栗志榮， 高 崎， 劉慎洋， 陳為元

(1.太原衛(wèi)星發(fā)射中心，山西 岢嵐 036301; 2.軍械工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003)

?

固定通信臺(tái)站裝備保障人員需求預(yù)測(cè)研究

栗志榮1,2， 高 崎2， 劉慎洋2， 陳為元2

(1.太原衛(wèi)星發(fā)射中心，山西 岢嵐 036301; 2.軍械工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003)

固定通信臺(tái)站維修保障人員是裝備保障的主體。將固定通信臺(tái)站保障任務(wù)分為通信值勤、預(yù)防性維修保障及修復(fù)性維修保障任務(wù)三類，分析三類保障任務(wù)特點(diǎn)，確定保障人員需求預(yù)測(cè)方法。分析值勤人員動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，計(jì)算值勤人員需求期望向量；分析預(yù)防性維修任務(wù)量和維修時(shí)間，建立預(yù)防性維修人員需求量的周期模型；通過積分法分析修復(fù)性保障任務(wù)的任務(wù)量，估計(jì)修復(fù)性維修人員的需求量。

人力資源管理； 人員需求預(yù)測(cè)； 任務(wù)量分析； 通信值勤； 預(yù)防性維修； 修復(fù)性維修

0 引言

固定通信臺(tái)站是根據(jù)軍事任務(wù)、作戰(zhàn)部署和指揮要求，由固定的通信設(shè)施和相應(yīng)的機(jī)構(gòu)、人員組成的通信組織整體[1]。保障人員作為裝備保障的主體，是保障過程的執(zhí)行者，直接影響著臺(tái)站裝備保障效能的發(fā)揮。維修保障人員數(shù)量過多，會(huì)造成冗余浪費(fèi)；人員數(shù)量過少，則難以滿足維修保障的需求。因此，研究如何做好保障人員需求預(yù)測(cè)，為臺(tái)站分配數(shù)量合理的保障人員，是當(dāng)前需要解決的重要問題。

目前，在裝備保障人員預(yù)測(cè)方面存在許多方法，例如灰色預(yù)測(cè)法[2]、排隊(duì)論方法[3]、基于工作量分配的方法[4]等，在考慮人員動(dòng)態(tài)時(shí)，保障人員預(yù)測(cè)及配置方面的研究還主要有：劉廣宇將馬爾科夫和灰色理論相結(jié)合，對(duì)部隊(duì)裝備技術(shù)保障人員預(yù)測(cè)進(jìn)行了相關(guān)的研究[5]；Guerry在人力資源不均衡性的前提下，建立了馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型[6]；Khan和Chattopadhyay在人員與崗位需求匹配的基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的人員流動(dòng)預(yù)測(cè)函數(shù)[7]；饒建偉、胡偉文運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型對(duì)基層部隊(duì)人力資源進(jìn)行優(yōu)化配置[8]。本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合固定通信臺(tái)站裝備保障特點(diǎn)，進(jìn)行保障人員需求預(yù)測(cè)研究。

1 保障人員需求預(yù)測(cè)分析

圖1 固定通信臺(tái)站裝備保障任務(wù)結(jié)構(gòu)圖

固定通信臺(tái)站裝備保障人員需求數(shù)量與裝備保障任務(wù)量直接相關(guān)。固定通信臺(tái)站裝備保障需要完成的任務(wù)可分為三類：通信值勤、預(yù)防性維修和修復(fù)性維修，其中預(yù)防性維修與修復(fù)性維修又可統(tǒng)稱為維修保障(如圖1所示)，它們是進(jìn)行維修管理決策的重要依據(jù)。考慮到固定通信臺(tái)站實(shí)際，各崗位所屬裝備類型、型號(hào)、使用時(shí)間的不同，造成裝備(部件)的維修保障數(shù)量不能體現(xiàn)所有保障活動(dòng)特點(diǎn)，因此本文使用裝備保障活動(dòng)次數(shù)來反映任務(wù)量，最終通過任務(wù)量來反映并預(yù)計(jì)保障人員數(shù)量。其中，保障活動(dòng)次數(shù)體現(xiàn)在通信值勤中為裝備操作使用及維護(hù)次數(shù)、體現(xiàn)在預(yù)防性或修復(fù)性維修保障活動(dòng)中為維修活動(dòng)實(shí)施次數(shù)。

