一种装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法

摘要

一种装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法，其步骤如下：1)按照任务层次对基本作战单元的任务过程进行分解；2)按照分解后的任务层次，制定任务计划；3)按照任务计划，开始执行任务剖面。任务剖面开始时根据任务剖面执行所需的装备数量进行装备调度；4)若装备调度成功，开始执行任务单元，进入任务单元执行逻辑；若装备调度失败，进入任务剖面结束处理逻辑；5)任务单元结束流程；6)任务剖面结束流程。本发明提出了一种通用的装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法，提高了装备RMS分析仿真的水平，指导了装备RMS分析工作的开展、实施，提高了装备RMS分析的客观性、全面性和科学性。

说明书

(一)技术领域

本发明提供一种装备可靠性维修性保障性(以下简称RMS)分析仿真任务的逻辑流程建立方法，属于系统可靠性仿真技术领域。

(二)背景技术

装备的RMS特性是影响装备作战效能、作战适用性、作战能力及寿命周期费用的重要因素。装备RMS分析结果的科学性与合理性，主要取决于对装备在未来作战条件下实际使用与保障情况的准确分析和对整个装备系统的作战效能影响的正确估计。装备RMS分析过程是一个需要考虑大量可变因素影响、反复迭代的复杂逻辑分析与计算过程，仅利用数学模型和常规解析手段，难以完成上述的复杂分析工作，因此利用仿真手段进行分析成为一种可靠且可行的方法。

通过建立模型对装备使用作战和维修保障环境进行正确的描述是装备RMS分析仿真的基础。要获得正确的仿真分析结果，还需要在仿真模型的基础上，通过正确的仿真逻辑对装备的使用过程中出现的事件进行处理并能分析装备RMS特性对这些事件的影响。因此，装备RMS分析的核心工作是建立正确的仿真逻辑流程。

装备作战任务是驱动装备RMS分析仿真的主动力，也是装备RMS分析仿真的核心。因此，建立正确的装备RMS分析仿真任务逻辑流程是进行装备RMS分析仿真的关键问题。

装备RMS分析仿真任务逻辑流程的主要内容有：1)按照任务层次对装备任务进行分解，便于仿真中对任务过程的描述；2)对任务过程中各种事件(如任务开始、任务结束、任务失败)进行处理，并按照事件间的逻辑关系组织任务事件的时序；3)处理装备RMS特性对装备任务过程的影响，如装备发生故障次数较多时对任务过程的影响；4)管理仿真过程的推进。

本发明在充分研究装备RMS分析仿真的内涵的基础上，总结多种装备任务过程的特点，给出具有广泛适用性的装备RMS分析仿真任务逻辑流程的建立方法，指导装备RMS分析仿真工作的进行。

(三)发明内容

1目的

本发明的目的是提供一种装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法。在对装备任务过程按照层次结构进行分解的基础上，系统的描述装备任务过程中所发生的任务开始、任务结束、任务失败、装备故障等事件，并按照时序关系对这些事件进行处理，从而驱动仿真的推进。该发明总结多种装备任务过程的特点，本发明所设计的任务逻辑流程充分考虑不同装备执行任务时的不同要求，使本发明具有广泛的通用性，适用于多种装备的RMS分析仿真过程。

2技术方案

本发明一种装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法，其步骤如下：

步骤1：按照任务层次对基本作战单元的任务过程进行分解；

步骤2：按照分解后的任务层次，制定任务计划；

步骤3：按照任务计划，开始执行任务剖面，任务剖面开始时根据任务剖面执行所需的装备数量进行装备调度；

步骤4：若装备调度失败，进入任务剖面结束处理逻辑；若装备调度成功，开始执行任务单元，则进入任务单元执行逻辑，其方法如下：

步骤4.1：任务单元开始阶段，首先进行历史故障检查，以判断遗留故障对任务单元的影响；

步骤4.2：历史故障检查结束后，若无历史故障或历史故障对任务执行没有影响，进入申请保障资源阶段；检查装备执行该任务单元是否需要保障资源，若需要则进行保障资源调度，若不需要则直接进入故障处理阶段；

