装备保障仿真中的装备损坏程度区分系统和区分方法

摘要

本发明公开了一种装备保障仿真中的装备损坏程度区分系统和区分方法，其包括下述模块：A、历史战损分析模块；B、历史战损管理模块；C、型号装备战损集合模块；D、战损等级规律选择模块；E、装备战损模拟模块；F、战损部件实例组合模块；G、战损实例状态数据管理模块。本系统通过历史战损管理模块，提供装备损坏程度区分的等级数据，其是根据历史相似作战过程中装备损坏程度区分等级数据概率统计得出；之后通过数值仿真以随机实验的方式来产生装备损坏程度区分等级数据和损坏部件的数据，作为装备保障仿真系统运行的前提条件。因此，本系统具有装备损坏程度区分规律合理、具有合理的变化性、仿真训练效果明显、简单易行等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种装备保障仿真系统，尤其是一种装备保障仿真中的装备损坏程度区分系统和区分方法。

背景技术

部队工作包括军事工作、政治工作、后勤工作和装备工作四个业务方面，装备工作（战时一般称为装备保障工作）是整个部队工作组织实施的重要基础。装备保障工作主要涉及装备物资供应、装备维修、装备战场管理等内容。

在装备保障工作中，一装备损坏事件产生后，装备损坏发生所在单位的装备部门首先要区分装备损坏程度。基本过程和使用如图1所示。

装备损坏程度区分等级，根据我军现行体制分为轻损装备（维修时间为40分钟以内）、中损装备（维修时间为40分钟到120分钟）、重损装备（维修时间为120分钟到360分钟）和报废（维修时间为360分钟以上）四个级别。依据维修等级体制，团级单位负责轻损装备的维修、师级单位负责中损装备的维修、军和军以上单位负责重损装备的维修，报废装备不需要修理，但需要根据报废装备的数量酌情考虑申请新的装备。装备损坏程度区分的基本过程，是装备部门评估人员确定损坏装备的所有损坏部件，之后加和所有损坏部件根据经验明确的所需维修时间，根据得到的所需维修时间和与装备损坏程度区分等级体制匹配，确定损坏程度，进而进行维修保障决策。

在维修保障决策中，根据一台损坏装备确定的损坏程度区分等级，首先要用装备损坏程度区分等级数据与本单位的维修级别匹配，确定损坏装备处理方式，或上交维修，或本单位维修，或者是报废处理。确定了维修单位后，相应的维修单位在维修过程中还要根据损坏装备部件更新情况确定器材供应需求。所以装备损坏程度区分是装备保障工作最前端最重要的需求。

装备保障仿真是基于计算机仿真模拟装备保障工作的基本活动，在当前缺少实战环境、实兵演练费效比低的情况下，是装备保障训练和研究的主要手段之一。

实际上，装备损坏程度在战时是由具体的作战对抗产生的；因此在装备保障仿真中，理论上也应该由作战对抗仿真来确定装备损坏程度区分。这样做带来的问题是首先要开发作战对抗仿真系统，但作战对抗仿真系统开发的工作量比装备保障仿真系统开发的工作量要大得多，经济效益上不合理。

还可以采取的方法是为装备保障仿真系统购买现有的作战对抗仿真系统，作为装备保障仿系统的前端，提供装备损坏情况。这种方法存在的问题是作战对抗仿真系统的配置和应用本身也非常复杂，需要较多的专业作战导调人员和导调资源，经济效益上也不合理；另外专门的作战对抗仿真系统由于关注重点不同，绝大多数提供的装备损坏情况不详细，技术上对装备损坏程度区分的支撑也不好，实际上也不太可行。

装备损坏程度区分研究的另一个方向是整体上预测特定作战一定阶段和时期内装备损坏程度区分规律，作为确定一定时期内装备维修任务、分析装备保障力量运用等问题的前端。这种研究成果描述的是一段时间内装备损坏程度区分规律的预测问题，暂时无法在装备保障仿真中用于确定损坏程度区分。

当前大多数装备保障仿真系统中，对于这一问题的处理方法，是人为的为装备损坏事件提供固定规律的装备损坏程度区分等级数据。即把实际装备损坏程度区分的流程反过来实施，对于每一次损坏装备事件的产生，首先人为指定其损坏程度区分等级；进而根据损坏程度等级为损坏装备实例指定相应的损坏部件，装备保障仿真系统操作人员再以人为指定的损坏部件数据结果为前提条件；据此进行装备损坏程度评估，确定其损坏程度区分等级，实施装备保障决策，或者研究装备保障力量的运用问题，推动整个装备保障仿真系统运用。

