某型相控阵雷达技术准备流程优化研究.pdf

第37卷 第2期2023年4月空 天 预 警 研 究 学 报Journal of Air&Space Early Warning ResearchVol.37 No.2Apr.2023收稿日期：2023-04-30作者简介：李海广(1986-)，男，工程师，博士，从事航天测控总体研究某型相控阵雷达技术准备流程优化研究李海广1，唐福杰1，饶江滨2（1.63610部队，新疆 库尔勒 841001；2.63615部队，新疆 库尔勒 841001）摘要：为满足相控阵雷达的实际运用需求，分析了某型相控阵雷达技术准备流程操作时序，构建了技术准备流程网络图模型；采用关键路线法对模型进行了分析，并提出了技术准备流程的优化方法优化分析表明，该方法能有效简化相控阵雷达的技术准备流程，提高装备运用的准备效率关键词：相控阵雷达；技术准备；流程优化；关键路线法中图分类号：TN958文献标识码：A文章编号：2097-180X(2023)02-0136-04大型相控阵雷达作为太空态势感知的重要装备，常用于空间目标的侦察、预警和监视，为太空环境监测和攻防对抗提供情报分析和评估由于数据率高、跟踪目标多、扫描灵活、抗干扰性能好等特点，各国均把发展相控阵雷达作为太空态势感知信息获取装备研究的重点之一近年来，大型相控阵雷达在实际运用中存在一些问题，主要表现在：不同型号的雷达，地面操作设备虽基本相同，但岗位设置不一，人员配备不合理；给定的技术准备流程，侧重于传统试验模式，在实际运用中操作效率较低因此，优化相控阵雷达的技术准备流程、减少操作环节、提高技术准备效率，具有重要的军事意义和实践指导作用，也可为一线设备人员结构优化提供一定的理论依据流程优化来源于企业流程再造，于 20 世纪90 年代提出1，强调以流程管理为重点，以高质量的手段来消除流程中存在的不合理环节，进而实现系统运行效率的大幅度提升我军对流程优化相关研究主要集中在装备保障2-3、指挥流程4-5和导弹技术准备6-7等方面，涉及太空态势感知装备技术准备流程方面的研究并不多文献8结合航天测控任务实际，通过分析组织指挥故障模式，对其流程进行优化，提高了航天测控指挥自动化的可靠性文献9采用“关键路径法+ECRS”方法，分析某大型运载火箭测发流程，识别关键测试项目，提出了针对性的优化策略文献10在优化 CZ-2F 单发火箭测发流程的基础上，结合后续任务提出了“串并行”相结合的测发流程，提高了空间站阶段载人火箭的测试效率文献11通过分析空间站任务流程特点，采取一体化设计进行流程优化，实现了应急发射任务的精细化管理这些都为太空态势感知装备技术准备流程的优化提供了很好的借鉴和参考相控阵雷达对太空态势感知和预警测控体系的贡献率越来越大，因此如何对相控阵雷达技术准备流程进行分析和优化，成为一个迫切需要解决的问题本文结合某型相控阵雷达技术准备实际，对其准备流程进行优化，为提升部队太空态势感知和预警测控能力提供一定的基础支撑1常用流程优化方法目前，常用的流程优化方法较多12，主要包括 Petri 网理论、矩阵分析法、ECRS 法、价值流分析和网络计划法等，但步骤基本一致，主要是流程评估、流程分析、流程改进和流程实施流程优化是一个持续改进、不断优化的过程，除应遵循价值增值、整体最优、并行结构优先和技术创新等原则13外，在具体选择上必须结合流程优化实际选用相控阵雷达技术准备流程是指接到命令后，岗位人员从主控机房配电加电到完成加激励、辐射通的整个雷达技术准备的操作过程由于其流程中的操作时序存在明显的先后顺序及逻辑关系，同时考虑网络计划法简单明了、形象实用、统观全局和协调配合等特点，在此选用网络计划法进行技术准备流程的优化网络计划法通过有向网络图对具体流程中各个工序之间的制约关系进行全面描述，找到关键性环节，通过分析网络，得到优化方案有向网络图是网络计划法的研究基础，它以图解的形式表示一个任务中各活动或操作时序间的逻辑DOI:10.3969/j.issn.2097-180X.2023.02.011第2期李海广，等：某型相控阵雷达技术准备流程优化研究137关系，将事项、工作和路线三者结合为一个整体来表现整个任务的执行过程，形成流程图在有向网络图中，主要包括事件、约束和路径等组成元素1)事件是指通过对技术准备进行分析，基于其性质和执行时的特点，生成的基本执行过程在相控阵雷达技术准备流程中的各操作时序，如通信计算机加载轨道、伺服遥控引导等均可视为一个事件2)约束分为步骤约束和逻辑约束其中步骤约束是指技术准备过程中事件之间的前后关联关系，是强约束关系，如果执行失败将直接影响后续事件的执行；逻辑约束一般是指各事件间的关联关系，多为协同关系，但也会对技术准备的效果产生影响3)路径是指在有向网络图中从开始事件节点到结束事件节点，由各个事件连贯而成的路线有向网络图包括节点式网络图和箭线式网络图两种，其中节点式网络图是指以节点或该节点编号表示事件的网络图；箭线式网络图是以箭线或其两端节点的编号表示事件的网络图，如图1 