№ 2 (20) – 2023

METHODOLOGY OF THE RATIONALE OF AN AMOUNT OF UNMANNED CARGO DELIVERY SYSTEMS 

 
https://doi.org/10.37129/2313-7509.2023.20.73-86
 
завантаження H. Bratchenko, Doctor of Technical Sciences, Professor

 
завантаження A. Honcharuk, Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher Scientist
завантаження S. Abramov, Candidate of Technical Sciences
завантаження R. Lukash 
завантаження O. Yastrubenko 
 
 

Cite in the List of bibliographic references (DSTU 8302:2015)
Братченко Г. Д., Гончарук А. А., Абрамов С. В., Лукаш Р. В., Яструбенко О. В. Методика обгрунтування кількісного складу безпілотних систем для доставки вантажів. Збірник наукових праць Військової академії (м. Одеса). 2023. № 2 (20). С. 73-86. https://doi.org/10.37129/2313-7509.2023.20.73-86
 

Abstract
It is possible to reduce human losses during the cargo delivery to units on the battlefield with the use of unmanned systems (UMSs), including logistical unmanned ground vehicles (UGV) of various groups carrying capacity and unmanned aircraft systems (UAS). The urgent task is to determine the required number of unmanned cargo delivery systems in the interests of the mechanized infantry battalion.
The method of determining the number of unmanned cargo delivery systems for the logistical means (LM) transportation to the units of the mechanized infantry battalion is described. The optimality criterion of the selected composition of the system is the maximum efficiency-cost ratio (ECR) under the condition of transporting the maximum weight of LM required for the battle day from the combat supply point to the units of the mechanized infantry battalion. In this case, the efficiency indicator is the share of the total weight of LM that must be delivered to the units. In order to calculate this indicator, it is necessary to estimate the probability of successful delivery of LM to different battalion units for each UMSs. The cost indicator is the product of the masses of the cargo and energy costs on the delivery route, purchase costs and total costs for operating the UMSs during the forecasted average life of operation in terms of 1 kg of cargo. Two transport tables are built based on the results of the calculations. The first table includes probability weighting factors, and the second includes weighting factors of the cost of delivering LM from a combat supply point to units by various UMSs. For each of these transport problems, the optimal solution is obtained by linear programming methods, and for the ECR, by methods of optimization of problems with a nonlinear objective function, which is illustrated by an example using the "Solver" add-on in the Excel spreadsheet processor.

Keywords
logistic support, unmanned systems, logistical unmanned ground vehicles, unmanned aircraft systems, load capacity, cargo delivery, efficiency-cost, optimization of an amount.
 
 

