基于BRAR仿真行动的修理设备利用率计算模型研究
时间：2020-11-13 04:34:52 来源：达达文档网 本文已影响 人 
秦涛 鲁冬林 郑国杰 雷梓园
摘要：本文以战场抢救抢修（Battlefield Rescue and Repair）仿真行动为研究背景，阐述了该背景下修理设备利用率的计算模型问题，为后续评估模型的构建与指标计算提供参考。在对BRAR仿真系统分析的基础上明确了设备利用的需求，建立了基于设备工时的修理设备利用率计算模型，并对模型中关键指标和数据进行了分析。从研究结果来看，本文所介绍的模型方法能够满足仿真行动背景下对设备利用效能的评估需求。
Abstract：
In this paper， taking BRAR simulation as the research background， this paper expounds the calculation model of repair equipment utilization under this background， and provides reference for the construction of subsequent evaluation model and index calculation. Based on the analysis of BRAR simulation system， the demand of equipment utilization is defined， and the calculation model of repair equipment utilization rate based on equipment man hour is established， and the key indicators and data in the model are analyzed. From the research results， the model method introduced in this paper can meet the evaluation requirements of equipment utilization efficiency under the background of simulation action.
关键词：BRAR;修理设备;利用率
Key words：
BRAR;repair equipment;utilization rate
中图分类号：E917 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）30-0159-02
0 引言
修理设备是实施BRAR行动重要的物质基础，能够辅助修理工和技术人员快速精准定位故障与准确完成战场损伤评估决策，并直接影响到最终的保障结果。在BRAR行动中，修理设备是指直接用于实施抢修的相关设备，例如工程车上的能源设备和检测设备，主要用于服务保障定点修理和机动支援修理;再比如抢修单元中的应急修复设备，主要用于对损伤装备进行一系列快速应急修复。文献[1]阐述了仿真基础下军用飞机保站设备利用率计算模型的问题，结合量化方法對具体军用飞机的保障问题进行了研究。文献[2]从效能评估的概念、内容、方法三个方面，介绍了基于仿真的保障效能评估流程，提出了包括设备利用率在内的相关指标的计算需求。文献[5]阐述了BRAR决策研究的关键内容，按照抢修任务的随机性、设备需求的随机性分析了BRAR过程中的决策思路。确定修理设备利用情况，对于提高装备抢修资源利用效率具有重要意义。本文将结合具体模型，对BRAR仿真行动背景下的修理设备利用率做进一步研究。
1 BRAR仿真行动系统分析
1.1 仿真基础的行动业务简介
BRAR行动是一项参与对象多、影响因素广、执行任务复杂的行动过程。该过程以出现战场损伤装备事件为活动起点，按照时间推进的顺序，修理分队的行动大致可以先后分为如下3个阶段：BRAR行动准备阶段、BRAR行动实施阶段与BRAR行动撤收与转移阶段。其中，准备阶段主要包括开设修理所、BRAR资源准备、BRAR任务决策;实施阶段主要包括机动支援修理、伴随抢修、定点修理及机动;撤收与转移阶段主要包括阵地转移与修理所的撤收。
以此为基础的BRAR仿真行动系统是一个离散、并发的系统，该系统由一系列动作按照设置的逻辑关系、因果顺序和时间顺序构成，整个行动过程是基于时间推进来调用提前制定的规则，完成仿真系统内实体的业务活动。
1.2 仿真行动系统设计功能
参照相关专业技术教材以及标准科目设置内容，各角色通过仿真系统完成上述三个阶段相关内容。BRAR准备和撤收两个阶段按照随装开设和基于野战修理帐篷两种方式来进行选址、开设。开设、撤收、转移行动必须满足最小约束条件（如最少兵力、最短时间等）。BRAR实施阶段主要是组织对战场环境下遇险和损伤装备进行抢救抢修，主要功能包括这么几类：
一是对损伤装备进行技术侦察与损伤评估。损伤评估小组机动到达装备损伤发生地后，技术骨干力量调用相关检测设备对损伤装备进行技术侦察;二是经过损伤评估后，根据系统提供的抢修方案，对损伤装备决定进行机动支援抢修和后送至修理所进行定点修理。
1.3 设备利用需求分析