步骤4.3：在任务单元的故障处理阶段，按照任务单元的持续时间，接收任务单元持续时间内的装备故障，并对故障进行处理；

步骤5：对任务单元持续时间内的装备故障处理结束后，进入任务单元结束逻辑；

步骤6：若第5步中结束的任务单元为该任务剖面的最后任务单元，则进入任务剖面结束逻辑。

其中，在步骤1中所述的基本作战单元按照功能和结构可分为旅、团、营等层次。在本发明中所述的任务逻辑流程是指基本作战单元的任务逻辑流程。

在步骤1中所述的任务层次是指：任务单元、任务剖面、任务序列三层结构。

该任务单元描述单个装备在任务过程中执行的某一具体事件，如飞机起飞。任务单元是任务层次中的最小单元，基本作战单元的任务经过分解后最终表现为一系列按照时序关系排列的任务单元。

该任务剖面描述单个装备单次任务过程中的所有事件和事件间的时序关系。任务剖面有若干个任务单元按照一定时序关系组成。

该任务序列描述基本作战单元中的所有装备的任务过程中的所有事件和事件间的时序关系。任务序列有若干个任务剖面按照一定时序关系组成。

按照任务层次对基本作战单元的任务过程进行分解后，基本作战单元的任务过程可由任务序列进行描述，任务序列可由按照时序关系组成的任务剖面进行描述，任务剖面可由按照时序关系组成的任务单元进行描述。因此，基本作战单元的任务过程最终体现为任务单元的执行过程。因此，本发明建立的任务逻辑流程是以任务单元的逻辑流程为基础的。

其中，在步骤2中所述的任务计划指任务剖面的执行计划。任务剖面的执行计划的内容包括：1)任务序列所包含的任务剖面数目及任务剖面的执行时序；2)任务剖面开始执行的触发条件；3)任务剖面执行所需的装备数量及任务剖面执行成功所需的最小装备数量；4)任务剖面所含的任务单元数目及任务单元的时序关系；5)任务剖面执行成功或任务剖面执行失败的判定条件。

本发明考虑两种任务剖面的触发条件：1)固定时间触发，即按照任务剖面的开始时间，到时即开始执行；2)顺延起点触发，即上一任务剖面执行结束(包括任务剖面执行成功和任务剖面执行失败两种)之后本剖面才开始执行。

其中，在步骤3中所述的装备调度指根据任务计划中的任务剖面执行所需的装备数量及任务剖面执行成功所需的最小装备数量，申请空闲装备执行该任务剖面。若申请到的空闲装备数量大于等于最小装备数量，则开始执行该剖面且将申请到的装备置为工作状态，反之判定该任务剖面执行失败。空闲装备指非工作状态和非维修状态的装备。

其中，在步骤4.1中所述的历史故障检查指在任务单元执行开始之前，首先检查装备存在的故障，若存在故障则要检查故障是否影响任务单元执行。若故障影响任务单元执行，则需要对故障进行维修，待故障修复后再开始任务单元执行。判断故障是否影响任务单元执行的依据是任务单元所对应的任务可靠性框图。任务可靠性框图指与任务单元执行相关的装备部件按照一定的逻辑关系(串联、并联、旁联、N中取K)组成的框图。可将任务可靠性框图看作一个装备部件组成的回路，任务可靠性框图中任意一个装备部件发生故障，都可通过该回路判断部件故障对任务单元执行的影响。

在步骤4.2中所述的申请保障资源是某些装备任务单元执行所必须的(如某导弹的技术准备阶段需要工位等保障资源)。因此，首先判断任务单元执行是否需要申请保障资源，若不需要则直接进入故障处理阶段。在申请保障资源阶段，一旦申请保障资源失败，则任务单元执行失败，即进入任务单元结束逻辑。

在步骤4.3中所述的故障处理阶段是任务逻辑流程的核心过程。故障处理阶段的主要内容是处理任务单元持续时间内发生的所有装备故障及由于装备故障所导致的事件(如维修等待、任务单元执行失败)。