List of bibliographic references
  1. Концепція розвитку та застосування наземних роботизованих комплексів (платформ) у підрозділах Сухопутних військ Збройних Сил України, ВКП 3-00(11).01. 2021. 21 с.
  2. Тимчасова класифікація НРК з можливістю визначення потреб і пріоритетів оснащення Збройних Сил України. Затверджено заступником начальника ГШ Збройних Сил України 06.11.2019 року.
  3. Янчевський І. В., Сарибога Г. В., Похилько Б. С., Скопюк М. І., Хижняк Є. Є. Аналіз основних типорозмірів та конструкцій наземних роботизованих комплексів. 2019. Молодий вчений. № 5 (69). С. 7–10. DOI: https://doi.org/10.32839/2304-5809/2019-5-69-2.
  4. Зінько Р. В., Ванкевич П. І., Черненко А. Д., Федін О. В., Іваник Є. Г. Перспективи використання мобільних роботизованих комплексів в широкому спектрі вирішення задач мілітарного спрямування. Збірник наукових праць Військової академії (м. Одеса). Одеса, 2018. № 1 (9). С. 17–28.
  5. Кириченко І. В. Наземні роботизовані комплекси: основи та майбутнє. Молодий вчений. 2021. № 12 (100). С. 16–20. DOI: https://doi.org/10.32839/2304-5809/2021-12-100-4.
  6. Gadekara, A., Fulsundara, S., Deshmukhb, P., Ahera, J., Katariab, K., Dr. Patel, V., Dr. Barveb, S. Rakshak: A modular unmanned ground vehicle for surveillance and logistics operations. Cognitive Robotics. 2023. № 3. P. 23–33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cogr.2023.02.001.
  7. National Research Council. (2002). Technology Development for Army Unmanned Ground Vehicles. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/10592.
  8. Самойленко О. В., Богославець С. О., Хлоп’ячий В. А. Основні напрями розвитку безпілотної авіації Збройних Сил України. Збірник наукових праць Державного науково-дослідного інституту авіації. Київ, 2022. Вип. 18 (25). С. 218–226. DOI: https://doi.org/10.54858/dndia.2022-18-33.
  9. Петров В. М., Кудрявцев А. Ф., Коробецький О. В., Мартиненко П. М. Погляди на застосування транспортних безпілотних літальних апаратів для доставки вантажів підрозділам угрупування військ, що знаходяться у відриві від основних сил. Створення та модернізація озброєння і військової техніки в сучасних умовах: збірник XХ науково-технічної конференції, 03-04 вересня 2020 р. / ДНДІ ВС ОВТ. Чернігів: Видавець Брагинець О. В., 2020. С. 195–196.
  10. Дачковський В., Овчаренко І., Ярошенко О. Методика визначення потреби в оснащенні безпілотними системами збройних сил. Journal of Scientific Papers “Social Development and Security”, 2023. Vol. 13, No. 3. С. 66–84. DOI: https://doi.org/10.33445/sds.2023.13.3.5.
  11. Андрощук О., Березенський Р., Клименко В., Меленчук В., Мельник В., Котов Д. Модель оцінки ризику доставки вантажу силами логістики. Journal of Scientific Papers “Social Development and Security”, 2023. Vol. 13, No. 2. С. 10–19. DOI: https://doi.org/10.33445/sds.2023.13.2.2.
  12. Мавренков О. Є., Стешенко П. М., Мавренкова А. О. До питання багатокритерійного порівняльного оцінювання безпілотних авіаційних комплексів. Збірник наукових праць Державного науково-дослідного інституту авіації. Київ, 2021. Вип. 17 (24). С. 35–39. DOI: https://doi.org/10.54858/dndia.2021-17-5.
  13. Стешенко П. М. Математична модель для оцінювання ефективності бойового застосування розвідувальних безпілотних авіаційних комплексів. Озброєння та військова техніка. 2016. № 2(10). С. 25–28. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ovt_2016_2_7.
  14. Травникова Н. П. Эффективность визуального поиска. М.: Машиностроение, 1985. 128 с.
  15. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М.: Мир, 1978. 414 с.
