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        空軍飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修隊(duì)數(shù)量預(yù)測(cè)研究

        2020-04-12 12:40:11張獻(xiàn)逢任柯融黃孝禮
        航空維修與工程 2020年12期
        關(guān)鍵詞:排隊(duì)論規(guī)模數(shù)量

        張獻(xiàn)逢 任柯融 黃孝禮

        摘要:基于排隊(duì)論構(gòu)建了搶修隊(duì)數(shù)量計(jì)算模型,以戰(zhàn)傷飛機(jī)排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)和戰(zhàn)傷飛機(jī)停機(jī)時(shí)間兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)計(jì)算出了不同數(shù)量下飛機(jī)所需的搶救隊(duì)數(shù)量,預(yù)測(cè)了空軍飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修隊(duì)的規(guī)模。

        關(guān)鍵詞:搶修隊(duì);數(shù)量;規(guī)模;排隊(duì)論

        Keywords:repair teams;number;scale;queuing theory

        隨著軍隊(duì)規(guī)模結(jié)構(gòu)和力量調(diào)整改革的完成以及空軍三級(jí)裝備維修保障體制向兩級(jí)轉(zhuǎn)變的穩(wěn)步推進(jìn)[1],以中心修理廠為主體的空軍飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修隊(duì)撤銷,現(xiàn)行的搶修隊(duì)依托修理機(jī)構(gòu)設(shè)置,搶修隊(duì)的數(shù)量規(guī)模與新編制下戰(zhàn)區(qū)主導(dǎo)的作戰(zhàn)體系對(duì)飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修任務(wù)的需求不相適應(yīng)。為了滿足戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修需求,需要在航空兵部隊(duì)配置合理數(shù)量的搶修隊(duì),以保證戰(zhàn)時(shí)飛機(jī)能夠得到有效修復(fù)。本文基于排隊(duì)論構(gòu)建搶救隊(duì)數(shù)量計(jì)算模型,以預(yù)測(cè)飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修隊(duì)的規(guī)模。

        1 戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)模型

        1.1 戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)的組成

        根據(jù)排隊(duì)理論,將戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)看作是一個(gè)[M|M|C]排隊(duì)系統(tǒng)[2-4]。在戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)中,顧客是需要實(shí)施搶修的戰(zhàn)傷飛機(jī),服務(wù)機(jī)構(gòu)是實(shí)施飛機(jī)搶修的搶修隊(duì)。圖1給出了戰(zhàn)傷飛機(jī)等待搶修所形成的排隊(duì)系統(tǒng)示意圖。

        戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)由輸入過(guò)程、排隊(duì)規(guī)則和服務(wù)機(jī)構(gòu)三個(gè)部分組成。

        1)輸入過(guò)程:指戰(zhàn)傷飛機(jī)到達(dá)搶修隊(duì)進(jìn)入排隊(duì)系統(tǒng)。

        2)排隊(duì)規(guī)則:戰(zhàn)傷飛機(jī)到達(dá)搶修排隊(duì)系統(tǒng)后,如果所有的搶修隊(duì)都被占用沒(méi)有空閑,此時(shí)該戰(zhàn)傷飛機(jī)自動(dòng)加入隊(duì)列排隊(duì)等待被搶修。戰(zhàn)傷飛機(jī)按到達(dá)的先后順序接受搶修,即先到的飛機(jī)先被搶修。

        3)服務(wù)機(jī)構(gòu):指提供搶修操作的搶修隊(duì)。

        1.2 戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)的主要指標(biāo)

        在構(gòu)建的戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)中,主要有等待搶修飛機(jī)隊(duì)長(zhǎng)、飛機(jī)隊(duì)長(zhǎng)、等待搶修時(shí)間和停機(jī)時(shí)間4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)排隊(duì)論系統(tǒng)公式,各參數(shù)的說(shuō)明及表達(dá)式如下[5-9]。

        1)等待搶修飛機(jī)隊(duì)長(zhǎng):指在戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修隊(duì)列中等待搶修的戰(zhàn)傷飛機(jī)的數(shù)量,記為L(zhǎng)q。通常,Lq的值越大,表示服務(wù)系統(tǒng)提供服務(wù)的效率越低[10]。根據(jù)排隊(duì)論系統(tǒng)公式,

        戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修時(shí)間要求緊迫,通常為24h[11]。戰(zhàn)傷飛機(jī)在戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)中的停機(jī)時(shí)間是否超過(guò)24h是判斷搶修隊(duì)配置數(shù)量能否滿足作戰(zhàn)要求的最重要的指標(biāo)。

        1.3 戰(zhàn)傷飛機(jī)到達(dá)間隔時(shí)間及搶修間隔時(shí)間分布

        在戰(zhàn)斗中飛機(jī)被擊傷或發(fā)生故障是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程,可以用泊松流來(lái)描述戰(zhàn)傷飛機(jī)的產(chǎn)生規(guī)律。由于泊松分布同時(shí)滿足負(fù)指數(shù)分布,因此也可以用負(fù)指數(shù)分布來(lái)描述。戰(zhàn)斗中戰(zhàn)傷飛機(jī)的出現(xiàn)符合泊松分布在多個(gè)文獻(xiàn)中都有相應(yīng)的描述。戰(zhàn)傷飛機(jī)的搶修時(shí)間近似服從負(fù)指數(shù)分布也在多個(gè)文獻(xiàn)中有所論述[2-4]。

        對(duì)于戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修排隊(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),最重要的指標(biāo)就是戰(zhàn)傷飛機(jī)的停機(jī)時(shí)間Ws。合理地設(shè)置戰(zhàn)傷飛機(jī)的到達(dá)強(qiáng)度λ和搶修隊(duì)的平均服務(wù)率μ,可以根據(jù)排隊(duì)系統(tǒng)平穩(wěn)的條件ρ=λ/(cμ)<1計(jì)算搶修隊(duì)c的最小值。按照飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修的要求,計(jì)算不同搶修隊(duì)數(shù)量c下的戰(zhàn)傷飛機(jī)停機(jī)時(shí)間Ws,根據(jù)Ws是否在設(shè)置的時(shí)間范圍內(nèi),判斷c的取值是否合理?;蛘吒鶕?jù)作戰(zhàn)任務(wù)需求確定指揮員允許的戰(zhàn)傷飛機(jī)停機(jī)時(shí)間Ws,選擇合適的c使Ws滿足作戰(zhàn)任務(wù)需求。c即為理論上需要配置的搶修隊(duì)數(shù)量。

        2 戰(zhàn)傷飛機(jī)搶修隊(duì)數(shù)量計(jì)算

        2.1 戰(zhàn)傷飛機(jī)到達(dá)強(qiáng)度λ的確定

        λ與參戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量、作戰(zhàn)天數(shù)、出動(dòng)率、每天出動(dòng)架次、戰(zhàn)傷率、戰(zhàn)損率、搶修水平等因素有關(guān)。因此,在計(jì)算戰(zhàn)傷飛機(jī)的到達(dá)強(qiáng)度λ時(shí),應(yīng)限定參戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量、作戰(zhàn)天數(shù)、出動(dòng)率、每天出動(dòng)架次、戰(zhàn)傷率、戰(zhàn)損率和修理水平等因素。

        2.2 搶修隊(duì)的平均服務(wù)率μ的確定

        根據(jù)過(guò)去的修理經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資料,并考慮到作戰(zhàn)飛機(jī)的不斷改進(jìn),對(duì)我軍主要的作戰(zhàn)機(jī)種的單機(jī)修理工時(shí)(以殲擊機(jī)為例)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置,如表1所示。

        假設(shè)每支搶修隊(duì)有13人,每天可工作12h,則每支搶修隊(duì)每天可提供工時(shí)為13×12=156h。每支搶修隊(duì)每天可修理156÷80=1.95架單發(fā)飛機(jī),或可以修理156÷130=1.2架雙發(fā)飛機(jī)。

        在每支搶修隊(duì)人員不變、搶修技術(shù)沒(méi)有重大突破的情況下,搶修隊(duì)對(duì)單發(fā)飛機(jī)和雙發(fā)飛機(jī)的平均服務(wù)率分別為0.1625架/h和0.1架/h,可以近似保持不變。

        3 搶修隊(duì)數(shù)量配置預(yù)測(cè)

