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        引入反饋控制的機場助航燈光搶修方案的探索

        2017-09-04 08:03:09張晨曦
        科技視界 2017年9期
        關(guān)鍵詞:可靠性

        【摘 要】機場助航燈光的搶修是一件重要且緊急的任務(wù),如何合理且有效地分配有限的人力、物力資源進(jìn)行搶修,盡量降低故障持續(xù)時間,減少故障的影響范圍是一個重要的問題。在傳統(tǒng)的搶修方案中,搶修人員根據(jù)預(yù)先制定的方案進(jìn)行搶修,這種方法存在著缺乏定量化故障場景影響、靈活性差等問題。為了解決這一問題,[1]中提出了一種基于模糊層次分析的的機場助航燈光搶修方案,該方案在量化搶修各個因素的影響的基礎(chǔ)上,有效提高了搶修資源分配的有效性。然而,該方案的模糊矩陣是固定的,而實際的影響搶修的各個因素隨著時間、設(shè)備、人員等因素的變動會產(chǎn)生的真實影響是變化的,如何將這種變化反映到模糊矩陣中,從而進(jìn)一步提高搶修方案的靈活性和可靠性是一個有價值且有必要的問題。在本文中,初步探索了引入反饋控制的模糊矩陣調(diào)整方案,理論上驗證了該方案的可靠性,為進(jìn)一步定量調(diào)整搶修方案打下了基礎(chǔ)。

        【關(guān)鍵詞】反饋控制;助航燈光搶修;可靠性

        0 引言

        機場助航燈光的搶修是一件重要且緊急的任務(wù),如何合理且有效地分配有限的人力、物力資源進(jìn)行搶修,盡量降低故障持續(xù)時間,減少故障的影響范圍是一個重要的問題。在傳統(tǒng)的機場助航燈光搶修中,通常是采用預(yù)定方案的方法,即,由經(jīng)驗豐富的工程師們經(jīng)過慎重的討論,提前預(yù)定好若干場景的搶預(yù)案,在發(fā)生故障時根據(jù)可以執(zhí)行的預(yù)案采取相應(yīng)的措施。這種方法合理利用了工程師們常年的工作經(jīng)驗作為先驗知識,從而可以在故障發(fā)生之時任何人都可以有效地采用預(yù)定的方案及時處理故障。然而,實際故障發(fā)生的情況可能是千變?nèi)f化的,而可預(yù)先設(shè)想的方案不管多么健全都難免有覆蓋不到的角落。此外,預(yù)案中涉及的故障場景通過是定性描述的,需要有一定經(jīng)驗的從業(yè)人員對實際故障情況進(jìn)行判斷后,方可將實際故障場景映射到預(yù)案的情境中去。因此,如何既有效地利用工程師們豐富的歷史經(jīng)驗,又合理引入故障發(fā)生時的實際狀況進(jìn)行綜合判斷,分配資源,量化故障場景的影響,從而實現(xiàn)最大化搶修的收益是一個值得深入研究的問題。

        為了解決傳統(tǒng)方案量化能力差的問題,[1]中提出了一種有效的基于模糊層次分析的方法,并應(yīng)用于機場助航燈光搶修中。該方法通過引入模糊矩陣的方式,量化了搶修方案的各種因素的影響,給出了最優(yōu)化的合理分配搶修資源的方案。然而,該方案的模糊矩陣是固定的,而實際的影響搶修的各個因素隨著時間、設(shè)備、人員等因素的變動會產(chǎn)生的真實影響是變化的,人員的變動、設(shè)備的老化等信息都不能在固定的模糊矩陣中得到反映。因此,如何將這種變化反映到模糊矩陣中,從而進(jìn)一步提高搶修方案的靈活性和可靠性是一個有價值且有必要的問題。

        控制理論[2]是由諾伯特·維納提出,并在實際工程中得到了廣泛而深入的論證和應(yīng)用的一門理論。反饋控制是控制論中一個經(jīng)典的思想,該思想通過采集歷史的信息,并將這些信息進(jìn)行有效地整合,從而對現(xiàn)在的模型中的參數(shù)進(jìn)行一定的修正,以便使模型更好地適應(yīng)當(dāng)前場景的現(xiàn)狀。本文擬探索將反饋控制引入到模糊矩陣的更新之中,從而實現(xiàn)實時更新?lián)屝薜母鱾€因素的影響,提高資源分配的合理性和靈活性。

        1 可行性研究

        為了實現(xiàn)將反饋控制引入到模糊矩陣的更新之中,需要對原有的模型進(jìn)行一定的合理該走啊,具體來說要做到以下兩方面的工作:

        (1)量化每一個影響搶修方案的因素隨時間、環(huán)境變化的情況,并合理建模;

        (2)量化不同影響搶修方案的因素之間的權(quán)重

        在完成1中的建模的基礎(chǔ)上,2只需根據(jù)歷史的情況進(jìn)行定量的計算或者人工指定即可,因此,本文關(guān)注的重點在1如何實現(xiàn)上。實際上,影響模糊層次的矩陣的因素可以分為人員數(shù)量、人員技術(shù)水平、裝備數(shù)量、裝備質(zhì)量、故障程度分布、故障數(shù)量種類等六種情況。下面對這六種因素的建??赡苄苑謩e進(jìn)行討論。

        對于人員相關(guān)的兩個因素來說,人員數(shù)量是一個可以簡單建模的因素。從實際的工程角度考慮,任何人員的增加對于搶修來說都是有一定收益的,因此,人員數(shù)量對于搶修資源是正向的影響,這里可以簡單建模為線性模型,即,該因素的收益與人員數(shù)量成正比,比例系數(shù)為人工設(shè)定;或者模型設(shè)定為log函數(shù),即,該因素的收益與人員數(shù)量成正相關(guān),然而,隨著人數(shù)的增多,單個人力的收益率會逐漸降低。具體的方案可以視實際的情況而定。

        人員的技術(shù)水平是一個相對來說較為復(fù)雜的因素。對于不同的搶修人員來說,其能達(dá)到的能力上限是不同的,而其達(dá)到該上限的時間也是不同的,因此,這里采用心理學(xué)上常用的S曲線來衡量人員的技術(shù)水平這個因素。一方面,該曲線很好地模擬了人員的技術(shù)成長曲線是一個快速學(xué)習(xí)到進(jìn)步速度逐漸降低的過程,另一方面,該曲線也靈活地提供了不同的成長速度和上限,可以有效地模擬我們需要的情況。在對每個人員單獨建模的基礎(chǔ)上,可以視所有人員為獨立變量,進(jìn)行簡單累加即可得到所有人員的技術(shù)水平的影響。

        對于裝備數(shù)量這個因素來說,可以認(rèn)為跟人員的數(shù)量有一定的相似性,也同樣可以采用線性模型或者log函數(shù)模型來對該因素進(jìn)行建模,具體的模型參數(shù)視需要而定,這里不再贅述。

        裝備的質(zhì)量是一個相對來說在硬件領(lǐng)域已經(jīng)分析的較為深入的課題。一種常見的建模方式是采用“浴盆”曲線來模擬硬件的失效率,該曲線表示,隨著裝備的使用,裝備會度過一個磨合期,該磨合期期間裝備的失效率會逐漸降低,從而進(jìn)入一個較為穩(wěn)定的平穩(wěn)期,而在該裝備的生命周期的末期,失效率又會陡增直至裝備報廢。而每個裝備的失效也可以理解為獨立的事件,因此裝備質(zhì)量可以采用累加所有裝備的可靠性而得到。

        對于故障分布程度和故障種類數(shù)量來說,一般根據(jù)具體的歷史數(shù)據(jù)可以得到詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型,這里在對于整個機場燈光分析的基礎(chǔ)上相對來說比較容易得到,不再贅述。

        綜上所述,得到各個因素的定量分析模型后,可以從實際的場景出發(fā),定義好不同因素的權(quán)重比例,即可理論上實現(xiàn)模糊矩陣的定量化分析,而各個因素隨著時間的變動同樣在模型中得到了體現(xiàn),因此,該方案在一定程度上提高了模糊分析法的適用范圍,是值得在實踐中嘗試的。

        2 結(jié)論

        模糊層次分析法在機場燈光搶修方案中得到了有效的利用,并提高了搶修的效率和效果。本文從理論的角度出發(fā),將反饋控制引入到機場燈光搶修方案中,在對各個因素建模的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了動態(tài)調(diào)整搶修方案中的模糊矩陣,從而實現(xiàn)了隨時間、情勢變化動態(tài)調(diào)整最優(yōu)方案,更好地節(jié)約了人力、物力資源。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]張晨曦.基于模糊層次分析的機場燈光搶修預(yù)案研究,《科技視界》2013(5).

        [2]N.維納,控制論(或關(guān)于在動物和機器中控制和通信的科學(xué)),科學(xué)出版社,2016.12.

        [責(zé)任編輯:朱麗娜]endprint

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