  16. Крижний А. В., Буяло О. В., Андрієнко А. М., Тхоржевський В. І. Методичний підхід до оцінки впливу сукупності тактико-технічних характеристик БМП на імовірність виявлення цілі. Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Київ, 2007. № 7. С. 65–70.
  17. Ніколаєв М. О. Особливості виконання завдань з переслідування наземних рухомих об’єктів. Збірник наукових праць Академії внутрішніх військ МВС України. 2009. Вип. 2 (14). С. 43-48. URL: http://znp.nangu.edu.ua/article/view/150476.
  18. Луценко В. І., Луценко І. В., Соболяк О. В. Використання смарт-грід технологій для підвищення ефективності застосування об’єктів наземної техніки. Прикладна радіоелектроніка: наук.-техн. журнал. 2017. Том 16, № 3, 4. С. 134–146. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Prre_2017_16_3-4_9.
  19. Братченко Г. Д., Новик І. В., Шалар А. В., Братченко О. С. Методика урахування можливостей технічної розвідки противника при плануванні маршруту руху підрозділів автотехнічного забезпечення. Технічне регулювання, метрологія, інформаційні та транспортні технології: матеріали X міжнародної науково-практичної конференції (Одеса, 22 – 23 жовтня 2020 р.). Одеса, 2020. С. 72–75.
  20. Николаев С. В. Определение в испытаниях вероятности обнаружения наземных объектов с борта летательного аппарата. Научный вестник МГТУ ГА. 2017. Том 20, № 5. С. 131–144. DOI: https://doi.org/10.26467/2079-0619-2017-20-5-131-144.
  21. Єфремов О. В., Горбенко В. М., Коршець О. А. Методика оцінювання ефективності застосування підрозділів безпілотних авіаційних комплексів. Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних Сил. Харків, 2018. № 4 (58). С. 30–36. DOI: https://doi.org/10.30748/zhups. 2018.58.04.
  22. Zhao J., Hu H., Han Yi., Cai Y. A review of unmanned vehicle distribution optimization models and algorithms. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). 2023. №10 (4). P. 548–559. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtte.2023.07.002.
  23. Барабан М. В., Бевз О. М., Кулик Я. А. Моделювання системи доставки об’єктів безпілотними авіаційними засобами. Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. 2018. Том 43, Вип. 3. С. 54–63. DOI: https://doi.org/10.31649/1999-9941-2018-43-3-54-63.
  24. Абчук В. А., Суздаль В. Г. Поиск объектов. М.: Сов. радио, 1977. 336 с.
  25. Андрієнко А. М., Слюсаренко О. І., Колесник В. О. Метод оцінки імовірності враження бойових машин піхоти в бою однорідних за складом військових формувань. Військово-технічний збірник. 2009. № 1. С. 60–64. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.1.2009.60-64.
  26. Варакута В. П., Кумпан О. О., Хліманцов Т. В., Іванов В. О., Заверуха Г. В. Визначення критеріїв і показників ефективності оборонної системи та розроблення моделі сил і засобів оперативно-тактичного угрупування для обґрунтування пропозицій щодо прийняття рішення на оборону. Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. 2020. № 1 (38). С. 13–30. DOI: https://doi.org/10.30748/ nitps.2020.38.02.
  27. Майстренко О. В., Репіло Ю. Є. Демидко Д. Л. Визначення області доцільних для показників точності та раптовості вогню артилерії. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. 2015. № 1(22). С. 79–82. URL: http://sit.nuou.org.ua/article/view/43673.
  28. Животовський Р. М., Горобець Ю. О., Моміт О. С. Показники та критерії оцінювання ефективності застосування БПАК. Системи управління, навігації та зв’язку. Зб. наук. праць. Полтава, 2018. № 5 (51). С. 8–12. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2018.5.008. [in English].
  29. Таха Х. Введение в исследование операций: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 479 с.
 