通信值勤是人員為確保通信聯(lián)絡(luò)迅速、準(zhǔn)確、保密、不間斷，依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，對(duì)臺(tái)站及運(yùn)行中的通信裝備所進(jìn)行的操作、使用、維護(hù)等管理活動(dòng)[9]，是通信臺(tái)站的中心工作。根據(jù)條令條例及規(guī)章制度的要求，固定通信臺(tái)站各崗位需要配備通信值勤人員，實(shí)施不間斷的通信值勤。各崗位依據(jù)實(shí)際情況確定值勤時(shí)間段，并合理安排人員完成值勤期間的各項(xiàng)保障活動(dòng)。假設(shè)固定通信臺(tái)站崗位數(shù)為l，由于值勤常態(tài)化，第i(i=1,2,…,l)崗位平均每天值勤任務(wù)量SZi變化幅度較小，通信值勤人員需求量可表示為值勤任務(wù)量的函數(shù)：

(1)

其中，NZ表示通信值勤人員需求量；NZi表示第i崗位值勤人員需求量，i=1,2,…l。

圖2 保障任務(wù)量變化示意圖

預(yù)防性維修和修復(fù)性維修一般統(tǒng)稱為維修保障活動(dòng)，即維修保障人員利用一定的手段來維持或恢復(fù)通信設(shè)備和設(shè)施的性能，以保證其正常運(yùn)行的活動(dòng)[10]。固定通信臺(tái)站各崗位裝備預(yù)防性維修具有周期規(guī)律，依據(jù)預(yù)防性維修任務(wù)量SWYi(t)的周期特點(diǎn)(如圖2所示)，人員需求NWY(t)也具有周期性；修復(fù)性維修所針對(duì)的保障任務(wù)種類較多，部分簡(jiǎn)單故障由修復(fù)性維修人員修復(fù)時(shí)所需人員數(shù)量較少，在維修任務(wù)量SWXi(t)增大時(shí)，保障人員需求量也隨之增加，所以參與修復(fù)性維修保障活動(dòng)的人員需求量為一個(gè)動(dòng)態(tài)變量:

(2)

其中，NWX(t)表示固定通信臺(tái)站修復(fù)性維修人員需求量；NWXi(t)表示第i崗位修復(fù)性維修人員需求量，i=1,2,…l。

假設(shè)固定通信臺(tái)站所有保障人員均可完成通信值勤和維修保障任務(wù)，由圖2可知，在某個(gè)時(shí)刻t，依據(jù)任務(wù)量來確定的裝備保障人員需求量可表示為:

N(t)=max[NZ,NWY(t),NWX(t)]

(3)

其中，NZ、NWY(t)、NWX(t)分別表示值勤人員、預(yù)防性維修人員和修復(fù)性維修人員需求量。

2 保障人員需求預(yù)測(cè)模型

2.1 通信值勤活動(dòng)人員需求預(yù)測(cè)模型

機(jī)關(guān)決策者決定固定通信臺(tái)站參與通信值勤活動(dòng)的保障人員的多少，主要是基于不同崗位任務(wù)量的考慮，可以簡(jiǎn)單認(rèn)為是一種線性關(guān)系。即：

NZi=f(SZi)=β1β2…βaSZi

(4)

其中，wi(t)為第i崗位在一個(gè)時(shí)間段[t-1,t)內(nèi)人員退出的概率，人員退出包括人員非自然退出和值勤期滿自然輪換。由于值勤人員的退出，在時(shí)刻t會(huì)有一定的人員空缺。定義向量V(t)=[v1(t)，v2(t)，…，vl(t)〗，vi(t)表示第i崗位在一個(gè)時(shí)間段[t-1,t)內(nèi)值勤人員的空缺數(shù)量，空缺數(shù)量(向量)可由下式方法計(jì)算：

(5)

如果出現(xiàn)人員空缺，可通過崗位調(diào)整，將數(shù)量較多的崗位人員進(jìn)行調(diào)整來補(bǔ)充空缺。定義概率矩陣:

其中pij(t)表示從崗位j補(bǔ)充到崗位i的概率，其前提是不能造成崗位j的人員空缺。一般情況下，崗位間調(diào)整無法滿足崗位空缺量，因此需要額外調(diào)入人員來參與通信值勤任務(wù)。假設(shè)，R(t)表示時(shí)刻t補(bǔ)充至臺(tái)站的值勤人員的數(shù)量；向量r(t)=[r1(t)，r2(t)，…，rl(t)]表示時(shí)刻t人員補(bǔ)充至各崗位的比例，則：