        3.1 搶修隊(duì)數(shù)量配置預(yù)測(cè)模型

        在某次戰(zhàn)斗中,某部36架飛機(jī),每次的戰(zhàn)斗出動(dòng)率為80.57%,空中戰(zhàn)損率為6%,空中戰(zhàn)傷率為18%,作戰(zhàn)天數(shù)為10天,每天出動(dòng)2個(gè)批次,在良好搶修條件下,通過(guò)仿真該部隊(duì)參戰(zhàn)10天后能作戰(zhàn)、戰(zhàn)傷、修復(fù)和戰(zhàn)損的飛機(jī)隨作戰(zhàn)天數(shù)變化的情況如表2所示。

        假設(shè)需要的搶修隊(duì)的數(shù)量為c,根據(jù)系統(tǒng)平穩(wěn)的條件,計(jì)算得到

        c>1.2

        c表示搶修隊(duì)的數(shù)量,只能取整數(shù),c=2。

        上述算例按照36架飛機(jī)進(jìn)行計(jì)算,在擁有2支搶修隊(duì)的情況下,戰(zhàn)傷飛機(jī)的停機(jī)時(shí)間為9.72h,滿足搶修時(shí)間不大于24h條件,搶修隊(duì)能夠滿足作戰(zhàn)搶修要求。

        3.2 參戰(zhàn)部隊(duì)搶修隊(duì)數(shù)量配置預(yù)測(cè)

        現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭(zhēng),一般實(shí)施多單位、多機(jī)種作戰(zhàn)。多支部隊(duì)參戰(zhàn)時(shí),可以根據(jù)作戰(zhàn)需要,對(duì)戰(zhàn)傷隊(duì)集中使用,確保搶修隊(duì)發(fā)揮更大作用。在其他條件保持不變,改變參戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量,分別以108、144、180架飛機(jī)為例計(jì)算所需搶修隊(duì)的數(shù)量。如果全部是單發(fā)飛機(jī),需要5~8支搶修隊(duì);如果全部是雙發(fā)飛機(jī),需要8~12支搶修隊(duì);如果單發(fā)飛機(jī)與雙發(fā)飛機(jī)的比例為1:1,則需要7~11支搶修隊(duì)。具體情況見(jiàn)表3。也可以根據(jù)單雙發(fā)飛機(jī)的實(shí)際數(shù)量,利用上述模型分別計(jì)算。

        3.3 空軍搶修隊(duì)數(shù)量預(yù)測(cè)

        飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修隊(duì)數(shù)量規(guī)模預(yù)測(cè),目前沒(méi)有可直接參考的模型。為此,可以按照上述計(jì)算方法對(duì)空軍搶修隊(duì)數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)遵守以下原則:一是飛機(jī)主要考慮作戰(zhàn)飛機(jī),運(yùn)輸機(jī)、搜救直升機(jī)等非作戰(zhàn)飛機(jī)和初級(jí)教練機(jī)暫不考慮。二是戰(zhàn)區(qū)下轄部隊(duì),按照部隊(duì)的級(jí)別,根據(jù)機(jī)型相近原則進(jìn)行預(yù)測(cè);空軍直屬單位分別進(jìn)行預(yù)測(cè)。最后將各戰(zhàn)區(qū)和空軍直屬單位預(yù)測(cè)的搶修隊(duì)數(shù)量累加,得到空軍所需的搶修隊(duì)數(shù)量。按照以上準(zhǔn)則進(jìn)行估算,可以預(yù)估出空軍所需的搶修隊(duì)數(shù)量。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        隨著空軍編制體制的深入開(kāi)展,部隊(duì)現(xiàn)有的搶修隊(duì)數(shù)量必將無(wú)法適應(yīng)新體制的要求,如何配置合適數(shù)量的搶修隊(duì),既滿足戰(zhàn)時(shí)作戰(zhàn)搶修要求,又滿足平時(shí)部隊(duì)的修理需要,是需要進(jìn)行深入研究的問(wèn)題。本文構(gòu)建的基于一個(gè)基地飛機(jī)的所需的搶修隊(duì)計(jì)算模型,后期還需要實(shí)際戰(zhàn)例數(shù)據(jù)加以修正,從而得到最優(yōu)搶修隊(duì)數(shù)量配置。

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        作者簡(jiǎn)介

        張獻(xiàn)逢,講師,碩士,研究方向:航空修理、飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修新技術(shù)。

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