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2.4 维修工作量的分布规律及确定方法

待修装备是指在战斗过程中因技术故障或战损而造成的损坏装备。按照以往经验,待修装备的维修工作量多服从指数分布、维修时间服从对数正态分布或艾拉姆咖(Эpланга)分布。由于指数分布、对数正态分布是比较常见的分布类型,这里只给出它们的分布函数,而对艾拉姆咖(Эpланга)分布进行简单的分析研究。

2.4.1 指数分布

待修装备的维修工作量 τ 的分布函数为

式中, τ 0 为待修装备维修工作量的数学期望(人时)。

2.4.2 对数正态分布

待修装备的维修时间 t 的分布函数为

式中, μ 为对数均值; σ 2 为对数方差。

2.4.3 艾拉姆咖(Эрланга)分布

待修装备的维修时间 t 的分布函数为

式中, t 0 为待修装备的平均维修时间,是唯一的一个分布参数,并且 t 0 >0。

1)Э分布的概率密度函数

对Э分布的分布函数求导,得到其概率密度函数表达式为

t =0时, f t )=0; t =∞时, f t )=0,说明概率密度曲线是有单峰值的曲线,如图2-4所示。

图2-4 Э分布的概率密度函数曲线

f '( t )=0,可得到极值点 t = t m = t 0 /2,即在密度函数出现极值点的时间 t m 为其分布参数 t 0 的一半。其密度函数的峰值为 f t m )=2e -1 / t 0 =0.74/ t 0 。当分布参数 t 0 的值增大时,极值点右移,并且极值逐渐减小。

2)均值与方差

Э分布的均值为

Э分布的分布参数 t 0 即为均值。在进行维修保障的数据分析时, t 0 可表示待修装备的平均维修时间或平均保障时间。

方差为

均方差为

变异系数为

所以,对于Э分布来说,其方差(或均方差)是分布参数 t 0 的函数,并且随着 t 0 的增大,而其变异系数 v t 0 无关,是个大于1的常数。

3)Э分布参数 t 0 的极大似然估计

在装备保障实践中,往往是先获得一组随机变量的观测值,再对分布的未知参数进行估计,即根据样本数据提供的有关未知参数的信息对分布参数做出估计,而极大似然法是进行参数点估计的实用而有效的经典方法。

假设每一个观测 t i 都是独立的,即可得到 n 个独立的观测值,构成样本,其对应的概率密度函数为

则构造的似然函数为

为了处理方便,由于似然函数的乘法性质,对上式取对数后,再求取参数 t 0 的极大似然估计值,其结果是相同的。

对式(2-17) t 0 求导,并令其值为零,即可解出 t 0 ,这里用符号 t ˆ 0 表示估计值。

式(2-18)说明,Э分布参数 t 0 的极大似然估计值 t ˆ 0 可用随机变量样本观测值的均值表示。

由以上推导,可以得出以下结论:

(1)Э分布是一种单参数的概率分布,概率密度函数是有峰值、两侧趋于零的不对称曲线,曲线的形状由分布参数 t 0 唯一确定。

(2)此种分布的均值即为分布参数 t 0 ,方差为 t 0 2 /2,其变异系数 v =1.414是一个常数,说明服从此种分布的随机变量在其均值的周围有较大离散。

(3)在完全样本的情况下,样本的均值可作为概率分布均值的极大似然估计,为计算带来很大简化。

2.4.4 维修工作量分布规律的确定方法

准确预测装备保障需求,合理分配装备保障任务,部署装备保障力量,实现保障指挥的科学化,达成在准确的时间、准确的地点投入适当的装备保障力量,才能充分发挥装备保障系统的效能。准确预测保障需求的基本依据就是保障对象(待修装备)维修工作量(维修时间或人时)分布规律及各级维修机构的修理任务划分标准等。

维修工作量分布规律的确定方法通常有两种。一是基于历史数据统计的分析方法,运用数理统计方法,对历史数据或演习数据进行统计分析,得出各种装备维修工作量的分布规律。二是基于神经网络算法的战伤装备维修人时分析方法,应用均匀分布随机变量的特性和神经网络算法,建立战伤装备维修工作量仿真数据生成模型,通过计算机仿真,得出维修工作量分布规律。

因为受到样本量的限制,用统计历史数据的方法研究维修工作量分布规律存在一定的局限性,有的甚至表现不出明显的分布特征,同样的统计数据可以拟合为不同的分布形式,还可能丢掉某些信息。用试验方法可以获得相对准确的数据,但战损试验耗费大量人力、物力和财力且同样会受到样本量的限制。用仿真方法可以获取较为准确和全面的维修工作量信息,但需要具备底层维修活动时间的分布规律,这些信息的获取也具有一定的局限性。因此,应该综合运用不同研究方法,根据所掌握的信息情况分析相应分布规律,辅以不同方法对其进行验证。 MSqt8J1NMgq12OMmTlTUpg83MhRe3h6MbwV4VukGPtYagiBT6zPjr1S5gPruxp0n

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