侯 岳, 王康勃, 馮偉強(qiáng), 安中昌

(1. 海軍工程大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院, 湖北 武漢 430033; 2. 中國人民解放軍92537部隊(duì), 北京 100161)

0 引 言

無論平時(shí)還是戰(zhàn)時(shí),艦艇都可能發(fā)生各類火災(zāi)、爆炸、破損進(jìn)水和消防系統(tǒng)失效等事故和災(zāi)害[1-2]。損害管制,作為艦艇破損和災(zāi)害處置的危機(jī)決策行動(dòng),是艦艇安全性和生命力的重要保障[3-4]。損害管制主要包括“消防”“抗沉”以及“戰(zhàn)損恢復(fù)”3個(gè)關(guān)鍵要素[5-6]。損管決策是與各類災(zāi)害損傷相對抗的指揮行為,是對艦艇技術(shù)裝備和損管戰(zhàn)術(shù)的綜合應(yīng)用[7-8]。目前,我國在進(jìn)行損管決策技術(shù)的研究中,主要考慮的是平時(shí)災(zāi)害模式。美國海軍在20世紀(jì)80年代提出了戰(zhàn)斗損管系統(tǒng)(battle damage control system,BDCS)的概念,希望在損管系統(tǒng)設(shè)計(jì)中突出作戰(zhàn)背景,重點(diǎn)保證戰(zhàn)斗損傷下的艦艇損管能力[9-10]。21世紀(jì)初,加拿大L3公司開發(fā)的新型戰(zhàn)斗損管系統(tǒng),信息化、集成化和自動(dòng)化程度顯著提高,已經(jīng)在法國、韓國、美國、德國等多個(gè)國家海軍的140艘艦艇和18條潛艇上使用[11-12]。國外海軍報(bào)道的海軍損管指揮演習(xí)表明,該類系統(tǒng)的信息處理量更大、反應(yīng)時(shí)間更快、輔助決策能力更強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了作戰(zhàn)指控網(wǎng)的信息對接[13]。

然而,目前我國海軍相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用還較為落后。在戰(zhàn)斗破損情況下,災(zāi)害的特征變得更加復(fù)雜,主要表現(xiàn):①火災(zāi)和煙氣的空間范圍將從局部的單艙發(fā)展到大范圍的多艙,防火邊界和防煙邊界艙室更多,人工決策的難度更大,對自動(dòng)化決策的需求更為迫切[14]；②大面積破損進(jìn)水后,艦艇的穩(wěn)性可能變?yōu)樨?fù)值,艦體平衡的決策不僅要考慮載荷分布的不對稱性,還要考慮負(fù)初穩(wěn)度問題[15]；③傳統(tǒng)的決策模型需要精準(zhǔn)的艙室進(jìn)水態(tài)勢，然而,實(shí)戰(zhàn)損傷的進(jìn)水態(tài)勢復(fù)雜,進(jìn)水艙室和水位高度不清晰,必須研究建立對應(yīng)的決策模型。上述問題是戰(zhàn)斗損管決策所面臨的迫切問題,也是決策支持系統(tǒng)開發(fā)所必須解決的理論難題。

我國海軍經(jīng)過數(shù)十年的研究攻關(guān),首先解決了上述基本理論建模難題,然后完成了信息化數(shù)據(jù)的采集方法設(shè)計(jì),并據(jù)此開發(fā)了信息化決策系統(tǒng),提高了損管決策的實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用水平。在實(shí)際應(yīng)用過程中,該系統(tǒng)能夠針對特定的災(zāi)害模式,對人工決策和自動(dòng)決策進(jìn)行對比分析。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)顯著提高了戰(zhàn)斗損管決策的速度和效率,是輔助開展戰(zhàn)斗損管指揮的重要手段。

