以某型炮兵装备作战群作为研究对象,假设遭敌打击后30台装备共产生38个具体维修任务,经聚类分析后分成4类,分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示,维修任务具体分类结果及各任务维修需消耗标准工时如
表1所示(括号内数值为消耗标准工时)。
表1 维修任务聚类结果及消耗工时Tab.1 Maintenance task clustering results and man-hours consumed |
维修任务 类型编号 | 维修任务 分类情况 |
| Ⅰ | 2(5),5(6),9(5),16(3), 21(4),27(4),30(7),34(9) |
| Ⅱ | 3(3),6(7),10(5),12(6),15(5), 18(6),23(3),26(2),31(4), 35(5),38(6) |
| Ⅲ | 1(4),4(2),8(6),13(4),19(4), 22(3),25(5),29(2), 33(6),37(4) |
| Ⅳ | 7(4),11(6),14(6),17(5),20(7), 24(3),28(3),32(9),36(5) |
对照任务分类结果,装备保障指挥机构将伴随保障的维修人员依据专业相似度分成①—④共4组,分别执行对应的维修任务Ⅰ—Ⅳ,本节仿真实验就是要将这4组人员分别划分为基本维修单元,以尽可能达到军事效益最优的效果。为方便实验分析,将各专业维修人员依据各自维修能力分为初级、中级、高级、特级及工程师5个等级,各专业维修人员的维修能力(标准工时/时)和人员数量分别如
表2和
表3所示。根据相关数据经验,实时战场伴随保障的同专业维修人员编组数量一般不会太少或者太多,本文以各专业划分基本维修单元的数量为3、4、5的情况作为研究对象。
表2 各专业维修人员维修能力Tab.2 Maintenance capabilities of maintenance personnel in various fields |
| 任务类别 | 人员等级 |
| 初级 | 中级 | 高级 | 特级 | 工程师 |
| Ⅰ | 0.5 | 1.5 | 2.5 | 3.5 | 4.5 |
| Ⅱ | 1 | 1.5 | 2.5 | 3 | 4 |
| Ⅲ | 1 | 1.5 | 3 | 3.5 | 5 |
| Ⅳ | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 4 |
表3 各专业维修人员数量Tab.3 Number of maintenance personnel in each specialty |
| 人员类别 | 人员等级 |
| 初级 | 中级 | 高级 | 特级 | 工程师 |
| ① | 6 | 4 | 4 | 2 | 1 |
| ② | 7 | 5 | 3 | 2 | 1 |
| ③ | 8 | 5 | 3 | 1 | 1 |
| ④ | 7 | 4 | 5 | 2 | 1 |
运用本文前面提出的改进NSGA-Ⅱ算法对此问题求解,其基本参数设置为:粒子数量300,迭代次数200,交叉概率0.9,变异概率0.1,仿真结果如
图7所示。
图7 不同分组数量Pareto前沿对比Fig.7 Comparison of Pareto fronts for different numbers of groups |
由
图7显示的结果可知,不同的分组数量和人员具体编组影响着任务完成时间和人员的工作负荷,较少的维修时间意味着较高的人员工作负荷。具体而言,当各专业维修人员分成3个基本维修单元时,消耗时间相对较少,在3.4—4.8小时能够完成维修任务,工作负荷标准差在0.05—0.65;当各专业维修人员分成4个基本维修单元时,消耗时间相对较多,在3.7—6.1小时能够完成维修任务,工作负荷标准差在0.06—0.52;当各专业维修人员分成5个基本维修单元时,消耗时间相对最多,在4.2—7.5小时能够完成维修任务,工作负荷标准差在0.07—0.37。战时综合环境复杂,影响因素较多,基本维修单元编组数量和具体人员构成由指挥机构结合具体情况决定。时效性是战时维修的首要考虑因素,本文给出3种分类方式下各自消耗时间最少的人员编组方案, 具体如下。
专业1第1小组有3人(初级2人,高级1人),第2小组有4人(初级1人,中级1人,高级1人,特级1人),第3小组有10人(初级3人,中级3人,高级2人,特级1人,工程师1人)。
专业2第1小组有4人(初级2人,高级1人,特级1人),第2小组有5人(初级1人,中级2人,高级1人,特级1人),第3小组有9人(初级4人,中级3人,高级1人,工程师1人)。
专业3第1小组有5人(初级1人,中级1人,高级2人,特级1人),第2小组有7人(初级4人,中级1人,高级1人,工程师1人),第3小组有6人(初级3人,中级3人)。
专业4第1小组有7人(初级2人,中级1人,高级2人,特级2人),第2小组有8人(初级3人,中级2人,高级3人),第3小组有4人(初级2人,中级1人,工程师1人)。
专业1第1小组有3人(初级1人,高级1人,特级1人),第2小组有2人(初级1人,高级1人),第3小组有4人(初级2人,中级1人,工程师1人),第4小组有8人(初级2人,中级3人,高级2人,特级1人)。
专业2第1小组有3人(初级2人,工程师1人),第2小组有2人(中级1人,特级1人),第3小组有3人(初级1人,中级1人,高级1人),第4小组有10人(初级4人,中级3人,高级2人,特级1人)。
专业3第1小组有4人(初级2人,中级2人),第2小组有4人(初级2人,中级1人,工程师1人),第3小组有3人(初级2人,中级1人),第4小组有7人(初级2人,中级1人,高级3人,特级1人)。
专业4第1小组有5人(初级2人,中级2人,特级1人),第2小组有6人(初级2人,中级1人,高级3人),第3小组有6人(初级2人,中级1人,高级1人,特级1人,工程师1人),第4小组有2人(初级1人,高级1人)。
专业1第1小组有2人(初级1人,高级1人),第2小组有9人(初级4人,中级2人,高级2人,特级1人),第3小组有2人(中级1人,特级1人),第4小组有2人(初级1人,高级1人),第5小组有2人(中级1人,工程师 1人)。
专业2第1小组有2人(初级1人,特级1人),第2小组有9人(初级3人,中级4人,高级2人),第3小组有3人(初级1人,高级1人,工程师1人),第4小组有2人(初级1人,中级1人),第5小组有2人(初级1人,特级 1人)。
专业3第1小组有4人(初级2人,高级1人,特级1人),第2小组有2人(初级1人,高级1人),第3小组有3人(初级1人,中级1人,工程师1人),第4小组有4人(初级1人,中级2人,高级1人),第5小组有5人(初级3人,中级 2人)。
专业4第1小组有4人(初级2人,中级1人,高级1人),第2小组有2人(初级1人,特级1人),第3小组有4人(初级1人,中级1人,高级2人),第4小组有4人(初级1人,中级1人,高级1人,工程师1人),第5小组有5人(初级2人,中级 1人,高级1人,特级1人)。