面向系统瞬时可用度波动的转修率建模与常数化优化控制研究

When new equipment system comes into use, it often produces the fluctuation phenomenon of instantaneous availability due to the interaction among subsystems. The fluctuation has very important influence for the new equipment achieving the combat capability quickly. The research shows that, the fluctuation caused by time-varying of failure rate, repair rate and transition rate to maintenance. To effectively suppress the fluctuation, we must control the time-varying of "three rate". From the system analysis of the whole life process, failure rate and repair rate can be continuously improved through the development stage of system design, make its gradually tends to a constant. Due to the influence of many factors of support system in use, the transition rate can’t be tended to constant in the development phase which can only be improved in the process of use. Therefore, base on the early work of system instantaneous availability fluctuates, the project will focus on the problems of the transition rate in the process of use, through the analysis of the support system by the use of the process, to build the state transition relationship of support process, to establish the mathematical model and simulation model of the transition rate, and to analyze the time-varying mechanisms and time-varying rules, and explore the method of control time-varying of transition rate, forming the solution to turn the basic framework of research on the problem of constant transition rate, which lays a theoretical foundation for the new equipment achieving the combat capability quickly in the use of process and the follow-up research work.

新装备系统投入使用时往往由于子系统间的相互作用而产生瞬时可用度波动现象，这一波动对新装备快速形成战斗力具有十分重要的影响。研究表明，波动产生来源于系统故障率、修复率和转修率时变，要有效地抑制波动，必须控制“三率”的时变。从系统全寿命过程分析看，系统故障率和修复率可以通过研制阶段不断改进系统设计，使其达到逐步趋于常数，而转修率由于受到系统使用过程保障诸多因素的影响，无法在研制阶段使其趋于常数，只能在使用过程中不断加以改进。因此，本项目在以往已取得系统瞬时可用度波动研究成果的基础上，重点研究使用过程转修率问题，通过使用过程中保障系统运行分析，构建保障过程状态转移关系，建立转修率数学模型和仿真模型，分析研究转修率的时变机理和时变规律，探索控制转修率时变的方法，形成解决转修率常数问题研究的基本框架，为新装备在使用过程中尽快形成战斗力奠定理论基础。

课题组前期通过对瞬时可用度的研究，找到了引起可用度波动的主要因素：转修率无法常数化。因此对瞬时可用度波动研究的重点应在转修率常数化上。转修率对应的是保障延迟时间，对应的状态是保障延迟状态。本项目重点研究了考虑保障人员、设备、备件延迟的装备系统瞬时可用度，装备瞬时可用度波动特征、波动机理的分析。.取得的标志性成果为：.1）建立了瞬时可用度波动参数体系，为了对系统瞬时可用度波动的特性进行更系统地研究，找出可用度波动的发生规律和机理，我们建立本项目的波动参数体系来描述系统瞬时可用度的波动特征。.2）建立了考虑保障设备影响的系统瞬时可用度模型，利用拉普拉斯变换推导了指数分布下的瞬时可用度解析解，通过仿真试验定性分析各参数对波动的影响，定量确定了影响程度。.3）建立了延迟时间联合分布模型，考虑引起维修延迟的主要因素：保障人员、设备、备件延迟时间。且依据维修资源调配顺序，建立了保障人员、保障设备、备件延迟时间的联合分布模型以及系统的转修率函数模型。为系统瞬时可用度的建模打下了基础。.4）建立了考虑多因素保障资源延迟的系统瞬时可用度模型，建立多保障资源因素延迟时间服从指数、一般分布下的系统瞬时可用度模型，实现了考虑保障资源维修延迟情况下的系统可用度的定量描述。并根据拉普拉斯变换性质建立系统的瞬时可用度模型解析解，通过仿真软件通过调整参数，找到了瞬时可用度波动的规律，为系统的瞬时可用度波动抑制提供了一种可行的解决方法。.本项目研究建立了描述保障延迟的参数体系，建立考虑保障延迟时间的瞬时可用度模型，探索转修率时变影响机理，给出转修率常数化设计优化方法，从而抑制装备系统瞬时可用度的波动，为系统快速形成稳定的可用度奠定理论基础。本研究工作将保障资源分析、保障延迟时间以及瞬时可用度模型的仿真计算相结合，在考虑保障资源延迟的瞬时可用度模型建立上取得了一定的突破，对今后该领域的深入研究具有一定的指导意义。