1 艦艇防火和防煙邊界設(shè)置自動(dòng)決策模型

艦艇船體鋼制結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性強(qiáng),火災(zāi)和煙氣會(huì)沿著艙壁、甲板、艙門和艙口蓋蔓延。因此,如何快速地制定限制火災(zāi)和煙氣蔓延的防火邊界和防煙邊界,是撲滅火災(zāi)、減小火災(zāi)過火面積和保證艦船安全的關(guān)鍵。目前,在進(jìn)行損管指揮時(shí),主要是依據(jù)艙室布置圖、防火控制圖、消防預(yù)案等文件現(xiàn)場查閱的方式設(shè)置防火邊界和防煙邊界。對于單個(gè)艙室起火的情況,該方法相對有效。但是,對于戰(zhàn)斗破損、多個(gè)艙室起火的情況,需要設(shè)置的防火邊界和防煙邊界個(gè)數(shù)較多,并且部分邊界是需要優(yōu)先重點(diǎn)設(shè)置的[16]。此時(shí),如果還依賴艦員的主觀判斷,就會(huì)發(fā)生邊界設(shè)置不全、邊界設(shè)置不準(zhǔn)的現(xiàn)象,結(jié)果將造成火災(zāi)和煙氣無法得到有效的限制,并且可能向危險(xiǎn)的彈藥艙部位蔓延,嚴(yán)重威脅艦船的生命力。

1.1 設(shè)置原則

首先制定了自動(dòng)生成防火邊界、防煙邊界的基本規(guī)則,具體包括:

(1) 在起火艙空間6個(gè)方向相鄰的艙室上,都要設(shè)置防火邊界;

(2) 起火艙頂部相鄰的艙室,應(yīng)優(yōu)先設(shè)置防火邊界;

(3) 與所有起火艙防火邊界艙相鄰接的艙室,都要設(shè)置防煙邊界;

(4) 液艙內(nèi)不需設(shè)置防火邊界和防煙邊界;

(5) 如果某個(gè)艙室已經(jīng)發(fā)生火災(zāi),則該艙室不屬于防火邊界的設(shè)置范圍;

(6) 對于有艙門的艙壁和有艙口蓋的甲板,應(yīng)優(yōu)先設(shè)置防煙邊界。

1.2 子艙壁和子甲板的定義

由于艦船艙室分布復(fù)雜,對于每一個(gè)橫向艙壁,其前后可能會(huì)布置多個(gè)艙室。如果不將橫向艙壁分割成子橫向艙壁,就無法準(zhǔn)確地描述艙室之間的鄰接關(guān)系。縱向艙壁和甲板的分割情況與之類似。分割的方法是:按照艙室的布置情況,將橫向艙壁、縱向艙壁和甲板劃分成多塊子橫向艙壁、子縱向艙壁和子甲板,從而使任意一塊橫向艙壁、縱向艙壁或甲板分割只屬于一個(gè)或兩個(gè)艙室。通過橫向艙壁、縱向艙壁和甲板的分割,將任意一個(gè)艙室與一組特定的子橫向艙壁、子縱向艙壁和子甲板集合一一對應(yīng)。子艙壁和甲板的分割案例圖如圖1所示。

圖1 子艙壁和甲板的分割案例圖Fig.1 Illustration of sub-bulkhead and sub-deck

由圖1可知，橫艙壁1-4和橫艙壁5-7在物理上是一塊橫向艙壁。但是,從艙室分隔的角度出發(fā),橫艙壁1-4被A艙、B艙和C艙分隔成3個(gè)部分,即子橫艙壁1-2、子橫艙壁2-3和子橫艙壁3-4。同樣,縱艙壁2-6被B艙和C艙分隔成2個(gè)部分,即子縱艙壁2-8和子縱艙壁8-6。甲板面1-5-7-4-1被A艙、B艙和C艙分隔成3個(gè)部分,即子甲板1-5-6-2-1、子甲板2-8-9-3-2、子甲板8-9-3-4-7-6-3。

1.3 防火邊界和防煙邊界自動(dòng)生成算法

步驟1構(gòu)建子橫向艙壁數(shù)據(jù)表、子縱向艙壁數(shù)據(jù)表和子甲板數(shù)據(jù)表。子橫向艙壁數(shù)據(jù)表主要針對任意一個(gè)子橫向艙壁,以列表的形式記錄該子橫向艙壁首尾鄰接的兩個(gè)艙室名稱,以及該子橫向艙壁上是否有艙門。子縱向艙壁數(shù)據(jù)表主要針對任意一個(gè)子縱向艙壁,以列表的形式記錄該子縱向艙壁左右鄰接的兩個(gè)艙室名稱,以及該子縱向艙壁上是否有艙門。子甲板數(shù)據(jù)表主要針對任意一個(gè)子甲板,以列表的形式記錄該子甲板上下鄰接的兩個(gè)艙室名稱,以及該子甲板上是否有艙口蓋。

步驟2構(gòu)建艙室鄰接關(guān)系數(shù)據(jù)表。針對每一個(gè)艙室,以列表的形式記錄與該艙室在上、下、前、后、左、右6個(gè)方向上相鄰接的艙室名稱。