所示由于采用有向图结构，可直观地对技术准备进行量化表示和显示，并具有很强的扩展性，便于技术准备流程的分析和优化A123645BCDEF图 1箭线式网络图示例网络计划法14-15包括关键路线法(CPM)、计划评审技术(PERT)和图示评审技术(GERT)等考虑相控阵雷达技术准备流程可分解为多个事件的子任务，这些子任务需由同一人负责完成，因此，本 文 采 用 CPM 进 行 技 术 准 备 流 程 优 化 分析关键路线是指技术准备由开始至结束的各关键事件构成的路径实际使用时通过找出所绘制有向网络图中的关键路线，确定关键操作时序进行优化，从而缩短技术准备时间，降低任务成本2某型相控阵雷达技术准备流程模型构建本文以某大型相控阵雷达的技术准备流程为例进行分析，其现行流程如图 2 所示，主要步骤如下Step 1空间目标进站前，主控机房配电加电配电加电后，各机柜电源自动打开，各功能计算机系统自动开机，并加载运行相应软件接收控制软件运行主控计算机软件运行发射机工作软件运行通信计算机软件运行控制计算机软件运行伺服遥控引导通信计算机加载轨道航迹显示计算机开机运行及轨道加载主控机房配电加电辐射通天线舱配电加电发射机工作软件开机图 2技术准备流程Step 2 天线舱配电步进加电；待发射机工作软件初始化结束后，点击软件雷达开机Step 3 通信计算机加载理论轨道Step 4 航迹显示计算机开机，自动加载运行航迹显示软件，然后加载理论轨道Step 5 伺服遥控引导按预定方案角度驱动天线至指定方位角度，目标进入雷达威力范围后辐射通，开始跟踪由图 2 可直观看出，相控阵雷达技术准备过程中的各操作时序技术准备操作时序表示多个事件实施时，各事件实施的时间先后次序，是否协调，将会直接影响整个技术准备完成的时间在此对图 2 进行拓扑化，用有向边来表示一项操作时序，用顶点V0、V1、V11表示操作时序的时间转换节点即V0为加电完成后，各功能计算机系统开机运行操作时序的共同起点；V1为接收控制软件运行的操作时序终点；V2为发射机工作软件运行的操作时序终点；V3为主控计算机软件运行的操作时序终点；V4为通信计算机软件运行的操作时序终点；V5为控制计算机软件运行的操作时序终点；V6为天线舱配电加电的操作时序终点；V7为伺服遥控引导的操作时序起点；V8为通信计算机加载轨道的操作时序终点；V9为发射机工作软件开机的操作时序起点；V10为航迹显示计算机开机运行及轨道加载的操作时序起点；V11为V7、V9和V10所涉及操作时序的共同终点由此得出如图 3 所示的相控阵雷达技术准备流程操作时序图图 3 中，边的方向是用从始点指向终点的箭头表示的，在技术准备中表示具体操作时序的起点和终点如有向边可表示为伺服遥控引导的操作时序过程为进一步研究相控阵雷达技术准备流程的优化，运用 CPM，根据图 3 进行网络图绘制根空 天 预 警 研 究 学 报2023年138V0V3V7V1 0V6V1 1V2V1V4V5V8V9图 3技术准备流程操作时序图据技术准备流程现状，主控机房配电加电为一键控制，可适当简化，则可用V1统一替换V1V5；在此以路径替代有向边，即操作时序过程本身，同时根据各操作时序完成需要的时间对有向边进行加权，得到带权有向图，如图 4 所示(ai(i=128)表示该有向边代表的操作时序需要的完成时间)，即为加权相控阵雷达技术准备流程网络图模型各操作时序时间由相控阵雷达技术准备的实际经验和装备运用条件基础数据综合确定V0V1V7V1 0V6V1 1V8V9a2a1a4a5a7a3a6a8图 4技术准备流程网络图3技术准备流程模型分析与验证3.1技术准备流程模型分析由图 4 可知，有向边的权ai(i=128)为该有向边代表的操作时序需要的完成时间，即相控阵雷达技术准备流程的整个完成时间可用以下7 个时间序列表示为a1a2a5a6、a1a2a7、a1a2a8、a1a3a7、a1a3a5a6、a1a3a8、a1a4分析上述 7 个时间序列可知：a1为整个技术准备流程中的必要完成时间，其有向边代表的操作时序为关键操作时序，这符合装备运用的优先通电原则；现有流程的设计符合并联结构优先原则，并联同步阶段中时间最长的操作时序完成时间，决定了同步阶段的完成时间；减少并联同步阶段中时间最长的操作时序完成时间，可直接减少整个技术准备流程的完成时间技术准备流程网络图中串行的单一路径为关键路线，可知关键操作时序所耗费时间的变化直接影响着整个技术准备流程的操作时间，提高其完成效率可实现对技术准备流程的优化技术准备流程网络图中并行的多条路径表示实际操作中的同步作业，例如，值班时由 