T-CICC 35007-2026 装备体系结构可靠性建模与预计

T/CICCArchitecturereliabilitymodelingandpredictionforequipmentsystemof2026-02-28发布中国指挥与控制学会发布I Ⅱ 1 1 1 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 5 5 6 7 9 Ⅱ本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则—第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件起草单位：西北工业大学、无人飞行器技术全国重点实验室、北京航空航天大学、国防科技大学、中国运载火箭技术研究院战术军贸事业部、中国船舶集团有限公司综合技术经济研究院、中国航空综合技术研究院、中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室、杭州市北京航空航天大学国际创新研究院（北京航空航天大学国际创新学院）、西安现代控制技术本文件主要起草人：陈志伟、李大庆、白光晗、张雨露、张罗庚、王凯旋、刘一萌、褚嘉运、王1装备体系结构可靠性建模与预计本文件规定了开展装备体系结构可靠性建模与预计工作的基本原则、一般要求和详细要求。基本程序包括：装备体系结构与要素分析、装备体系结构可靠性数据收集、装备体系结构可靠性建模、装备体系结构可靠性预计、编制装备体系结构可靠性建模与预计报告，为装备体系结构可靠性建模与预本文件适用于装备体系结构可靠性建模与预计的相关工作。通过开展结构可靠性建模与预计工作，系统性识别制约装备体系结构可靠性水平的关键因素，给出装备体系结构可靠性水平的预计值，旨在支撑装备体系可靠性架构设计、资源配置优化及重构策略选择。具体建模与预计方法可结合不同装备下列文件中的有关条款通过引用而成为本文件的条款。凡注明日期或版次的引用文件，其后的任何修改单（不包括勘误的内容）或修订版本都不适用本文件。然而，凡未注日期或版次的引用文件，3wwwwww多个独立和有效系统的集合，通过共享资源与能力，构成一个装备体系是根据任务需求、经济和技术能力，由一定数量和质量相互关联、功能互补的多种装备，按照装备的优化配置和提高整体作战能力的要求，综合集成的装备类别、结构和规模的有装备体系结构可靠性architecturereliabili装备体系在规定的条件下和规定的时间内，保持其整体架构运行稳定并实现作战功能闭环的能力。2装备体系结构可靠度degreeofarchitecturereliability装备体系在规定的条件下和规定的时间内，保持其整体架构运行稳定并实现作战功能闭环的概率。OODA（Observation、Orientation、Decision、Action）环指由具备探测、判断、决策、执行等功装备体系在遭受内外部干扰（内部干扰指系统或设备自身的故障、失效；外部干扰指遭受人为的、有目的性的恶意攻击和环境条件变化）情况下仍可实现从4基本原则2)在建模过程中，应充分考虑环境及装备状态的动态变化需求，确保模型能在装备体系结装备体系结构可靠性建模与预计工作应遵循预防为主、早期介入的方针，主要1)应定义在规定任务剖面下的数据采集规范，包括单装备可靠性数据（如故障率、修复率等），体系交互数据（如通信范围等），环境扰动数据（如蓄意攻击强度、区域参数装备体系结构可靠性建模与预计工作应与体系自身特性及相关工作协调开展，主要1)考虑到结构可靠性建模以构建包含异质节点要素的OODA环为目标，装备体系结构可靠性建模与预计工作应考虑装备体系动态演化性与可重构性，主要1)考虑到任务、环境及装备状态的动态变化，结构可靠性建模期间应明确装备的退化机制2)考虑到单个装备失效情况以及新目标出现的可能性，结构可靠性建模期间应明确装备之装备体系结构可靠性建模与预计工作应配备必要的资源保障，主31)需求方与研制方应建立开放的信息交流制度，确保单装备可靠性数据、体系交互数据、2)装备体系结构可靠性建模与预计工作应配备充分的人力和物力等资源，尤其应明确数据采集、模型建立与结构可靠性预计等专项资源需求，保障工作顺利5.1开展时机一般在装备体系结构方案设计完成后开展结构a)在装备体系结构方案设计通过技术评审后启动初步建模与预计；b)在工程研制等阶段动态开展，当出现以下情况时应重新预计：b)装备体系结构状态基本固定；5.2参数要求451B第5章中可靠性术语参数等相关标准的规定，本文应考虑可靠性参数作为开展装备体系可靠性设计与分析、试验与评价的基本依据。在装备体系的结构可靠性建模与预计阶段，通过结构可靠性建模和分析，预计结如果结构可靠性参数能达到目标值的要求，则可以保证装备体系在作战过程中多层次、多批次、多方向同时饱和攻击的战术需求；如果达不到维持基本作战能力的最低要求，则装备体系难以维持有5.3数据要求为确保装备体系结构可靠性建模和预计工作的有效实施，在装备体系的结构可靠性建模与预计过a)根据装备体系结构可靠性建模与预计过程需求，定义清晰的数据收集范围和指标；b)对输入数据统一数据格式，如日期、单位，以便于后续建模与预计过程实施；c)建立数据访问权限控制机制，实现对数据的安全管理。