步驟3定義對艙室操作和對集合操作的基本算子,如表1所示。包括:“相鄰艙室搜索算子”“艙室相鄰艙壁甲板搜索算子”“艙室相鄰的特殊艙壁、甲板搜索算子”“頂部相鄰艙室搜索算子”“并集算子”“差集算子”和“交集算子”。

表1 數(shù)據(jù)操作的基本算子

步驟4按照圖2的算法,自動(dòng)生成:防火邊界、需要優(yōu)先設(shè)置的防火邊界、防煙邊界、需要優(yōu)先設(shè)置的防煙邊界。在圖2中W表示液艙集合。

2 基于傾斜原因分類的船體扶正決策算法

艦船平時(shí)的事故進(jìn)水,破損的艙室個(gè)數(shù)有限,并且一般都在水線下,因此通常不會(huì)出現(xiàn)負(fù)初穩(wěn)度,此時(shí),船體扶正的關(guān)鍵是消除空間分布不對稱的載荷,即通過施加反向力矩的方法平衡艦體。然而,在戰(zhàn)斗損傷情況下,艦艇會(huì)出現(xiàn)多艙大面積自由液面進(jìn)水的態(tài)勢,傳統(tǒng)的扶正決策方法不僅不適用,還可能造成更大的傾斜,對艦船的安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此,戰(zhàn)斗破損的船體扶正決策,必須區(qū)分艦艇傾斜的原因,并針對不同的情況,采取不同的對策。

2.1 艦艇傾斜原因的分類及扶正策略

根據(jù)艦艇靜力學(xué)的基本原理,艦艇艙室破損進(jìn)水情況以及扶正策略如表2所示[17]。

圖2 防火邊界和防煙邊界的自動(dòng)生成方法Fig.2 Automatic generation method of fire boundary and smoke boundary

序號表現(xiàn)特征破損原因扶正策略情況1艦船不定期地停留在左舷或右舷，并且停留的角度基本相同僅由負(fù)初穩(wěn)度引起的艦艇傾斜只需要消除負(fù)初穩(wěn)度，禁止施加反向力矩情況2艦船傾斜和傾差角度與不沉性標(biāo)板的角度相等僅由不對稱進(jìn)水引起的傾斜和傾差通過施加反向力矩的方法平衡艦體情況3艦船只停留在一舷，但傾角遠(yuǎn)大于進(jìn)水不對稱應(yīng)造成的傾角；或者艦船停留在非破損進(jìn)水的輕邊由負(fù)初穩(wěn)度和不對稱進(jìn)水綜合引起的傾斜先消除負(fù)初穩(wěn)度，然后再施加反向力矩

對于情況1,傾斜僅僅是由自由液面和負(fù)初穩(wěn)度引起的,因此扶正的關(guān)鍵是消除負(fù)初穩(wěn)度,而不是施加反向力矩;對于情況2,傾斜是由進(jìn)水導(dǎo)致的載荷不對稱引起的,扶正的關(guān)鍵是施加反向力矩;情況3是上述兩種情況的綜合效應(yīng),扶正的關(guān)鍵是先消除負(fù)初穩(wěn)度,然后再施加反向力矩。

2.2 船體平衡扶正算法

上述3種傾斜情況對應(yīng)的艦艇平衡策略是不同的。因此進(jìn)行船體扶正之前,必須判斷并明確造成艦艇傾斜、傾差的原因。這是進(jìn)行扶正的前提和關(guān)鍵。

2.2.1 第1類扶正算法

對于第1種破損進(jìn)水情況,首先分析能夠消除負(fù)初穩(wěn)度的抗沉資源,包括:可壓載艙(載荷)、可卸載艙(載荷)、可移載艙(載荷)以及可消除自由液面的艙室。然后,針對上述4種情況,分別生成能夠消除負(fù)初穩(wěn)度的單扶正方案。接著,對所有的單扶正方案,分別計(jì)算其實(shí)施后初穩(wěn)度的增量,并選取初穩(wěn)度增量最大的單扶正方案進(jìn)行實(shí)施。根據(jù)當(dāng)前單扶正方案實(shí)施后的情況,判斷艦船是否依然存在時(shí)而左傾、時(shí)而右傾、并且傾斜角基本相同的現(xiàn)象,也即是判斷艦船的初穩(wěn)度是否依然是負(fù)值。如果初穩(wěn)度依然是負(fù)值,則按照上述過程繼續(xù)生成最優(yōu)的單扶正方案實(shí)施,直到艦船初穩(wěn)度為正值。此時(shí)艦船將自然恢復(fù)到正值狀態(tài)。設(shè)計(jì)的算法如圖3所示。

