复杂体系可靠性结构分析与建模GERT网络技术

体系各要素(系统)连接的或然性决定了其结构框架、联系逻辑和功能表现的复杂性。复杂体系可靠性结构分析与建模是解构表征其复杂特性的重要手段,是学术界长期以来的研究热点。然而,有关复杂体系可靠性结构、功能逻辑、计算框架的构建问题,却尚未有较好的解决方案。针对该问题,运用结构函数理论和图示评审技术(graphical evaluation and review technique,GERT)建立了一种新的复杂体系可靠性结构分析框架与建模方法。首先,基于“和联”思想建构其基于使命与任务生态联盟、行为演化的可靠性“和联”结构框架;其次,基于复杂体系要素的或然性逻辑联结关系,建立其可靠性结构GERT网络模型;最后,运用GERT解析算法原理,建立其可靠度计算模型,并考虑计算的复杂性,为该类问题提供GERT仿真(GERT simulation,GERTS)计算解决方案。以一反舰作战侦察复杂体系进行案例研究,结果表明所提方法有效且适应性强。

Survivability model of LEO satellite constellation based on GERT with limited backup resources

Survivability is used to evaluate the ability of the satellite to complete the mission after failure,while the duration of maintaining performance is often ignored.An effective backup strategy can restore the constellation performance timely,and maintain good network communication performance in case of satellite failure.From the perspective of network utility,the low Earth orbit(LEO)satellite constellation survivable graphical eva-luation and review technology(GERT)network with backup satel-lites is constructed.A network utility transfer function algorithm based on moment generating function and Mason formula is proposed,the network survivability evaluation models of on-orbit backup strategy and ground backup strategy are established.The survivable GERT model can deduce the expected mainte-nance time of LEO satellite constellation under different fault states and the network utility generated during the state mainte-nance period.The case analysis shows that the proposed surviv-able GERT model can consider the satellite failure rate,backup satellite replacement rate,maneuver control replacement ability and life requirement,and effectively determine the optimal sur-vivable backup strategy for LEO satellite constellation with limi-ted resources according to the expected network utility.

EPC模式下设计-采购-施工任务并行执行的多目标联合优化模型——基于z标记的多参量灰色GERT网络

针对EPC模式下设计-采购-施工任务并行执行的多目标联合优化问题,构建基于z标记的多参量灰色图形评审技术模型。首先,借鉴计划评审技术网络的建模思路,构建由3个分别表示设计-采购-施工任务执行流程的子图形评审技术网络图构成的多参量灰色图形评审技术网络分析模型;然后,在探讨正常执行活动与返工执行活动的时间与费用、费用与质量之间函数关系的基础上,提出基于三元区间数形式表征输入参量与输出参量不确定性的并行执行时间、费用与质量的矩母函数构造方法;其次,在分析设计-采购-施工任务并行执行下多参量灰色图形评审技术网络各参量求解方法的基础上,给出了该网络关键性时间节点开始执行时间与总执行时长的求解方法;最后,依据EPC模式下建设项目需求,分别构造了基于进度导向型与质量导向型的多目标联合优化模型,并以某会议中心项目为例,验证了所构建模型的有效性。研究成果为评估EPC模式下设计-采购-施工任务在并行执行过程中的进度、费用与质量目标的达成情况提供了科学的定量化分析方法,同时也为EPC模式在中国情景下的推广奠定了理论基础。

PS-G-GERT Effectiveness Evaluation Model of Link-Based GEO Satellite Communication Constellation under Poor Information Background

