1、文章编号：1002-0640（2023）05-0083-07火 力 与 指 挥 控 制Fire Control&Command Control第 48 卷第 5 期2023 年 5 月收稿日期：2022-01-05修回日期：2022-02-07作者简介：王金帼（1993），女，山西晋中人，硕士研究生。研究方向：装备保障与管理。通信作者：王亚彬（1975），男，河北深泽人，副教授。研究方向：装备保障与管理。*摘要：针对高原寒地部队担负任务和所处地理环境的特殊性，军械装备维修器材受各种因素的影响，需求规律难以掌握，从 5 个方面 18 个对维修器材需求影响因素分析的基础上，分别对 18 个影响因素
2、进行量化并归一化处理。运用粒子群优化算法对 BP 神经网络进行优化，提出了一种基于 PSO-BP 神经网络的维修器材换算系数模型，将影响因素作为输入变量，对不同种类的维修器材进行预测，通过算例分析验证该方法的合理性和准确性。关键词：高原寒地；需求预测；PSO-BP 神经网络；换算系数中图分类号：E939文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1002-0640.2023.05.012引用格式：王金帼，王亚彬，王帅，等.基于 PSO-BP 神经网络的高原寒地维修器材换算系数研究 J.火力与指挥控制，2023，48（5）：83-89.基于 PSO-BP 神经网络的高原寒地维修器材换算系
3、数研究王金帼，王亚彬*，王帅，乔智勇（陆军工程大学石家庄校区，石家庄050003）Research on Conversion Coefficient of Maintenance Equipment inPlateau Cold Area Based on PSO-BP Neural NetworkWANG Jinguo，WANG Yabin*，WANG Shuai，QIAO Zhiyong（Shijiazhuang Campus，Army Engineering University of PLA，Shijiazhuang 050003，China）Abstract：In view of
4、the specialty for tasks taken on the troops and geographical environment ofthe troops in the plateau and cold regions，ordnance equipment maintenance equipment is affected byvarious factors，it is difficult to grasp the law of demand，based on the analysis of 18 factors affectingthe demand for maintena
5、nce equipment from 5 aspects，the 18 factors are quantified and normalizationprocessed.Then particle swarm optimization algorithm is used to optimize the BP neural network，aconversion coefficient model of maintenance equipment based on PSO-BP neural network is proposed，the influencing factors are reg
6、arded as input variables to predict different types of maintenanceequipment，the rationality and accuracy of the proposed method are verified by numerical exampleanalysis.Key words：plateau and cold regions；demand forecasting；PSO-BP neural network；conversioncoefficientCitation format：WANG J G，WANG Y B
7、，WANG S，et al.Research on conversion coefficient ofmaintenance equipment in plateau cold area based on PSO-BP neural network J.Fire Control&CommandControl，2023，48（5）：83-89.0引言陆军装备维修器材（简称维修器材）是陆军装备维修所需的总成、零部件、元器件、附件，以及原材料、消耗材料等的统称1。维修器材是实施装备维修保障的重要物质基础，装备的使用和维修都需要大量的维修器材2。如果维修器材数量不足、种类不齐全，就不能及时修复战损装备
8、，恢复战斗力。Vol.48，No.5May，202383（总第 48-）火 力 与 指 挥 控 制2023 年第 5 期反之，过多的维修器材会造成经济浪费，占用宝贵的运输资源和储备资源，从而影响真正必要的器材供应。因此，科学、准确地对维修器材数量、种类的需求进行预测是装备保障的关键环节。当前，需求预测的主要方法分为：定性预测方法3，如专家会议法4和德尔菲法5；定量预测方法3主要有指数平滑法6、季节性分析法7、线性回归法8等；智能预测方法有灰色预测法9、神经网络法10、支持向量机法11等。针对装备维修器材的需求预测，已经有诸多学者进行了研究。贺拥亮针对应急状态下军械备件需求依据经验判断导致预测不