2.2.2 第2類扶正算法

對于第2類傾斜情況的扶正算法,目前國內(nèi)外的研究較多[18-20]。然而,現(xiàn)有算法的前提都是必須明確具體的破損進(jìn)水艙室。這種假設(shè)只適用于平時(shí)的事故進(jìn)水,即進(jìn)水艙室較少,進(jìn)水態(tài)勢比較容易掌握的情況下。然而,實(shí)際的戰(zhàn)斗破損進(jìn)水態(tài)勢一般并不清晰,多艙進(jìn)水、多處進(jìn)水的情況經(jīng)常發(fā)生。指揮員難以掌握進(jìn)水的艙室名稱和進(jìn)水類型,因此目前的算法無法滿足實(shí)戰(zhàn)下的船體扶正決策需求。本文建立了“試探性”的扶正方法,一方面可以完成艦體的初步試扶正;另一方面,又可以通過試扶正的效果,掌握不明進(jìn)水艙對艦艇不沉性指標(biāo)諸要素的影響,并在此基礎(chǔ)上,借助標(biāo)板圖的修正進(jìn)行再扶正。以扶正橫傾為例,算法步驟如下所示。

圖3 消除負(fù)初穩(wěn)度流程圖Fig.3 Flow chart of eliminating negative initial stability

步驟1選取第一次試扶角度為當(dāng)前破損角度的1/3,θ試扶=θ破/3。

步驟2在標(biāo)板圖上選擇一組扶正艙室,使其扶正角度為試扶角度,θ標(biāo)板扶正≈θ試扶。如θ標(biāo)板扶正與θ試扶的差值在1°以內(nèi),即可作為試扶正方案。如果有多個(gè)試扶正方案,則以既能消除橫傾又能消除縱傾,并且θ試扶與θ標(biāo)板扶正相差最小的方案為優(yōu)先選用方案。

步驟3計(jì)算修正系數(shù),即:實(shí)際扶正角度與標(biāo)板圖標(biāo)注扶正角度的比值為

(1)

式中,P為艦船當(dāng)前排水量;q為扶正艙室的載荷增量。如果是壓載的方法,則q為正值;如果是卸載的方法,則q為負(fù)值。

步驟4根據(jù)該修正系數(shù),對標(biāo)板圖上的橫傾數(shù)值進(jìn)行修正,使用修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行再扶正即可。當(dāng)艦艇橫傾角在1°以內(nèi)時(shí),即可認(rèn)為是安全狀態(tài)。

3.2.3 第3類扶正算法

對于第3種破損進(jìn)水情況,應(yīng)該首先消除負(fù)初穩(wěn)度,然后再采取“試探性”的方法進(jìn)行扶正。消除負(fù)初穩(wěn)度的方法與第1種破損進(jìn)水情況的處置方法相同,“試探性”扶正的方法與第2種破損進(jìn)水情況的處置方法相同。

3 數(shù)據(jù)采集方法

合理、高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,是信息化決策系統(tǒng)能否成功開發(fā)的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)是整個(gè)信息系統(tǒng)建立、操作、管理和運(yùn)行的基礎(chǔ),也是信息化系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫的建設(shè),不僅關(guān)系著數(shù)據(jù)的使用效率,也與算法設(shè)計(jì)密切相關(guān),必須充分體現(xiàn)算法與數(shù)據(jù)之間、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。損管信息化數(shù)據(jù)種類繁多,數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。根據(jù)以往的數(shù)據(jù)采集經(jīng)驗(yàn),如果不統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的功能需求、算法需求和數(shù)據(jù)關(guān)系,容易造成數(shù)據(jù)重復(fù)采集、數(shù)據(jù)讀寫效率下降。經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐、嘗試和修正提高,按照“局部→整體”“艙壁甲板平面→艙室空間→船體空間”的空間思維順序,結(jié)合關(guān)鍵損管指揮環(huán)節(jié)的決策任務(wù),根據(jù)損管信息可視化、損管信息關(guān)聯(lián)性分析、不沉性指標(biāo)計(jì)算等對數(shù)據(jù)的基本需求,研究提出了損管信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方法,解決了損管信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集問題,特別是形成了以下基本的采集原則,大大提高了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應(yīng)用的效率。采集的基本原則包括:

(1) 圖形顯示所需數(shù)據(jù)和技術(shù)指標(biāo)計(jì)算所需數(shù)據(jù)分開采集。

(2) 計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集與人員手工數(shù)據(jù)采集相結(jié)合。

(3) 既考慮艦船的通用型,又考慮型號的特殊性。

(4) 數(shù)據(jù)的重復(fù)采集與數(shù)據(jù)的優(yōu)化采集相結(jié)合。

(5) 標(biāo)準(zhǔn)信息格式與自制信息格式的結(jié)合。

設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)用途及采集源文件如表3所示。

表3 數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)表

4 信息化決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)

4.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

近年來,損管技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了損管決策效率的提高。其主要表現(xiàn)在:基于網(wǎng)絡(luò)傳感器采集系統(tǒng)的應(yīng)用，使大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集成為可能;基于大尺寸屏幕的顯示系統(tǒng)使損管信息圖形化顯示成為可能;基于高性能計(jì)算機(jī)使損管決策系統(tǒng)具備操作環(huán)境。根據(jù)目前的硬件技術(shù),設(shè)計(jì)的信息化決策系統(tǒng)包括:信息采集層、信息傳輸層、信息決策層、信息控制層和信息表現(xiàn)層。

(1) 信息采集層。進(jìn)行災(zāi)害狀態(tài)和損管設(shè)備執(zhí)行狀態(tài)的信息采集,終端包括火災(zāi)類傳感器、進(jìn)水類傳感器以及消防和抗沉執(zhí)行設(shè)備的狀態(tài)信息。

(2) 信息傳輸層。連接信息采集層、信息決策層、信息控制層和信息表現(xiàn)層,是信息傳輸和發(fā)布的平臺。為信息決策層、信息控制層上傳損害信息和設(shè)備狀態(tài)信息,為信息表現(xiàn)層發(fā)布損管狀態(tài)信息和設(shè)備控制信息。信息傳輸層主要通過統(tǒng)一的平臺網(wǎng)絡(luò)傳輸信息,并輔以必要的CAN網(wǎng)等局域網(wǎng)或直連線路。

(3) 信息決策層。通過信息決策支持系統(tǒng)的開發(fā),對災(zāi)害狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行處理,結(jié)合信息表現(xiàn)層中人員輸入的操作、指令信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析和決策處理,并生成決策方案。

(4) 信息控制層。根據(jù)生成的決策方案,分析方案實(shí)施與指令操作的映射關(guān)系,產(chǎn)生相關(guān)邏輯解算結(jié)果或控制指令,并控制各類滅火、抗沉及相關(guān)損管設(shè)備的動(dòng)作。

(5) 信息表現(xiàn)層。主要提供人機(jī)交互環(huán)境,提供信息顯示和輸入方法。

4.2 信息決策支持系統(tǒng)的開發(fā)

信息決策層是整個(gè)信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊,是信息化系統(tǒng)的“大腦”。使用上文構(gòu)建的各類決策算法,在Visual Studio.net開發(fā)環(huán)境下,使用SQL Server數(shù)據(jù)庫環(huán)境,完成了系統(tǒng)軟件的開發(fā)。在開展系統(tǒng)研究時(shí),注重形成了以下設(shè)計(jì)原則，如圖4所示。

(1) 以信息為中心,保障損管工作。根據(jù)全艦信息化和損管工作的實(shí)際使用需要,損管指揮人員需要有效掌握損害信息、防火邊界、防煙邊界、不沉性信息和艦體平衡方案等大量信息。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮艦員對信息的感知、處理要求,為用戶快速開展準(zhǔn)確、有效的損害管制行動(dòng)提供信息支持。

如圖5所示,本系統(tǒng)能夠根據(jù)起火艙室(紅色填充)迅速自動(dòng)生成防火邊界(黃色填充)和防煙邊界(白色填充),為損管指揮員完成限制火災(zāi)和煙氣蔓延的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)提供有效的輔助決策。

如圖6所示,損管指揮員可以根據(jù)當(dāng)前的艦艇浮性和穩(wěn)性參數(shù),在軟件界面中進(jìn)行壓制、卸載和移載操作，從而平衡艦艇。通過設(shè)置液艙調(diào)撥方案,最終可查看艦艇平衡效果。