The effectiveness evaluation of GEO satellite communication constellation not only characterizes the communication capability of the constellation but also provides a basis for optimizing the constellation structure.Whether due to information poverty or the complexity of the system,the impact of uncertain information on the effectiveness evaluation needs to be considered to ensure the accuracy of the evaluation results.To address this issue,this paper develops a model for evaluating the GEO satellite communication constellation’s effectiveness in the context of poor information.Firstly,it analyses the GEO satellite communication constellation plus system based on communication links with an in-depth analysis of the constellation structure.Secondly,an equivalent transfer function algorithm based on the characteristic function and transfer probability is proposed with the help of graphical evaluation and review technique.Then,by analyzing the communication link importance connotation,the algorithm formula of communication link effectiveness and its importance is derived,and the constellation effectiveness and variance are found.Finally,the model constructed in this paper is used to evaluate the effectiveness of a GEO satellite communication constellation,further verifying the accuracy and validity of the model.Through comparative analysis,it is shown that the model can not only solving the effectiveness of the constellation but also analyzing the variation of its effectiveness.It lays a theoretical foundation for the analysis and optimization of the GEO satellite communication constellation effectiveness.

GERT网络的矩阵式表达及求解模型

图示评审技术(graphic evaluation and review technique,GERT)解析法一般利用信号流图的拓扑特征(梅森公式)和矩母函数进行求解,但当GERT网络节点较多且结构复杂(回路众多)时,拓扑结构特征的分析十分困难,易出现错判或遗漏情况。针对此问题,将GERT网络用矩阵形式进行表征,分析了以梅森公式为基础的解析法与矩阵变换的关系,设计了两类基于矩阵的GERT求解算法。首先给出GERT网络与信号流图增益矩阵、流图增益矩阵一一对应关系,分析增益矩阵行列式变换与信号流图求解公式的对应关系,设计GERT网络的增益矩阵行列式变换求解算法。另外,研究GERT网络(信号流图)化简操作(消除自环、消除节点)在信号流图增益矩阵上的变换形式,提出了GERT网络解析的矩阵变换方法。最后用两个例子说明矩阵表征及求解模型的简便性和正确性,为GERT解析的计算机操作奠定基础。

基于GERT图的废旧零部件不确定性再制造工艺路线模型

针对再制造系统工艺路线不确定性问题,建立一种基于图形评审技术的再制造工艺路线模型。首先对再制造工艺路线的不确定性进行分析,对参数进行描述,阐述四种典型再制造工艺路线,然后建立基于图形评审技术的某废旧零部件路线模型,该模型描绘了各废旧零部件的所有可能工艺路线;建立工艺的概率分支与各工序加工时间分布函数。通过信号流图和矩母函数对模型进行求解,得到废旧零部件到达某一节点的概率与期望时间。将该模型应用到废旧车床主轴再制造实践中,运用Arena仿真软件验证了结果的合理性。

复杂装备研制项目进度规划GERT网络“反问题”模型

在复杂装备研制项目中,由于其研制过程中的多种复杂性和不确定性特征使得对项目的进度规划管理非常困难。文章基于系统论的思想,把复杂装备的研制过程看作是由一系列标志性事件组成的整体系统,定义了复杂装备研制项目的图示评审技术(graphic evaluation and review technique,GERT)网络模型,讨论了复杂装备研制项目完成时间的GERT网络"反问题"求解思路。以某飞机研制项目为例,对其期望完成时间进行了规划。

基于QHSME的装备危险耦合传导GERT分析

针对装备活动中危险耦合传导关系描述不清楚、分析不具体的问题,构建考虑任意分布的危险耦合传导图形评审技术(graph evaluation and review technique,GERT)改进模型。提出了系统危险度、危险耦元重要度、危险路径隶属度等扩展分析参数,进一步刻画装备活动中的微观危险信息;采用系统耦合理论和极大熵方法(maximum entropy,ME)配置GERT模型变量,并设计量子和声算法(quantum harmony search algorithm,QHS)求解危险度概率密度极大熵模型。最后,以飞机大表速低空俯冲科目为例进行分析。结果表明,与传统GERT模型比较,该改进模型能充分反映危险耦元对装备活动随机过程的交互影响关系,以及其他相关微观信息,且具有较好的求解精度与适用性。