 
 

References
  1. The concept of development and application of ground robotic complexes (platforms) in units of the ground forces of the Armed Forces of Ukraine. Approved by the Commander of the Ground Forces of the Armed Forces of Ukraine in December 2021. [in Ukrainian].
  2. Temporary classification of the UGV with the possibility of determining the needs and priorities of equipping the Armed Forces of Ukraine. Approved by the Deputy Chief of the General Staff of the Armed Forces of Ukraine on November 6, 2019. [in Ukrainian].
  3. Yanchevskii, I., Saryboha, H., Pokhilko, B., Skopyuk, M., & Khizhnyak, E. (2019). Analysis of Main Standart Sizes and Structures of Ground-Based Robotic Complexes. Young Scientist, 5(69), 7–10. DOI: https://doi.org/10.32839/2304-5809/2019-5-69-2. [in Ukrainian].
  4. Sinko, R., Vankevch, P., Chernenko, A., Fedin, O., & Ivanyk, E. (2018). The Perspectve of the Utilize of the Mobile Robotics Complex to General Spectrum Solved of the Problem of Military Directions. Collection of scientific works of Odesa Military Academy, 1 (9), 17–28. [in Ukrainian].
  5. Kyrychenko, I. (2021). Ground Robotic Complexes: Fundamentals and Future. Young Scientist, 12 (100), 16–20. DOI: https://doi.org/10.32839/2304-5809/2021-12-100-4. [in Ukrainian].
  6. Gadekara, A., Fulsundara, S., Deshmukhb, P., Ahera, J., Katariab, K., Dr. Patel, V., & Dr. Barveb, S. (2023). Rakshak: A Modular Unmanned Ground Vehicle for Surveillance And Logistics Operations. Cognitive Robotics, 3, 23–33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cogr.2023.02.001.
  7. National Research Council. (2002). Technology Development for Army Unmanned Ground Vehicles. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/10592.
  8. Samoylenko, O., Bohoslavets, S., & Khlopiachyi, V. (2022). Main Directions of Development of Unmanned Aviation of the Armed Forces of Ukraine. Collection of scientific works of State Research Institute of Aviation, 18 (25), 218–226. DOI: https://doi.org/10.54858/dndia.2022-18-33. [in Ukrainian].
  9. Petrov, V. M., Kudriavtsev, A. F., Korobetskyi, O. V., & Martynenko, P. M. (2020). Views on the Use of Transport Unmanned Aerial Vehicles for the Delivery of Cargo to Units of a Group of Troops That are Separated From the Main Forces. Creation and Modernization of Weapons and Military Equipment in Modern Conditions: Collection of the 20th Scientific and Technical Conference, September 03-04, 2020 / DNDI VS OVT. Chernihiv: O. V. Brahynets Publisher, 195–196. [in Ukrainian].
  10. Dachkovskiy, V., Ovcharenko, I., & Yaroshenko, O. (2023). The Methodology for Determining the Need to Equip the Armed Forces With Unmanned Systems. Journal of Scientific Papers “Social Development and Security”, 13(3), 66–84. DOI: https://doi.org/10.33445/sds.2023.13.3.5. [in Ukrainian].
  11. Androschuk, O., Berezenskyi, R., Klymenko, V., Melenchuk, V., Melnyk, V., & Kotov, D. (2023). A Model for Assessing the Risk of Cargo Delivery by Logistics Forces. Journal of Scientific Papers “Social Development and Security”, 13(2), 10–19. DOI: https://doi.org/10.33445/sds.2023.13.2.2. [in Ukrainian].
  12. Mavrenkov, O., Steshenko, P., & Mavrenkova, A. (2021). On the Matter of Multicriterial Comparative Evaluation of Unmanned Aviation Complexes. Collection of scientific works of State Research Institute of Aviation, 17 (24), 35–39. DOI: https://doi.org/10.54858/dndia.2021-17-5. [in Ukrainian].
  13. Steshenko, P. (2016). A Mathematical Model for Evaluating the Effectiveness of the Combat Use of Reconnaissance Unmanned Aerial Systems. Weapons and Military Equipment, 2(10), 25–28. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ovt_2016_2_7. [in Ukrainian].
  14. Travnikova, N. P. (1985). Efficiency of Visual Search. Mashinostroenie. [in Russian].
  15. Lloyd, J. M. (1975). Thermal Imaging Systems. Honeywell Inc. Radiation Center Lexington, Massachusetts, Plenum Press, New York and London.