R(t)r(t)=V(t)-N*(t)P(t)

(6)

結(jié)合式(5)及式(6)，時(shí)刻t各崗位可滿足需求的值勤人員數(shù)量的期望向量為：

(7)

其中，符號(hào)“「?”表示向上取整。

2.2 預(yù)防性維修保障活動(dòng)人員需求預(yù)測(cè)模型

預(yù)防性維修是在故障發(fā)生之前采取維護(hù)行動(dòng)的維護(hù)方式，具有周期性的特點(diǎn)，固定通信臺(tái)站預(yù)防性維修有多個(gè)階段，如周、月、季度、年等。本節(jié)通過預(yù)防性維修任務(wù)量確定總時(shí)間，并結(jié)合單個(gè)保障人員平均工時(shí)來計(jì)算所需保障人員數(shù)量。

(1)維修任務(wù)量計(jì)算

預(yù)防性維修的任務(wù)量由預(yù)防性維修保障活動(dòng)次數(shù)來反映。假設(shè)預(yù)防性維修活動(dòng)的階段表示為j(j=1，2，3，4分別表示周、月、季度和年)，易知，第j階段預(yù)防性維修保障活動(dòng)發(fā)生次數(shù)SWYj與通信裝備運(yùn)行時(shí)間和此階段保障活動(dòng)周期有關(guān)。

第i崗位裝備在第j階段預(yù)防性維修保障活動(dòng)下的運(yùn)行時(shí)間Tij計(jì)算公式為：

Tij=TRijniηWiqi

(8)

其中，TRij——第i崗位單裝在第j階段預(yù)防性維修保障活動(dòng)下的運(yùn)行時(shí)間=工作天數(shù)×每天工作小時(shí)數(shù)；ni——第i崗位裝備數(shù)量；ηWi——第i崗位裝備運(yùn)行比例；qi——第i崗位裝備運(yùn)行強(qiáng)度系數(shù)，表示某裝備一天中開機(jī)運(yùn)行的次數(shù)。

由于第j階段預(yù)防性維修周期包含了低一階段的預(yù)防性維修周期，因此，第j階段預(yù)防性維修周期以該階段最小周期記。于是可以得出第j階段預(yù)防性維修活動(dòng)次數(shù)[12]的計(jì)算公式為：

(9)

其中：TWYij——第i崗位裝備在第j階段中預(yù)防性維修的周期。

(2)保障人員數(shù)量預(yù)測(cè)

預(yù)防性維修保障活動(dòng)人員數(shù)量由維修總時(shí)間和單個(gè)保障人員平均工作時(shí)間共同決定。

首先，需要確定預(yù)防性維修保障活動(dòng)總時(shí)間。為了建立一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間函數(shù)，可以從修理方式出發(fā)：固定通信臺(tái)站預(yù)防性維修方式包括停機(jī)修理和不停機(jī)修理，假設(shè)X=(x1,x2,…,xj,…,xn)為n階段預(yù)防性維修的停機(jī)修理比率，表示為：

(10)

其中，Shj為第j階段預(yù)防性維修活動(dòng)停機(jī)修理次數(shù)。易知，xj=1表示全部采取停機(jī)修理，xj=0則表示全部不停機(jī)修理。所以，固定通信臺(tái)站裝備第j階段預(yù)防性維修總時(shí)間可表示為停機(jī)修理比率xj的函數(shù)TWY(xj)，即：

(11)

其中，Tj1、Tj2為第j階段預(yù)防性維修的停機(jī)修理時(shí)間和不停機(jī)修理時(shí)間；pi為第i崗位參加預(yù)防性維修的裝備比率。

固定通信臺(tái)站預(yù)防性維修活動(dòng)中，首要目標(biāo)是精簡(jiǎn)維修方式，減少停機(jī)時(shí)間，使得對(duì)通信裝備運(yùn)行影響最小。因此，我們需要針對(duì)停機(jī)修理時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，最優(yōu)化模型為：

(12)

第j階段預(yù)防性維修活動(dòng)中，單個(gè)保障人員平均工作時(shí)間可以依據(jù)下式計(jì)算：

(13)

其中，Thj表示單人每次在第j階段預(yù)防性維修活動(dòng)中有效工作時(shí)間；γ為出勤率。

(14)

[例] 某固定通信臺(tái)站有專業(yè)崗位6類，假設(shè)各崗位裝備從某時(shí)刻開始運(yùn)行，在時(shí)刻T正好經(jīng)歷50天。各崗位裝備運(yùn)行基本數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 各崗位裝備運(yùn)行基本數(shù)據(jù)表