高轨卫星通信星座PS-GERT效能评估模型

卫星通信星座的效能评估不仅可以表征星座的通信能力,还可为优化星座结构提供依据。在深入分析星座结构关系的基础上,剖析基于通信链路的高轨(geostationary earth orbit,GEO)卫星通信网络和联系统(plus system,PS),借助图示评审技术(graphical evaluation and review technique,GERT)提出基于特征函数与传递概率的等价传递函数算法。首先,在分析通信链路重要度内涵的基础上,得出通信链路效能及其重要度的算法公式,构建GEO卫星星座PS-GERT效能评估模型。然后,利用傅里叶逆变换推导星座效能的概率密度函数。最后,以某GEO卫星通信星座为例进行分析,验证了所构建模型的优越性,不仅能够全面客观地评估星座效能,同时也为星座结构的优化奠定了理论基础。

地下硐室群施工安全事故管控的GERT模型研究

为解决现有安全管理在事故致因因素识别及管理资源分配等方面模糊的问题,引入博德事故因果连锁理论分析事故发展过程,以确定事故管控的主要环节及具体对象,并运用图示评审技术(GERT)构建地下硐室群施工安全事故管控模型。以坍塌事故为例,求解资源分配最优状况下事故管控成功的概率及时间期望。结果表明,通过预估安全管理对事故管控各坏节的作用系数,可确定上述管控模型的参数,进而运用该模型能优化安全管理资源分配,依据模型结果可评估施工安全事故的管控效率。

军事物流供应链G-GERT网络风险识别模型研究

针对现实生活中对模型参数进行精确估计和判断的困难,引入灰数对经典GERT网络模型加以改进。在此基础上,根据军事物流供应链的运作过程,构建了基于G-GERT网络的军事物流供应链风险识别模型,并通过一个实例介绍了该模型的具体运用,验证了其可行性和有效性。

应用GERT的高科技产品开发项目计划方法

高科技产品开发的特点是产品结构复杂,科技含量较高,开发过程中存在大量的不确定因素。基于WBS原理和方法,以及开发中的先后顺序逻辑关系,建立了开发过程的GERT网络模型。基于该模型,应用Monte-Carlo仿真对开发过程进行优化。给出了一个实际的研究案例来说明方法的应用。

武器装备研制风险的GERT网络模型研究

武器装备研制是一项庞大的系统工程,其研制过程充满了各种不确定性和风险,因此可以运用图示评审技术(Graphical Evaluation and Review Technique,简称GERT)对其进行研究分析。结合我军武器装备研制现状,分析了武器装备研制的全过程,在此基础上,运用GERT网络模型的相关理论,建立了武器装备研制过程的GERT网络模型,并运用解析法和模拟仿真2种方法对建立的模型进行了计算,得到了武器装备研制各阶段以及全过程时间和费用的期望、方差、风险度、概率分布图和累计概率分布图。研究结论对于有效地控制武器装备研制风险具有一定的借鉴意义。

基于机会理论的复杂装备系统风险传递GERT研究

针对复杂装备系统任务活动中风险分析传递类型单一、风险机理分析不全面的问题,构建不确定随机图形评审技术模型。首先,根据复杂装备系统的风险特点,基于机会理论提出了风险度,定义不确定随机矩母函数,结合风险基元、风险流构建了图形评审技术(gragh evaluation review technique,GERT)网络分析模型;然后,改进模型通过基元风险度、系统风险度、风险基元重要度等参数,进一步描述风险传递关系;其次,利用矩估计法处理专家信度,采用改进的量子菌群算法求解极大熵模型,分别求得不确定分布函数和概率密度函数,从而得到矩母函数,计算网络模型的参数。最后,选取某型战机执行眼镜蛇机动任务为例,定量评估飞行风险,分析风险机理,验证模型的有效性。