1 人在 5 个工位(发射机、天线舱配电、主控计算机、通信计算机、航迹显示计算机)之间来回操作为使人员和装备利用率得到最大化，适应实际运用需求，结合装备运用实际及升级改造可行性，通过技术改造与软件设计将a8(航迹显示计算机开机运行及轨道加载)调整为由主控机房配电加电一键控制，并实现轨道自动加载，以减少后续人员操作；通过软件设计可将a4(通信计算机加载轨道)与前一流程(通信计算机软件运行)合并，以实现由主控机房配电加电一键控制；同时考虑通过技术改造，将天线舱配电在发射机工作软件运行后实现自动步进加电，以及主控计算机软件运行后实现伺服遥控自动引导3.2技术准备流程模型验证结合技术准备流程网络图分析，通过一定的技术改造和软件设计，实现该相控阵雷达技术准备流程一定程度上的合并和压减，具体方法如下：1)将a4、a8调整为由主控机房配电加电一键控制，并实现轨道自动加载，可将V8、V10压减，进而形成新的V12)将a2(天线舱配电加电)通过软件设计为延时自动加电，即在发射机工作软件自动加载运行后，自动步进加电，可将V6与V9压减，形成新的V93)将a7(伺服遥控引导)改造为主控计算机软件运行后自动引导，可将V7压减综上分析，可得到优化后的该型相控阵雷达技术准备流程网络图，如图 5 所示各操作时序所需时间均为优化后多次测量的平均时间V0V1V1 1V9a1a3 7a2 5a6图 5优化后的技术准备流程网络图在此利用优化后的技术准备流程网络图进行验证分析在雷达可靠工作的情况下，由图 4和图 5 可知，优化后操作时序明显压减，自动化程度提高，可实现部分岗位优化合并，减少了人员操作；优化后的技术准备时间压减约 40%以上因此，利用 CPM 优化相控阵雷达技术准备流程可有效减少完成时间，提高装备运用的准备效率4结束语在研究常用流程优化方法的基础上，采用关键路线法对某型相控阵雷达技术准备流程进第2期李海广，等：某型相控阵雷达技术准备流程优化研究139行了优化分析，建立了相应的技术准备流程网络图分析模型，进而提出了技术准备流程优化的改进措施实际运用表明，优化后的技术准备流程极大地缩短了该型相控阵雷达技术准备时间，提高了装备运用准备效率，也为同类型雷达技术准备流程优化提供了一定的参考和借鉴下一步主要推动装备自动化、智能化技术在相控阵雷达业务上的应用，特别是针对新研或在役装备维修进行方案设计，应充分考虑岗位实际，优化技术准备流程，以满足实际需求参考文献：1武学良,杨帆.公共图书馆管理流程优化实施方法研究:以企业流程优化管理模式为借鉴J.长春师范大学学报(自然科学版),2014,33(4):172-176.2李超,王瑛,汪晓程,等.基于模块化理论的机务准备流程优化研究J.空军工程大学学报(自然科学版),2011,12(1):83-86.3宋璟毓,萧卫,贾建龙,等.基于GRASP算法的甲板航空保障作业流程优化J.海军航空工程学院学报,2019,34(3):283-289.4刘江,胥艳.基于Petri网的导弹海上补给指挥流程优化分析J.舰船电子工程,2017,37(7):29-33.5李进军,李涛,申战胜,等.舰载近程反导武器指挥决策流程优化J.火力与指挥控制,2019,44(12):99-102.6黄路炜,毕义明,杨继锋.应急作战下导弹技术测试优化方法研究J.系统仿真学报,2007,19(6):1347-1350.7吕卫民,胡文林,王哲,等.基于生产线平衡的导弹技术准备流程优化J.系统工程与电子技术,2016,38(7):1589-1593.8许文鹏,龚勇辉,王静研,等.故障模式下航天测控任务指挥自动化流程优化研究J.测控技术,2019,38(11):52-57.9钟文安,张俊新,李智斌,等.某大型运载火箭测试发射流程优化策略J.导弹与航天运载技术,2021(5):85-88.10 容易,宋晶,马建伟,等.空间站工程载人火箭测试发射流程优化分析与研究J.导弹与航天运载技术,2022(1):6-10.11 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effectively simplify the technical preparation process of phased array ra-dar and improve the preparation efficiency of equipment operation.Key words：phased array radar；technical preparation；flow optimization；critical path method(CPM)