A multi-agent based intelligent configuration method for aircraft fleet maintenance personnel

A multi-agent based fleet maintenance personnel configuration method is proposed to solve the mission oriented aircraft fleet maintenance personnel configuration problem. The mainte- nance process of an aircraft fleet is analyzed first. In the process each aircraft contains multiple parts, and different parts are repaired by personnel with different majors and levels. The factors and their relationship involved in the process of maintenance are analyzed and discussed. Then the whole maintenance process is described as a 3-layer multi-agent system （MAS） model. A com- munication and reasoning strategy among the agents is put forward. A fleet maintenance personnel configuration algorithm is proposed based on contract net protocol （CNP）. Finally, a fleet of 10 aircraft is studied for verification purposes. A mission type with 3 waves of continuous dispatch is imaged. Compared with the traditional methods that can just provide configuration results, the proposed method can provide optimal maintenance strategies as well.

大规模飞机排班问题研究综述

飞机排班是航班计划的关键环节,直接影响民航运输的安全和经济效益。随着中国机队规模的稳步扩张,大规模飞机排班问题的研究愈发迫切;然而,早期基于连接网络或时空网络的机型指派模型及侧重运营收益、维修需求或鲁棒性的飞机排班问题模型,在问题规模、约束条件数量等方面往往受限,不能满足大规模飞机排班需求。本文在分析各类排班问题关联性和局限性的基础上,归纳了大规模一体化飞机排班问题的模型及其求解算法,分析了各算法的适用范围、优势和不足,并发现:分阶段排班模型无法保证全局最优解,一体化飞机排班模型更具有实际意义;精确算法理论上可保证求得最优解,但运算复杂、耗时长、模型分解难度大;启发式算法计算速度快,步骤简单,但无法保证求解的质量和算法的稳定性。在此基础上,进一步提出了未来大规模一体化飞机排班问题的研究方向:①问题建模方面,可在优化航线网络结构的同时,综合考虑航线需求、时间均衡调度和个性化机组指派等因素,建立一体化飞机排班集成模型,以解决现有模型的局限性;②问题求解方面,可以将Benders分解和列生成算法相结合,将整个问题分解为相对简单的主问题和子问题的组合,减少求解难度;也可将精确算法和启发式算法相结合,在保证求解精度的前提下尽量减少运算耗时,提高求解效率。

航母编队一体化反导效能评估

对航母编队反导拦截能力评估的准确性将影响中方导弹突防作战效能分析及任务筹划,因此展开航母编队一体化反导的效能评估模型构建和仿真分析。以美军典型航母战斗群为研究对象,分析其防空反导系统架构以及作战流程,并基于关键参数对探测雷达、拦截弹、密集阵、干扰装置等重要环节进行了机理分析与模型构建、优化,同时结合蓝方来袭武器状态参数进行了子系统效能概率以及联合反导概率分析。最后以典型阵位下的航母编队反导效能评估为例,验证了模型的可行性。仿真结果表明当航母编队在200 km以上的距离有效探测到飞行速度低于12 Ma的来袭弹时,其反导成功率能够达到90%以上。

飞机编队飞行保障系统的建模与仿真

采用先进建模仿真技术实现了非战时飞机编队飞行保障仿真系统。系统不仅能够建立飞机编队飞行保障过程模型,描述飞机编队飞行保障过程中的基本活动如飞行、故障发生、计划性维修及非计划维修;还能够按照各种事件的发生规律进行仿真,反映飞机编队在一段时间内累积飞行时间、定时维修及故障维修的情况。介绍了实际飞行保障过程,给出仿真模型描述,最后阐述了使用框图建模方法实现仿真系统的过程。

航空母舰发展的思考

针对航空母舰(简称"航母")的发展规划和研制,系统总结分析国外航母装备发展的主要趋势及研制发展的主要特点,重点从航母论证、设计及新型装备技术发展等方面归纳后续航母研制发展的潜在方向,结合航母发展实际,在吸收借鉴国外航母装备发展的先进理念和发展经验基础上,从关键装备技术发展、编队统筹建设、系统工程、人机系统集成和航母文化等方面提出航母建设与研制的建议与想法。