基于HGERT网络模型的退化型失效可靠性评估

针对退化型失效的复杂装备系统,提出基于隐图解评审技术(hidden graphic evaluation and review technique,HGERT)网络模型来进行系统可靠性预计和评估的方法。图解评审法(graphic evaluation and review technique,GERT)网络中的节点代表装备失效过程中正常状态到失效状态的转移,通过传感器将反映系统隐性状态的性能特征参数进行量化输入,从而将GERT网络中的各个劣化状态节点进行展开。应用Viterbi算法对模型参数进行解码和学习,确定退化型失效系统状态转移概率。将装备运行中所处的工作应力、环境载荷等影响性能衰退的因素作为输入,将关键性能指标退化量作为输出,建立装备性能退化的一般控制模型并将其作为GERT网络活动传递的随机变量。借助于信号流图理论对参数进行解析,监测系统处于不同状态时的性能退化水平,为故障预测和装备健康管理提供支持。案例通过对铣床性能退化量的分析,证明所构模型的可行性和合理性。

基于GERT模型的船舶搭载工期仿真分析

针对不确定性项目周期的估计问题,在简要介绍图示评审技GERT的基础上,研究了GERT的项目分析及建模方法。最后,通过一个船舶搭载实例,利用VISUAL SLAM建模语言与Awesim仿真软件对其进行仿真求解,获得项目周期的概率分布和各种统计特征值。为项目资源的合理安排及项目工期的保证与缩短创造条件。较好地说明了该方法的可行性及优越性。

基于Agent的体系过程A-GERT网络“刺激-反应”学习模型

针对图示评审技术(graphic evaluation and review technique, GERT)网络应用于体系活动决策过程中未考虑网络节点自身的学习能动性问题,基于智能体(Agent)技术,结合刺激-反应模型构建A-GERT网络模型。首先,根据体系活动的逻辑,搭建A-GERT网络框架,并通过提出网络传递效用函数,设计带有反馈机制的A-GERT网络。然后,利用刺激-反应模型的自适应优势构建学习方程,以GERT网络期望概率与期望时间等指标度量刺激强度,进一步拓展刺激-反应模型。最后,给出网络智能决策节点的学习步骤,并以创新技术开发体系活动进行算例研究,结果表明了所提方法的有效性与实用性。

基于GERT网络的政府购买居家养老服务质量关键环节探测

旨在探究影响政府购买居家养老服务质量的关键环节。以南京市鼓楼区为例,构建了政府购买居家养老服务GERT模型;提出关键节点测度系数,结合案例并通过数值模拟识别出GERT网络的关键节点,即为影响政府购买居家养老服务质量的关键环节。研究结果表明:监督评估、构建监督评估体系和甄选承包商是政府购买居家养老服务质量的关键环节,对服务质量的影响程度最大。针对关键环节提出改善措施,为破解政府购买居家养老服务质量问题提供借鉴。

考虑市场前景的运载火箭研制GERT网络TCQ优化方法

针对考虑市场前景的运载火箭多阶段研制项目管理优化问题,以火箭研制流程为基础,建立了多阶段GERT网络模型,用图示的方式描述项目活动,探析了火箭研制过程中时间、费用和质量之间相互作用关系(TCQ)并以此拓展了GERT网络传统解析算法;针对市场前景多可能性,结合多阶段GERT网络模型和前景理论构建了多阶段综合前景价值最大化的优化模型;最后以某火箭研制项目为例,详细描述该方法的具体实施步骤。研究结果表明通过对火箭研制项目中TCQ的优化调整能给项目活动带来更大的前景价值。

基于F-GERT网的OODA环交战链路效益评估方法

以OODA环交战链路为研究对象,运用GERT网络技术和三角模糊数理论,建立了OODA环交战链路活动参数模糊评价矩阵,构建了OODA环交战链路F-GERT网络模型及对交战链路效益进行综合评估分析的模型,设计了基于该模型的效益评估分析流程,并以某防空作战中OODA环交战链路分析为例,对这种效益评估方法进行了验证,以便为OODA环交战链路优劣评价模型构建提供一种理论方法支撑。