这种方式简单易行；但在装备保障仿真中，在一定损坏装备数量下，不同的装备保障损坏程度区分规律，决定着维修保障任务量和器材物质供应任务量多少的不同，进而给受训人员装备保障决策训练或者装备保障力量运用研究所提供的前提条件是不同的；不合理的装备损坏程度区分规律，所提供的前提条件会对装备保障决策训练或装备保障力量运用研究起反作用。人为给定装备损坏程度区分等级数据的做法，最直接的问题是装备损坏程度区分等级数据的合理性无法保证；另外由于数据是人为提供的，成套的数据案例必然较少且固定，在同一套案例数据下仿真实验时装备损坏的产生、损坏程度区分等级和损坏部件等数据结果都是固定的，导致训练场景没有变化性，进而训练效果不明显；由于没有变化性，这种方法使装备保障仿真应用于装备保障力量运用研究的目标也很难实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地保证数据的合理性和变化性的装备保障仿真中的装备损坏程度区分系统；本发明还提供了一种装备保障仿真中的装备损坏程度区分方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括下述模块：A、历史战损分析模块：分析不同历史作战案例中装备损坏程度等级数据，确定其概率规律；

B、历史战损管理模块：以作战类型、作战样式和作战阶段为依据，管理上述历史战损分析模块得到的历史概率规律；

C、型号装备战损集合模块：以装备损坏程度区分等级的时间划分为依据，根据部件维修需要的时间数据，通过随机组合的形式，确定不同型号装备的轻损、中损、重损和报废状态下可能的损坏部件组合，并提供管理机制；

D、战损等级规律选择模块：确定仿真实验的作战类型、作战样式和作战阶段，与历史战损管理模块提供的历史概率规律进行匹配，确定仿真实验的历史概率规律；

E、装备战损模拟模块：仿真实验中，针对每一次装备损坏实例的发生，根据战损等级规律选择模块确定的历史概率规律，随机给出特定装备损坏实例的损坏程度区分等级数据；

F、战损部件实例组合模块：针对装备战损模拟模块提供的一次装备损坏实例的装备型号及损坏程度区分等级，通过型号装备战损集合模块随机确定一组该装备的损坏部件集合，作为该设备的实例损坏部件；

G、战损实例状态数据管理模块：利用战损部件实例组合模块获得的实例损坏部件数据，更新仿真实验中相应损坏装备实例的部件状态为损坏。

本发明所述模块A中：某次历史作战的装备损坏程度区分等级数据概率规律表示为作战特征序列、概率规律序列；所述作战特征序列由作战类型、作战样式和作战阶段组成，所述概率规律由轻损事件、中损事件、重损事件和报废事件的概率分布率组成。

本发明所述模块C中：根据型号装备损坏部件维修用时之和确定其属于轻损、中损、重损或报废状态。

本发明所述模块E中：根据战损等级规律选择模块确定的历史概率规律，使用其累积分布函数产生随机数，随机给出特定装备损坏实例的损坏程度区分等级数据。

本发明方法采用上述区分系统，所述方法步骤为：

（1）由历史战损分析模块分析不同历史作战案例中装备损坏程度等级数据，确定其概率规律；

（2）以作战类型、作战样式和作战阶段为依据，由历史战损管理模块管理上述历史战损分析模块得到的历史概率规律；

（3）以装备损坏程度区分等级的时间划分为依据，根据部件维修需要的时间数据，通过随机组合的形式，由型号装备战损集合模块确定不同型号装备的轻损、中损、重损和报废状态下可能的损坏部件组合，并提供管理机制；

（4）确定仿真实验的作战类型、作战样式和作战阶段，与历史战损管理模块提供的历史概率规律进行匹配，由战损等级规律选择模块确定仿真实验的历史概率规律；

（5）仿真实验中，针对每一次装备损坏实例的发生，根据战损等级规律选择模块确定的历史概率规律，由装备战损模拟模块随机给出特定装备损坏实例的损坏程度区分等级数据；

（6）针对装备战损模拟模块提供的一次装备损坏实例的装备型号及损坏程度区分等级，战损部件实例组合模块通过型号装备战损集合模块随机确定一组该装备的损坏部件集合，将其作为该设备的实例损坏部件；

（7）战损实例状态数据管理模块利用战损部件实例组合模块获得的实例损坏部件数据，更新仿真实验中相应损坏装备实例的部件状态为损坏。

在实际的作战对抗中，每一次装备损坏其装备损坏程度区分等级数据存在偶然性，但从整个作战过程看，特定作战类型、作战样式和作战阶段下装备损坏程度区分等级数据呈现一定的概率规律；并且相似的作战过程产生的装备损坏程度区分等级数据概率必然呈现一定相似性。这种相似性是军事研究活动中广泛应用的案例研究法的基础。

本发明中的历史战损管理模块，提供的装备损坏程度区分等级数据，遵循由历史案例得出的概率规律，数据的合理性具有更强的说服性；同时，即使对于同一个历史战损管理模块，其在两次装备保障仿真实验中，产生的装备损坏程度区分等级数据也是不同的，具有合理的变化性。因此本发明所提出的历史战损管理模块，能够提供整体上符合作战规律的数据，具体实施过程中又能呈现合理的变化性，能够较好地满足装备保障训练和研究的要求，前期数据的准备也简便易行，具有较强的创新性和使用性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明处理装备保障仿真中装备损坏程度区分的基本思路是不依赖于作战仿真系统，通过历史战损管理模块，人为提供装备损坏程度区分的等级数据。不同于现有技术的做法是装备损坏程度区分等级数据的规律，是根据历史相似作战过程中装备损坏程度区分等级数据概率统计得出，之后通过数值仿真以随机实验的方式来产生装备损坏程度区分等级数据和损坏部件的数据，作为装备保障仿真系统运行的前提条件。因此，本发明具有装备损坏程度区分规律合理、具有合理的变化性、仿真训练效果明显、简单易行等特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是装备损坏程度区分流程示意图；

