基于ExtendSim小件空投地面准备的仿真研究

牟超峰，杨 燕，张武生

（空军空降兵学院，广西 桂林 541003）

基于ExtendSim小件空投地面准备的仿真研究

牟超峰，杨 燕，张武生

（空军空降兵学院，广西 桂林 541003）

小件空投是空降兵空投保障的重要组成部分，现已基本形成了包装——运输——装机三阶段的小件空投地面准备保障模式。简要介绍了空投小件包装、运输和装机环节，利用ExtendSim仿真软件，对影响小件空投地面准备的主要因素进行仿真。通过对仿真结果的分析，有利于在空投小件装机数量不间断的情况下，提高小件包装人员和运输车辆的利用率，辅助空投技术人员对影响空投实施的主要因素进行科学决策和统筹管理。

小件空投，地面准备，ExtendSim仿真

0 引言

空投根据空投质量可分为小件空投、中件空投和大件空投。各类空投物件通常情况下是同类型空投，必要时小件和中件可以混合空投，大件空投不能和中、小件混合空投。2008年汶川地震空投小件大约2万件，可见小件在空降作战与非作战行动中的作用及必要性，本文主要介绍小件空投准备情况。小件空投指的是用航空器将要输送的小件［1］（总质量小于150 kg的各类武器弹药、给养和随队物资装备）从空中投送至指定地点的行动。经过多年的探索和实践，空降兵部队空投地面准备基本上形成了“包装——运输——装机”三阶段空投地面准备保障模式。由于空投小件在地面准备中往往数量众多，而包装人员和车辆数量的分配和使用又都不确定，如果分配不合理的话，会导致资源浪费或效率降低。为更好地保证小件空投顺利完成，本文利用ExtendSim仿真软件，对小件空投地面准备3个阶段进行动态仿真。通过对仿真结果的分析，辅助空投技术人员对小件空投地面准备工作进行科学决策，提高保障效率。

1 仿真流程及评估指标建立

1.1 仿真流程

所谓小件空投地面准备，是指空投技术人员从小件捆绑包装开始，通过车辆运输至机场，到全部空投小件装机完毕的全部过程。小件空投系统地面准备过程可分为3个阶段：一是包装阶段，主要包括：对各类武器弹药、给养和随队物资装备进行捆绑，投物伞的折叠与连接，系统的连接等包装工作；二是车辆运输阶段，主要包括：将包装好的小件进行装车、运输至机场、卸车到指定位置等运输过程；三是装机阶段，主要包括将小件空投系统进行装机和固定并做好投放准备工作的过程。整个过程中，小件的包装在不间断地进行，使用的运输车辆进行往返运输，装机过程按照飞机装载的数量进行不间断的装机。其仿真流程如图1所示。

图1 小件空投地面准备仿真流程

1.2 相关指标建立

1.2.1 包装技术人员数量

包装技术人员数量是指包装人员在整个小件空投系统包装过程中处于使用状态的数量，用L表示。包装人员对小件包装通常由2人完成，人员可反复进行包装。通过观察包装人员利用率来确定包装技术人员的数量，其数量通常由装机的进度决定。

1.2.2 运输车辆利用率

运输车辆利用率是指车辆将小件运输至机场阶段的处于工作状态的利用率，用u表示。小件包装到一定数量，可装车运至机场，卸车返回后可继续使用，这样能提高运输效率。通过观察运输车辆利用率来确定车辆使用数量，其数量通常由包装速度决定。

1.2.3 装机等待情况

装机等待情况是指车辆卸车到指定位置后，到装机前的等待情况。在仿真系统中，小件装机等待情况以装机不能间断，装机是否充分利用为评判核心，以此来保证地面准备过程指挥决策科学合理。

2 基于ExtendSim小件空投地面准备的仿真模型

2.1 主要仿真模块

Extendsim是采用C语言开发的仿真软件，具有很好的灵活性和可扩展性，可对离散事件和连续性事件等系统进行仿真。ExtendSim仿真软件采用了模块化建模方式，本文采用的模块［2-9］如下：

Items，Executive模块。该模块作用是调度事件发生，可以设定包装、运输、装机各阶段的结束时间或设定的小件空投地面准备总的数量，当模型运行到空投小件设定的数量时，模型终止运行。

