基于任務(wù)的復(fù)雜武器系統(tǒng)可用性仿真研究

(2)任務(wù)可靠性

任務(wù)可靠性計(jì)算如式(2)：

任務(wù)是否成功取決于設(shè)備故障引起的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間是否小于任務(wù)的允許停機(jī)時(shí)間，若小于，則任務(wù)成功，反之，任務(wù)失敗。其中，n為總仿真試驗(yàn)的次數(shù)；Ni表示第i次仿真試驗(yàn)中系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)是否成功，若成功，Ni=1，若失敗，則Ni=0。

(3)基于任務(wù)失敗的關(guān)鍵設(shè)備。發(fā)生了故障且修復(fù)時(shí)間大于任務(wù)的允許停機(jī)時(shí)間的設(shè)備即為基于任務(wù)失敗的關(guān)鍵設(shè)備。

(4)仿真結(jié)果的精度估計(jì)。運(yùn)用蒙特卡洛法對(duì)可用度的仿真，當(dāng)置信水平為0.95時(shí)，仿真誤差可由式(3)得到：

1.3 仿真步驟及流程

可用性仿真按任務(wù)階段的先后順序進(jìn)行，在每個(gè)階段內(nèi)根據(jù)給定的模型進(jìn)行狀態(tài)模擬，并以準(zhǔn)則判斷該任務(wù)階段的仿真是否結(jié)束，若結(jié)束，則跳到下一個(gè)任務(wù)階段，若滿足總的仿真次數(shù)后，則跳出，否則開(kāi)始下一次的仿真試驗(yàn)。具體仿真流程如圖1。

2 實(shí)例分析

某自行高炮配屬某部，負(fù)責(zé)對(duì)空安全。任務(wù)分為3個(gè)階段，首先向集結(jié)地域隱蔽行軍，持續(xù)10h，此時(shí)敵機(jī)平均到達(dá)率可近似當(dāng)作零處理，系統(tǒng)允許停機(jī)時(shí)間為0.8h；其次在集結(jié)地域待命，持續(xù)3h，敵機(jī)平均到達(dá)率為3批／h，系統(tǒng)允許停機(jī)時(shí)間為敵機(jī)的到達(dá)空隙時(shí)間；最后是展開(kāi)階段，持續(xù)時(shí)間2h，敵機(jī)平均到達(dá)率為6批／h，系統(tǒng)允許停機(jī)時(shí)間為零。其各分系統(tǒng)可靠性、維修性數(shù)據(jù)如表1。

為使可用性的仿真模型算法簡(jiǎn)單并不失一般性，作如下說(shuō)明和假設(shè)：

1)自行高炮系統(tǒng)中的目標(biāo)指示雷達(dá)、火力、火控、底盤分系統(tǒng)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，各分系統(tǒng)的故障相互獨(dú)立，在同時(shí)刻不可能有2個(gè)以上分系統(tǒng)同時(shí)故障。

2)敵機(jī)的到達(dá)率服從泊松分布(設(shè)其期望值為λ)，認(rèn)為在交戰(zhàn)階段自行高炮射擊次數(shù)服從泊松分布。設(shè)敵機(jī)到達(dá)一個(gè)批次，只射擊一個(gè)架次，每架次射擊2個(gè)長(zhǎng)點(diǎn)射，則有火炮的平均射擊率為2λ。

3)故障出現(xiàn)就立即維修，即認(rèn)為故障修復(fù)的延誤時(shí)間為零。

4)自行高炮行軍的平均速度按40km／h計(jì)算，底盤系統(tǒng)的可靠性分布函數(shù)為威布爾型，其形狀參數(shù)m=2，可知其平均故障間隔時(shí)間MTBF=12h，根據(jù)公式，查表可得其特征壽命參數(shù)η=13.5。

5)統(tǒng)一量綱的說(shuō)明。底盤系統(tǒng)通過(guò)4)可把距離單位歸到時(shí)間的單位上；對(duì)于火力系統(tǒng)，敵機(jī)的到達(dá)時(shí)刻可看作它的射擊時(shí)刻，故火力系統(tǒng)的故障時(shí)間可通過(guò)敵機(jī)的到達(dá)時(shí)間確定。至于火力系統(tǒng)的可靠性參數(shù)MRBF，只是用來(lái)確定在自行高炮的1次射擊后，其累積發(fā)射彈數(shù)是否大于該次射擊中火力系統(tǒng)所允許的隨機(jī)射彈數(shù)，不涉及統(tǒng)一量綱的問(wèn)題。

顯然，在第l階段中，可認(rèn)為自行高炮的火力分系統(tǒng)沒(méi)有參與工作；第2階段中，可認(rèn)為底盤分系統(tǒng)沒(méi)有參與工作；最后階段中，系統(tǒng)的所有分系統(tǒng)都參與工作。