任務驅動的艦船RMS仿真技術研究

榮里，喻世軼

（1.海軍工程大學艦船綜合試驗訓練基地；2.海軍工程大學基礎部，湖北 武漢 430000）

1 研究目的與意義

艦船是一個大型、可維修、復雜的武器系統。近年來，隨著大量新興技術的采用，艦船系統的復雜性逐漸增加，而且，艦船的應用越來越多樣化，這就要求艦船做好承擔各種任務的準備，及時、圓滿地完成各項任務。艦船在執行故障修理任務時，應能迅速修理；為了提高艦船在完成任務時的作業效率，降低故障率，有必要在設計和建造過程中對艦船的可靠性、變形性和安全性進行優化。

然而，艦船系統本身是一個復雜的系統，設備和部件種類繁多，都是很小的產品。因此，艦船系統的RMS仿真是復雜的任務。解決這些復雜的問題不能僅僅依靠以往的經驗和數學分析。模擬計算機作為一種先進技術。系統狀態和時變模式的仿真工具，通過對實際系統的仿真，通過對仿真過程的觀察和統計，得到仿真系統的參數和基本特性，以評價和推斷系統的實際參數和性能，被廣泛應用于各個工程領域，由于其良好的管理性、非破壞性、安全可靠、不受外界條件影響、重復性，對于艦船系統來說，利用計算機仿真模型來解決動態系統的影響范圍廣、復雜性和隨機性等問題，是一個重要的發展趨勢。

1.1 國內研究現狀

大型復雜設備RMS模型的仿真在我國是一個比較晚的過程，從20世紀80年代開始在設備設計中得到研究和發展。在可靠性和維修性的研究中，為了解決一些安全問題，在初步設計中，模擬RMS的發展與國外的發展有很大的不同，近年來，國內研究最多的領域包括：“P0-2”反車輛地雷裝備指數，p224裝備單位成本，“戰斗效率”和“非殺傷人員地雷評估結果”。用于測試和分析0×2作戰性能和戰備狀態可靠性的設備。

目前，評估和分析正在進行中。與此同時，越來越多的型號被用于滿足各種技術需求。以曹雪河為例，采用基于agent的事件仿真方法對系統的RMS模型進行仿真，為了探索仿真領域，張文進進一步闡述了設備供應模式的總體框架，徐國勇創建了綜合RMS模型，實現了系統的全面運行。陳永祥重點研究了RMS，并提出了一系列建議。用于作戰目的，并使用unm5開發了一個仿真模型。研究艦船RMS仿真提供了不同的思路，很多情況下，相關的軟件系統正在開發中。我國目前擁有龐大而復雜的RMS仿真研發系統，雖然落后于其他國家，但經過一段時間的研究和探索，我們也針對特定的專業領域開發了專門的RMS仿真系統。

由于貫徹落實了《關于進一步加強武器可靠性和維修工作的通知》《武器裝備維修條例》以及以下主要文件和標準，作為軍事目標，2+31在我國裝備研制過程中繼續模擬RMS。這主要體現在以下幾個方面：

（1）建立大型復雜系統和設備；（2）建立大規模集成系統和標準RMS系統；（3）實現了大型集成系統和設備的RMS分析系統；（4）大型集成系統和RMS設備的連續測試；（5）加強對大型綜合系統和裝備的綜合保障；（6）為大型集成系統和設備開發人力資源；（7）公司在技術研究和科學交流方面做得很好。

國家，盡管在開發大規模綜合系統和設備方面取得了重大進展，但在下列領域仍然存在重大挑戰：

（1）RMS管理缺陷；（2）RMS系統的缺點；（3）RMS項目很難實現；（4）RMS驗證不足；（5）技術實踐。

這些問題嚴重阻礙了國內RMS仿真研究的發展，需要在仿真研究中進一步認識、實踐。

1.2 船模仿真

本章將研究導致操作的艦船RMS模型。根據系統仿真需求和國內外現有的仿真方法，確定艦船區域漁業管理組織模型的仿真需求，然后在RMS評價體系框架下，建立了任務艦MSS仿真評估指標體系。為了選擇合適的仿真方法，提出了一種改進的結構仿真方法對船上RMS模型進行仿真。

2 RMS模型模擬

仿真系統應滿足實用性、仿真性和完整性三個要求。仿真意味著所建立的模型具有一定的真實性和動態性。該模型充分反映了系統的整體結構和復雜的交互作用。因此，它從仿真艦船的短消息控制任務出發，為了仿真艦船的RMS模型，國內外科學家提出了不同的仿真方法，考慮不同的分析需求。

國外提出的可靠性框圖、故障樹模型、馬爾可夫模型等仿真方法，在徐樹偉等國防科技大學中，gtst-dmld用于協調gtst和dmld的功能。用圖形仿真來確定艦船任務、主要技術任務和維修系統之間的關系，很難完全實現這種仿真方法所尋求的動態關系。因此，應該建立基于目標的評價指標體系。根據軍用標準和52個海軍符號標準，結合實船的任務要求，確定了艦船仿真的關鍵指標，提出了一種艦船IBC任務控制的仿真方法。

2.1 仿真艦船評估系統

下表列出了選擇參數和指標時必須采用的相關標準，表中提供了詳細的艦船指標參數和參數類型統計數據，其目標可以體現為：戰備良好，任務成功，維修和后勤費用。這四個目標反映了可靠性、改進性和安全性。

根據下表的分析，將海上RMS仿真評估系統分為三個方面：任務評估指標、任務評估指標、任務評估指標、主要裝備和維修資源估算。任務的完成有賴于主要裝備的正常運轉，如果裝備出現故障，充足的維修資源將直接影響裝備的及時維修。在此基礎上，對艦船RMS參數進行優化，為RMS設計檢驗提供理論依據。

表1

2.2 船模仿真方法的選擇

任務船仿真系統著重對任務可靠性等指標進行統計分析，平均無故障時間、平均修復時間和備件資源滿意度表明：艦船設計是否滿足設計要求，這些指標充分反映了可靠性的要求，為了模擬任務，控制船上IBC反映可靠性、修改性和保障性的要求，需要在艦船當前任務、設備和維修信息之間建立動態關系，以滿足rfmo的需要。因此，本文提出了一種改進的結構仿真方法，將三個系統與系統連接起來，以使所建立的模型能夠清晰地反映任務、設備、維修資源及其動態關系。

2.3 改進的結構仿真方法

樹結構是一種重要的非線性結構，它討論了層次與分支之間的關系，也就是說，它是一種復雜的結構。每個元素都有一個上一個元素父節點：每個元素都有多個下一個元素子節點。例如，使用產品結構樹、數據結構樹和故障樹。

雖然樹結構中的節點是層次連接的，但同一層中的節點是隨機的，樹結構被廣泛應用，如產品結構樹、數據結構樹、故障樹等。

雖然樹節點之間有層次聯系，但是，船上的CMS模型必須考慮同級節點之間的關系，如果任務模型要求所有子項目都要完成，則認為親子關系已經完成，換言之，簡單地建立一個木RMS模型是不明智的。為了滿足RMS模型的要求，基于改進結構仿真的RMS模型包括以下四個階段：

（1）艦船構型仿真；（2）模擬艦船任務；（3）建立艦船維修模式；（4）模擬了三種模型之間的相互作用。

3 結語

在日益復雜的海上航行環境中，本文所描述的基于RMS的艦船正在研制中，它可以有效地提高艦船的結構性能，降低失效的可能性，因此，只有進一步提高可靠性仿真的精度，才能滿足越來越多的要求。