9、准的问题，分析影响备件需求的主要因素，运用神经网络模型进行预测12。刘畅等运用 PSO算法优化极限学习机的权值和阈值，提高了网络稳定性13。杨帆等针对器材需求受不同任务的影响较大，对装备器材消耗影响因素进行分析研究14。上述各种预测模型为器材需求预测提供了借鉴。高原寒地地域环境特殊，作战任务特殊，军械装备维修器材需求更为复杂，呈现出非线性等复杂特性，沿用平原地区通用方法很难做到准确预测。同时，特殊的地域环境对维修器材中电子件、机械件、橡胶件需求规律影响差异较大，需分别进行研究。结合 PSO 全局搜索能力强、收敛速度快和 BP 神经网络对任意非线性函数很好的拟合能力，本文提出一种基于 PSO-B
10、P 神经网络的维修器材换算系数模型。通过对器材需求影响因素进行全面分析，确定不同影响因素的描述性变量并将其量化作为输入变量，将电子件、机械件、橡胶件这三类军械装备维修器材的换算系数作为输出变量，研究了高原寒地军械装备维修器材需求预测方法。通过算例验证了该方法的可行性和准确性。1高原寒地军械装备维修器材需求影响因素分析高原寒地部队为保证国家主权和领土完整，担负着重要的军事训练任务和作战任务。在实际作战过程中，各种因素都会对维修器材需求产生影响，从而导致故障率更加复杂。维修器材中的电子件、机械件、橡胶件在不同的环境变化下，产生各自不同的规律变化，分别研究其规律特点可以对不同种类的维修器材进行更为准
11、确的预测。其中，电子件、机械件、橡胶件分别对海拔、风沙、温度的影响较为敏感，因此，应区分这三类维修器材并对其进行研究。1.1高原寒地主要特点高原寒地作战的主战场平均海拔 4 000 m 以上，一是受高原寒地特殊环境的影响，自然环境恶劣，主要表现在：海拔高、空气含氧量低，温度低、温差大，风力大、沙尘多。二是高原山地的特点更加明显，山地面积占 75%以上，地形险要，山高坡陡，沟谷纵横，达坂地形多，道路质量差。三是高原寒地社会环境较为复杂，主要包括历史环境、宗教环境、经济环境的影响。历史上高原寒地战争频发，导致发生战事概率较大；同时受境外环境影响冲击，宗教复杂；由于交通环境较差，地广人稀，在经济发展
12、上也存在一定差异。由于高原寒地呈现出诸多特点，导致对军械装备维修器材需求影响较大，规律特点与标准情况不同，需要针对以上特点进行相关研究。1.2影响因素分析依据高原寒地地域特点，从作战规模、作战环境、装备情况、人员情况、保障构想 5 个方面对维修器材需求影响因素进行分析。1.2.1作战规模作战规模的影响主要包括作战任务、作战样式、作战强度和作战持续时间 4 个指标。1）作战任务。依据国家战略、历史和外交因素，按照任务和规模，通常分为战略任务、战役任务和战术任务。2）作战样式。按照敌情、地形、兵力等不同情况，可分为不同的样式，通常的样式有进攻战斗、防御战斗、威慑等。3）作战强度。根据作战的激烈程度
13、，可以将作战强度分为高强度作战、中强度作战和低强度作战。4）作战持续时间。从战争开始到战争结束整个过程将持续进行的时间。1.2.2作战环境作战环境主要考虑地形地貌、气候环境和社会环境的影响。1）地形环境。指的是地表各种各样的形态，作战地域地形主要是高原。2）气候环境。指作战地域气候的平均状况，主要要素有海拔、温度、风沙等。3）社会环境。主要包含有历史、宗教、经济等因素的影响。1.2.3装备情况装备情况主要包括装备数量和装备可靠性的影响。1）装备数量。是指所有参加战斗的装备总数。2）装备可靠性。是指装备在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力，可用故障率来衡量。840846（总第 48-）故障
14、率越小，可靠性越高，所需的维修器材越少。1.2.4人员情况主要考虑人员的综合素质和对装备的操作水平两个方面。1）综合素质。高原寒地下恶劣的气候环境以及残酷的战争对人员身体和心理素质都会有很大影响，综合素质高的人员战斗力强，可以较好地操作使用武器装备，对器材需求相对较少。2）操作水平。操作水平的高低对装备的正常运行影响很大，操作技能越好，对装备损坏越少，所需维修器材越少。1.2.5保障构想保障构想是指根据作战实际情况，决定最终进行维修器材保障的效果，战时装备修理以换件修复为主，旨在形成提高装备完好率、修复率的重要保证。主要采用器材保障率、平均保障时间、保障费用等指标来衡量。1）器材保障率是指装备
15、被保障的程度。保障率越高，保障效果越好，就需要越多的维修器材。2）平均保障时间是指完成保障任务所需的时间。3）保障费用是指完成保障任务所需的费用。维修器材需求影响因素如图 1 所示。图 1维修器材需求主要影响因素Fig.1Main influencing factors of maintenance equipmentdemand1.3影响因素量化处理由图 1 可知，将影响因素分为 5 个主要方面的基础上，又进一步具体细化，共 18 个相关变量，分别为作战任务 x11、作战样式 x12、作战强度 x13、作战持续时间 x14、地形环境 x21、海拔 x221、温度 x222、风沙x223、历史
16、 x231、宗教 x232、经济 x233、装备数量 x31、装备可靠性 x32、综合素质 x41、操作水平 x42、器材保障率x51、平均保障时间 x52、保障费用 x53。通过分析，可以将 18 个变量分为定性变量和定量变量，分别对定性变量进行量化处理和对定量变量进行描述分析。1.3.1定性变量量化定性变量为作战任务 x11、作战样式 x12、地形环境 x21、历史 x231、宗教 x232、经济 x233、综合素质 x41、操作水平 x42。以上变量可以采取邀请不同专家进行评判，基于专家经验法进行打分，确定其数值，具体结果如表 1 所示。1.3.2定量变量描述定量变量为作战强度 x13、作战持续时间 x14、海拔 x221、温度 x222、风沙 x223、装备数量 x31、装备可靠性x32、器材保障率 x51、平均保障时间 x52、保障费用 x53。1）作战强度 x13：x13=T2/T1式中，T2为战时平均每天计划使用时间（单位：h/d）；T1为平时平均每天计划使用时间（单位：h/d）。2）作战持续时间 x14：是指整个作战过程持续的时间，单位为 h。3）海拔 x221：是指作
