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摘要：本发明涉及一种飞机机务勤务保障与出库转运协同调度方法和装置，属于飞机机务勤务保障作业与出库转运调度技术领域。包括1）构建基于双层规划的协同调度模型，并对所述基于双层规划的协同调度模型中包含的上层模型与下层模型分别设定优化目标和约束条件；上层模型即转运调度模型，下层模型即机务勤务保障调度优化模型；2）使用飞机机务勤务保障与出库转运协同调度装置对双层规划的协同调度模型进行优化求解；3）使用协同优化机制，将基于双层规划的协同调度模型通过解耦转换为两阶段优化模型。本发明可以满足中、大规模协同转运下时效性和量化效能指标最优的需求。

主权项：1.一种飞机机务勤务保障与出库转运协同调度方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：构建基于双层规划的协同调度模型，并对所述基于双层规划的协同调度模型中包含的上层模型与下层模型分别设定优化目标和约束条件；上层模型即转运调度模型，下层模型即机务勤务保障调度优化模型；步骤2：使用飞机机务勤务保障与出库转运协同调度装置对双层规划的协同调度模型进行优化求解；步骤3：使用协同优化机制，将基于双层规划的协同调度模型通过解耦转换为两阶段优化模型；步骤1中所述上层模型设定的优化目标包括： 其中，G为目标函数，minG表示使目标函数最小化；由下层模型在给定入场时间下得出FsupportEx，为计算中间变量；Ezmax表示由出入库及甲板转运模型求解的各机到达目标停机位向量；tx为转运时间；Ex表示各机可开始保障的时间向量；α0＜α＜＜1和β0＜β＜＜1分别为负载均衡性和保障人员及调运组转移时间的权重系数；其余变量定义如下：1保障完工时间CSmax定义如下： 式中，表示第i架舰载机最后一道工序的完工时间；保障完工时间CSmax取决于机群各舰载机的最后一道工序完工时间；2调运组负载方差和LBT定义如下： 式中，γk表示第kk∈Kz类调运组的负载方差权重；第kk∈Kz类第ll∈Lzk个调运组的负载表示为飞机转运作业时间和转移保障时间的加权和；Lzk表示第k类调运组集合, 式中，Jzi为舰载机i的实际阶段任务集合,Jzi＝{1,2,…,Nzi}；TRPij,Pij+1为的简写，表示Szij时刻由停机位Pij转运至Pij+1的转运时间；Xzijl表示转运工序Oij由第ll∈Mij个调运设备负责转运；zijk表示Oij对应第k类调运设备组；表示第kk∈Kz类调运组转移时间相对转运作业时间的负载权重；Yzijeg表示工序Oij，与工序Oeg在相同转运阶段占用相同的调运设备，且Oij优先于Oeg转运；为第k类设备由工序Oij完成后停机位转移至工序Oeg开始前停机位的时间；k类调运组的负载均值为3保障负载方差和LBS定义如下： 式中，IBkl表示第kk∈Kp类专业第ll∈Lpk位保障人员的空闲时间与保障工作时间之比；表示第kk∈Kp类专业保障人员的闲忙比均值；Lpk表示保障人员集合； 式中，CSmax为保障完工时间；dij为工序Oij的保障作业工时；Xpijkl表示工序Oij分配至第kk∈Kp类第ll∈Lpk位保障人员；4调运组转移时间CTT定义如下： Yzijeg表示工序Oij，与工序Oeg在相同转运阶段占用相同的调运设备，且Oij优先于Oeg转运；为第k类设备由工序Oij完成后停机位转移至工序Oeg开始前停机位的时间；k类调运组的负载均值为5保障人员转移时间和CTS定义如下： 式中，为0-1中间决策变量，若第kk∈Kp类专业第ll∈Lpk位保障人员完成工序Oij后转移至工序Oeg保障，则否则为0，该变量可由决策变量Xpijkl、Xpegkl和Yijeg联合确定，Lwij,weg表示工序Oij所在工位wij和工序Oeg所在工位weg之间的距离；步骤1中所述下层模型设定的优化目标，其特征在于包括： 其中，F为目标函数；转运完工时间CTmax定义如下： 式中，表示第i架飞机最后一道转运工序的完工时间；机群转运完工时间CTmax取决于机群各飞机的最后一道转运工序完工时间；步骤1中所述上层模型设定的约束条件，其特征在于包括：1设备分配的独占性约束 式中，Xzijl表示转运工序Oij由第ll∈Mij个调运设备负责转运；2飞机转运时序约束约束模型表示为 式中，Szij为转运工序Oij的开始作业时间；TR表示t时刻由停机位p转运至q的转运时间；3飞机转运避碰约束首先针对各转运作业，转运的启动首先满足有可行转运路径的约束，即 其中，RoadtPij,Pij+1为的缩记；Szij为转运工序Oij的开始作业时间；Ezij为转运工序Oij的结束作业时间；Jzi为舰载机i的调运阶段任务集合量；Pij为第i架舰载机第j阶段转运前所在停机位；其次，定义位形表示第i架飞机在参考点位姿q下，飞机凸壳所占的空间区域，其中凸壳点坐标可由飞机位姿模型求解，则多机转运避碰约束表示为： 4调运设备转移保障时序约束调运设备在执行完前一项牵引作业后，还需转移至下一项待转运飞机所在停机位，方能开展新的转运作业，即 式中，BM为足够大实数，用于约束和目标函数的惩罚项；5布尔型变量约束 