  16. Kryzhnyi, A. V., Buialo, O. V., Andriienko, A. M., & Tkhorzhevskyi, V. I. (2007). Methodical Approach to Assessing the Impact of the Combination of Tactical and Technical Characteristics of IFV on the Probability of Target Detection. Collection of Scientific Works of the Military Institute of Kyiv National Taras Shevchenko University, 7, 65–70. [in Ukrainian].
  17. Nikolaev, М. О. (2009). Peculiarities of Solution of Tasks on On-ground Moving Objects Pursuit. The collection of scientific works of the National Academy of the National Guard of Ukraine, 2 (14), 43–48. URL: http://znp.nangu.edu.ua/article/view/150476. [in Ukrainian].
  18. Lutsenko, V. I., Lutsenko, I. V., & Sobolyak, A. V. (2017). Using Smart Grid Technologies to Improve the Efficiency of Application of Ground-based Equipment Objects. Applied Radio Electronics: Sci. Journ., 16 (3, 4), 134–146. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Prre_2017_16_3-4_9. [in Ukrainian].
  19. Bratchenko, H., Novyk, I., Shalar, A., & Bratchenko, O. (2020). Method of Taking into Account the Possibilities of Enemy Technical Reconnaissance when Planning the Route of Movement of the Automobile and Technical Support Units. Technical Regulation, Metrology, Information and Transport Technologies: The Collection of X International Scientific Conference, October 22-23, (pp. 72–75). [in Ukrainian].
  20. Nikolaev, S. V. (2017). Test Determination of Probability of Airborne Detection of Ground Surface Objects. Civil Aviation High Technologies, 20 (5), 131–144. DOI: https://doi.org/10.26467/2079-0619-2017-20-5-131-144. [in Russian].
  21. Yefremov, O. V., Horbenko, V. M., & Korshets, O. A. (2018). Methodic to evaluation of the efficiency of combat application divisions of unmanned aviation complexes. Scientific Works of Kharkiv National Air Force University, 4(58), 30–36. https://doi.org/10.30748/zhups.2018.58.04. [in Ukrainian].
  22. Zhao, J., Hu, H., Han, Yi, & Cai, Y. (2023). A review of unmanned vehicle distribution optimization models and algorithms. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 10 (4), 548–559. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtte.2023.07.002.
  23. Baraban, M. V., Bevz, O. M., & Kulyk, Y. A. (2018). Modeling of the Objects Delivery System with Unmanned Aviation Facilities. Information Technology And Computer Engineering, 43 (3), 54–63. DOI: https://doi.org/10.31649/1999-9941-2018-43-3-54-63. [in Ukrainian].
  24. Abchuk, V. A., & Suzdal, V. G. (1977). Search for objects. Sov. Radio Publ. [in Russian].
  25. Andriyenko, A. M., Sliusarenko, A. I., & Kolesnik, V. А. (2009). Method of estimating the probability of striking of infantry fighting vehicles during combat operation of uniform military formations. Military Technical Collection, 1, 60–64. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.1.2009.60-64. [in Ukrainian].
  26. Varakuta, V., Kumpan, O., Hlimancov, T., Ivanov, V., & Zaverukha, G. (2020). Definition of Criteria and Indicators of Efficiency of the Defense System and Development of a Model of Forces and Means of Operational and Tactical Grouping for Substantiation of Proposals for Decision on Defense. Science and Technology of the Air Force of Ukraine, 1(38), 13–30. DOI: https://doi.org/10.30748/nitps.2020.38.02. [inUkrainian].
  27. Maistrenko, O. V., Repilo, Yu. Y., & Demydko, D. L. (2015). Artillery (Rocket) Fire Precision And Suddenness Appropriate Value Indexes Area Determination. Modern Information Technologies in the Sphere of Security and Defence, 1 (22), 79–82. URL: http://sit.nuou.org.ua/article/view/43673. [in Ukrainian].
  28. Zhyvotovskyi, R., Gorobets, Yu., & Momit, O. (2018). Indicators and Criteria of Efficiency Evaluation of Safety Aviation Complexes Application. Control, Navigation and Communication Systems. Academic Journal, 5 (51), 8–12. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2018.5.008.
  29. Tаhа, H. Х. (1982). Operations Research. An Introduction. Third Edition, Macmillan Publishing Co., Inc. New York, Collier Macmillan Publishers London.

 

 
Copyright 2014 20.73-86 (eng) А. Розроблено ІОЦ ВА
Templates Joomla 1.7 by Wordpress themes free