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基于策略梯度的舰载机保障人员配置与调度仿真优化研究

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基于策略梯度的舰载机保障人员配置与调度仿真优化研究

作者：宋子健哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

航空母舰是当前海军作战的主力,其战斗能力与舰载机出动架次率相关,而舰载机保障作业效率是影响舰载机出动架次率的关键因素。如何提升保障作业效率,对提升舰载机出动架次率具有重要意义。当前,保障人员配置主要以专业类别划分的班组配... 详细信息

航空母舰是当前海军作战的主力,其战斗能力与舰载机出动架次率相关,而舰载机保障作业效率是影响舰载机出动架次率的关键因素。如何提升保障作业效率,对提升舰载机出动架次率具有重要意义。当前,保障人员配置主要以专业类别划分的班组配置形式进行,保障人员在执行任务时因专业类别不同,容易出现人员工作负荷不均衡的问题;使用群体智能等算法辅助求解保障人员调度优化问题时实时性较差,难以满足实时调度需求。本文设计开发了舰载机保障人员配置与调度仿真优化原型系统,应用改进的强化学习算法对多技能保障人员配置问题进行了研究,并在此基础上,对存在人员伤病、缺勤等动态扰动的保障人员动态调度进行了研究,为舰载机保障人员配置与调度提供了理论支撑。首先,对保障人员配置、人员调度和仿真方法国内外研究现状进行了综述,通过分析舰载机保障作业流程及其特点,设计了舰载机保障人员配置与调度仿真优化原型系统的总体框架。其次,针对保障作业人员多技能配置问题,以保障作业人数最少、保障总用时最短和人员工作时间标准差最小为目标建立了多技能保障人员配置模型,应用改进的策略梯度算法对问题进行求解。通过案例,验证了算法的快速性、稳定性与有效性。然后,在保障人员配置方案基础上,针对保障作业过程中人员调离、伤病等意外情况下的动态调度问题,以保障总耗时最短和人员工作时间标准差最小为目标建立了保障人员调度模型,应用策略梯度算法对问题进行求解。结果表明,算法可在较短时间内生成保障人员动态调度方案。最后,开发了舰载机保障作业人员配置与调度仿真优化原型系统用于舰载机保障作业人员配置及调度仿真优化。通过仿真案例验证了仿真系统的可行性,为多技能保障作业人员配置、保障作业人员动态调度提供了软件支持。

关键词：舰载机保障多技能人员配置人员动态调度强化学习

基于改进灰色序关系法的舰载机舰面保障方案效能评价

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兵器装备工程学报 2020年第5期41卷 234-240页

作者：李正阳张勇王志梅李季颖海军航空大学山东烟台264001 海军参谋部指挥保障大队北京100000

针对航母舰载机舰面保障方案多指标一致性检验的冗杂性以及多专家决策差异性问题,提出改进的G1序关系法,通过梳理影响舰载机保障方案效能评价的决策因素,构建舰载机舰面保障方案效能评价指标体系。采用基于群组判断的序关系法确定指标权... 详细信息

针对航母舰载机舰面保障方案多指标一致性检验的冗杂性以及多专家决策差异性问题,提出改进的G1序关系法,通过梳理影响舰载机保障方案效能评价的决策因素,构建舰载机舰面保障方案效能评价指标体系。采用基于群组判断的序关系法确定指标权重,通过引入Kendall W和Kendall Tau-b(K)协调系数降低不一致性决策对评价结果的扰动性。针对客观数据量化评价的问题,采取灰色关联度分析法进行保障方案择优。最后通过仿真案例应用,对多种保障方案进行对比分析,确定最优保障方案,验证了该方法的可行性。

关键词：效能评价舰载机保障 kendall 序关系法灰色关联度

考虑多目标的舰载机保障人员配置及调度优化研究

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考虑多目标的舰载机保障人员配置及调度优化研究

作者：杨杰华中科技大学

学位级别：硕士

当前我国已正式进入双航母时代,第三艘航母也在如火如荼地建造中,国家海军实力正稳步提升,但如何最大限度地发挥航母的作战效能是我们当前面临的关键问题。舰载机作为航母的主要作战武器,其出动回收能力是衡量航母编队综合作战效能的关... 详细信息

当前我国已正式进入双航母时代,第三艘航母也在如火如荼地建造中,国家海军实力正稳步提升,但如何最大限度地发挥航母的作战效能是我们当前面临的关键问题。舰载机作为航母的主要作战武器,其出动回收能力是衡量航母编队综合作战效能的关键指标。研究如何在有限时间内对舰载机机群及保障人员进行合理的分配调度和时序规划,以缩短机群保障完成时间,提高保障人员的利用率,确保安全有序地作业,对提高舰载机机群出动效能尤为重要。首先,本文针对现有研究的不足之处,建立了面向保障作业完成时间、保障人员累计转移时间和负载均衡性的多目标舰载机保障人员配置及调度模型,在遗传算子、精英保留策略和多种群三个方面对NSGA2算法进行了改进,形成了MPNSGA2算法。进一步,为了研究保障人员数量对保障方案的影响,提出了人员数量配置和作业调度优化的双层决策模型。实验结果表明,改进的算法在收敛性和求解质量上具有优越性,对保障团队数量配置及分配调度具有指导意义。其次,为消除规则策略带来的局限性,提出了保障作业的邻域结构,设计了可行性判断算法。考虑到问题的组合特性和多目标性,将变邻域搜索算法和归档式多目标模拟退火算法相结合,形成AMOSAVN算法对作业执行顺序问题进行求解,并设计了不可行解消除策略提高搜索效率。实验结果表明,算法很好地解决了保障作业分配和执行顺序共同优化的问题,进一步提高了求解质量。最后,由于实际保障过程中存在人员与作业间的技能匹配约束,以及保障范围受限的问题,采用边际优化算法和双层决策模型相结合的方法进行求解。针对舰载机保障过程中动态事件的干扰问题,采用基于事件响应机制的MPNSGA2-AMOSAVN算法对动态事件进行处理。实验结果表明,针对不同动态事件都能生成合理有效的重调度方案,可以为舰载机保障人员的技能培训、团队配置及调度、方案评估等方面提供理论依据。

