基于DoDAF的裝備體系的任務(wù)可靠性建模方法研究.pdf

1、裝備體系的任務(wù)可靠性是裝備體系在規(guī)定任務(wù)剖面下完成規(guī)定功能的能力。裝備體系可靠性是裝備體系戰(zhàn)斗力生成和保持的重要基礎(chǔ)，直接影響裝備的戰(zhàn)備完好性與任務(wù)成功性。由于裝備體系具有規(guī)模大、任務(wù)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)動態(tài)的特點，其可靠性的描述與建模有較大的難度，需要進(jìn)一步的研究探索。研究裝備體系的任務(wù)可靠性建模方法，可以支持裝備體系頂層規(guī)劃與論證，為裝備體系的設(shè)計與優(yōu)化提供依據(jù)。論文主要的研究工作和創(chuàng)新點包括：
　?。?）構(gòu)建裝備體系的DoDAF-RO

2、D模型
　　為了描述裝備體系可靠性的建模要素，需要構(gòu)建裝備體系結(jié)構(gòu)及任務(wù)的描述模型，因此，首先分析了DoDAF（Department of Defense Architecture Framework）模型的構(gòu)成和功能，然后針對裝備體系可靠性建模的信息需求，提取了能夠提供所需信息的8個 DoDAF產(chǎn)品，構(gòu)成裝備體系的可靠性描述框架 DoDAF-ROD（DoDAF-Reliability Oriented Description）。

3、由于DoDAF不能對裝備之間、任務(wù)之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行描述，針對邏輯關(guān)系的建模需求，擴(kuò)展了DoDAF中的系統(tǒng)功能描述模型、作戰(zhàn)活動分解樹、事件追蹤描述模型、作戰(zhàn)活動到系統(tǒng)功能追蹤矩陣4個產(chǎn)品，并給出了DoDAF-ROD模型的開發(fā)流程。最后，依據(jù)DoDAF-ROD開發(fā)流程，開發(fā)了各個體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。分析了各產(chǎn)品的功能與目的、模型構(gòu)成元素，給出了UML描述案例及XML存儲格式。DoDAF-ROD模型是對裝備體系的任務(wù)可靠性各要素的規(guī)范化描述，為

4、可靠性模型的計算機(jī)輔助生成提供信息輸入。
　　（2）基于DoDAF-ROD的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模規(guī)則與算法
　　為了實現(xiàn)裝備體系任務(wù)可靠性模型的快速生成與求解，構(gòu)建了面向靜態(tài)可靠性的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，研究了從 DoDAF-ROD到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的計算機(jī)輔助建模規(guī)則與模型求解算法。論文給出了5個DoDAF-ROD產(chǎn)品到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中元素的轉(zhuǎn)換規(guī)則及算法，包括：由作戰(zhàn)活動分解樹生成貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的葉節(jié)點以及中間節(jié)點，由作戰(zhàn)活動到系統(tǒng)功能矩陣生

5、成貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點，由系統(tǒng)功能模型生成貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件概率表，由系統(tǒng)測度矩陣生成根節(jié)點的邊際概率表，由系統(tǒng)事件跟蹤描述模型生成任務(wù)的階段以及任務(wù)執(zhí)行時段，然后將各階段的子貝葉斯網(wǎng)絡(luò)連接成為全階段的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，從而得到求解全階段任務(wù)可靠度的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型?；?DoDAF-ROD系列模型構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)能夠滿足模型快速生成與求解的需求，適用于裝備體系初步方案的論證。
　　（3）基于DoDAF-ROD的多Agent模型建模規(guī)則與算法<

6、br>　　針對裝備體系的動態(tài)可靠性建模需求，構(gòu)建了多 Agent模型，實現(xiàn)了基于可執(zhí)行化DoDAF模型的裝備體系動態(tài)可靠性分析。首先，設(shè)計了面向可靠性的Agent及多Agent模型的結(jié)構(gòu)，分析了Agent模型各結(jié)構(gòu)要素在AnyLogic平臺上的實現(xiàn)方法。另外，研究了 DoDAF-ROD到多 Agent模型的生成規(guī)則與算法，將5個DoDAF-ROD產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為 Agent模型中的元素，由高層作戰(zhàn)概念圖生成多 Agent仿真的場景，由作戰(zhàn)活動

7、模型生成 Agent中的作戰(zhàn)函數(shù)，由系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述轉(zhuǎn)換為Agent的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，由事件追蹤描述模型生成Agent的時間推進(jìn)機(jī)制，由系統(tǒng)測度矩陣生成Agent的可靠性參數(shù)。通過上述轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了多Agent模型，實現(xiàn)了DoDAF-ROD的可執(zhí)行化，為裝備體系的動態(tài)可靠性分析與比較提供了手段。
　?。?）模型驗證及比較分析
　　為了驗證模型的正確性并對靜態(tài)與動態(tài)可靠性模型的特點進(jìn)行比較，對可靠性模型進(jìn)行了比較分析。首先分析了模型比

8、較的目的與準(zhǔn)則；然后針對不同的作戰(zhàn)想定，構(gòu)建了大小兩種規(guī)模的反導(dǎo)作戰(zhàn)場景；通過構(gòu)建并比較Markov、BDD、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、多Agent模型4類任務(wù)可靠性模型，分析了結(jié)果一致性、計算復(fù)雜度與建模適應(yīng)性。通過比較不同模型結(jié)果的一致性，驗證了論文提出的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)以及多 Agent模型的正確性；通過分析可靠性模型的計算時間，比較了不同模型的計算復(fù)雜度。通過仿真模型Markov與多 Agent模型的對比、解析模型BDD與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的對比，分析了貝