Постановка задачи на имитационное моделирование процесса восстановления техники связи силами экипажей в ходе боевых действий Текст научной статьи по специальности «Математика»

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НА ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНИКИ СВЯЗИ СИЛАМИ ЭКИПАЖЕЙ В ХОДЕ БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЙ

Семенов Сергей Сергеевич,

д.т.н., профессор кафедры технического обеспечения связи и автоматизации, доцент, Военная академия связи имени Маршала Советского союза С.М. Буденного, Санкт-Петербург, Россия, [email protected]

Африкантов Игорь Николаевич,

Начальник строевого отдела - помощник начальника академии по безопасности военной службы и службе войск, Военная академия связи имени Маршала Советского союза С.М. Буденного, Санкт-Петербург, Россия, [email protected]

Смолеха Алексей Витальевич,

адъюнкт, кафедра технического обеспечения связи и автоматизации, Военная академия связи имени Маршала Советского союза С.М. Буденного, Санкт-Петербург, Россия, а[email protected]

Восстановление техники связи (ТС) в ходе боевых действий является основным источником восполнения поврежденных образцов ТС. С другой стороны, время восстановления (включая время, затрачиваемое на организационные мероприятия: доставка образца ТС к месту проведения ремонта, поиск (и доставка) требуемого комплекта ЗИП) принимает значения, превышающие на порядки значение требуемого времени восстановления действующих направлений связи. Кроме того, в ведущих странах блока НАТО основным источником восполнения потерь является система снабжения, в основе которой лежит принцип: доставка средств снабжения в потребном объеме в любую точку (мира) ведения боевых действий за минимальное время [1]. Очевидно, восстановление ТС в ходе боевых действий, зависит от большого числа событий, на которые в любой момент времени - t, действуют различные дестабилизирующие факторы, большинство из которых являются случайными [2]. В этих условиях актуальной становится разработка математической модели восстановления ТС силами экипажей, позволяющей исследовать зависимость количества работоспособных образцов ТС в ходе боевых действий от различных параметров (исходных данных). Предметом исследования является процесс восстановления техники связи силами экипажей в ходе боевых действий. Реализация процесса восстановления техники связи силами экипажей в ходе боевых действий в среде имитационного моделирования позволит проводить эксперименты по исследованию влияния различных параметров на количество работоспособных образцов ТС в требуемое время - t, а также получить зависимости количества работоспособных образцов ТС (соединения связи) от времени восстановления поврежденных образцов ТС экипажами, от времени простоя (элемента) системы связи в ожидании замены поврежденного образца ТС и получить исходные данные для разработки методики по формированию рациональной перспективной системы технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления и математической модели по оптимизации процесса восполнения поврежденных образцов техники связи [3, 4, 5].

Для цитирования:

Семенов С.С., Африкантов И.Н., Смолеха А.В. Постановка задачи на имитационное моделирование процесса восстановления техники связи силами экипажей в ходе боевых действий // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. - Том 9. - №10. - С. 28-32.

For citation:

Semenov S.S., Afrikantov I.N., Smolekha A.V. Formulation of the problem in the simulation process restore communication equipment by forces of crews at application of connection (part) of management (communication) associations. T-Comm. 2015. Vol 9. No.10, рр. 28-32.

(in Russian).

Ключевые слова: восстановление, техника связи, экипаж, боевые действия.

В общем виде постановка задачи может иметь вид, представленный на рис. № I,

Цель моделирования: получение зависимости укомплектованности соединения (части) управления (связи) от времени восстановления поврежденного образца ТС.

