[发明专利]一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法，该方法包括：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；2)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；3)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；4)基于人机功能分配优化原则，完成任务流程再造；5)完成任务设计方案的量化评价和对比分析，形成可行方案。本发明采用基于任务驱动的集成方式，能有效优化装舰系统规模、提高系统运行效率、减少人员编制以及降低全寿期费用。

技术领域

本发明涉及舰船总体集成优化技术，尤其涉及一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法。

背景技术

舰船系统规模巨大、结构复杂、目标多样、功能综合、因素众多，其作战、训练、保障任务的类别多样化、关联性强、执行环境复杂，对人力需求量大。全舰系统的综合效能取决于各项任务的整体完成情况。舰船集成优化设计是以提高舰船综合效能为目标，在满足用户需求牵引的性能指标要求前提下，采用系统工程思想和技术创新，将舰船相对独立的功能、设备等集成到相互关联、统一和协调的系统之中，进行综合权衡，达到令人满意的系统涌现，使舰船重量、空间、能量及信息等的利用率最高，从而实现优化装舰系统规模、提高系统运行效率、减少人员编制以及降低全寿期费用等。

美国海军摒弃传统舰船研制过程中“事后考虑舰员及其费用”的落后理念，引入人力系统集成(Human System Integration：HSI)技术，采用“以舰员为中心”的系统工程设计方法，实现减员增效和降低全寿期费用目标。DDG1000以“零基础人员配备”概念为开端，将舰员(148人)作为关键性能参数(Key Performance Parameter：KPP)融入早期的设计决策中，与DDG51ⅡA型舰相比，排水量重5000多吨，作战效能大幅提升，人员编制缩减52.8％。根据海军研究咨询委员会(Naval Research Advisory Committee：NRAC)统计，在一艘舰艇的总保有费用(Total Ownership Cost：TOC)中，舰员及其服务保障费用占据近40％，因此DDG1000人员编制缩减带来总保有费用减少20％。

我国以往的舰船总体集成设计方法采用基于底层相对固化的功能系统特征驱动的集成方式。由于相对固化的功能系统要素界面划分孤立、割裂，系统之间的相互作用和依赖关系不强，接口关联度差，由此驱动的集成方式导致系统堆砌式组合的功能冗余及相互干扰，进而造成恶性循环，严重制约舰船总体能力的提升。主要体现为舰船物理组成“小而全、多而散”，指挥关系复杂且效率低，人员编制臃肿，综合使用效能不高。因此，亟需开展舰船集成优化方法研究，融入HSI设计理念，提出基于任务驱动的集成方式。采用自上而下的集成优化设计方法，在顶层任务和功能需求基础上开始分析、集成系统，基本不受已有系统的限制，在系统颗粒度细分和一体化封装设计之间寻求平衡点，通过优化系统资源配置及有机整合，实现已有系统功能特征的重构，进而通过任务流程再造实现系统的扁平化管理和使用。在舰船集成优化设计迭代和持续演化过程中，功能系统资源优化配置及有机整合带来了良性收益和系统涌现，例如系统组成设备种类、数量、体积、重量的冗余优化以及系统运行效能的提升，从而有效缓解舰船综合作战能力最大化与空间、排水量、能量及信息等资源稀缺性的矛盾。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于任务驱动的舰船集成优化设计方法，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；