装备体系结构可靠性建模与预计基本程序包括体系结构与要素分析、装备体系结构可靠性数据收集、装备体系结构可靠性建模、装备体系结构可靠性预计、编制装备体系结构可靠性预计报告。工作4装备体系结构可靠性数据收集装备体系结构与要素分析装备体系结构可靠性建模装备体系结构可靠性预计装备体系结构可靠性数据收集装备体系结构与要素分析装备体系结构可靠性建模装备体系结构可靠性预计编制装备体系结构可靠性预计报告结合装备体系结构特点，确定装备体系结构层次划分方式，一般包括任务层、能力层与资源层。b)执行单元等各类要素的类型及要素数量；c)要素失效/扰动因素分析表，包括蓄意攻击、区域干扰d)装备体系中单个装备的可靠性参数，如可靠度、失效率、修复率等；结合装备体系所属装备、任务环境等特点，体系结构可靠性建模方法具体包括：确定装备体系要为衡量其结构可靠性的量化指标，通过将有效OODA环数量与应充分考虑装备体系要素异质性，通过分析要素属性和失效模式建立要素模型。装备体系要素类型一般包括探测类要素、决策类要素和执行类要素，要素属性涵盖要素类型、要素数量、位置坐标和应充分考虑装备体系要素之间的数据传输和任务分配策略，建立装备体系连边模型。考虑到装备体系中的各类要素表现出不同的连接模式，建立从探测到决策、决策到执行等类型的连边模型，以形在其他OODA环中，而且同类要素之间可以进行信息融合与资源共5结合装备体系任务需求和相关数据，装备体系结法、确定装备体系重构策略、确定结构可靠度计算方法。方法考虑到要素协作性，OODA环通过交叉融合形成的异质有向网络结构，通过共享资源和整合信息来实现任务目标，有效OODA环的计算方法步骤具体包应充分考虑不同类型要素在随机失效和蓄意攻击下的失效模式分析，确定三种重构策略：团簇/平台间重构、团簇/平台内重构和要素维修或生成，以快结合邻接矩阵和到达矩阵，计算装备体系有效化方法，参见附录D.3，明确装备体系结构可靠度算法，算法装备体系结构可靠性预计完成后应编制预计报告，报告主要包含：预计目的、预计内容、预计所依据的标准号、装备体系结构可靠性相关定义、装备体系结构与要素、结构可靠性建模、结构可靠性6装备体系的层级架构、任务执行类型、要素任务执行单元内同类要素之间的重构、不同任务执行单元之间标可靠度、修复率、探测距离、探测概率、位置坐标、可靠度、修复率、指令响应时间、信息处理时间、位置可靠度、修复率、打击精度、执行任务分配、7在装备体系中，每个团簇或平台都需要执行一组任务（目标或子目标）以实现体系总体任务，依W-Components依据装备体系结构和OODA理论，在装备探测类要素指装备体系中用于感知、发现、识别和跟踪目标的各类传感器、侦察平台及相关信息处理能力的统称。在装备体系任务执行过程中，探测类要素肩负发现目标、识别目标信息等重要职责。在装备体系任务执行过程中，决策类要素肩负处理目标信息、下达指令等重要职责，是影响装备执行类要素构成装备体系的行动终端，承担将决策转化为实际效能的职责。该要素通过多样化的行动手段（包括火力压制、电子干扰、信息对抗等在物理域或信息域实现任务目标。不同装备搭载的专用任务载荷与控制系统，赋予体系差异化的任务执行能力。作为装备体系能力输出的最终环节，通信类要素是指装备体系中用于实现信息传输、交换与共享的通信设备、网络架构、协议标准的装备体系要素是作战力量的主要源泉，上述4类关他辅助系统对装备体系效能的影响程度较低，将探测类、决策类、执行类和通信类确定为装备体系要素，并对其进行建模与分析。同时，通信网络是实现各物理资源之间“资源与信息共享”的前提与基础，本文件将要素之间的通信等效为链路。装备体系8探测类要素（S）通讯链路（E）例如，某装备体系拓扑结构组成如图B.2所示，其主要组成包括若干小型无人机、小型无人艇、SC2dSC2dSC2dSC2dMLUAVWMLUAVWSUAVSUAVSUAVMLUAVWMLUAVWSUAVSUAVSUAVssssTTTTTTTT▲▲wwwwMLUAVSUSVSUSVMLUAVSUSVMLUAVSUSVSUSVMLUAVSUSVdSC2▲ddSC2▲dSC2TTwwddwwddTT任务链作战要素作战平台9在装备体系化的背景下，分析要素的属性并考虑可用资源的限制是至关重要的。装备体系各要素都具有其特定属性，并受到其功能性能约束。通过考虑装备要素功能性能及其约束，可实现对装备体系能在理想状态下，装备体系各要素可以相互连接，形成一个全连通的网络。在任务场景中，不同类型的要素会受到功能性能属性和作战资源约束。本文件定义si(i=1,2,...,I)表示第i个探测要素，dj(i=1,2,...,J)表示第j个决策要素，wm(m=1,2,...,M)表示第m个执行要素，I,J,M表示不同类型要素的数量；es,d和ed,w分别表示要素si到dj和dj到wm的关联关系。基于OODA环的装备体系组成结构如探测要素S执行要素装备要素S2团簇2S2d2wd2w2si团簇kdjwm团簇1wmdjw1d1si团簇k团簇1wmdjw1d1si团簇k团簇（平台）集群OODA网络团簇（平台）针对要素失效建模，首先，无人装备在任务过程中会发生自然退化和随机失效。此外，在任务过程中要素或团簇容易遭受各种类型的外部冲击和干扰，如病毒、电磁冲击和打击等，不同冲击类型对不同要素造成的损伤程度也不相同，且会同时影响到体系中的部分要素或全部要素。同时，同平台或者团簇内的要素具有关联关系会产生共因失效。