通过对BRAR行动业务及其仿真系统设计的分析，不难发现，修理设备的主要应用场合有以下两类：一是针对战场损伤装备进行损伤评估，在此场合，修理工及技术人员主要依托检测设备辅助故障定位，利用战场损伤评估终端进行DMEA分析;二是在损伤装备进行抢修的过程中，主要包括定点修理、机动支援修理和伴随修理三种样式，在此场合，修理工及技术人员主要依托能源设备、制配设备、拆装设备、保养设备等车载设备辅助具体修理实施。
2 利用率计算模型的问题研究
2.1 修理设备利用率的特征分析
修理设备利用率按照目前常用的解释方法，可以定义为：在统计时间内，实际得到使用的修理设备数量占全部实际拥有的修理设备总数量的百分比。通过对定义的分析可以看出，修理设备利用率的计算需要三个已知条件：分别是BRAR行动中实际得到使用的设备数量U、实施BRAR级别所实际拥有的全部设备数量M和统计时间T。
在这三个数据中，依托BRAR仿真行动系统可以相对容易得出的数据是统计时间T和该级别实际拥有的修理设备数量M，对于实际得到使用的设备数量却难以统计，一方面基于时间的不断推进，随着抢修次数的增加，所有设备的使用次数都可能无比接近于1次，甚至多于1次，这样一来，设备利用率就基本接近于100%，就不足以科学衡量BRAR过程中修理设备的利用效率。
2.2 模型的建立与分析
按照传统建模思维，根据上述修理设备利用率的定义可以求得统计时间T范围内的利用率为：
为确保计算结果的科学性，在对修理设备利用率计算时，必须将设备的实际有效利用情况考虑在内，因为一个设备在一段时间内可能由于修理工的技术局限性被错误地匹配使用，导致这段时间该设备实际上并没有真正的参与到保障工作中去，这种情况再把该设备纳入使用数量显然得不到真实有效的结果。因此，在建模过程中必须考虑设备真正有效得到利用的时间。在此引入“设备工时”的概念，将其定义为设备的数量与实际工作时间的乘积。因此，修理设备利用率可描述为：在统计时间T内，实际使用的设备工时与该级别所实际拥有的设备工时之比。据此，修理设备利用率的数学计算模型可以表达为：
其中：U（t）是指实际使用中的设备数量随时间t变化的函数，M（t）是指实际拥有（考虑消耗、占用以及再次存入）的设备数量随时间t变化的函数，T为统计的时间周期。
3 仿真行动背景下的设备利用率关键数据分析
3.1 设备属性状态
设备作为BRAR抢修资源的重要部分，必须考虑其在实际参与保障过程中的多种状态，特别是消耗与释放。根据其使用特点，可以将修理设备在BRAR仿真行动系统中的状态分为如下几种：一是闲置不用状态，表示修理工对修理设备没有任何使用需求，如未产生装备战场损伤事件。二是工作使用状态，表示修理设备正被修理工占用，在一定时间内无法调出执行其他任务，如修理工正在利用拆装设备进行拆卸。三是排队等待状态，表示设备即使暂时未被使用，但已被修理工列入使用需求，在BRAR仿真行动中的状态仍然是占用，在一定时间内也是无法释放，需要排队等待被使用。四是释放回复状态，表示原先被占用的修理设备完成了相关任务，回复到原先的闲置不用状态;在此情况，也要同步考虑设备的消耗率，即因为抢修环境的变化导致部分修理设备失去使用功能，此时该修理设备无法释放回复，只能彻底消耗，不被计入当前该级别所实际拥有的修理设备总量。
3.2 数据转换分析
由于在仿真行动系统中所涉及的修理设备种类繁多、数量庞杂，因此，若以不同时刻修理设备的利用情况建立函数，并将之作为整体设备利用率的一部分进行分析，虽然在数量、型号上更加真实，但是计算过程将十分复杂，且难以在仿真系统中找到能够与之对应的数据输出。在此，考虑到修理设备是服务装备修理的，而且同一裝备的修理很可能同时占用多个修理设备，所以本文将待修装备作为系统研究对象，利用排队论的思路，将修理设备的存放点视为装备修理的服务台，以此来了解修理设备的利用效率。例如，将能源工程车视作一个服务台，在能源工程车上配备了发电机、空气压缩机、蓄电池快速充电机等设备，在能源工程车进行能源保障时，基于随机时间（t）的进展会导致不同的服务效果，仿真系统会产生不同的平均等待时间。因此，我们就可以从随机时间（t）的角度来描述修理设备的占用情况。
在上文中提到，可以把待修装备作为研究对象，考虑其在仿真系统的实体模型，通过仿真运行，可以输出如表1数据。
根据使用可用度的定义，可以计算出待修装备的使用可用度为：
按照上述分析，在运行BRAR仿真行动系统得出相关数据时，就能通过这个模型来快速计算相关修理涉及的利用率情况。
4 结语
本文围绕在BRAR仿真行动背景下的修理设备利用率计算问题，在分析传统计算模型局限性的基础上，建立了一个基于设备工时的修理设备的利用率计算模型，并对仿真行动系统中该模型的数据需求进行了分析。经过研究可知，本文所介绍的计算模型方法能够满足BRAR仿真背景下对设备利用效能的评估需求，具有推广价值。
参考文献：
[1]冯燕，黄晨辉，薛海明.仿真基础下军用飞机保障设备利用率计算模型的研究[J].科技传播，2018，10（4）：107-108.
[2]杜晓明，古平，高鲁.基于仿真的装备保障效能评估[M].北京：国防工业出版社，2017：1-3.
[3]王少华，张仕新，董原生，等.装甲装备保障效能评估建模和仿真方法研究[J].兵器装备工程学报，2018，39（9）：101-106.
[4]代海飞，刘小方，张永天，等.基于DEA的装备保障方案评估[J].四川兵工学报，2013，34（5）：58-61.
[5]王少华，郑毅，吕会强.战场抢修决策的研究现状与展望[J].兵器装备工程学报，2017（9）：130-135.
作者简介：秦涛（1994-），男，江苏常州人，助理工程师，研究生，研究方向为维修与器材保障。
