源在时间节点上重叠[3]或短缺。这种重叠或 短缺有可能造成参与冲突者中断工作进程，因此必须尽早解 除这一隐患，优化调度战场环境下的保障资源。产生维修保 障资源冲突的主要原因有：
第 19 卷第 15 期 2007 年 8 月
系 统 仿 真 学 报© Journal of System Simulation
Vol. 19 No. 15 Aug., 2007
一种战时装备维修保障资源优化调度算法
曹继平，宋建社，郭 军，刘建平
（西安高技术研究所, 西安 710025）
摘 要：对引起战时维修保障资源冲突的原因进行了深入分析，建立了多维修点资源优化调度模型，
资源调度方案，d1,d2,…, dk 为数列 1,2, …, m 子列的一个组
合，称之为一个排列，且
k ∑ i=1
xdi
j
=
y j ，j=1,2,
…
,n,表明从 m
个支援点中挑出 d1,d2, …, dk 等支援点来提供资源，其数量分
别为 xd1 j , xd2 j , …, x 。 dk j
对某一方案作如下定义：
(2) 时间。现代战争中时间的重要性是不言而喻的。按 照维修保障资源调度的紧急程度，一般会出现两种情况：一 是越快越好。通常当部队装备出现故障或战损后达不到战备 完好性的要求，要求急需的维修保障资源能尽可能早的从各 资源储备点补充到维修点；二是限时送达。通常在战区发生 维修保障资源短缺，要求资源保障在一定时间内完成所需品 种和数量的调度。本文讨论的问题针对第一种情况。
给出了基于维修点保障优先度的资源优化调度算法。实例分析结果表明：装备维修保障资源的优
化调度能够在满足任务需求和给定的维修保障资源条件下优化资源调度方案，充分利用资源，缩短
待修装备的平均等待时间。
关键词：装备维修；保障资源；资源冲突；调度；优化；算法
中图分类号：O224; E9 文献标识码：A
文章编号：1004-731X (2007) 15-3390-05
元素的个数。对任意的 ϕ j ∈ϕ ,战场资源调度模型表示如下：
⎧⎪⎨mmiinn
T (ϕ j N (ϕ
) j)
(1)
⎪⎩st . ϕ j ∈ϕ
对于多个维修点的资源需求，往往存在“供不应求”的
情况，即：对于任意的 xi , i= 1, 2, …, m, yj, j= 1, 2, …, n,总
存在
m
∑
(3) 支援点数目。动用的支援点数目越少则所需的人力 物力也就越少，维修成本自然就会降低，指挥调度也就相对 越容易，维修保障任务完成的可能性也就越大。
另外，运输成本也是资源调度中应该考虑的一个因素， 它与运输的数量有关，一次运输数量大时，平均单位运输成 本就较低一些；运输量小时，单位运输成本就高。而且运输 问题往往涉及路线的选择，不是本文讨论问题的重点，另作 研究。
高技术条件下的现代化战争具有“高技术、高速度、高 消耗、快节奏”等特点，对装备维修保障提出了更高、更新 的要求。未来战争主要表现方式是联合作战，其装备维修保 障也将以联合保障的方式出现，各军兵种内的协同保障要求 更紧密配合、资源共享、协同维修。装备维修保障资源的优 化调度将会帮助解决协同维修过程中出现的维修保障资源 分配不均、计划不周、预测不准等问题，能够充分利用现有 资源，同时也缓解了维修经费不充足的问题[1]。尤其能够大 大缩短待修装备的平均等待时间，在较短的时间内恢复装备
(1) 计划不周。没有将维修过程中各影响因素考虑周全 或不具备计划预测能力时，将会使维修计划与计划目标之间 存在不确定段。在不确定段中就可能存在潜在的资源冲突因素。
(2) 战场态势预测不准。对战损强度、敌情我情、作战 进程预测不准，使得资源配置方案偏离了实际目标，为了矫 正偏差将需要重新配置资源，从而引起资源冲突。
定义：记支援第 j 个维修点所需支援点的个数为 N(ϕ j )， 维修开始的时间为 T(ϕ j )，这里维修开始的时间指维修任务 需求的所有资源均到达维修点的时间。
由 上 述 定 义 得 到 ， T (ϕ j )= max{td1 j , td2 j ,… , tdk j } ，
j=1,2,…,n，而 N(ϕ j )为支援点排列组成的集合{d1,d2,…,dk}中
装备维修保障资源调度决策过程需要考虑维修点优先 度、完成资源调度的时间及动用支援点数目这三个因素：
(1) 维修点优先度。在有限的资源条件下，当同一时间 有多个点有维修资源请求时，对各点进行保障的资源调度要 按一定的顺序进行。因此，优先保证重点部队、重点方向上 的资源供应是战略决策层重点考虑的问题。由于作战的特殊 性和战场环境的复杂性，本文引入维修点优先度的概念，从 部队的重要程度和资源的需求率两个方面来考虑。
收稿日期：2006-06-09
修回日期：2006-12-02
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目 (69931040)
作者简介：曹继平(1974-), 男, 陕西省眉县人, 博士生, 研究方向为信息
系统分析, 装备维修保障；宋建社(1954-), 男, 陕西省富平县人, 教授,