Исходные Выходные

данные данные

/ = (1...гп 1

= [1 —/тах} —сутки веления боевых действий;

— вероятность повреждения образцов ТС в (-тыс сутки;

^срсут -вероятность среднесуточного количества поврежденных образцов ТС; И0ТС — первоначальное количество ТС перед началом боевых действий; V. урэк -доля ТС,требующая проведения текущего

ремонта силами жипажей в /-тыс сутки; у(ТРремподр -доля ТС,требующая проведения текущего К

ремонта экипажами в /-тые сугки боевых действий; |/

и-,,!'', — область значений времени, которое один человек экипажа

может работат ь по ремонту е-того образна ГС за сутки; р,,р2 ~ область значений коэффициента к, характеризующего вероятность наличия востребован но го комплекта ЗИ1! для ремонта с-того образца ТС; е,,е, — областьзначений трудоемкости работы необходимой для для ремонта е - того образца ТС; Ограничения

ч

Модель

процесса

восстановления _1

ТС сипами —1

экипажеи ч

1. Время восстановления поврежденного образца ТС (ремонтным органом!;

2. Время поиска резервного работоспособного образца ТС (органом управления);

3. Время восполнения поврежденного образца за счет резервного образца ТС (подсистемой снабжения);

4. Время простоя элемента системы связи в ожидании замены поврежденного образца ТС;

5. Уровень укомплектованности соединения (части)управления (связи).

1. Распределение ТС по группам и ремонтным органам в зависимости от степени (характера) повреждения (по видам ремонта) принимается по опыту учений;

2. Предельная трудоемкость текущего/среднего ремонта основных групп ТС;

3. Вероятности выхода из строя ТС принимаются по опыту проведенных научно-исследовательских работ;

4. Не учитываются коэффициенты пересчета при переходе от общих вероятностей выхода из строя (по всей технике) к группам ТС;

5. Не учитываются коэффициенты снижения производственных возможностей ремонтных органов (в зависимости от степени по дгото вленности/ВУСа)

6. Соединение (часть) управления (связи) укомплектована перспективными средствами связи и автоматизации;

7. Время доставки ТС (в рем. орган/обратно и др.) принимается в соответствии с руководящими документами - до 1 - 2 суток; по опыту учений - до 4 суток;

8 Ремонт осуществляется агрегатным методом ремонта;

9. Коэффициенты восстановления техники личным составом экипажей принимаются равным единице. Рис, I. Постановка задачи на моделирование процесса восстановления техники связи силами экипажей в ходе боевых действий

Последовательность имитации процесса восстановления поврежденных образцов ТС силами экипажей может быть описана следующим образом.

Будем считать, что вероятности ежесуточных потерь заданы в качестве исходных данных:

Prrc,i = { l..-СЛ-

Количество поврежденных образцов ТС для первых суток боевых действий определяются из выражения:

и' - = п * Р

"vre "отс J ,TC'

где яотс - первоначальное количество ТС перед началом боевых действий; ппс~ количество поврежденных образцов ТС в первые сутки боевых действий. Рпс — вероятность повреждения образцов ТС в первые сутки боевых действий. Количество поврежденных образцов ТС для /-тых суток определяются из выражения:

и' = п * Р "пс "(i-i)Tc riTс

где и 1)ТС - количество образцов ТС к исходу преды- Где v

повреждения образцов ТС в /-тые сутки. Количество ТС, подлежащее восстановлению экипажами в /-тые сутки определяется из выражения:

и1™™ = п „ * Р * v ,„ ,

"пс "<г-1)ТС 11 гс (ТРэх' где v(TPjK ~ доля ТС, требующая проведения текущего

ремонта силами экипажей в /-тые сутки. Поврежденные образцы ТС, которые не были отремонтированы в предыдущие сутки, обозначим через величину л'1^-*,,> тогда

суммарное количество ТС, подлежащее восстановлению экипажами в /-тые сутки определяется по выражению:

Цвоеэк _ (восэк , Jboc-jk J > 1

iTC -"/ТС +ni'lС» «ре» ПРИ 1 1 • Соответственно, количество ТС, подлежащее восстановлению ремонтным подразделением (по группам ТС) в /-тые сутки определяется из выражения:

jHWpaimwp * Р *

/ТС "(I-I)TC 1 iTt "IP рем подо *

Ивоереи полр ^ ^иереи №др + „^¡««^Р при / > 1 (IL / I i IL ис отрем г

- доля ТС, требующая проведения текуще-дущих (/-1 )-тых суток боевых действий; Рпт - вероятность Го ремонта силами ремонтного подразделения в ¡-тые су-