Items，Create模块。该模块用来表示物件生成系统，可设定为空投小件生成系统，其时间间隔设置服从指数分布（泊松流）。

Items，Queue模块。该模块按照“先到先服务”的原则，主要设置空投小件的包装和装机准备等待时间。

Items，Activity模块。对实体需要消耗一定的时间来执行某种操作。主要包括空投小件包装、运输、装机各阶段等处理平台模块。

Items，Batch模块。该模块允许多个物件合并成一个物件，主要设置包装技术人员和小件或车辆和一定数量的包装小件等各要素到位后方可运行。

Items，Unbatch模块。该模块将一个物件拆分成多个物件，主要设置包装完毕后包装技术人员和小件第一拆分过程，卸车完毕后车辆和空投小件分离的第二拆分过程。

Items，Resource模块。该模块为仿真模型存储和提供物件，主要对包装技术人员、运输车辆进行存储和输出。

Value，Discrete Event模块。图形化显示输出数据。该模块输出包装技术人员的数量、车辆使用率和小件装机等待情况等时间变化的图形。

Items，Exit模块。表示任务完成。

2.2 仿真模型

小件空投地面准备的基本步骤是：首先选取小件空投地面准备的流程作为一个整体事件，然后在事件中选取影响准备工作的主要因素作为变量，接着运行该事件，同时记录这些主要因素的状态变化，循环往复，直到仿真结束。采用该软件建立仿真模型，对小件空投地面准备效能进行仿真分析，仿真模型如下页图2所示。

2.2.1 包装阶段

根据空投小件包装的特点，将空投小件的生成看成一个离散事件来处理。基于此，可以用Ex tendSim的“Create”模块来仿真空投小件的生成情况，以此产生空投小件数量的目标流。空投小件的等待属性通过“Queue1”模块设置，再通过“Batch1”合并模块体现包装技术人员和小件进行结合，进入处理模块“Activity1”仿真包装过程，包装完毕后通过“Unbatch1”拆分模块体现包装人员重新回到“Resourse1”模块待命工作，可反复进行使用，包装人员的使用率u1可通过“Discrete Event1”图表模块显示；如果整体包装速度过慢，就会影响装机的速度，从而影响小件空投地面准备效率；如果整体包装速度过快，就会产生空投小件过多积压，浪费太多的人力和物力资源；在仿真中可通过观察空投小件装机的等待情况对包装技术人员的数量安排作出调整。

图2 基于ExtendSim小件空投地面准备仿真图

2.2.2 运输阶段

当经过包装阶段包装好的空投小件达到一定数量后，通过“Batch2”合并模块体现空投小件装车完毕，进入处理模块“Activity2”仿真输送过程；根据车辆输送时间情况设置模块的处理时间，输送通路数根据车辆的数量来设置。再通过“Unbatch2”拆分模块体现车辆到达机场装机指定位置卸车完毕。最后，运输车通过处理模块“Activity 4”返程到达“Resourse2”模块待命工作，可反复进行使用，运输车辆的使用率u2可通过“DiscreteEvent1”图表模块显示。

2.2.3 装机阶段

空投小件在卸车完毕后先通过“Queue2”模块设置，并通过“Discrete Event2”图表模块察看空投小件的等待数量。如果数量不能保障装机的连续使用，将影响整个小件空投地面准备的效率；如果等待数量累积过多，将浪费过多的人力和物力资源，因此，通过观察装机情况可以调整包装人员的数量、运输车辆使用数量和飞机使用数量等各个参数，达到资源优化的目的。然后，空投小件进入处理模块“Activity3”仿真装机过程，根据装机的速度设置模块的处理时间；最后通过“Exit”模块和“Executive”模块绑定，设定空投小件装机达到一定的数量，表示任务完成。

3 仿真分析

在模型中假定空投小件数量为400个，包装技术人员为L名，两人对一个小件进行捆绑，捆绑时间为15 min，小件捆绑完毕后可进行下一个的捆绑；当捆绑好的空投小件达到10个，由运输车辆进行输送，输送车辆为n辆，输送时间定为30 min，到达机场指定位置卸车后，车辆返回，返回时间为20 min，可继续使用；卸车后的空投小件，由技术人员逐个装机，每个小件装机的所需时间设为5 min，仿真过程中空投小件装机等待数量尽可能保证装机过程不间断。设定当空投小件装机数量为400个时，将上述参数设置到相应模块，直至仿真结束。

3.1 对空投小件装机准备数量仿真分析

整个空投小件装机准备过程，以空投小件装机不间断为最佳效率。如果空投小件装机准备数量过少时，影响整个准备过程效率，如图3所示，横轴Time表示运行时间，纵轴Value表示空投小件装机准备的数量；如果空投小件装机过多，前面包装技术人员和运输车辆等资源浪费太多，如图4所示。通过仿真，得出空投小件装机数量准备情况的最佳效果，表示待装机的空投小件数量刚用完时运输车辆到达，使空投小件的装机数量不间断，前面的包装人员和运输车辆也达到最佳利用率，不会浪费太多人力物力资源，保证了整个准备过程最佳效率（如图5所示）。

