[发明专利]一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法

权利要求书

1.一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)从用户需求出发，针对舰船设计要素，按照逻辑映射关系，分别建立任务域、功能域、系统域、设备域，针对任务域、功能域、系统域、设备域进行节点细分，然后基于一对多的归属原则，建立各域节点的关联关系，任务域的一个节点对应功能域的多个节点，功能域的一个节点对应系统域的多个节点，系统域的一个节点对应设备域的多个节点；

步骤2)采用自顶向下的方式，分别针对任务域、功能域、系统域的节点进行颗粒度细分，得到细分单元，建立各细分单元的关联关系；

步骤3)在确保系统鲁棒性和可靠性的前提下，基于最低冗余度设计要求，将具备相似特征或关联关系的多元异构功能单元，进行轻量化、集约化设计并重新组合，完成系统重构；

步骤4)基于人机功能分配优化原则，通过采用自动化、信息化和智能化技术，调整系统的功能单元执行主体，将按照固定流程、重复性且繁杂的操作任务由机器自动化系统执行，进而完成任务流程再造；

步骤5)基于舰载资源消耗、经济成本、人机系统效率和减员率，建立舰船集成优化多目标综合决策模型；采用自底向上方式，针对分析结果进行整合，完成任务设计方案的量化评价和对比分析；如果满足用户需求的牵引性指标要求，则形成可行方案，否则返回步骤3)，反复迭代直至满足要求为止。

2.根据权利要求1所述的基于任务驱动的舰船集成优化设计方法，其特征在于，所述针对任务域的节点进行颗粒度细分，得到细分单元，具体如下：

针对舰船任务域进行节点细分，分解为若干主要任务，进而将主要任务分解为详细任务，每个详细任务为一个节点；

针对舰船详细任务进行颗粒度细分，分为任务层、事件层、行为层、动作层；各层的定义及关系描述如下：

任务层是指为了完成目标的一系列子任务的序列组合；

事件层是指子任务模块划分的序列组合，不涉及具体的行为，事件之间相互独立；

行为层是由人机系统活动方式的有序组合，包括监视、管理、决策和执行4种类型；其中，监视行为是指针对任务执行环境及设备反馈信息进行注意、辨认和确认；管理行为是指对收集信息进行综合分析、理解乃至预测，进而实现对任务态势的实时掌控；决策行为是指在建监视和管理提供信息的基础上，综合分析、判断并给出可行的行动方案；执行行为是指采用规定的操作程序实施行动方案；

动作层是指作业人员具体动作的有序组合，其中，执行行为分解为移动类和操作类动作；移动类动作是指作业人员在任务过程中的位置变化和姿势调整；操作类动作是指作业人员对物体的操作动作。

3.根据权利要求1所述的基于任务驱动的舰船集成优化设计方法，其特征在于，所述基于舰载资源消耗、经济成本、人机系统效率和减员率，建立的舰船集成优化多目标综合决策模型，具体如下：

1)确定评价指标；

一级评价指标：舰载资源消耗、经济成本、人机系统效率和减员率；

二级评价指标：

舰载资源消耗：包括功能舱室容积，生活舱室容积，功能设施载荷，生活设施载荷，设备能耗和生活能耗；

经济成本：包括设备运行费用，设备购置费用，结构及附材费用；

人机系统效率：包括任务完成时间，船员工作负荷；

减员率：包括减员率；

2)确定评价指标的权重系数；

采用AHP群决策算法确定集成优化效果评价指标的权重系数；首先根据判断矩阵针对群决策中的专家进行反评判，赋予专家自身权重；然后计算得到判断矩阵的权重向量和可信度；最后针对判断矩阵进行合并，确定指标权重。