武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計方法研究.pdf

1、隨著世界新軍事變革的不斷深入，戰(zhàn)爭的表現(xiàn)形態(tài)和運行規(guī)律發(fā)生了巨大的變化，冷戰(zhàn)時期基于兵力、以武器裝備系統(tǒng)為中心的作戰(zhàn)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楫斍盎谀芰Α⒁晕淦餮b備體系為中心的作戰(zhàn)模式。武器裝備體系是在國家安全和軍事戰(zhàn)略指導下，為了完成特定的作戰(zhàn)使命，由功能上相互聯(lián)系、性能上相互補充的武器裝備系統(tǒng)按照一定結(jié)構(gòu)綜合集成的更高層次的系統(tǒng)。
　　武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計是指在基于網(wǎng)絡技術(shù)的分布式協(xié)同工作環(huán)境中，根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)條件下的能力需求，對目

2、前已經(jīng)擁有的武器裝備系統(tǒng)資源和正在設(shè)計、開發(fā)、研制的武器裝備系統(tǒng)資源進行合理的配置與集成，實現(xiàn)武器裝備體系在性能、成本和風險等方面的整體優(yōu)化。其目的是為武器裝備體系的建設(shè)發(fā)展提供科學合理的決策手段與量化依據(jù)，以掌握未來戰(zhàn)爭的先機。考慮到龐大的系統(tǒng)規(guī)模、頻繁的系統(tǒng)交互以及長時間的跨度規(guī)劃等復雜性特征，武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的關(guān)鍵在于尋求有效的決策建模、方案評價和仿真優(yōu)化等方法，顯著地降低體系問題求解的組織復雜性和計算復雜性。
　

3、　本文的主要工作和創(chuàng)新研究成果如下：
　　首先，明確了武器裝備體系協(xié)同設(shè)計的問題特征和方法框架。提出了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的基本概念，闡述了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計中組分系統(tǒng)與組分系統(tǒng)之間的耦合沖突問題以及組分系統(tǒng)與體系總體之間的目標沖突問題，探討了武器裝備體系的協(xié)同設(shè)計環(huán)境、系統(tǒng)建模技術(shù)、優(yōu)化求解策略和不確定性處理方法等關(guān)鍵技術(shù)的特征、要求，給出了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的方法流程與研究框架。
　　其次，提出了武

4、器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的決策建模方法。針對武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計中常見的兩類決策問題給出了兩種結(jié)構(gòu)化的決策模板，即折衷決策模板和選擇決策模板。以這兩種決策模板為基礎(chǔ)，提出了一種適用于武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計問題的柔性建模方法，給出了具體的建模流程。以超地平線登陸作戰(zhàn)裝備體系的組合設(shè)計問題和全新設(shè)計問題為例，驗證了所提方法的有效性。
　　第三，提出了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的綜合優(yōu)化方法。分析了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的

5、決策過程。基于兩種不同的解耦策略提出了求解武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計問題的兩種優(yōu)化算法，即基于近似解耦的并行優(yōu)化算法和基于博弈解耦的協(xié)同優(yōu)化算法。以超地平線登陸作戰(zhàn)裝備體系的全新設(shè)計問題為例，驗證了所提方法的有效性。
　　最后，提出了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的穩(wěn)健優(yōu)化方法。分析了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計中不確定性因素的主要來源、傳遞過程及其潛在的耦合風險。針對武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計中不確定性的交叉影響，提出了一種適用于協(xié)同

6、設(shè)計博弈的多目標穩(wěn)健決策模型，并給出了具體的構(gòu)造方法與流程。在此基礎(chǔ)上，提出了武器裝備體系分布式協(xié)同設(shè)計的多目標穩(wěn)健優(yōu)化方法。以超地平線登陸作戰(zhàn)裝備體系的全新設(shè)計問題為例，驗證了所提方法的有效性。
　　本文提出的框架和方法充分依靠并行工程、軟件工程、系統(tǒng)工程、軍事運籌學和多學科設(shè)計優(yōu)化等理論方法，同時結(jié)合了數(shù)學規(guī)劃和建模仿真兩類主要手段，能夠為武器裝備體系的優(yōu)化設(shè)計和論證評估提供定性和定量相結(jié)合的分析計算工具，進而為武器裝備發(fā)展戰(zhàn)