基于多Agent的装甲装备动用与维修保障过程仿真_李东京.pdf

收稿日期：2022-02-25修回日期：2022-05-01基金项目：军内科研基金资助项目作者简介：李东京（1997），男，山东聊城人，硕士。研究方向：装备保障。通信作者：王兵（1975），男，湖南岳阳人，副教授。研究方向：装备保障。*摘要：结合装备动用与维修保障评估需求，以装甲装备动用和维修保障过程为研究对象，分析装甲装备动用管控的方式方法和全寿命维修保障过程，建立控制台 Agent、装甲装备 Agent、部件 Agent 3 类智能体模型，对装甲装备动用与维修过程进行仿真和评估，为陆军部队装甲装备动用策略评估、装备动用计划制定以及维修保障资源调配提供参考。关键词：多 Agent；装备动用；装备保障；仿真评估中图分类号：E923；TP391文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1002-0640.2023.05.015引用格式：李东京，王兵，秦智勇.基于多 Agent 的装甲装备动用与维修保障过程仿真 J.火力与指挥控制，2023，48（5）：103-109.基于多 Agent 的装甲装备动用与维修保障过程仿真*李东京1，王兵1*，秦智勇2（1.陆军装甲兵学院，北京100072；2.陆军装备部，北京100072）Simulation of Armored Equipment Employment and MaintenanceSupport Process Based on Multi-AgentLI Dongjing1，WANG Bing1*，QIN Zhiyong2（1.Academy of Army Armored Force，Beijing 100072，China；2.Army Equipment Department，Beijing 100072，China）Abstract：Combined with the evaluation requirements of equipment employment and maintenancesupport，taking the armored equipment employment and maintenance support process as the researchobjects，the modes and methods of armored equipment employment，management and control and thewhole life maintenance support process are analyzed，and three types of agent models，the consoleagent，the armored equipment agent and the component agent are established.Based on the multi-agentmodels，the employment and maintenance process of armored equipment are simulated and evaluated.Itprovides a reference for the strategic evaluation of the employment of armored equipment of the Army，the formulation of equipment employment plans，and the allocation of maintenance support resources.Key words：multi-Agent；equipment employment；equipment support；simulation evaluationCitation format：LI D J，WANG B，QIN Z Y.Simulation of armored equipment employment andmaintenance support process based on multi-Agent J.Fire Control&Command Control，2023，48（5）：103-109.0引言军队规模结构和力量编成调成后，装备管理呈现一体化的发展趋势，已由传统的按照兵种装备、实施专业保障，向按照管理业务、实施综合保障转变。当前部队军事训练任务繁重，装备动用十分频繁，如果装备动用计划安排不合理，将会直接导致装备梯次储备不均匀，装备送修时间过于集中，无法及时恢复装备技术完好状态，降低装备完好率水平，从而严重影响军队持续完成不同阶段的军事训文章编号：1002-0640（2023）05-0103-07火 力 与 指 挥 控 制Fire Control&Command Control第 48 卷第 5 期2023 年 5 月*Vol.48，No.5May，2023103（总第 48-）火 力 与 指 挥 控 制2023 年第 5 期练任务。因此，做好装备动用的科学调控和效能评估，不仅是制定装备维修计划、提高装备完好率的重要前提，也是实现器材精确化保障、减少浪费的现实需求，具有重要的军事和经济意义。装备动用与维修相互影响、相互制约，运用仿真技术模拟装备动用与维修保障过程，能够准确反映系统的动态与随机过程，节省大量经济和时间成本，成为当前诸多学者的研究热点。诸多学者对此进行了深入研究。