其中，在步骤5中所述的任务单元结束逻辑包括两方面内容：任务单元执行成功逻辑和任务单元执行失败逻辑。若该任务单元不是任务剖面的最后任务单元且任务单元执行成功则开始执行任务剖面的下一任务单元；若该任务单元执行失败则任务剖面的其他任务单元也判定为失败，进入任务剖面结束逻辑。

其中，在步骤6中所述的任务剖面处理逻辑包括两方面内容：任务剖面执行成功逻辑和任务剖面执行失败逻辑。若该任务剖面不是任务序列的最后任务剖面且任务剖面执行成功则开始执行任务序列的下一任务剖面；若该任务剖面执行失败且该任务剖面不是任务序列的最后剖面，则按照任务计划判断下一任务剖面何时开始执行。若任务计划中下一任务剖面的触发方式是延时触发，则该任务剖面执行失败后，下一任务剖面立即开始执行。

本发明一种装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法，其优点是：

(1)本发明综合了多种装备任务过程的特点，综合考虑多种装备任务过程影响因素，提出的任务逻辑流程具有广泛的通用性。

(2)本发明用任务层次对装备任务过程进行分解，分解后对装备任务过程的描述便于仿真程序的开发。

(四)附图说明

图1为装备调度流程图

图2为申请保障资源流程图

图3为故障处理流程图

图4为任务单元结束流程图

图5为任务剖面结束流程图

图6为任务逻辑总体流程图

(五)具体实施方法

本发明一种装备RMS分析仿真任务的逻辑流程建立方法，其步骤如下：

步骤1：按照任务层次对基本作战单元的任务过程进行分解。

本发明的任务层次为：任务单元、任务剖面、任务序列。任务分解后的任务单元、任务剖面、任务序列的信息如表1-表3所示

表1任务单元数据表

  编号  名称  格式  备注  1  任务单元名称  文本  2  任务单元维修类型  文本  任务中可以维修、任务中不可以维修  3  持续时间  数字  5  可靠性框图名称  文本  由可靠性框图定义

表2任务剖面数据表

  编号  名称  格式  备注  1  任务剖面名称  文本  3  任务单元次序  数字  4  任务单元名称  文本

表3任务序列数据表

步骤2：按照分解后的任务层次，制定任务计划。

步骤3：按照任务计划，开始执行任务剖面。任务剖面开始时根据任务剖面执行所需的装备数量进行装备调度。

装备调度处理流程如图1所示。从任务计划中获取到该任务剖面执行所需的装备数量后，首先查询是否有可用装备，若有则将完好装备数量减一并将该装备状态置为在使用；若没有可用装备，则本次申请进入装备等待队列，按照预定的等待时间，在等待时间之后再进行装备调度。

装备调度结束后，若获得的可用装备数量大于等于任务剖面执行成功所需的最小装备数量，则任务剖面开始执行，反之，判定任务剖面执行失败。

步骤4：若装备调度成功，开始执行任务单元，进入任务单元执行逻辑；若装备调度失败，进入任务剖面结束处理逻辑。

步骤4.1：任务单元开始阶段，首先进行历史故障检查，以判断遗留故障对任务单元的影响。历史故障是指装备在之前的任务过程中发生的未被修复而遗留的故障。历史故障在之前的任务过程中可能对任务执行没有影响，因而未对其进行处理。历史故障检查的目的是检查遗留故障对该任务单元执行的影响。若历史故障影响任务单元执行，则需对故障进行修复；若历史故障不影响任务单元执行则进入申请保障资源阶段。

对故障修复过程的处理：在本发明中每个任务单元规定一个允许延误时间，在允许延误时间内被修复的故障视为无故障，超过允许延误时间之后，则判定故障修复失败，需根据任务单元的任务可靠性框图判定故障对任务的影响。

步骤4.2：申请保障资源阶段。

申请保障资源流程如图2所示。申请保障资源流程与装备调度流程类似。首先获取该任务单元所需的资源种类和资源数量，检查资源队列是否有可用资源，若有可用资源则将保障资源分配给执行该任务单元的装备；若当前没有可用资源(资源已被占用)，则进入资源等待队列，并根据任务单元的允许延误时间，查看在允许延误时间内是否获得可用资源，若未获得可用资源的则判定任务单元执行失败。