图2是本发明系统结构示意图。

具体实施方式

本装备保障仿真中的装备损坏程度区分系统包括7个模块，包括仿真前的3个模块，仿真实施的4个模块；其区分方法同样包括7个步骤。

（一）图2所示，本系统和方法仿真前的3个模块和步骤如下所述：

A、历史战损分析模块：分析不同历史作战案例中装备损坏程度等级数据，确定其概率规律。

根据概率论的基本理论：事件A的概率在随机实验中重复次数足够的情况下，频率f(A)与概率P(A)可以近似认为相等。由于在一次作战中，团级单位装备损坏数量一般可达到30至50台次，师级单位装备损坏数量可达120至200台次，因此在确定不同历史作战案例中装备损坏程度区等级数据的概率规律时，用频率代表概率来实现。

即P(轻损)=f(轻损)=轻损装备数/损坏装备总数；

某次历史作战，其装备损坏程度区分等级数据概率规律可表示为作战特征序列C、概率规律序列L；

某历史作战，作战特征序列为：C（作战类型1，作战样式1，作战阶段1），概率规律为：L(f(轻损)，f(中损)，f(重损)，f(报废))。

本模块将利用作战类型、作战样式和作战阶段确定某次历史作战的作战特征序列，根据装备损坏程度区分等级标准，得到该次历史作战的战损程序区分概率。大量相同作战特征序列的历史作战的战损程序区分概率的组合分析，即可得到历史概率规律。

B、历史战损管理模块：以作战类型、作战样式和作战阶段为依据，管理上述历史战损分析模块得到的历史概率规律；形成作战特征序列和历史概率规律组成的数据库。

C、型号装备战损集合模块：以装备损坏程度区分等级的时间划分为依据，根据部件维修需要的时间数据，通过随机组合的形式，确定不同型号装备的轻损、中损、重损和报废状态下可能的损坏部件组合，并提供管理机制；

确定可能损坏部件组合的计算方法为：

如某型号装备有部件A、部件B，部件A、B根据维修经验统计得到的所需维修时间（单位：分钟）分别为W(A)、W(B)，如有：

W(A)+W(B)≤40

则部件A、部件B为某型号装备轻损损坏部件组合之一。

其它损坏程度区分等级的部件组合依次类推，中损部件组合40＜W(A)+W(B)≤120；重损部件组合120＜W(A)+W(B)≤360；报废部件组合W(A)+W(B)＞360。

（二）图2所示，本系统和方法仿真实施的4个模块和步骤如下所述：

D、战损等级规律选择模块：根据装备保障仿真实验中装备保障的部署情况，确定仿真实验的作战类型、作战样式和作战阶段，与历史战损管理模块提供的历史概率规律进行匹配，确定本次仿真实验需要的历史概率规律；在匹配无结果的情况下，选择默认规律。

E、装备战损模拟模块：仿真实验中，针对每一次装备损坏实例的发生，根据战损等级规律选择模块确定的历史概率规律，使用其累积分布函数产生随机数，模拟装备损坏程度区分的随机实验，给出特定装备损坏实例的损坏程度区分等级数据。

具体的算法如下：

假定：装备损坏程度区分某种等级的出现是一个随机变量X，其取值根据需要设定，本实施例中取值为1（轻损）、2（中损）、3（重损）和4（报废），则随机变量X的分布率根据历史概率规律见表1：

表1：随机变量X的分布率

随机试验的数值模拟步骤为：

（a）确定随机变量X的累积分布函数F(x_i)，见表2；

表2：随机变量X的累积分布函数F(x_i)

（b）由[0，1]区间上均匀分布随机数发生器产生随机数u；

（c）求非负整数j，满足：F(x_j-1)＜u≤F(x_j)；

（d）令x=x_j；

则x值表示为某次装备损坏实例通过随机实验确定的损坏程度区分等级数据。

F、战损部件实例组合模块：针对装备战损模拟模块提供的一次装备损坏实例的装备型号及损坏程度区分等级，在型号装备战损集合模块中，通过均匀分布的随机实验，确定一组该装备的损坏部件集合，作为该设备的实例损坏部件；均匀分布的随机实验可通过软件语言提供的函数实现。

G、战损实例状态数据管理模块：利用战损部件实例组合模块获得的实例损坏部件数据，更新仿真实验中相应损坏装备实例的部件状态为损坏。

通过以上7个步骤，针对一次装备损坏实例，装备损坏区分产生器最终能够提供用于装备损坏评估所需要的损坏部件数据，支撑装备保障仿真系统的运行。