军用飞机机群战备完好性研究

综合考虑任务要求、保障对象、保障系统三者之间的运行机理,建立了一种基于任务驱动的机群战备完好性仿真模型。以作战任务要求和机群技术状态为输入,进行O&MTA,建立逻辑确定而工期随机的PERT网络,分析PERT网络中各节点和路径上的维修时间、备件延误时间、资源组等待时间的分布函数和参数,然后用Monte Carlo仿真确定成为关键路径概率最高的路径为关键路径,最后用Monte Carlo方法对选定的关键路径进行计算,得出机群装备战备完好率随着保障时间的变化曲线。计算结果表明该仿真模型可以较好反映不同任务要求与保障系统下机群可用性的真实情况,为装备的作战使用提供较好的决策依据。

基于PERT网络的机群保障任务时间成本优化

针对保障任务时间成本优化问题,建立了机群保障任务的计划评审技术图,假设保障活动工期服从指数分布,任务成本函数为不连续函数,建立机群保障任务时间-成本的优化问题模型,采用蚁群算法和蒙特卡罗仿真技术设计求解方法,研究过程中采用不同的参数设置和实验数据对模型进行验证,验证结果表明所建模型有较好的计算结果和合理的计算时间。

多机种大机群再次出动保障资源配置仿真与优化

针对多机种大机群再次出动保障资源组合配置复杂问题,在考虑不同机型、不同保障期望值时间和不同主体资源类型新增复杂因素基础上,建立基于排队网络的多机种保障过程仿真模型,提出了实现保障资源配置优化的仿真算法,该算法以机群保障总时间、飞机平均保障时间、机群保障的平均强度、资源代价、保障忙闲均衡和资源供需均衡为优化目标,以服务节点的机群平均等待时间大小作为资源增减依据,对多机种大机群保障资源数量进行仿真测算和组合优化。通过仿真分析,结果表明:资源通用性是影响多机种保障效率和保障资源优化配置结果的关键要素。

机群结构耐久性分析的裂纹萌生方法

为采用裂纹萌生方法(CIA)进行机群结构耐久性分析,需要综合考虑载荷谱分散和结构特性分散,但是关于综合考虑结构特性和载荷谱分散的机群寿命标准差取值应如何确定并未给出明确的方法。为此,进行了某飞机某关键结构7B04 T74铝合金模拟试件在3个单机谱下的耐久性试验,通过断口判读确定试件裂纹萌生寿命,反推得到结构细节的三参数式P-S-N曲线参数,对比分析表明载荷谱差异对P-S-N曲线参数无影响。为描述机群载荷谱分散的影响,提出了机群"当量"P-S-N曲线的概念和参数估计方法。采用疲劳分析方法确定细节裂纹超越概率,对损伤度进行评估,建立了综合考虑结构特性分散和载荷谱分散的CIA。

基于延误传播的飞机排班一体化鲁棒优化模型

为了减少航班延误对航班运行计划的影响,在分析航班延误传播特性及其分布的基础上,以总波及延误时间最少和航空公司运营成本最小为优化目标,建立了双目标飞机排班一体化网络流鲁棒优化模型.将该模型应用于国内某航空公司的实际运营数据进行实例分析,利用列生成和分枝定价法求解,结果表明:用本文模型优化后的航班计划使航班延误传播减少了41%;运营总成本比航空公司实际成本减少了11.33%,比没有考虑鲁棒性的飞机排班一体化模型的成本减少了9.93%.

机型指派与飞机路线一体化建模及算法研究

通常航班计划都是分阶段完成的,即航班时刻表→机型指派→飞机排班→机组排班,每一个问题都相对独立的建模并求解。通常无法得到全局最优解甚或无解,对后续问题求解造成很大困难。为了克服这种困难及改善航班计划的次优性,将机型指派、飞机路线问题综合考虑,建立多机型的一体化飞机排班多商品网络流模型。为实现模型的有效求解,提出了基于约束编程的动态列生成算法;即用约束编程快速求解航班连线(航班串)并计算各航班串简约成本,动态选择列集并与限制主问题进行迭代。最后,利用国内某航空公司干线航班网络实际数据验证模型和算法的有效性,并与航空公司实际排班和分阶段优化情况进行比较研究。

航母编队反潜仿真军事规则研究

航母编队反潜问题一直是战术研究的前沿热点。通过设计仿真军事规则,实现"人不在回路"的作战仿真实验方式,能够有效的解决上述问题。首先分析了航母编队反潜兵力组成及其在反潜作战过程的主要任务与行动,再构建了航母编队反潜仿真军事规则体系,提出了反潜仿真军事规则的设计方法和原则要求,最后通过实例验证了仿真军事规则对航母编队反潜研究效率提升所起的效果。

