● 摘要
复杂装备系统是具有复杂任务使命的多型装备及其保障系统的组合，其实质是一类开放复杂自适应的大型人工系统。其研制的主要趋势是寻求面向装备系统效能的整体解决方案。为实现面向效能的复杂装备系统设计，必须在其研制过程中正确认识并处理效能及其影响因素的复杂性问题。复杂装备系统的效能复杂性来源于自身、使用与维护过程、环境条件等诸多方面。这些因素使得复杂装备系统的效能度量、建模以及面向效能进行系统优化设计等工作成为影响设计成败的关键问题。论文从系统思想和系统工程基本原则出发，以Multi-Agent方法提供的复杂系统建模能力为基础，分析了效能度量、建模与优化技术之间的有机联系，提出了相应的解决方案。基于动静态度量相结合的思想，采用双维度方式对复杂装备系统的效能进行度量。首先，描述了复杂装备系统的层次化效能度量思想及其适应层次。给出了实体参数与能力度量这两类静态度量定义的基本方法与有效性原则，以引导设计者面向效能开展设计。考虑系统运行过程中各类复杂性与不确定性影响，给出了基于静态度量逐层向上聚合的动态度量求解算法，以支持多方案进行比较。重点给出了基于系统模型建立静态度量与系统运行状态间的有机联系，并利用系统状态满足量化任务要求的概率求解任务效能度量的算法。此外，还给出基于子任务间的逻辑关系求解复合任务效能度量，以及基于任务加权求解全局效能度量的算法。考虑复杂装备系统运行中存在的故障行为及其相关可靠性维修性保障性（RMS）特性对其使用与维护特性的影响，给出了基于Multi-Agent技术的复杂装备系统效能建模方法。首先，通过扩展Agent UML方式给出规范的建模活动与语言规约，保证建模过程的标准化与可重复性。然后，提出了面向Agent的复杂装备系统分析方法，抽象出了管理类、装备类、保障类等三类Agent，界定了它们的主要属性以及功能与故障行为。充分考虑故障扰动的影响，基于改进合同网（CNP）协议给出了能够自适应处理其影响的两级交互Agent协同结构，包括用于任务间协调的全局主控协同机制以及处理任务内合作的局部自主协同机制。最后，给出了Agent个体内部逻辑与结构的定义方法。在效能度量与建模方法研究的基础上，给出了基于Multi-Agent模型对复杂装备系统进行分析与优化的方法。针对复杂装备系统优化中问题耦合、变量众多、问题不能解析表达等特征，将Agent个体属性或其关联关系作为优化问题的可控变量，将各项约束条件写入Agent交互规则中，通过仿真分析系统运行状态。在此基础上，通过用于实体间联系优化的混合优化算法，基于属性批处理的综合分析方法，以及面向理想解的实体属性可行解的求解算法调整可控变量，以获取满意方案。最后，通过对问题的抽象与简化，将航空母舰的主体部分，即舰体、航空保障系统与舰载机视为统一的复杂系统展开研究。以其多批次集中突击任务想定为例构建了分析案例，对上述效能度量、建模及优化方法进行了验证。