圖4 信息化系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.4 Architecture of information system

圖5 防火邊界生成界面Fig.5 Generation interface of fire boundary

圖6 平衡調(diào)整控制界面Fig.6 Control interface of warship equilibrium

(2) 以損管業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ),開展軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中,充分考慮了各項(xiàng)工作的內(nèi)容和工作流程,有針對性地開展軟件功能、流程和界面設(shè)計(jì)。在以往類似技術(shù)的研究工作中,往往會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)者與使用者的定位脫節(jié)、對損管業(yè)務(wù)流程考慮不夠的現(xiàn)象,這也是影響信息決策系統(tǒng)實(shí)用化的關(guān)鍵因素。典型的損管信息化決策業(yè)務(wù)流程如圖7所示。

圖7 軟件典型功能應(yīng)用流程Fig.7 Flow chart of software’s typical functions

在發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水等災(zāi)害時(shí),滅火或抗沉流程包括發(fā)現(xiàn)損害、確認(rèn)損害、查看輔助決策信息、組織損管行動(dòng)、更新災(zāi)害信息等一系列的閉環(huán)反饋流程。在實(shí)際的災(zāi)害處置過程中,消防工作的開展可能會(huì)影響抗沉的工作,特別是水消防系統(tǒng)的使用,會(huì)造成艙室的積水和浸水。另外,在進(jìn)行艦體平衡決策的設(shè)計(jì)時(shí),除了會(huì)推薦艦體平衡方案以外,還根據(jù)一線損管指揮員的需求,提供了預(yù)判模式。損管指揮員可以自行對初步確定的艦體平衡方案進(jìn)行效果預(yù)評估,然后,根據(jù)評估結(jié)果調(diào)整艦體平衡方案。

4.3 應(yīng)用測試

針對某訓(xùn)練船型開發(fā)了信息化決策系統(tǒng),并對該系統(tǒng)的輔助決策效能進(jìn)行了測試和檢驗(yàn)。針對表4中7個(gè)訓(xùn)練科目,分別統(tǒng)計(jì)了艦員決策耗時(shí)和系統(tǒng)決策耗時(shí),并進(jìn)行了比較分析。以艦員決策耗時(shí)和系統(tǒng)決策耗時(shí)的比值,作為系統(tǒng)決策效能的評估指標(biāo)。決策效能測試結(jié)果如表4所示。

表4 決策效能測試結(jié)果

由表4可知,通過該信息化決策系統(tǒng)的使用,大大縮短了損管決策反應(yīng)時(shí)間,這在“分秒必爭”的損管指揮行動(dòng)中,將發(fā)揮很大的軍事作用。

5 結(jié) 論

損管決策是基于災(zāi)害感知、信息辨識、指揮決策、處理執(zhí)行與反饋的復(fù)雜危機(jī)決策模式。損管決策過程中使用到的信息種類多、信息量大、信息途徑多、決策模型復(fù)雜,如何根據(jù)損管業(yè)務(wù)流程和損管信息需求設(shè)計(jì)決策模型和信息采集方案,是信息化決策支持系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。結(jié)合多年的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),介紹了損管信息化決策系統(tǒng),并取得了較高的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵模型以及信息化決策系統(tǒng)方案,將來可推廣融合到全艦新型網(wǎng)、損管監(jiān)控網(wǎng)等平臺中。

然而,隨著艦艇信息化水平的不斷提高,未來的損管系統(tǒng)不僅是一套匯集信息的機(jī)械控制系統(tǒng),而是一套在嚴(yán)密業(yè)務(wù)流程的整體導(dǎo)控下,集成損管通信、口令傳遞、輔助命令的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[21]。因此,如何將最新的損管技術(shù)與信息化決策技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的融合,以更為有效的方式完成信息收集、損害評估、輔助決策、控制實(shí)施等過程,依然是未來的研究和發(fā)展方向。

[1] BOULOUGOURIS E, PAPANIKOLAOU A. Risk-based design of naval combatants[J].Ocean Engineering,2013,65(6):49-61.

[2] BALL R E, CALVANO C N. Establishing the fundamentals of a surface ship survivability design discipline[J]. Naval Engineers Journal, 1994, 106(1): 71-74.

[3] 浦金云, 侯岳, 陳曉洪. 國外艦船生命力評估與損管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J]. 中國艦船研究, 2013, 8(4): 1-5.