图3 空投小件装机准备数量过少

图4 空投小件装机准备数量过多

图5 空投小件装机准备数量最佳

3.2 对包装技术人员数量和运输车辆数量仿真分析

为了保证整个小件空投地面准备的效率，在包装速度一定的情况下，装机速度的快慢决定着包装技术人员的数量。通过反复进行仿真，得到图5的最佳效果，此时包装技术人员数量12人，即保证整个小件空投地面准备包装技术人员不少于12人（如图6所示，横轴Time表示运行时间，纵轴L表示包装技术人员数量）。由于设定每包装10个空投小件进行车辆运送至机场，空投小件的数量决定车辆的数量。因此，在仿真时，首先在车辆“Resourse2”模块库中设置一个较大的数值n，进行仿真运行，可通过图表模块“Discrete Event1”察看和分析，得出u，车辆所需数量为：n×u，去掉小数点，再加1，就是实际所需车辆的数量（如图7所示，横轴Time表示运行时间，纵轴P表示运输车辆使用利用率）。

图6 包装人员数量

图7 运输车辆使用利用率

4 结论

本文基于ExtendSim小件空投地面准备建立模型仿真，可在模型中设定小件空投地面准备中遇到的各种情况，能够进行优化分析和解决各种问题。但还需在以下方面进行深入研究：

一是在仿真优化方面。本文只考虑了小件空投地面准备的主要因素，忽略了包装阶段技术人员的休息、运输阶段车辆可能出现的故障和堵车等因素。

二是在建立小件空投地面准备仿真模型时，相关数据和实际数据可能有一定的差别，应加强验证，使得仿真模型更加完善。

［1］赵西友.空投与机降［M］.北京：蓝天出版社，2010.

［2］秦天保，王岩锋.面向应用的仿真建模与分析——使用ExtendSim［M］.北京：清华大学出版社，2011.

［3］武文.基于Extendsim的空降训练主要因素优化仿真［J］.火力与指挥控制，2015，40（2）：137-139.

［4］武文.基于Extendsim的指挥信息系统组织结构效能对比分析［J］.火力与指挥控制，2015，40（1）：49-51.

［5］邱一文.基于Extendsim的高炮作战效能仿真分析［J］.指挥控制与仿真，2013，35（1）：78-82.

［6］王涛，李桥.基于Extendsim的弹炮结合系统作战效能仿真分析［J］.火炮发射与控制学报，2013，35（1）：20-23.

［7］王栋.一种武器装备体系结构仿真模型生成方法［J］.兵工自动化，2010，29（1）：31-33.

［8］熊健，陈英武，王栋.武器装备体系结构可执行模型［J］.系统工程与电子技术，2010，32（5）：969-970.

［9］梁甲慧，季新源，陈永志，等.基于ExtendSim的小高炮武器系统抗击超音速巡航导弹分析［J］.指挥控制与仿真，2014，36（2）：100-104.

下期要目

宽带噪声环境中FH-FDM/TDMA信号性能分析

基于GA-ML-PMHT的多基站无源协同定位方法

基于属性值为区间数的轰炸机敏感性评估

隐身轰炸机挂载空射诱饵弹对地突防决策

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基于参数优化的SVM联合作战战场建设方案优选

基于活跃度和任务的目标导向VANETs路由算法

一种针对舰船目标高分辨距离像的特征选择方法

基于CUDA GPU的多摄像机场面航空器识别加速算法基于LabVIEW Vision的航空炮弹缺陷检测方案设计

基于邻居时隙切换的时分多址接入协议研究

基于FPGA的FC终端协议处理芯片的设计与实现

基于Arena仿真的事故网络风险耦合特性分析

飞机运动特征对动态RCS序列的影响分析

可靠UDP协议栈的FPGA实现

基于改进的交流伺服系统定位控制

某同源平衡及定位电液伺服系统模糊分数阶PID控制军事云环境下基于动态博弈的资源调度方法

智能手机中基于云实例的高效文件管理系统

海战场联合火控系统发展研究

混合动力装甲车辆能量管理策略实时仿真研究

Research on Optimized Simulation of Small Airdrop in Ground Preparation Based on ExtendSim

MU Chao-feng，YANG Yan，ZHANG Wu-sheng
（Air Force Airborne Academy，Guilin 541003，China）

Small airdrop is an important component of airdrop support for airborne forces，our army has formed the model of small airdrop in ground preparation，which includes three processes of packaging，transportation and loading.After a brief introduction to packaging，transportation and loading，the main factors of influencing the small airdrop in ground preparation is simulated on the basis ofExtendSim in the paper.The result of the simulation can help to improve the usage of technician and vehicles in the condition of loading-quantity uninterrupted，but also is helpful for the technicians of airdrop to make a scientific decision and manage the whole process of small airdrop in ground preparation.

small airdrop，ground preparation，extendSim simulation

TP391.9；E274.2

：A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.06.023

2016-05-23

：2016-06-27

牟超峰（1977- ），男，山东潍坊人，副教授。研究方向：装备保障。

1002-0640（2017）06-0101-04