因此，需要同时考虑要素的上述失效模式建立要素失效随机失效以不可预测的方式发生，导致要素从体系中移除。考虑到装备固有的可靠性，采用指数分布或泊松分布结合蒙特卡罗方法来准确描述其失效行为。要素si,dj,wm的失效或消亡由参数为λis,λEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j),λEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(w),m)EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j)EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(w),m)蓄意攻击是指对系统或其组件造成伤害或破坏的蓄意行为，该类型攻击一般都有特定的目标和策略。其中，最常见的蓄意攻击策略包含最大度攻击策略、最大介数攻击策略和树形攻击策略等。最大度攻击策略和最大介数攻击策略是分别根据节点要素的度和介数中心性从高到低排序的要素移除策略，树形攻击策略主要应用于网络病毒入侵等类型的外部干扰分析。本文件以最大度攻击策略为例分析其对体系的影响，设kis,kEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j),kEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(w),m)表示要素si,dj,wm的度。对于探测类要素S，其主要是雷达、侦查无人机等装备。由于侦查探测装备的型号不同，其可靠性si其中，I表示探测要素的数量，λis表示探测要素故障率，μis表示探测要素修复率，kis表示探测要素节点度值，clusterk表示要素si是团簇k对于决策类要素D，其主要包括指挥决策系统和地面站等组成。决策类要素D的属性模型建立如下：dj=(J,λEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j),μEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j),kEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j),clusterk,)………其中，J表示决策要素的数量，λEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j)表示决策要素故障率，μEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j)表示决策要素修复率，kEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(d),j)表示决策要素节点度值，clusterk表示dj是团簇k的成员。对于执行类要素W，主要包括导弹、巡飞弹等。执行类要素W的属性模型建立如下：wm=(M,λEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m),μEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m),kEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m),clusterk,)………(C.3)其中，M表示执行要素的数量，λEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m)表示执行要素故障率，μEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m)表示执行要素修复率，kEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m)表示执行要素节装备体系连边代表要素之间的通信和关联关系。连边承载的信息促进了体系内要素之间的数据传输、命令和任务分配。边的存在表明其所连接的要素之间存在直接联系和交互，其在实现体系要素之间的协调行动、协作和信息交换方面发挥着至关重要的作用，最终提升装备体系整体作战效能。体系要素之间通过有线局域网或无线数据链连接，要素间的通信表现为有向关系，将团簇内和团簇间的通信定义为具s,d,ed,w}……………(C.4)连边es,d传输侦察任务指令，考虑了要素si和dj之间的通信距离和可靠性。es,d模型建立如下：,,,esd(dsd,REQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(c),,,,其中，ds,d和REQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(c),),d分别为si和dj的通信距离和可靠性。连边ed,w传输作战任务指令，其中考虑了要素dj和wm之间的通信距离和可靠性。ed,w模型建立如edw(ddw,REQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(c),d)w其中，dd,w和REQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(c),d),w分别为dj和wm的通信距离和可靠性。