装备保障系统建模与应用

本书论述了军事系统研究方法论，描述了装备保障系统的任务过程、功能结构、组织结构和运行机制，阐述了保障对象维修工作量分布规律及其确定方法，采用解析方法，建立了装备保障系统的输入、输出与系统结构之间的对应关系，给出了装备保障系统的解析模型、优化模型及计算示例。采用多种视图建模方法，建立了装备保障系统的功能模型、组织模型、信息模型、资源模型及过程模型，为规范装备保障系统功能、设计保障系统结构、调配保障系统资源、分析保障系统信息、优化保障系统流程，实现准确、高效的保障提供理论支持。本书可以作为装备机关、军事院校、科研单位及部队人员学习装备保障系统建模的书籍，也可作为装备保障系统研究与教学方面的参考书。

目 录 方法论篇 第1章 军事系统研究方法论 2 1.1 系统的概念及基本特征 3 1.2 军事系统研究的程序和原则 4 1.3 基于控制论的军事系统研究方法 6 1.4 军事系统任务过程及组织结构分析原则 8 1.5 装备保障系统分析及建模框架 9 1.5.1 保障系统功能任务分析 10 1.5.2 保障系统的组织结构 11 1.5.3 保障系统运行分析 13 1.5.4 保障系统建模框架 16 1.6 集成化多视图装备保障系统模型体系 18 数学建模篇 第2章 保障对象的特性描述 22 2.1 装备故障的原因及其度量 23 2.1.1 故障的分类及原因分析 23 2.1.2 装备技术故障的度量 25 2.1.3 装备战损率的测算 26 2.2 装备维修类型的描述 29 2.3 装备维修性的描述 32 2.3.1 维修性的定义 32 2.3.2 维修性的定性及定量描述 33 2.4 维修工作量的分布规律及确定方法 34 2.4.1 指数分布 34 2.4.2 对数正态分布 34 2.4.3 艾拉姆咖（Эрланга）分布 34 2.4.4 维修工作量分布规律的确定方法 36 2.5 基于统计数据的维修工作量分布规律确定 37 2.6 基于神经网络算法的战伤装备维修工作量分布规律确定 39 2.6.1 战伤装备维修工作量的计算方法 39 2.6.2 装备部件毁伤仿真生成原理 40 2.6.3 战伤装备维修工作量仿真生成算法 40 2.6.4 仿真应用示例 41 第3章 装备保障系统模型构建及计算示例 48 3.1 装备保障系统模型的逻辑结构和形式化描述 49 3.1.1 装备保障系统模型的作用及逻辑结构 49 3.1.2 装备保障系统的形式化描述 50 3.2 装备保障系统输入模型 51 3.2.1 模型假设条件 51 3.2.2 模型的输入参数集 52 3.2.3 系统输入计算模型 52 3.3 装备保障系统能力计算模型 54 3.3.1 能力模型的形式化描述 54 3.3.2 保障机构的编成及任务区分 55 3.3.3 保障能力的计算模型 56 3.4 装备保障系统决策模型 57 3.5 装备保障系统输出模型 58 3.5.1 军事效益评价指标 59 3.5.2 经济效益评价指标 60 3.5.3 系统输出计算模型 60 3.5.4 模型的总体算法流程 62 3.6 基于典型数据的装备保障系统计算示例 64 3.6.1 模型的基础数据 64 3.6.2 模型的输出结果 67 3.6.3 模型的灵敏度分析 69 第4章 装备保障系统优化模型构建及计算示例 74 4.1 装备保障系统优化模型分析 75 4.1.1 优化模型的用途和假设条件 75 4.1.2 可控参数及取值范围 75 4.1.3 优化模型的初始信息 76 4.2 基于最小二乘准则的装备保障系统优化模型 77 4.2.1 能力计算模型 77 4.2.2 修理流强度的计算模型 78 4.2.3 优化准则及优化函数 79 4.2.4 优化程序流程 80 4.3 基于遗传算法的装备保障系统优化方法 81 4.3.1 算法设计 81 4.3.2 遗传算法的程序结构 82 4.4 基于典型数据的装备保障系统优化计算示例 83 4.4.1 进攻战役装备保障系统优化计算示例 83 4.4.2 防御战役装备保障系统优化计算示例 85 4.4.3 计算示例分析 86 集成化多视图建模篇 第5章 装备保障系统功能建模及应用 89 5.1 基于Agent的装备保障系统结构 90 5.1.1 装备保障系统框架结构 90 5.1.2 装备保障系统的层次结构 92 5.2 装备保障系统功能模型的意义及建模方法 93 5.2.1 装备保障系统功能模型的意义 93 5.2.2 IDEF0方法 94 5.3 装备保障系统功能模型 98 5.3.1 情报与决策支持模块 101 5.3.2 资源管理模块 102 5.3.3 指挥控制模块 103 5.3.4 保障行动模块 105 5.3.5 保障评估与信息反馈模块 106 第6章 装备保障系统组织建模及应用 109 6.1 组织模型概述 110 6.1.1 组织模型的概念 110 6.1.2 组织模型的描述方法 110 6.2 UML建模方法 112 6.2.1 UML建模方法的特点 112 6.2.2 UML基本描述 112 6.3 组织建模应用示例 115 6.3.1 保障组织结构建模 115 6.3.2 保障系统的组织元模型 115 6.3.3 组织模型与过程的关联描述 118 第7章  装备保障系统信息建模及应用 120 7.1 装备保障信息模型概述 121 7.1.1 信息模型的定义 121 7.1.2 建模目的及原则 121 7.2 装备保障信息模型的建模方法 122 7.2.1 实体关系建模方法 122 7.2.2 数据流程图（DFD）建模方法 123 7.3 装备保障信息模型的构建 124 7.3.1 装备保障系统的信息流分析 124 7.3.2 保障指挥和保障行动信息流分析 126 7.3.3 信息模型的构建示例 127 第8章  装备保障系统资源建模及应用 130 8.1 资源模型概述 131 8.1.1 资源模型内涵 131 8.1.2 资源建模目的 131 8.2 基于UML的资源建模方法 131 8.3 基于UML的保障资源建模 132 8.3.1 资源实体及其分类 132 8.3.2 资源的属性及其描述 135 8.3.3 资源模型的静态描述 136 8.4 典型装备保障系统资源建模应用示例 138 第9章  装备保障过程建模及应用 141 9.1 装备保障过程建模目的及评价参数 142 9.1.1 装备保障过程建模目的 142 9.1.2 装备保障过程的评价参数 143 9.2 装备保障过程的建模方法及建模方案 145 9.2.1 装备保障过程的建模方法 145 9.2.2 保障过程建模方案 148 9.3 变结构Petri网及建模示例 149 9.3.1 变结构Petri网概念 149 9.3.2 变结构Petri网建模示例 151 9.4 EI3PN装备保障过程建模方法 155 9.4.1 IDEF3方法扩展 155 9.4.2 装备保障过程视图 157 9.4.3 装备保障过程视图（ESPV）转为Petri网模型 159 9.4.4 保障过程模型的合理性分析 163 9.4.5 EI3PN建模示例 166 9.5 装备保障过程优化 168 9.5.1 保障过程优化的原则 168 9.5.2 保障过程优化的方法 169 9.6 装备保障过程建模应用示例 172 9.6.1 保障力量编组 172 9.6.2 模型想定 173 9.6.3 保障过程模型 176 9.6.4 结果分析及结论 181