航母编队电子信息防御能力分析

航母编队具有攻防兼备的多种作战能力。各种雷达、通信、导航和指挥控制系统既是航母编队作战的支柱,也是其易受精确制导武器打击的软肋。讨论了航母编队电子信息装备现状和防御能力,重点分析了其电子信息防御能力的薄弱环节。

民机大机群可靠性监控实践

结合运七飞机可靠性监控，对多个地区和使用单位实施大机群可靠性监控的内容和方法作了重点论述．所提出的新方法──分布控制法，用在鉴别可靠性监控参数的警戒状况．该方法和内容，已用于运七可靠性监控中心的具体实践，监控效果好．

基于时空网络的航班机型分配问题研究

机队规划是航空公司高效运营的重要前提.本文通过构建基于时空网络的航班机型分配模型,以及乘客溢出量函数和航班机型分配成本函数,为航空公司设计了一种航班机型分配的方法.基本思想是在已知航空公司航班计划、乘客需求分布、机队结构、机型数量的基础上,首先通过构建时空网络图得出航班机型分配模型所需的参数.然后通过求解航班机型分配模型,得到使航班机型分配总成本最小的航班机型配置方案和机队配置方案.最后通过算例验证了上述方法科学、有效,能够为航空公司航班机型分配提供决策支持.

美军航母编队指挥信息系统研究

介绍了美航母编队作战编成、作战队形及指挥体系。研究了美航母编队指挥信息系统。重点介绍了美航母编队C4I系统及作战系统功能,分析了海上全球指挥控制系统、旗舰数据显示系统、“宙斯盾”作战系统等美航母典型系统组成和功能。给出了美航母编队指挥信息建设对他国海军信息系统建设的启示。

飞行航校教练机机队建设规划

为了满足日益增长的飞行训练需求,提升飞行航校的运营水平,从飞行航校初始建立的角度出发,分析了运营过程的收入与支出,并结合飞行航校招收学员数量的增加、训练过程中的淘汰选优,以及教练机机队规模的动态变化,建立了以飞行航校运营收益最大为目标的教练机机队配置整数规划模型。使用LINGO软件对实际算例进行仿真得出飞行航校初始建立的教练机机队配置方案,并预测运营10年的最优飞行学员训练路径、教练机购置方案以及飞行航校运营收益情况,为飞行航校运营提供科学的决策指导。

基于网络化训练的通用教练机机队配置优化模型

为了优化网络化飞行训练下通用教练机(初级、中级、高级)机队配置以降低机队训练成本,将网络化训练下多训练基地、多执照阶段的航空驾驶员培训过程抽象为一个带权有向网络图,通过综合考虑航空驾驶学员总人数限制和流动平衡条件,教练机机队可用飞行时间限制,以及各类通用教练机在训练基地的最少投放飞机数限制等因素,构建以通用教练机机队训练成本最小化为目标函数的机队配置优化数学模型。针对"3个训练基地,一个训练周期培养1 000名航线驾驶员"的案例,仿真结果表明,与飞行航校现有普遍的训练模式相比,该模型能够在培训同等航空驾驶学员数量基础上将3个训练基地所配置的通用教练机机型数量分别降至2种、1种和2种,且将机队训练总成本降低2.7%。研究结果表明,网络化训练模式能够减少训练基地配置的教练机机型数量,并显著降低机队训练总成本。

双平台反舰导弹对抗典型航母编队突防模型研究

分析了典型航母编队对反舰导弹的防空配置和火力分配原则,研究了编队抗击对反舰导弹突防概率的影响;在此基础上,深入研究了当航母防空火力平均分配和非平均分配时双平台反舰导弹的饱和攻击数目。这种模型能更真实地评估对抗情况下双平台反舰导弹的突防能力,从而可为双平台反舰导弹对抗航母编队的兵力部署提供参考。

基于立体网络模型的机群杀伤链架构与规划研究

机群联合作战是现代战争的重要模式之一,高效运用以预警机为核心的机群杀伤链,协调调度多平台和多任务,架构和规划难题是核心关键。文中研究分析了机群杀伤链规划的现实问题,提出了一种基于立体分层网络模型的杀伤链架构,改进了多激素蚁群算法用以解决多杀伤链规划,建立了基于立体网络模型的评价指标体系。仿真实验结果表明,研究工作从问题建模、规划方案到分析评价的全流程设计可行、有效,对杀伤链规划应用具有重要工程应用参考价值。