装备体系组成系统和关联关系存在差异，本节采用异质网络模型建立有效OODA异质有向网络：给定一个有向图D=(V,E,φ,Ψ)，该有向图有一个节点类型映射函数为φ(V)→ξ,其类型ξ>1或边类型ζ>1，则该网络模型为是异质有向网本文件中，装备体系由不同类型系统组成，其中V=(S,D,W)，E={es,d,ed,w}，其中ξ=4， 成作战任务。本节考虑内外部干扰因素对于OODA环节点要素与连边的影响，并融入动态重构策略提出态重构等因素对OODA环完成任务实际效果的影响，装备体系中的线性向网络结构，体系中的组成系统通过共享资源和整合信息来实现任务目标。有效OODA网eOODA_network={A,V,E}………(C.7)其中，A={ASD,ADW}表示描述不同要素之间连接的邻接矩阵集合，V=(S,D,W)表示装备体系中的要素，s,d,ed,w}表示要素间的关联关系。例如，要素S和D的邻接矩阵如下所示：d1d2d3...dJ协同探测层其中，xs,d(i=1,2,...,I;j=1,2,...,J)是邻接矩阵ASD的元素。协同探测层SS1SS2SS3……SSI…D2DJ…D2DJD1探测情况信息协同作战指令信息作战指令信息W2WM…W2WM…W1▲协同打击层装备体系结构可靠性模型为在规定的条件下和规定的时间内，装备体系在t时刻的有效OODA环数NOODA(0)-rOODA(tNOODA(0)-rOODA(t)NOODA(0)其中，RESoS(t)为在t时刻的装备体系结构可靠性；NOODA(0)为装备体系初始具备的OODA环总数；(t)为任务到t时刻OODA环断链数。转移矩阵A=ASDADW为装备体系异质有向图的转移矩阵（S→D→W）。如果要素si,dj,wm存在，且要素之间连通，元素xsi,dj=xdj,wm=1，若要素之间不连通，元素xsi,dj=xdj,wm=0。可得xsi,dj,xdj,wm的值要素S与W的邻接矩阵为ASW：相邻的转移矩阵ASD和ADW被定义为ASD的到达要素类型与ADW的起始要素类型相匹配的矩阵，通过将相邻的转移矩阵相乘得到。ASW提供了有向图从一种要素类型转换其中，NOODA为装备体系中有效OODA环的数量，ASD和ADW的维数分别为I×J和J×M。进一步，t时刻装备体系的有效OODA环数量NeOODA(t)计算如下：在要素失效和生成条件约束下，各要素存在若要素的失效或生成服从指数分布，且考虑要素最大度攻击失其中，Fis(tλ)，Fjd(tλEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up2147483646(d),j))和FEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m)(tλEQ\*jc3\*hps8\o\al(\s\up2147483646(),))表示自各要素上次修复以来时间的故障累积分布函数；Gis(tμEQ\*jc3\*hps8\o\al(\s\up2147483646(),))，GEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up5(d),j)(tμEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up2147483646(d),j))和GEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m)(tμEQ\*jc3\*hps8\o\al(\s\up2147483646(),))表示失效要素自故障以来时间的修复或要素生成累积分布函数；tλis，tλEQ\*jc3\*hps8\o\al(\s\up2147483646(),)和tλEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up2147483646(w),m)表示各要素上次修复后的时间；tμEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up2147483646(s),i)，tμEQ\*jc3\*hps8\o\al(\s\up2147483646(),)和tμEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up2147483646(w),m)表示各要素上次故障后的时间；α(kis)，α(kEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up5(d),j))和α(kEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(w),m))表示在最其中，REQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(c),),d和REQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(c),d),w为通信系统可靠性，