假設(shè)各崗位裝備預(yù)防性維修周期相同，那么截止時(shí)刻T最小預(yù)防性維修階段為j=1，即維修周期長(zhǎng)為7×24=168h，依據(jù)式(9)可計(jì)算出各崗位預(yù)防性維修次數(shù)，如表2所示。然后統(tǒng)計(jì)各崗位裝備每次停機(jī)和不停機(jī)維護(hù)的時(shí)間，依據(jù)式(11)得出預(yù)防性維修時(shí)間，表示為停機(jī)修理次數(shù)的函數(shù)。如果假設(shè)每崗位裝備每停機(jī)修理一次消耗備件量為1，不停機(jī)修理不消耗，且備件限量為裝備數(shù)量，那么結(jié)合式(12)可求解出各崗位裝備預(yù)防性維修時(shí)間。依據(jù)式(13)計(jì)算人員平均工時(shí)并代入式(14)最終可得人員需求量結(jié)果如表2所示。

表2 預(yù)防性維修活動(dòng)分析數(shù)據(jù)表

可知，在時(shí)刻T，固定臺(tái)站各崗位預(yù)防性維修人員需求量為NWY=[3,2,2,1,2,1]，結(jié)果基本符合實(shí)際情況。

另外，由于預(yù)防性維修保障活動(dòng)任務(wù)量具有周期性(如圖2)，如果第j階段預(yù)防性維修保障活動(dòng)第一次開始時(shí)間為T0，則其周期性可表示為函數(shù)：

(15)

所以，結(jié)合式(14)及式(15)，可以將第j階段預(yù)防性維修保障活動(dòng)所需求人員NWY(t)表示為一個(gè)階段時(shí)間函數(shù)：

NWY(t)=NWYy(t)

(16)

2.3 修復(fù)性維修保障活動(dòng)人員需求預(yù)測(cè)模型

修復(fù)性維修是及時(shí)恢復(fù)裝備良好技術(shù)狀態(tài)的主要措施，是裝備技術(shù)保障的核心任務(wù)。通過通信值勤人員的裝備保養(yǎng)和定期的預(yù)防性維修，修復(fù)性維修任務(wù)量會(huì)有一定程度上的降低，但是，由于人員失誤的存在和裝備故障增加的不可逆性，修復(fù)性維修任務(wù)量在長(zhǎng)期看來是一直存在的，因此本節(jié)對(duì)修復(fù)性維修任務(wù)量的研究不考慮裝備保養(yǎng)和預(yù)防性維修的影響。固定通信臺(tái)站各崗位所屬裝備在平時(shí)使用過程中，決定裝備修復(fù)性維修任務(wù)量的主要因素有：裝備故障率、裝備運(yùn)行時(shí)間以及裝備運(yùn)行數(shù)量等。如果可以確定第i崗位裝備的故障次數(shù)，那么固定通信臺(tái)站裝備修復(fù)性維修次數(shù)就可以確定。

圖3 裝備故障率示意圖

本文不討論固定通信臺(tái)站裝備故障率特點(diǎn)，我們?cè)诖颂幖僭O(shè)裝備故障率為一隨時(shí)間增加而增加的函數(shù)λik(t)，表示第i崗位的第k裝備的故障率。如圖3。

假設(shè)裝備運(yùn)行的一個(gè)起止時(shí)間段為[T1,T2]，由于部分裝備運(yùn)行的不連續(xù)性，我們將該時(shí)間段分為n個(gè)區(qū)間：[t0,t1]，(t1,t2]，…，(tn-1,tn]，其中，t0=T1,tn=T2，各時(shí)間段均勻且足夠小，使得裝備在各時(shí)間段內(nèi)為連續(xù)運(yùn)行。假設(shè)第i崗位的第k裝備在各時(shí)間段運(yùn)行時(shí)間分別為Δtk1，Δtk2，…，Δtkn，在每個(gè)時(shí)間區(qū)間取一點(diǎn)tkj，可將第i崗位的第k裝備在各時(shí)間段的故障率表示為λikj(t)。那么由于各時(shí)間段足夠小，可以近似認(rèn)為在[T1,T2]內(nèi)第i崗位第k裝備故障次數(shù)為：

(17)

依據(jù)定積分概念，如果定義α=max{Δtk1，Δtk2，…，Δtkn}，那么在時(shí)間段[T1,T2]內(nèi)，第i崗位第k裝備故障發(fā)生總次數(shù)為下式所示：