决策变量Xzijl、Yzijeg均为布尔型0-1决策变量；Mij为第i架舰载机第j阶段转运的可用调运设备集合；步骤1中所述下层模型设定的约束条件，其特征在于包括：1保障流程时序约束 式中，Sij为保障工序Oij的保障开始时间；Exi为第i架舰载机入场系留完毕时间；dih为工序Oih的保障作业工时；Psij为工序Oij的紧前工序集合；2机务勤务转移保障时序约束 式中，Cpijegk为第k类机务保障人员从保障工序Oij转移到保障工序Oeg的时间；sgn为符号函数；Lpk第k类专业保障人员集合；Kp为机务保障人员专业集合；为0-1中间决策变量，若第kk∈Kp类专业第l∈Lpk位保障人员完成工序Oij后转移至工序Oeg保障，则否则为0；BM取足够大实数，确保不等式恒成立；Yijeg为工序Oij与工序Oeg分配在相同保障资源且Oij优先于Oeg保障；勤务保障方面，针对共享式保障设备，当待调度的工序Oeg与当前正在作业的工序Oij属于同一飞机i＝e，当满足其它约束下可即刻开展保障，而无需待保障Oeg结束；当且仅当所保障的工序分属不同飞机时i≠e，转移保障时序约束成立，即 式中，为0-1中间决策变量，若第kk∈Ke类专业第l∈Lek个保障设备组完成工序Oij后转移至工序Oeg保障，则否则为0；3机务保障人机匹配约束在不同人机匹配模式下，飞机机群和机务保障人员被划分为若干机组C＝{1,2,…,Nc}，单机机组保障模式下，一个机组仅包含一架飞机和若干固定配置的保障人员，Nc＝Nf；在一体化联合保障模式下，机群和所有保障人员即为一个机组，即Nc＝1；在大机组模式下，以典型四机大机组为例，机组数可划分为其中为向上取整运算符，在任意机组内，所匹配的保障人员仅能对该机组内的飞机进行保障，而无法跨机组作业，即 式中，γic为飞机机组匹配状态量,若第i架舰载机属于第c个机组,γic＝1；否则γic＝0，为已知量；Xpijkl为工序Oij分配至第kk∈Kp类第ll∈Lpk位保障人员；4勤务保障范围约束固定类保障设备由于供给管路的长度限制，仅能保障管路长度范围内的飞机，而移动类设备组也可以看作是覆盖范围涵盖整个甲板域的固定类设备，该约束表示为 式中，Xeijkl为工序Oij，分配至第kk∈Ke类第ll∈Lek个勤务设备组，为已知量；为保障设备组保障范围状态量,若第k种第l个保障设备组可覆盖停机位p，否则5资源保障能力约束针对机务保障人员，对任意时刻t，在各机组内的飞机正在执行保障的工序集对任一专业机务保障人员的需求量不得超过分配至机组内该专业保障人员总数，即 式中，rpijk为工序Oij保障所需第k类专业保障人员的数量；针对独占式勤务保障设备组，在任意时刻t，机群正在执行保障的工序集对任意类型保障设备组的需求量不得超过甲板所配置的该类型保障设备组总数，即 式中，At为机群在时刻t处于执行状态的所有工序集，为已知量；reijk为工序Oij对第k种保障设备组的需求量，reijk＝1表示有需求,否则reijk＝0，为已知量；Keu为独占式勤务保障设备组集合；针对共享式勤务保障设备，考虑到其可同时保障单架飞机的多道工序，因此在上述约束的基础上，将单机对设备的需求量修改为0-1变量即当任意时刻单机内多道工序对该类设备有需求时，确保需求量仅为1，从而约束条件表示为 式中，Kes为独占式勤务保障设备组集合；针对站位空间资源，对任一飞机i，其各类站位空间在任意时刻仅能容纳保障人员开展一项工序作业，即 式中，Ks为站位空间类别集合,Ks＝{1,2,…,|Ks|}；针对供给性资源，在任意时刻t，正在执行保障的机群中对任意类供给性资源存在需求的飞机数不得超过该类供给性资源可同时保障飞机数量，即 式中，rwijk为工序Oij对第k类供给性资源的需求变量,rwijk＝1表示有需求,否则rwijk＝0；Lwk为第k种供给性资源可同时保障飞机数量；Kw为供给性资源类别集合,Kw＝{1,2,…,|Kw|}；6资源分配约束任意工序对各类机务保障人员和勤务保障设备组等保障主体的需求总量应与分配至该工序的资源量相匹配，即 特别地，针对共享性保障设备，应确保同一时刻单架飞机对同种设备有需求的不同工序均分配在同一设备上，避免多台共享式保障设备同时保障单架飞机，即 7布尔类型变量约束决策变量Xpijkl、Xeijk′l′、Yijeg和中间变量均为布尔类型的0-1决策变量，即 步骤3中所述的协同优化机制是将两层规划模型转换为两阶段优化模型，第一阶段为出入库及甲板转运调度优化模型，其中转运保障完工时间采用代理目标函数表示 式中,CTmax为转运保障完工时间，属于未知量，CPi表示第i架飞机在资源充足条件下的机务勤务保障关键工序路线时间跨度，是单机保障完工时间的下界；Is表示需要执行甲板机务勤务保障的飞机集合，对于其余转运作业的飞机集合Iz，优化目标则为最小化转运完成时间，σσ＜＜1为极小值，确保转运保障完工时间为第一优先目标，通过该代理目标函数将出入库及甲板转运调度模型和机务勤务保障调度模型解耦，第一阶段模型则无需下层模型提供保障指标参数，第二阶段模型为机务勤务保障调度优化，其内涵与下层模型相同。

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百度查询： 中国人民解放军海军航空大学 一种飞机机务勤务保障与出库转运协同调度方法和装置