基于Petri网的通信装备战场抢修系统模型研究

为了提高维修保障效能，本文利用Petri网方法对通信装备战场抢修系统建模仿真，分析了一定战术背景下如何配置初始备用装备数和备用模块数以满足任务装备完好率。

Petri网是由德国Petri博士在1962年提出的研究信息系统及其相互关系的数学模型。

Petri网以图的形式， 简洁、直观地描述和模拟离散事件动态系统，分析系统的动态性质，易于在所构造的模型基础上直接实现控制系统[1]，目前Petri 网方法的应用已经遍及众多领域，Petri 网在模型流程化行为的优化方面有着重要的应用价值，文献[2]基于Petri 网的基础理论，优化门诊流程建模，对缩短就诊时间，提高就诊可靠性，准确性， 快速性等都有着巨大的作用。文献[3]提出一种基于Petri 网的配电网故障模式辨识方法，对基于Petri 网的故障区段定位的电压判据进行了简化，使其只需要利用区段两侧的测量点信息就能进行区段定位。文献[4]基于Petri 网和行为轮廓的相关理论知识，对具体的在线定购电影票流程进行建模，并提出一种添加配置信息的业务流程优化方法。Petri 网在模型还有用在改善企业实施ERP 业务流程[5]以及机器人小臂装配线建模[6]等方面。

有学者应用Petri 网技术对通信装备维修保障系统进行过研究：文献[7]报道应用CPN 网工具对装备两级维修保障系统进行建模并进行了仿真，提出了维修人员方案的合理配置；文献[8]运用有色Petri 网的建模理论对导航装备维修保障系统进行了描述和建模并仿真，得到了某型无线电导航装备实施维修保障的修复率；文献[9]中应用Petri 网对军用飞机使用维修保障进行了建模；文献[10]通过调整和优化通信装备维修保障系统中各类资源配置，对战时通信装备维修保障系统进行分层次建模，分析得出通信装备最短的维修时间。

本文研究并仿真分析了在一定战术背景下，保证任务装备的完好率，如何进行初始备用装备和备用部件数量配置问题，以有效消除过程瓶颈，提高保障效能。

2. 通信装备战场抢修内容及要求 军事活动可区分“平时”与“战时”。装备的维修保障是装备生命周期中的重要一环。“战时”维修保障机构配置，可以建立“前沿修理所”和“后方修理所”两级机构，前沿修理所承担战场抢修的任务，具备“平时”基层级中继级维修功能，以最快时间完成战损评估和装备功能恢复，维修以模块更换为主(通信装备结构都是以模块化结构，一种装备由若干个模块组成)；后方修理所承担“平时”基地级维修任务，与“平时”不同的是要求最快时间完成模块及元件的修复。

本文讨论战场抢修的系统流程主要涉及到装备执行任务阶段和在前沿修理所进行的维修保障阶段。战场抢修内容包括装备损伤的评估(故障诊断)与损伤的修复。战场损伤的评估，是指对战损装备(包括自然故障、人为故障等)迅速确定损伤部位和功能损失程度、可否进行模块更换修复、修复时间等。抢修类型有：切换、切除、重构、拆换、替代。

“切换”适用于有参数配置一致的备用装备且处于作战环境下；“切除”适用于基本部件与非基本部件易于分开的装备；“重构”适用于系统或需要初始设置的装备；“拆换”也称拆拼，指同型装备板件间一般可以互换；“替代”适用于天线、各类引线、保险丝和附件等。

战时装备由战损原因比平时故障率高，同时要保证执行战斗任务的装备的完好率，要求对故障的诊断和恢复及时，所以抢修场所内应配置完善的故障快速检测设备和足够的可更换的备件或整机装备。本文研究的问题是基于任务装备和前沿修理所内初始备用装备和备件配置问题。

3. 通信装备战场抢修系统模型 结合抢修内容和要求，建立通信装备战场抢修模型如图1 所示。考虑一定的战术背景，对所要分析