学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

武器装备费用、性能与RMS综合优化设计方法研究

作　者: 谭云涛
导　师: 郭波
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 以费用为独立变量(CAIV) 费用 性能 RMS 优化设计 权衡
分类号: E07
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 492次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


以费用为独立变量(Cost as an Independent Variable,CAIV)方法是美国国防部提出的一种最新的武器系统采办策略,同时也是一种综合控制武器装备开发过程以降低寿命周期费用的管理技术。它要求用户、采办、测试、后勤及项目管理办公室等采办相关者通力合作,在采办过程的一开始就对武器装备型号的性能、RMS、寿命周期费用和风险进行综合的权衡,在满足未来作战需求的前提下尽量降低寿命周期费用并明确采办各阶段的费用目标。CAIV方法在提出军事需求时,以对武器装备能力的需求替代了过去的对指标参数的需求,使得设计指标在一定范围内是可变的,从而使得性能、可靠性维修性保障性(RMS)可以与费用进行权衡,这样就给装备的设计方、生产方足够的灵活性来设计生产装备,以全方位地降低装备的寿命周期费用。在研究中,常以总拥有费用(TOC)代替寿命周期费用作为研究对象。本文主要以CAIV方法为基础,研究武器装备的费用、性能与RMS的优化设计问题。借鉴国内外现有的研究成果,结合我国国防项目的实际,针对国内外研究中存在的不足,论文主要进行了以下一些研究工作:首先,提出了一套基于CAIV思想的费用、性能与RMS优化设计的管理流程,包括优化设计的组织机构和各阶段的主要任务。通过分析我国现行的武器装备开发流程,指出现有流程可能会导致设计迭代过多、费用管理效率较低等问题,从而用CAIV思想和并行工程方法对该过程进行改进。同时还分析了在这一优化设计流程中需要解决的关键技术。其次,提出了考虑研制进度和风险的性能、RMS与费用的权衡模型。初步研究了将研制进度的完成时间模型作为一个约束条件:又提出了将开发过程中的风险和费用估算的不确定性处理为随机变量,将这些随机变量代入权衡中,建立了不确定规划模型,包括期望值模型和机会约束规划模型,并进行了示例研究。再次,提出了一种利用权衡进行备选方案决策和指标决策的方法。研究了具有多个系统备选方案,且系统的经济可承受性目标不明确的情况下,通过权衡的计算来比较备选方案的优劣;提出了一种改进的费用效能分析方法,通过权衡研究可求出最优的指标方案和费用目标。论文对该方法还进行了示例研究。最后,提出将CAIV方法与多学科优化设计方法(MDO)结合起来,建立了基于CAIV的多学科优化设计模型,从性能设计、RMS设计和费用设计三个方面进行方案的权衡。该模型主要用于在方案阶段对武器装备型号系统进行底层功能、RMS的分配和优化,形成全系统的研制方案。最后,以XX型导弹设计的应用示例来验证了该模型的可用性,并通过CSD算法进行了权衡计算,给出了研制方案的优化设计结果。

