曲長征，王 蕾，趙武奎，高 魯

(1.軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003;2.后勤學(xué)院管理系，北京 100000)

裝備維修保障力量是保持和恢復(fù)軍隊?wèi)?zhàn)斗力的重要因素，在很大程度上影響制約著作戰(zhàn)的進程和成敗。高技術(shù)條件下，武器裝備的技術(shù)含量及在戰(zhàn)斗中的作用明顯提高，敵我雙方圍繞武器裝備而開展的斗爭日趨激烈，裝備維護保養(yǎng)、搶救修理任務(wù)異常復(fù)雜繁重，為此，必須針對高技術(shù)條件下戰(zhàn)斗的發(fā)展變化，努力提高裝備搶救修理的快速性、科學(xué)性和修復(fù)率，使戰(zhàn)損的武器裝備盡可能就地“再生”，保持或恢復(fù)部(分)隊的連續(xù)戰(zhàn)斗力。

保障資源合理安排、分配與調(diào)整可以最大限度利用資源形成合力，以滿足不斷變化的保障需求。戰(zhàn)時維修力量分配是維修保障方案的一個重要方面，是做好戰(zhàn)時裝備維修保障的一項實質(zhì)性工作，具有重要的現(xiàn)實意義。

維修資源配置是一個復(fù)雜的排隊網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化問題，可以在一定的假設(shè)條件下應(yīng)用解析方法進行分析［1-2］，但其適應(yīng)面窄、分析困難。本文采用離散事件仿真方法對不同配置方案的維修保障效果進行仿真分析，從而優(yōu)選維修保障資源配置方案。

1 問題的描述

平時維修保障資源按維修級別進行編配，戰(zhàn)時則在平時基礎(chǔ)上抽調(diào)各級保障資源，經(jīng)過合理的分組，配置到不同作戰(zhàn)地域，擔(dān)負裝備維修保障任務(wù)。對于戰(zhàn)時裝備修理任務(wù)，由于修理任務(wù)隨機性強，難以組織規(guī)?；止f(xié)作，一般采用小組包修的形式。即以一定數(shù)量的資源組成一個小組，對故障裝備包干修理。

裝備維修保障方式一般分為現(xiàn)地修理和定點修理兩類?，F(xiàn)地修理時，其所包含的維修力量稱為伴隨維修力量;定點修理時，其所包含的維修力量稱為定點維修力量。兩類修理力量分工協(xié)作，共同完成裝備修理任務(wù)。裝備故障時，在本地排隊修理，當(dāng)伴隨點待修裝備數(shù)量達到一定值時，新到故障裝備將轉(zhuǎn)送到維修站。裝備后送條件確定涉及裝備維修任務(wù)的科學(xué)調(diào)度，不同策略下會產(chǎn)生不同系統(tǒng)性能。本文假定戰(zhàn)時信息暢通，指揮員能即時掌握各修理分隊維修任務(wù)情況，對維修任務(wù)進行動態(tài)調(diào)度。具體方法是，對待修任務(wù)進行權(quán)衡，當(dāng)本地待修隊列大于定點修理待修隊列時，將裝備后送修理，否則在本地修理。不考慮損壞裝備的報廢和向后方修理機構(gòu)的修理，損壞裝備在戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)層次的使用、損壞、修理運行過程如圖1所示。

維修力量分配問題是將有限維修力量(維修小組)以科學(xué)的方式分配給維修站和各基層使用單位(需求點)分別實施定點和現(xiàn)地修理，從而實現(xiàn)維修保障效益最大化。裝備發(fā)生故障后可能在本地修理也可能后送修理，本地修理時，節(jié)省裝備運輸時間，但維修資源為本地裝備專用，效率不高;維修站維修資源為多個保障地域共用，資源效益發(fā)揮充分，但裝備往來運輸造成了額外的裝備停機。所以，必須根據(jù)實際情況進行綜合權(quán)衡。

裝備故障或戰(zhàn)損具有隨機性，因此，裝備保障系統(tǒng)是一個隨機服務(wù)系統(tǒng)，即排隊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。對資源配置效果進行定量評價可以采用裝備的平均停機時間指標(biāo)，裝備停機時間主要包括修理時間、排隊等待時間和裝備運輸時間。

圖1 裝備使用-維修保障過程

2 仿真模型

2.1 GPSS 仿真原理

系統(tǒng)仿真是繼理論分析、實踐后，人類認(rèn)識和改造世界的第三種手段。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和仿真技術(shù)的發(fā)展，利用仿真技術(shù)分析和解決系統(tǒng)管理問題已越來越簡單便捷。GPSS(General Purpose Simulation System)就是一種便捷實用的仿真工具。

GPSS是一種面向過程的離散事件系統(tǒng)仿真語言。GPSS提供了大量的語言模塊，使用方便。系統(tǒng)的模型由各功能的程序塊組成，每一程序塊代表系統(tǒng)中可能發(fā)生的規(guī)定動作或事件，仿真時，用戶只需按照實際問題的流程，建立一一對應(yīng)的GPSS程序塊，各程序塊聯(lián)接構(gòu)成程序塊圖，然后翻譯成能在計算機上執(zhí)行的一組GPSS語言，賦于事件推進過程中的相應(yīng)參數(shù)，即執(zhí)行仿真。仿真運行時，流動實體在模塊中流動，引發(fā)系統(tǒng)狀態(tài)改變，推進仿真進程。運行后，解釋程序的GPSS處理器自動統(tǒng)計并輸出仿真統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