г TP рем подр

тки боевых действий. Количество ТС, подлежащее восстановлению ремонтной частью (по группам ТС) в /-тые сутки боевых действий определяется из выражения:

ГГС "(/-И ТС а Ч'СРрсм част *

— И..... '

71.1 г

1 „¡ыкрем част „„ 1 V, 1

где 4-,

'(СРрсмчаи — Д°лл "'"С, требующая проведения среднего ремонта силами ремонтной части в /-тые сутки.

Будем считать, что определение условных «номеров» поврежденных образцов ТС происходит случайно. Величина J|TC является случайной величиной, значения принимаемые которой соответствуют (порядковым или заводским) номерам поврежденных образцов ТС в /-тые сутки. Пусть случайная величина 3 имеет равномерное распределение на промежутке, соответствующему диапазону работоспособных образцов ТС - [|,/7пс] в /-тые сутки

боевых действий, тогда плотность вероятности этой величины имеет вид:

1 -, если7 е [1, п,тс]

Д1С(У)=

п.,

стрзктс ~ степени повреждения (или трудоемкости требуемого ремонта) е-того образца ТС в /-тые сутки боевых действий. Параметр степень повреждения принимает свои значения из области допустимых значений [с1, с2] . В свою очередь, перечисленные параметры IV, р, с также являются случайными величинами:

Ш «I К Р\ ■ Л

" эк ТС ж ТС ' ТРэкТС • ЛЗИП "

Случайная величина Ы^* является функцией от выше указанных случайных величин:

1ГЕОСЭК _ 1/Р\ Р1\

ПС у -ж 1С 1кТС 5 ТРэеТС 'л ЗИП >

и математически связаны между собой следующим образом:

:1'Г 1К

"пкТС

"жТС 'эк ТС

* г-Л'Р; с\,с2 Л ЗИП

ИЛИ

К;

тс

восэк __#Г.Р,Р1

"/»ТС ~ с|,с1 П ЗИП »

О, если /г [1, лпг.]

или 3 : (/[1;дз|ГС].

Рассмотрим поочередно процесс ремонта каждого образца ТС. Обозначим с помощью величины =

степень завершенности проводимого ремонта членами экипажа е-того образца ТС в /-тые сутки боевых действий.

Очевидно, что степень завершенности проводимого ремонта членами экипажа е-того образца ТС в /-тые сутки боевых действий зависит от большого числа событий, на которые в любой момент времени - I, действуют различные дестабилизирующие факторы, в том числе случайные. В результате влияния большого числа случайных факторов на степень завершенности проводимого ремонта членами экипажа е-того образца ТС на основании центральной предельной теоремы теории вероятностей этот параметр является случайной величиной и имеет нормальное распределение. В тоже время степень завершенности проводимого ремонта членами экипажа пропорционально зависит от:

= »й? ~ времени работы одним человеком экипажа по ремонту е-того образца ТС за сутки, где диапазон [и'1, 1г2] является областью допустимых значений времени работы одним человеком экипажа по ремонту образца за сутки;

^ъш ~ коэффициент, характеризующий вероятность наличия востребованного комплекта ЗИП, ремонтного комплекта (комплекта ВТИ для ремонтной части) и работоспособности входящих в него составных частей и принадлежностей, где диапазон [/Л, р2] является областью допустимых значений для коэффициента; и обратно зависящей от:

где гжГС - количество человек в диапазоне вхо-

дящих в экипаж е-того образца ТС.