(18)

我們?cè)诳紤]裝備故障次數(shù)時(shí)，不僅僅需要有式(18)計(jì)算的裝備自身故障次數(shù)，在維修保障活動(dòng)中由于人員操作失誤造成的裝備故障(下稱人為故障)次數(shù)也需要包括在內(nèi)。人為故障次數(shù)可由下式計(jì)算：

(19)

其中，Drki——第i崗位第k裝備人為故障次數(shù)；Mki——第i崗位第k裝備需執(zhí)行的保障任務(wù)數(shù)；μwki——第i崗位第k裝備人員在執(zhí)行保障任務(wù)w時(shí)的失誤率，主要是為了區(qū)分由于保障任務(wù)的難度差異造成的人為故障概率的不同；pwki——第i崗位第k裝備執(zhí)行保障任務(wù)w的頻數(shù)比。

修復(fù)性維修在裝備故障后進(jìn)行，那么固定通信臺(tái)站裝備修復(fù)性維修次數(shù)可以依據(jù)下式確定：

(20)

其中，ni表示第i崗位裝備數(shù)量；Dki(t)表示第i崗位第k裝備故障發(fā)生次數(shù)，依據(jù)式(18)可表示為Dki(t)=∫λik(t)dtk

由于固定通信臺(tái)站涉及的維修屬于基層級(jí)維修，因此需要先考慮故障是否可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，再?zèng)Q定人員需求量。①如果可現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，需要考慮人員平均技術(shù)水平、修復(fù)率等因素進(jìn)而計(jì)算平均修理時(shí)間Tx；②如果不能現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，則修復(fù)性維修只包括換件操作，需要統(tǒng)計(jì)換件修理的平均時(shí)間Ty。顯然，兩種情況不會(huì)同時(shí)發(fā)生，那么綜合考慮下，單次修復(fù)時(shí)間為Tm=max(Tx,Ty)。所以，固定通信臺(tái)站裝備修復(fù)性維修人員需求量可按下式計(jì)算[14]：

(21)

其中TN表示單個(gè)保障人員單次維修活動(dòng)的最大工作時(shí)數(shù)；ε表示修理停工率。

于是，將式(7)、式(16)和式(21)代入式(3)可以最終確定固定通信臺(tái)站裝備保障人員需求量。

3 總結(jié)

本文將保障任務(wù)分為通信值勤、預(yù)防性維修保障及修復(fù)性維修保障任務(wù)三類，通過分析固定通信臺(tái)站三類保障任務(wù)的特點(diǎn)，確定保障人員需求預(yù)測(cè)方法。利用動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，計(jì)算并優(yōu)化值勤人員需求量；通過分析預(yù)防性維修任務(wù)量和優(yōu)化維修時(shí)間，建立預(yù)防性維修人員需求量的周期模型；通過分析修復(fù)性保障任務(wù)的任務(wù)量，估計(jì)修復(fù)性維修人員的需求量。需要說明的是，在預(yù)測(cè)出固定通信臺(tái)站所需裝備保障人員數(shù)量之后，還應(yīng)將分析結(jié)果與固定通信臺(tái)站實(shí)際編制及各崗位容量進(jìn)行對(duì)比，做出相應(yīng)的調(diào)整，并通過裝備保障過程中的人員使用情況加以修正。

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Research on Forecasting Equipment Support Personnel Requirement in Immobile Communication Station

LI Zhi-rong1,2, GAO Qi2, LIU Shen-yang2, CHEN Wei-yuan2

(1.TaiyuanSatelliteLaunchCenter,Kelan036301,China; 2.DepartmentofEquipmentCommandandManagement,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)

The materiel support personnel of immobile communication station are the key to equipment support. Working quantity in an immobile communication station can be divided into three categories: the communication duty, preventive maintenance, and corrective maintenance. Making use of the dynamic factor, requirement of communication duty personnel is calculated and optimized; preventive maintenance personnel requirement model is established based on the analysis of the task size and working time; and the number of corrective maintenance personnel is estimated, through analyzing of peculiarity of the task size by integral method.

human resource management; personnel requirement forecast; task size analysis; communication duty; preventive maintenance; corrective maintenance

2013- 04- 01

栗志榮(1985-)，男，碩士研究生，主要研究方向：裝備保障理論與應(yīng)用。

C939,E92

A

1007-3221(2015)01- 0179- 06