PU J Y, HOU Y, CHEN X H. A review of the recent researches on overseas ships’ survivability assessment and damage control technologies[J].Chinese Journal of Ship Research,2013,8(4): 1-5.

[4] CALABRESE F，CATALDO M，CORALLO A，et al. Damage control system: an application for ship safety and security[C]∥Proc.of the 9th IFAC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft，2012: 103-108.

[5] RUPONEN P, LINDROTH D, PENNANEN P. Prediction of survivability for decision support in ship flooding emergency[C]∥Proc.of the 12th International Conference on the Stability of Ships and Ocean Vehicles, 2015: 987-997.

[6] PARK D K, SHIN Y H, CHUNG J H, et al. Development of damage control training scenarios of naval ships based on simplified vulnerability analysis results[J].International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2016, 8(4): 386-397.

[7] CALABRESE F, CORALLO A, MARGHERITA A, et al. A knowledge-based decision support system for shipboard damage control[J]. Expert Systems with Applications, 2012, 39(9): 8204-8211.

[8] OLCER A I, MAJUMDER J. A case-based decision support system for flooding crises onboard ships[J]. Quality and Reliability Engineering International, 2006, 22(1): 59-78.

[9] SOMMER M, FüRCHO O. Integrated monitoring and control system for German navy K130 corvettes[C]∥Proc.of the 14th International Ship Control Systems Symposium, 2009.

[10] 安中昌, 馮偉強(qiáng). 基于作戰(zhàn)背景的損管系統(tǒng)研究[J]. 艦船科學(xué)技術(shù), 2016, 38(3): 151-153.

AN Z C, FENG W Q. The research of battle-background-oriented damage control system[J]. Ship Science and Technology, 2016, 38(3): 151-153.

[11] CHUBB D. The support challenge for the royal navy’s Albion class landing platform docks[C]∥Proc.of the 14th International Ship Control Systems Symposium, 2009.

[12] LAMONTAGNE Y, KNUTSON O. New developments in damage control-interactive incident board management system-I2BMS[C]∥Proc.of the 14th International Ship Control Systems Symposium, 2009.

[13] 董曉明,石朝明,黃坤,等.美海軍DDG-1000全艦計(jì)算環(huán)境體系結(jié)構(gòu)探析[J].中國艦船研究,2012,7(6):7-15.

DONG X M,SHI C M,HUANG K,et al. Analysis on the architecture of USN DDG-1000 total ship computing environment[J]. Chinese Journal of Ship Research,2012,7(6):7-15.

[14] FLOYD J E, HUNT S P, WILLIAMS F W, et al. A network fire model for the simulation of fire growth and smoke spread in multiple compartments with complex ventilation[J]. Journal of Fire Protection Engineering, 2005, 15(8): 199-228.

[15] HENN E, MEYER J W, ZAHN P B, et al. Shipboard damaged stability assessment: the flooding casualty control software[J]. Naval Engineers Journal, 2010, 105(3): 152-166.

[16] 侯岳,王康勃,王迎,等.限制艦船火災(zāi)蔓延的防火邊界和防煙邊界快速生成方法[P].中國:ZL 201510323241.4, 2015-09-30.

HOU Y, WANG K B, WANG Y, et al. Rapid generation method for fire boundary and smoke boundary to restrict warship fire’s spread[P]. China: ZL 201510323241.4, 2015-09-30.

[17] 侯岳, 王康勃, 王迎, 等. 一種基于艦船傾斜原因分類的船體扶正方法[P]. 中國: ZL201510337662.2, 2015-06-18.

HOU Y, WANG K B, WANG Y, et al. Warship righting method based on incline reasons[P]. China: ZL201510337662.2, 2015-06-18.

[18] OLCER A I, MAJUMDER J. A case-based decision support system for flooding crises on board ships[J]. Quality and Reliability Engineering International, 2006, 22(1): 59-78.

[19] LEE D. Knowledge-based system for safety control of damaged ship[J]. Knowledge-Based Systems, 2006, 19(3): 187-191.

[20] HU L F, MA K, JI Z S. A M-H method-based decision support system for flooding emergencies onboard warship[J]. Ocean Engineering, 2013, 58(1): 192-200.

[21] GEERTSMA R, GHIJBEN N B, MIDDELDORP E, et al. Development of fire fighting and damage control automation that enables future crew reduction[J]. Ship Science and Technology, 2015, 8(17): 69-85.