步骤4.3：故障处理阶段。

故障处理阶段是任务逻辑流程的核心过程，故障处理流程如图3所示。在故障处理阶段中，接收任务单元持续时间内的故障并对故障进行处理。

接收到故障后，首先利用任务可靠性框图判断故障对任务单元执行的影响，若不影响任务单元执行则暂不进行处理；若影响任务单元执行则对故障进行维修。若在任务单元允许延误时间内，故障维修完成则判定故障被修复，否则故障未被修复。若故障未在任务单元允许延误时间内被修复，则判定任务单元执行失败；若故障在任务单元允许延误时间内被修复，则任务单元继续执行。当仿真时刻为任务单元持续时间加累计维修时间时，判定任务单元执行成功。

若在任务单元持续时间内未接收到故障，则当仿真时刻为任务单元持续时间加累计维修时间时，判定任务单元执行成功。

步骤5：任务单元结束流程。

任务单元结束流程如图4所示。首先判断任务单元状态：1)若任务单元由于出现故障且故障不允许维修造成任务单元终止，则释放保障资源，检查是否允许进行装备调度重新执行该任务单元，若允许进行调度则进行装备调度，之后进入任务剖面结束逻辑，若不允许进行调度则进入任务剖面结束逻辑；2)若任务单元由于出现故障且故障允许维修，但维修时间超过任务单元允许延误时间造成任务单元终止，则释放保障资源，检查是否允许进行装备调度重新执行该任务单元，若允许进行调度则进行装备调度，之后进入任务剖面结束逻辑，若不允许进行调度则进入任务剖面结束逻辑；3)若任务单元执行成功，则释放保障资源，检查任务单元是否为任务剖面的最后任务单元，若是进入任务剖面结束逻辑，若不是则退出该流程。

步骤6：任务剖面结束流程。

任务剖面结束流程如图5所示。获取所有任务剖面执行结束的装备的信息，从首装备开始对装备状态进行检查。首先检查装备带有的故障数量N，若N＝0，则该装备为完好装备，检查此时的装备等待队列，若有任务剖面正在等待装备则将完好装备分配给等待装备的任务剖面；若故障数N不为零，则对所有故障进行逐个修复，所有故障都被修复的装备同样视为完好装备，并再次检查装备等待队列，将完好装备分配给等待装备的任务剖面。直至该任务剖面的所有装备都检查结束，退出该流程。

任务逻辑总体流程如图6所示。

兹举实施案例如下：

根据某型飞机的典型案例，在飞机可靠性水平和任务要求一定的情况下，简化考虑任务过程中的维修和保障事件，根据本发明的任务流程编写仿真程序，得到在该可靠性水平和任务要求下飞机的战备完好性、任务成功性水平。本案例中的基本作战单元包括10架飞机。

表4-表7为仿真输入的数据，表8-表9为仿真输出数据。

表4飞机结构数据表

 单元名称  数量  单元类型 可靠性参数1 航电系统  系统 航电子系统1  1  部件 620 动力系统  系统 动力子系统1  2  部件 543 飞控系统  系统 飞控子系统1  部件 564 ......  ...  ... ...

表5任务单元数据表

  任务单元名称  是否可修 持续时间(h) 允许延误时间(h)  任务前准备  可维修  2  0.3  到达任务空域  不可维修  2  0

  巡航  不可维修  2  0  返航  不可维修  1.5  0  任务后检查  可维修  1.5  0.3

表6任务剖面数据表

  任务剖面名称  任务单元次序  任务单元名称  剖面1  1  任务前准备  剖面1  2  到达任务空域  剖面1  3  巡航  剖面1  4  返航  剖面1  5  任务后检查  剖面2  1  任务前准备  剖面2  2  到达任务空域  剖面2  3  巡航  剖面2  4  返航  剖面2  5  任务后检查

表7任务序列数据表

表8装备输出信息表

表9基本作战单元输出信息表

  参数名称  参数值  任务取消率  0  使用可用度  0.836  战备完好率  1  平均任务延迟时间(h)  1.232  出动架次率  1.844  单机日出动架次率  0.315  基本作战单元日出动架次  3.147  基本作战单元任务成功率  0.901