多阶段任务系统的备件保障度模型研究
张 涛1 , 高大化2 , 郭 波1 , 武小悦1 , 谭跃进1
(1. 国防科技大学信息系统与管理学院, 湖南长沙410073 ;2. 空军工程大学, 陕西西安710051)
摘要: 多阶段任务系统是指系统在连续完成多个阶段任务过程中,任务成功与部件的关系不断变化的系统.定义了任务结构函数来表示任务成功与部件关系,同时给出了多阶段任务系统的备件保障度模型,该模型可以计算任意任务结构函数变化的多阶段系统的备件保障度,为任务前确定备件携行量提供决策依据. 在该模型的基础上,给出了一个计算k 阶段变化的k/ N 系统备件保障度的实例.
关键词: 多阶段任务系统; 备件; 备件保障度; k/ N 系统; 任务结构函数
中图分类号: O213 ; TJ761 文献标识码: A 文章编号: 1000 – 5781(2006) 01 – 0086 – 06
Spare availability model for phased mission systems
Key words : phased mission system; spare parts ; spare availability ; k2out2of2N system; mission configuration function
0 引 言
多阶段任务系统是指系统在连续完成多个阶段任务过程中,任务成功与部件的关系不断变化的系统. 随着装备技术的发展及功能任务的多样化、多用途化,该类系统不断增多. 例如某有源相控阵雷达(active phased array radar , APAR) 上有四个面,每个面由许多功能相同的传输与接收部件组成的,是一个热贮备冗余k/ N ( G) 系统(后面简称k/ N 系统) ,在满足基本要求的情况下,正常工作部件数量与全部部件数量的比值影响雷达的分辨率,当该雷达要完成多个连续的灵敏度要求不同的阶段任务时,该系统就是一种多阶段任务系统. 备件保障度是指在指定的工作任务时间内,当部件失效后,能够立即获得相应数量备件的概率.
对于多阶段任务系统,备件保障度不仅仅取决于备件的数量和工作时间,还取决于每个阶段的任务成功与部件的关系,所以有必要研究多阶段任务系统的备件保障度模型.
在备件保障度和多阶段任务系统可靠性分析方面,国内外许多学者已经作了一些研究,文献[1 ,2 ]通过马尔可夫过程和更新过程给出了系统的最优战略储备量计算方法;文献[3 ]分析了给定部件失效的情况下,单个备件的订货和库存费用问题;文献[4～6 ]则分析了k/ N 系统在考虑初始备件数、维修策略以及维修能力等条件下的系统可用度模型. 这些文献虽然给出了备件决策模型
和有限备件的系统可靠性模型,但是研究的对象是固定结构的系统,而不是针对多阶段任务系统.
文献[ 7 ～ 10 ] 虽然基于马尔可夫过程 、故障树 、BDD等给出了一些计算多阶段任务系统可靠度的模型,但是并没有考虑备件对系统任务过程的影响;文献[11 ]给出了一种基于BDD 的面向任务备件需求量预测算法,但该算法假设同一个部件在任务过程中最多失效一次. 本文研究了多阶段任务系统的备件保障度模型,为这个领域的研究开展了有意义的探索.
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4 结束语
本文给出了一种任务结构函数任意变化的多阶段任务系统备件保障度模型, 该模型可以很好地反映备件数对系统在完成不同多阶段任务时的成功概率的影响, 为实际工作中确定系统在完成特定任务情况下的备件携行量提供决策依据. 同时通过实例分析可知,对于某些特殊结构系统(例如串联系统、k/ N 系统等) , 可以在该模型上, 对系统的状态进行调整以缩小系统状态空间, 从而提高运算效率.
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