李羚玮等建立了装备动用与维修的概念模型，使用 C+语言对装备动用与保障效能进行了仿真评估1；李京峰等针对不同强度飞行计划不同资源配置条件下，利用 Anylogic 软件对飞机维修保障资源运用过程进行了仿真研究2；曹军海等采用面向对象 Petri 网的方法，对装备动用业务流程进行了建模与仿真研究3；杜海东等根据部队维修作业过程，设计了维修任务生成和维修保障系统建模方案，结合备件调度和保障设备使用过程，对维修保障评估系统进行了仿真建模研究4；曹军海等构建了复杂装备维修车间仿真模型，探究了装备维修计划、维修保障模式等对“平均维修保障时间”“人力资源满足率”等指标的影响5；尹丽丽等提出了基于多 Agent 的装备保障体系的仿真建模方法，并利用 JADE 开源平台设计并实现了基于多 Agent的装备保障体系分布式仿真软件原型系统6。本文针对装甲装备的动用与维修过程，运用Anylogic 软件建立多 Agent 的仿真模型，通过装备动用计划、部件故障函数以及 Agent 之间的交互，实现对装甲装备动用与维修过程的仿真，并评估装甲装备动用和维修效能，预测装备器材消耗数量。以上研究以不同目标为导向对装备动用与维修保障开展了仿真研究，实现了针对特定目标的评估优化，为装甲装备动用与维修过程仿真提供了思路，但缺乏对整个装备动用与维修过程的系统研究，且难以得出保障效能评估指标在任意时刻的分布情况和评价值。因此，本文以装甲装备动用与维修过程为研究对象，基于 Anylogic 平台，采取多 Agent 建模与仿真方法，自底向上建立装甲装备动用与维修过程仿真模型，对多个保障效能指标进行全过程仿真评估，并针对性优化相关参数，开展仿真验证，为装备动用管控与维修保障资源配置提供参考。1装甲装备动用管控与维修过程分析装备动用一方面为作战、训练任务的完成提供装备，另一方面牵头主导了整个装备保障工作，直接决定了装备预防性维修的开展时间，以及装备器材保障的时间和数量等。如图 1 所示，部队通常根据年度训练任务制定装备动用计划，然后根据装备动用计划制定装备维修计划，预测器材需求数量，制定器材申请计划。图 1装备动用与维修计划制定流程Fig.1Equipment employment and maintenance planformulation process1.1装甲装备动用管控分析装备动用管控是对装备资源的科学调控，以确保始终有足够数量技术状况完好的装备，保障部队完成各项军事任务的需要。因此，装备动用管控解决的是装备资源与部队任务如何科学匹配的问题，它是部队完成各项军事任务的重要保证。装甲装备动用管控，主要通过装备完好率和装备寿命储备等指标衡量部队装备质量和持续作战能力，采取战教区分的管理方式满足部队战备任务和训练任务需求。战教区分即按照一定比例将各型号装甲装备区分为战备车和教练车，战备车主要保障部队完成战备任务，教练车主要保障部队完成日常训练任务7。另外，本文将教练车根据储备寿命由低到高形成梯次，按一定比例分为重点用车、一般用车和控制用车，以合理调配装备的动用，产生适时适量的送修装备，使部队年度内消耗摩托小时和生产摩托小时基本保持一致8。1.2装甲装备维修过程分析装甲装备维修规划基于装备运行时间，以恒定的装备动用时间为间隔，对系统内各部件进行预防性维修和更换，不考虑各部件的实际使用年龄（寿命）；若部件在预防更换时间节点之间发生故障，则进行修复性维修9。结合实际，装甲装备通常以开机消耗的摩托小时为依据判断大修、小修的时机，进行相应的预防性维修活动。小修是指通过更换或修复个别零部件对装备使用过程中的一般故障和轻度损坏进行修理；大修是对装备进行全面拆卸和故障检查，更换和修复全部不符合技术标准和要求的零部件，消除缺陷，使装备达到或接近新品标准。若装备未使用到规定的修理间隔期限出现小修范围内的损坏、故1040866（总第 48-）障时，进行检修。装甲装备全寿命周期维修活动如图 2 所示。图 2装甲装备全寿命维修活动Fig.2Full-life maintenance activities of armored equipment2基于多 Agent 的装甲装备动用与维修过程建模Anylogic 软件为离散事件、多智能体、系统动力学，以及混合系统建模与仿真提供了便捷灵活、直观清晰的仿真环境。装备动用与维修过程比较复杂，因此，本文运用多智能体建模的方法，构建部件Agent、装甲装备 Agent 和控制台 Agent 3 类智能体模型，通过计划表和消息实现对智能体的控制和交互，对装甲装备动用与维修过程进行仿真。2.1装备动用与维修过程建模装备动用与维修过程要明确装备动用计划，根据动用计划判断任务类型，选择一定数量技术状态良好的装甲装备执行任务。执行任务前检查装备寿命储备状况，判断是否需要送修，若装甲装备执行任务过程中出现故障，则进行检修，更换故障部件。本文采取工分制装备动用策略，重点用车、一般用车、控制用车每动用 1 摩托小时分别得 1 分、1.5分、2 分。任务下达后，按累计工分按由小到大次序排序，依次进行动用，累计工分相同的装备以储备时长低者先动用。装备动用与维修具体流程如图 3所示。2.2仿真模型整体设计多 Agent 技术是一种自底向上的建模方法，能够对现实智能行为主体进行抽象建模，聚合每个独立且具有自己行为规则的智能体，实现相互之间复杂的交互关系。根据系统功能要求，本文多 Agent 建模从器材层面开始，分析实体装备部件的组成结构、故障参数及行为交互规则，通过模型封装将部件 Agent 聚合为装甲装备 Agent 的系统级单元，进而与其他装备属性、行为交互规则组成单个装甲装备 Agent。重复上述步骤，完成部队装备层面实体模型构建。构建控制台 Agent 对所有装甲装备进行控制和调动，开展相应的装备动用任务和维修活动。模型体系架构与功能设计如图 4 所示。图 4多 Agent 模型体系架构与功能设计Fig.4Multi-agent model architecture and functional design按照设定的装备动用策略，多 Agent 仿真系统通过装备动用计划牵引，利用消息实现各类 Agent的连接和交互，实现装备动用与维修过程仿真，动态记录装备状态信息，为装备动用与维修保障评估计算提供基础输入，准确刻画部队装备完好率、储备度及预防性维修数量等评估指标。仿真系统运行流程如下页图 5 所示，完成模型初始配置后进入仿真循环，具体步骤如下：Step 1：根据