全文目录


目录  4-11
摘要  11-13
ABSTRACT  13-15
第一章 绪论  15-31
  1.1 研究背景与意义  15-17
  1.2 研究现状  17-27
    1.2.1 CAIV方法的现状  17-22
    1.2.2 费用、性能与RMS权衡的研究现状  22-24
    1.2.3 武器装备性能优化设计方法研究现状  24-26
    1.2.4 目前研究中存在的问题  26-27
  1.3 论文的主要工作与创新  27-28
  1.4 论文组织与结构安排  28-31
第二章 费用、性能与RMS设计的基本理论与技术  31-66
  2.1 美军采办项目的CAIV管理方法  31-39
  2.2 基于CAIV的性能与RMS的权衡模型  39-44
    2.2.1 建立系统效能模型  40-41
    2.2.2 建立系统费用模型  41-42
    2.2.3 权衡空间  42-43
    2.2.4 优化设计权衡研究  43-44
  2.3 我国国防型号开发中确定采办需求与费用目标的方法  44-48
  2.4 现有的费用管理技术  48-58
    2.4.1 武器装备总拥有费用的估算方法  48-55
    2.4.2 武器装备费用风险分析方法  55-58
  2.5 常用的复杂工程系统性能设计方法——MDO  58-63
    2.5.1 多学科系统分解方法  59-61
    2.5.2 多学科优化设计的计算方法  61-63
  2.6 系统的可靠性与维修性设计方法  63-65
  2.7 本章小结  65-66
第三章 武器装备费用、性能与RMS综合优化设计管理流程研究  66-79
  3.1 目前我军武器装备型号项目开发的主要流程  66-70
    3.1.1 我军武器装型号项目的采办阶段划分  66-68
    3.1.2 我军武器装型号项目开发过程的主要工作  68-69
    3.1.3 目前我国武器装备型号项目开发流程存在的问题  69-70
  3.2 武器装备性能设计、RMS设计与费用管理的并行工程开发  70-76
    3.2.1 改进设计流程的指导原则  71-72
    3.2.2 费用、性能与RMS优化设计流程开发  72-76
  3.3 费用、性能与RMS优化设计的若干关键技术研究  76-78
    3.3.1 系统备选方案顶层优化设计的权衡技术  76-77
    3.3.2 优化设计中的方案决策与指标决策技术  77
    3.3.3 系统方案阶段的费用、性能与RMS权衡技术  77-78
  3.4 本章小结  78-79
第四章 考虑进度与风险的费用、性能和RMS权衡模型研究  79-102
  4.1 现有的基本权衡模型的局限性  80-81
  4.2 考虑研制进度约束的权衡模型  81-83
    4.2.1 基于网络分析的研制进度估计  81-82
    4.2.2 武器装备型号研制进度的完成时间模型研究  82-83
  4.3 费用、性能与RMS权衡中的不确定性研究  83-87
    4.3.1 费用不确定性问题研究  84
    4.3.2 技术性能风险问题研究  84-85
    4.3.3 考虑不确定性的权衡模型  85-87
  4.4 不确定条件下的优化设计模型  87-90
    4.4.1 不确定规划理论在权衡中的应用研究  87-88
    4.4.2 权衡的随机期望值模型  88
    4.4.3 权衡的随机机会约束规划模型  88-89
    4.4.4 求解随机规划模型的仿真优化算法  89-90
  4.5 应用示例研究  90-100
    4.5.1 应用背景  90-92
    4.5.2 效能与费用设计的基本模型  92-93
    4.5.3 基本模型求解及敏感度分析  93-97
    4.5.4 建立期望值模型  97-98
    4.5.5 建立机会约束规划模型  98-99
    4.5.6 结果比较和结论  99-100
  4.6 本章小结  100-102
第五章 费用、性能与RMS优化设计的方案决策问题研究  102-114
  5.1 当费用目标不明确时的备选方案分析  102-106
    5.1.1 效能—费用决策曲线  102-104
    5.1.2 备选方案的比较  104-106
  5.2 指标决策方法研究  106-108
    5.2.1 传统的费用-效能分析模型研究  106-107
    5.2.2 基于CAIV的费效分析模型  107-108
  5.3 应用示例研究  108-112
    5.3.1 备选方案分析  109-111
    5.3.2 决策准则分析  111-112
    5.3.3 系统的费效分析模型  112
  5.4 本章小结  112-114
第六章 基于CAIV的性能与RMS多学科优化设计方法研究  114-125
  6.1 系统研制方案的费用、性能与RMS权衡模型研究  114-119
    6.1.1 系统研制方案的性能设计建模  115
    6.1.2 系统研制方案的保障性设计建模  115-116
    6.1.3 系统研制方案的费用建模  116-117
    6.1.4 系统研制方案的权衡模型研究  117-119
  6.2 基于CAIV的性能与RMS多学科优化设计方法  119-124
    6.2.1 基于CAIV的多学科系统分解方法  119-120
    6.2.2 各学科领域设计模型的建模方法  120-123
    6.2.3 模型的不确定性分析和稳健性设计  123-124
  6.3 本章小结  124-125
第七章 应用示例研究  125-153
  7.1 研究背景  125-128
  7.2 XX型导弹性能领域设计模型研究  128-136
    7.2.1 性能优化目标  128
    7.2.2 设计变量选择  128-130
    7.2.3 各设计子学科的数学模型  130-133
    7.2.4 主要约束条件  133-135
    7.2.5 各子学科性能优化设计模型  135-136
  7.3 XX型导弹RMS领域设计模型研究  136-142
    7.3.1 XX型导弹的储存阶段的可用度模型  136-139
    7.3.2 XX型导弹的任务可靠度模型  139-141
    7.3.3 RMS设计模型  141-142
  7.4 XX型导弹费用模型研究  142-148
    7.4.1 研制费用模型  142-143
    7.4.2 生产费用模型  143-145
    7.4.3 使用与保障费用模型  145-148
  7.5 基于CAIV的XX型导弹性能与RMS多学科优化设计模型  148-152
    7.5.1 XX型导弹多学科系统分解的混合结构  148
    7.5.2 基于CAIV的XX型导弹多学科优化设计模型  148-149
    7.5.3 模型的求解及应用  149-152
  7.6 小结  152-153
结束语  153-155
致谢  155-156
参考文献  156-166
作者在学期间取得的学术成果  166

相似论文

  1. 稀土元素掺杂Ca3Co4O9与Ag复合材料的制备及热电性能,TQ174.1
  2. 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的合成与表征,O633.5
  3. 基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能,TQ424.19
  4. PBO/SWNT复合纤维的制备及结构与性能研究,TQ340.64
  5. TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
  6. 溶胶—凝胶AAO模板法制备ITO准一维纳米结构,TB383.1
  7. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  8. 超低碳贝氏体钢CO2激光-GMA复合焊接特性研究,TG456.7
  9. Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
  10. 纳米稀土硬质合金YG11R的成分与工艺优化及磨损研究,TG135.5
  11. 粉末活性炭—超滤工艺处理微污染地表水试验研究,X703
  12. 液力减速器制动性能及用于飞机拦阻的仿真研究,TH137.331
  13. 压气机优化平台建立与跨音速压气机气动优化设计,TH45
  14. 变轴向间隙对采用直、弯静叶压气机性能影响的数值研究,TH45
  15. 常温低温组合密封结构的有限元分析与优化设计,TH136
  16. 涡轮S2流面正问题气动优化设计研究,V235.11
  17. 微粉的粒度组合对水泥混凝土性能的影响,TU528.041
  18. 空心阴极特性及对霍尔推力器特性影响的实验研究,V439.2
  19. 锂离子电池硅碳负极材料的制备与性能研究,TM912.9
  20. 低轨卫星移动信道特性模拟硬件实现,TN927.23
  21. PXI高性能数字I/O模块研制,TP274

中图分类: > 军事 > 军事理论 > 军事管理学
© 2012 www.xueweilunwen.com