装备体系的任务可靠性是装备体系在规定任务剖面下完成规定功能的能力。装备体系可靠性是装备体系战斗力生成和保持的重要基础,直接影响装备的战备完好性与任务成功性。由于装备体系具有规模大、任务复杂、结构动态的特点,其可靠性的描述与建模有较大的难度,需要进一步的研究探索。研究装备体系的任务可靠性建模方法,可以支持装备体系顶层规划与论证,为装备体系的设计与优化提供依据。论文主要的研究工作和创新点包括:(1)构建装备体系的Do DAF-ROD模型为了描述装备体系可靠性的建模要素,需要构建装备体系结构及任务的描述模型,因此,首先分析了Do DAF(Department of Defense Architecture Framework)模型的构成和功能,然后针对装备体系可靠性建模的信息需求,提取了能够提供所需信息的8个Do DAF产品,构成装备体系的可靠性描述框架Do DAF-ROD(Do DAF-Reliability Oriented Description)。由于Do DAF不能对装备之间、任务之间的逻辑关系进行描述,针对逻辑关系的建模需求,扩展了Do DAF中的系统功能描述模型、作战活动分解树、事件追踪描述模型、作战活动到系统功能追踪矩阵4个产品,并给出了Do DAF-ROD模型的开发流程。最后,依据Do DAF-ROD开发流程,开发了各个体系结构产品。分析了各产品的功能与目的、模型构成元素,给出了UML描述案例及XML存储格式。Do DAF-ROD模型是对装备体系的任务可靠性各要素的规范化描述,为可靠性模型的计算机辅助生成提供信息输入。(2)基于Do DAF-ROD的贝叶斯网络建模规则与算法为了实现装备体系任务可靠性模型的快速生成与求解,构建了面向静态可靠性的贝叶斯网络模型,研究了从Do DAF-ROD到贝叶斯网络模型的计算机辅助建模规则与模型求解算法。论文给出了5个Do DAF-ROD产品到贝叶斯网络中元素的转换规则及算法,包括:由作战活动分解树生成贝叶斯网络的叶节点以及中间节点,由作战活动到系统功能矩阵生成贝叶斯网络的根节点,由系统功能模型生成贝叶斯网络的条件概率表,由系统测度矩阵生成根节点的边际概率表,由系统事件跟踪描述模型生成任务的阶段以及任务执行时段,然后将各阶段的子贝叶斯网络连接成为全阶段的贝叶斯网络,从而得到求解全阶段任务可靠度的贝叶斯网络模型。基于Do DAF-ROD系列模型构建贝叶斯网络能够满足模型快速生成与求解的需求,适用于装备体系初步方案的论证。(3)基于Do DAF-ROD的多Agent模型建模规则与算法针对装备体系的动态可靠性建模需求,构建了多Agent模型,实现了基于可执行化Do DAF模型的装备体系动态可靠性分析。首先,设计了面向可靠性的Agent及多Agent模型的结构,分析了Agent模型各结构要素在Any Logic平台上的实现方法。另外,研究了Do DAF-ROD到多Agent模型的生成规则与算法,将5个Do DAF-ROD产品转换为Agent模型中的元素,由高层作战概念图生成多Agent仿真的场景,由作战活动模型生成Agent中的作战函数,由系统状态转移描述转换为Agent的状态转移,由事件追踪描述模型生成Agent的时间推进机制,由系统测度矩阵生成Agent的可靠性参数。通过上述转换,构建了多Agent模型,实现了Do DAF-ROD的可执行化,为装备体系的动态可靠性分析与比较提供了手段。(4)模型验证及比较分析为了验证模型的正确性并对静态与动态可靠性模型的特点进行比较,对可靠性模型进行了比较分析。首先分析了模型比较的目的与准则;然后针对不同的作战想定,构建了大小两种规模的反导作战场景;通过构建并比较Markov、BDD、贝叶斯网络、多Agent模型4类任务可靠性模型,分析了结果一致性、计算复杂度与建模适应性。通过比较不同模型结果的一致性,验证了论文提出的贝叶斯网络以及多Agent模型的正确性;通过分析可靠性模型的计算时间,比较了不同模型的计算复杂度。通过仿真模型Markov与多Agent模型的对比、解析模型BDD与贝叶斯网络的对比,分析了贝叶斯网络和多Agent模型的特点与适应性。