В связи с рассмотрением только поврежденных образцов ТС в Ных сутках получаем выражение следующего

вида:

"(згТС е|.е2

С 11'пкТС

ЗШ1 "Р" ТРаК ГС ' и

или

X И'ь'кТС

"ЬкТС _ си 2 1И11 "РИ С1|>пкТС ' "*

В случае завершения ремонта е-того образца ТС = Стс в '*ть,е с/тки- т- е- 'щ-кс й 24 осуществляется увеличение количества отремонтированных образцов ТС за /-тые сутки на единицу:

П, ТС ~ "гТС 'еСЛИ

80СЖ > ,

"/»те —1

1//ЖК-ЖС -

В случае не выполнения условия, т. е. не завершения ремонта е-того образца ТС в /-тые сутки: < 1 образуется дефицит времени по ремонту данного е-того образца ТС в /-тые сутки боевых действий - г(;+|)^,жс» т. е.

не отремонтированный экипажем е-тый образец ТС требует доработки в (/+1) и последующие сутки до завершения ремонта:

(*+1 )<&/ эк с ТРэк ТС

= если

ЮСЖ |

"/¿те 1

" ж ТС 'л: ТС ТРжТО

В случае не выполнения ремонта по причине отсутствия необходимого комплекта ЗИП осуществляется установленным образом оформление заявки на востребованный ЗИП (ремонтный комплект, комплект ВТИ) - ¿>,(+2)рТС -

для ремонта е-того образца ТС из предположения време-

ни его доставки до места проведения ремонта в интервале от I, до (например, при (,= 24 и 1г = 36):

^+2)*ТС>0ПРИ 1<2'

Тогда в последующие сутки, начиная с (/+2)-ых выражение для расчета степени завершенности проводимого ремонта членами экипажа по доработке е-того образца ТС в (/+2)-ых сутках примет вид:

/'Л if ТС! жТС ^

сиг

или

Таким образом, укомплектованность работоспособными образцами ТС - у™ к исходу /-тых суток рассчитывается по выражению;

J . ч 'по: ж . „(зоспсыпатр , „ш^гемчэет „мСкооздсв . „сна&г девой сег Л;тс — die ¿JheK. Щтс + /7г1С + /Jjic

где ловол орг - количество образцов ТС,

подлежащих восполнению из резерва соединения (части) управления (связи) и довольствующего органа соответственно.

воеэк _ J=]_

je ТС _cl,c2

* KPi-Pi ^ ЗИП

при > 0.

где Нш

й.Й _

коэффициент, характеризующий вероятность

доставки востребованного комплекта ЗИП, ремонтного комплекта (комплекта ВТИ для ремонтной части) и работоспособности входящих в него составных частей и принадлежностей, где диапазон [/¿3, является областью

допустимых значений для коэффициента, причем рЗ> р2. И, соответственно, увеличение количества отремонтированных образцов ТС уже за (¡+2)-ые сутки рассчитывается аналогичным образом, т.е. в случае завершения ремонта е-того образца ТС, не отремонтированного в ¡-тые сутки:

>&= È «тс» если

BOC'JK

ti+2) с ТС

/ < 24

Ji(i+2)rsrjciKe — '

Аналогичным образом осуществляется постановка задачи на имитацию последовательности работы ремонтных подразделений соединения (части) управления (связи) „юршпоар и, соответственно, ремонтной части я^ремчаст.

Литература

I. Ануфриев A.A., Захаров A.A., Чихачёв A.B. Теоретические основы технического обеспечения связи. Учебник. - СПб.: ВАС, 2011.-464 с.

1. Семенов С.С., Воловиков B.C., Смолеха A.B. Концептуальная модель процесса восполнения потерь техники связи и военно-технического имущества связи при применении соединения связи Военного округа II T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, №1,2015.-С. 22-27.

3. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник для вузов. S издание. - М.: Высшая школа, 2007. - 343 с.