GPSS語言的特點是模型直觀，可以根據(jù)系統(tǒng)實際事件發(fā)生的進程細致地進行模擬，還可較多地考慮隨機因素的影響。由于一個程序塊對應(yīng)一條仿真語言，相當(dāng)于用通用語言所編的一個子程序，使得仿真程序的語言數(shù)比用通用語言所編的仿真程序大為減少，因而所編程序簡潔，用戶可以不必為編制輸出程序花費時間和精力。模擬模型容易更改，描述功能強，而且具有標(biāo)準(zhǔn)的輸出，可獲得較多的模擬運行數(shù)據(jù)，可滿足大多數(shù)用戶的需要。

2.2 仿真模型

利用GPSS提供的仿真模塊，將其進行適當(dāng)?shù)慕M合描述裝備維修過程即可形成仿真模型，如圖2所示。

圖2 仿真模型框圖

模型實現(xiàn)的基本過程是:故障裝備按一定規(guī)律由GENERATE模塊產(chǎn)生，經(jīng)由TEST模塊判斷維修場所，確定裝備流向。本地維修裝備經(jīng)ENTER模塊占用一個修理小組，延遲一段時間修理(ADVANCE)，釋放維修小組(LEAVE)，離開系統(tǒng)(TERMINATE)。后送修理過程與本地修理類似，只是多出了兩個裝備運輸過程(ADVANCE)。

模型通過三次使用進入隊列QUEUE模塊和離開隊列DEPART模塊分別定義了三個隊列:一是本地維修隊列l(wèi)ocal，二是定點維修隊列back，三是虛擬隊列total。仿真過程中，系統(tǒng)自動記錄流動實體進入隊列和離開隊列時間，并統(tǒng)計隊列中實體的平均等待時間、平均隊列長度等數(shù)值。虛擬隊列用于統(tǒng)計裝備故障到修竣的時間，即停機時間。

TEST模塊通過比較本地維修隊列和定點維修隊列長度確定新的待修裝備流向。其程序語句為:

TEST L Q$local，Q$back，pointG

其功能為當(dāng)本地維修隊列l(wèi)ocal的待修裝備小于維修站隊列back時，流動實體轉(zhuǎn)入下一模塊，即在本地維修，否則轉(zhuǎn)向G點，即后送修理。其中Q$為制定隊列的當(dāng)前長度，是系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值屬性之一，通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值屬性可以調(diào)用系統(tǒng)狀態(tài)變量。

ENTER和LEAVE模塊指定了倉庫實體，代表伴隨修理點或固定修理點的維修力量。要通過STORAGE語句定義倉庫實體庫存容量，分別表示伴隨修理點和固定修理點的修理小組數(shù)量。系統(tǒng)仿真運行時，流動實體判斷倉庫實體庫存是否有空閑，即是否有空閑維修小組，有空閑則進入，占用一個庫存(維修小組)，倉庫空閑容量數(shù)減1，否則等待。占用維修小組后，通過ADVANCE模塊延遲一段時間進行修理之后，由LEAVE模塊將倉庫空閑容量數(shù)加1。

3 實例分析

假設(shè)某次戰(zhàn)役中，某部隊所轄各作戰(zhàn)分隊按照作戰(zhàn)方案分布在作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)，依照部隊分布、作戰(zhàn)對象、對抗強度等特征將該區(qū)域分為3個區(qū)域，分別配置伴隨維修力量，標(biāo)記為A，B，C。維修站位置已定，標(biāo)為G。已知三個區(qū)域的故障裝備產(chǎn)生速率(即單位時間內(nèi)產(chǎn)生的故障裝備數(shù)量)分別為λA=0.1，λB=0.15，λC=0.2，平均故障修理時間為40min，各區(qū)域到維修站的單程運輸時間分別為 TA=50min，TB=20min，TC=30min。服務(wù)小組總數(shù)為20個，試通過模擬確定三個伴隨修理點和固定修理點的裝備維修小組配置數(shù)量NA、NB、NC、NG。

實例中，以三個相同的圖2所示模型代表不同使用地域的故障裝備維修過程，配置相應(yīng)參數(shù)即可進行仿真。GPSS/world版本中，增加了仿真條件下的編程語言(Programming Language Under Simulation，PLUS)，可對仿真試驗進行編程控制，通過設(shè)置不同的維修小組配置參數(shù)進行反復(fù)仿真，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)(平均停機時間最小)，可以自動優(yōu)選出最優(yōu)的配置方案。

仿真結(jié)果顯示，最優(yōu)配置方案為NA=4、NB=5、NC=7、NG=4，故障裝備平均停機時間為 63.2min。結(jié)果顯示，各區(qū)域的維修力量配置與該區(qū)域的故障裝備產(chǎn)生速率(任務(wù)量)有一定的比例關(guān)系，同時受后送運輸時間的影響和維修站修理能力的影響，是各方面因素綜合作用的結(jié)果。如某區(qū)域后送到修理站時間長，則應(yīng)多配置維修力量，增強獨立維修能力，反之亦然;維修站與各保障區(qū)域距離是影響其效能發(fā)揮的主要因素，保障距離近則可在維修站多配置維修力量，實現(xiàn)資源共享。

4 結(jié)束語

裝備維修保障力量的優(yōu)化配置是最大限度發(fā)揮維修保障效益，縮短裝備故障停機時間，確保裝備高完好率的重要手段。本文基于GPSS語言編制的仿真程序簡單實用，可有效輔助指揮決策。

［1］王文峰，劉亞杰，郭波.戰(zhàn)役裝備維修保障網(wǎng)絡(luò)設(shè)計問題研究［J］.兵工學(xué)報，2008，29(12):1501-1508.

［2］李明，曲長征，張波，等.戰(zhàn)時戰(zhàn)術(shù)級維修力量分配模型［J］.艦船電子工程，2010，30(9):142-144.

［3］孔令茂，等.戰(zhàn)術(shù)裝備保障學(xué)［M］.北京:國防大學(xué)出版社，2001.