关键词：舰载机保障保障人员配置及调度多目标重调度

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基于遗传算法的舰载机保障人员配置优化研究

基于遗传算法的舰载机保障人员配置优化研究

作者：龙钰洋哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

舰载机保障作业是舰载机出动回收作业的最重要的一环,对舰载机的出动架次率有最直接的影响。舰载机保障需要大量的人员进行作业,而且保障的任务较多,如加气、加油、通电检查等,每个任务需要一个或多个人员进行保障,因而每个人员就可能... 详细信息

舰载机保障作业是舰载机出动回收作业的最重要的一环,对舰载机的出动架次率有最直接的影响。舰载机保障需要大量的人员进行作业,而且保障的任务较多,如加气、加油、通电检查等,每个任务需要一个或多个人员进行保障,因而每个人员就可能保障多个任务,因此,人员配置方式的不同就有可能导致保障耗时的不同以及人员工作强度的不同。人员的合理配置将对舰载机保障时间和效率起决定性作用。由此可见,如何合理地配置舰载机保障人员是现代航母发展过程中一个重要的研究问题。本文的研究目的就是为了合理地安排人员,从而使舰载机保障耗时尽可能的短且人员工作负荷尽可能地均衡。为了达到研究目标,本文对舰载机人员配置优化进行了如下研究。首先,本文分析了舰载机保障作业的一般特点,同时对比了传统保障模式与“一站式保障”模式的优劣,选择以“一站式保障”模式作为本文的研究基础。其次,本文对比了各个优化方法的优劣,选择以自适应并行遗传算法作为研究的基本方法对保障人员配置优化进行了研究。本文对研究的问题进行了详细描述,以保障耗时最短和人员工作负荷最均衡为目标对算法的适应度函数、染色体以及各个遗传算子进行了设计。再次,本文对优化算法的仿真系统进行了设计,对系统的各个模块进行了详细设计,并给出了各个模块间的运行流程。最后,通过一个案例对算法的有效性进行了验证,并以该案例为基础做进一步的研究。本文分别对单机人员配置方式与多机人员共享配置方式进行了研究,得出在综合考虑保障耗时与人员负荷均衡度的情况下,多机人员综合配置方式比单机配置方式更能获取优秀的人员配置方案。

关键词：舰载机保障保障人员配置优化自适应并行遗传算法

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混合差分进化算法在舰载机出动调度中的应用

计算机仿真 2015年第4期32卷 74-78页

作者：苏析超李聪颖陈志刚海军航空工程学院

研究舰载机舰面航空保障问题,通过合理规划舰载机在舰面多阶段工位上的保障顺序和时序以提升舰载机的出动效率,并将问题抽象为考虑阶段转移时间的混合流水车间调度模型。针对传统智能算法求解混流车间问题时存在的搜索效率低和易陷入局... 详细信息

研究舰载机舰面航空保障问题,通过合理规划舰载机在舰面多阶段工位上的保障顺序和时序以提升舰载机的出动效率,并将问题抽象为考虑阶段转移时间的混合流水车间调度模型。针对传统智能算法求解混流车间问题时存在的搜索效率低和易陷入局部极值点的不足,提出了一种混合差分进化算法。为提升算法的求解效率,设计了基于先入先出和最先空闲机器原则的解码策略。其次,引入了交叉、变异参数的自适应控制策略以提升算法的全局搜索能力,并在算法框架中嵌入一种基于模拟退火的多邻域局部搜索策略。最后通过仿真验证了算法对求解舰载机出动调度问题具有较好的收敛性和鲁棒性。

关键词：舰载机保障混合流水车间调度混合差分进化算法模拟退火

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航母航空保障效能评估综述

科学技术与工程 2021年第7期21卷 2586-2594页

作者：韩维李正阳苏析超柳文林刘洁海军航空大学烟台264001

航母航空保障效能评估为指挥决策者提供了科学的论证评价手段,极大提高了指挥作战效率。首先阐述了保障效能设计规范及发展,从效能评估指标的分类、评估基本流程等角度介绍了航空保障效能评估的基本思路,从多属性评估、数据解析、建模... 详细信息

航母航空保障效能评估为指挥决策者提供了科学的论证评价手段,极大提高了指挥作战效率。首先阐述了保障效能设计规范及发展,从效能评估指标的分类、评估基本流程等角度介绍了航空保障效能评估的基本思路,从多属性评估、数据解析、建模仿真、组合评价等方面对中外航空保障效能评估研究现状进行归纳总结,针对当前研究存在的问题进行梳理并对未来发展趋势进行了探讨。

关键词：航空保障效能评估评估方法舰载机保障