4. Гусев А.П., Андреянов С.Н., Смолеха A.ß, Актуальность исследований в области автоматизации процессов учета техники связи в системе технического обеспечения связи и автоматизации объединения на основе применения технологий радиочастотной идентификации и телеметрии. Тематический сборник 42-ой ВНК «Боевое применение РВиА в операции (бою)» II г. Санкт-Петербург: МВАА, 201 3. - С. 396-403,

5. Семенов С.С., Барбатько Н.В., Смолеха A.B. Направление повышение эффективности функционирования системы технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления объединения. Тематический сборник 42-ой ВНК «Боевое применение РВиА в операции (бою)» II г. Санкт-Петербург: МВАА, 2013.-С, 403-413.

COMMUNICATIONS

FORMULATION OF THE PROBLEM IN THE SIMULATION PROCESS RESTORE COMMUNICATION EQUIPMENT BY FORCES OF CREWS AT APPLICATION OF CONNECTION (PART) OF MANAGEMENT (COMMUNICATION) ASSOCIATIONS

Sergey Semenov, Military Academy of Communications, Department of technical communications providing and automation

professor, [email protected]

Igor Afrikantov, Military Academy of Communications, Chief of front department - the assistant the chief of academy on safety of military service and service of troops, [email protected]

Alexey Smolekha, Military Academy of Communications, Department of technical communications providing and automation

postgraduate student, [email protected]

Abstract

Restoring communication equipment (TC) by forces of crews at application of connection (part) of management (communication) Associations is the main source of replenishment of damaged samples of the communication equipment. On the other hand, the recovery time (including the time spent on organizational activities: delivery of the sample of the communication equipment to the location of the vehicle repair, search (and delivery) of the required set of STA) is as an order of magnitude greater than the value of the required recovery time of existing communication routes. In addition, in the leading countries of NATO to fill the main source of losses is the supply system, which is based on the principle: the delivery of funds to supply the needs of volume at any point (of the world) of combat operations in the minimum time [1]. Obviously, the recovery of the communication equipment by forces of crews at application of connection (part) of management (communication) Associations depends on a large number of events for which, at any time - t, has various destabilizing factors, most of which are random [2]. In these circumstances, it becomes urgent to develop a simulation model of the recovery of the communication equipment by the crew, allowing study the dependence of the number of workable samples TC of connection (part) of management (communication) Associations on various parameters (source data). Implementation of the recovery process communication equipment by the crew by forces of crews at application of connection (part) of management (communication) Associations in simulation environment allows to carry out experiments on the effect of various parameters on the number of workable samples TC in the required time - t tactical formation and obtain workable samples depending on the number of the vehicle (communication connection) from the time the restoration of damaged samples TC crews of downtime (element) of the communication system in anticipation of replacing the damaged sample TC and thus, in the future to get input for the development of methods for the formation of a rational perspective of military and mathematical model to optimize the process of filling the damaged samples TC in the military system Association [3, 4, 5].

Keywords: restoration, the communication equipment, connection (part) of management (communication).

References

1. Anoufriev A.A., Zakharov A.A., Chikhachev A.V. Theoretical Foundations of technical communication. Textbook // St. Petersburg: Military Academy of Communications. 2011. (in Russian)

2. Semenov S.S., Volovikov V.S., Smoleha A.V. Conceptual model of the process to address loss of communications equipment and military equipment connection when using unit of the Military District. T-Comm, No 1, 2015. Pp. 22-27. (in Russian)

3. Souvetov B.Y., Yakovlev S.A. Modelling Systems / Textbook for Universities, 5 Edition sr. 2007. Pp. 343. (in Russian)

4. Gusev A.P., Andreianov S.N., Smoleha A.V. Relevance of research in the field of automation of accounting processes of communications technology in technical communication and automation of association based on the use of RFID technology and telemetry. Thematic collection 42nd military conference "Combat use of MT and A in an operation (fight)" / St. Petersburg: MVAA, 2013. Pp. 396-403. (in Russian)

5. Semenov S.S., Barbatko N.V., Smoleha A.V. Direction of increasing the efficiency of the system of technical communications and automated control systems association. Thematic collection 42nd military conference "Combat use of MT and A" / St. Petersburg: MVAA, 2013. Pp. 403-413. (in Russian)