基于任务的复杂武器系统可用性仿真研究

(2)任务可靠性

任务可靠性计算如式(2)：

任务是否成功取决于设备故障引起的系统停机时间是否小于任务的允许停机时间，若小于，则任务成功，反之，任务失败。其中，n为总仿真试验的次数；Ni表示第i次仿真试验中系统执行任务是否成功，若成功，Ni=1，若失败，则Ni=0。

(3)基于任务失败的关键设备。发生了故障且修复时间大于任务的允许停机时间的设备即为基于任务失败的关键设备。

(4)仿真结果的精度估计。运用蒙特卡洛法对可用度的仿真，当置信水平为0.95时，仿真误差可由式(3)得到：

1.3 仿真步骤及流程

可用性仿真按任务阶段的先后顺序进行，在每个阶段内根据给定的模型进行状态模拟，并以准则判断该任务阶段的仿真是否结束，若结束，则跳到下一个任务阶段，若满足总的仿真次数后，则跳出，否则开始下一次的仿真试验。具体仿真流程如图1。

2 实例分析

某自行高炮配属某部，负责对空安全。任务分为3个阶段，首先向集结地域隐蔽行军，持续10h，此时敌机平均到达率可近似当作零处理，系统允许停机时间为0.8h；其次在集结地域待命，持续3h，敌机平均到达率为3批／h，系统允许停机时间为敌机的到达空隙时间；最后是展开阶段，持续时间2h，敌机平均到达率为6批／h，系统允许停机时间为零。其各分系统可靠性、维修性数据如表1。

为使可用性的仿真模型算法简单并不失一般性，作如下说明和假设：

1)自行高炮系统中的目标指示雷达、火力、火控、底盘分系统成串联结构，各分系统的故障相互独立，在同时刻不可能有2个以上分系统同时故障。

2)敌机的到达率服从泊松分布(设其期望值为λ)，认为在交战阶段自行高炮射击次数服从泊松分布。设敌机到达一个批次，只射击一个架次，每架次射击2个长点射，则有火炮的平均射击率为2λ。

3)故障出现就立即维修，即认为故障修复的延误时间为零。

4)自行高炮行军的平均速度按40km／h计算，底盘系统的可靠性分布函数为威布尔型，其形状参数m=2，可知其平均故障间隔时间MTBF=12h，根据公式，查表可得其特征寿命参数η=13.5。

5)统一量纲的说明。底盘系统通过4)可把距离单位归到时间的单位上；对于火力系统，敌机的到达时刻可看作它的射击时刻，故火力系统的故障时间可通过敌机的到达时间确定。至于火力系统的可靠性参数MRBF，只是用来确定在自行高炮的1次射击后，其累积发射弹数是否大于该次射击中火力系统所允许的随机射弹数，不涉及统一量纲的问题。

显然，在第l阶段中，可认为自行高炮的火力分系统没有参与工作；第2阶段中，可认为底盘分系统没有参与工作；最后阶段中，系统的所有分系统都参与工作。