基于任務的復雜武器系統(tǒng)可用性仿真研究

(2)任務可靠性

任務可靠性計算如式(2)：

任務是否成功取決于設備故障引起的系統(tǒng)停機時間是否小于任務的允許停機時間，若小于，則任務成功，反之，任務失敗。其中，n為總仿真試驗的次數(shù)；Ni表示第i次仿真試驗中系統(tǒng)執(zhí)行任務是否成功，若成功，Ni=1，若失敗，則Ni=0。

(3)基于任務失敗的關(guān)鍵設備。發(fā)生了故障且修復時間大于任務的允許停機時間的設備即為基于任務失敗的關(guān)鍵設備。

(4)仿真結(jié)果的精度估計。運用蒙特卡洛法對可用度的仿真，當置信水平為0.95時，仿真誤差可由式(3)得到：

1.3 仿真步驟及流程

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

2 實例分析

某自行高炮配屬某部，負責對空安全。任務分為3個階段，首先向集結(jié)地域隱蔽行軍，持續(xù)10h，此時敵機平均到達率可近似當作零處理，系統(tǒng)允許停機時間為0.8h；其次在集結(jié)地域待命，持續(xù)3h，敵機平均到達率為3批／h，系統(tǒng)允許停機時間為敵機的到達空隙時間；最后是展開階段，持續(xù)時間2h，敵機平均到達率為6批／h，系統(tǒng)允許停機時間為零。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單并不失一般性，作如下說明和假設：

1)自行高炮系統(tǒng)中的目標指示雷達、火力、火控、底盤分系統(tǒng)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，各分系統(tǒng)的故障相互獨立，在同時刻不可能有2個以上分系統(tǒng)同時故障。

2)敵機的到達率服從泊松分布(設其期望值為λ)，認為在交戰(zhàn)階段自行高炮射擊次數(shù)服從泊松分布。設敵機到達一個批次，只射擊一個架次，每架次射擊2個長點射，則有火炮的平均射擊率為2λ。

3)故障出現(xiàn)就立即維修，即認為故障修復的延誤時間為零。

4)自行高炮行軍的平均速度按40km／h計算，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)一量綱的說明。底盤系統(tǒng)通過4)可把距離單位歸到時間的單位上；對于火力系統(tǒng)，敵機的到達時刻可看作它的射擊時刻，故火力系統(tǒng)的故障時間可通過敵機的到達時間確定。至于火力系統(tǒng)的可靠性參數(shù)MRBF，只是用來確定在自行高炮的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)所允許的隨機射彈數(shù)，不涉及統(tǒng)一量綱的問題。

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