由于美海军航空训练司令部（CNATRA）培训体系及机队替换中队（FRS）中存在的维护问题、极端天气、合格教练飞行员短缺以及其他问题，合格美国海军飞行员的培养数量未能达到要求。为支持机队在日益激烈的近对等竞争环境中的作战，CNATRA和FRS需要以要求的飞行员培养速率持续培养高质量的海军飞行员。F/A-18机队替换中队（FRS）目前正在寻找新方法，以在不牺牲所接受飞行训练质量的前提下提高其飞行员产量。既往研究已为F/A-18机队替换中队（FRS）开发了一个全面的离散事件模拟模型，该模型模拟了教练飞行员和飞机的使用情况。本文的第一个贡献是将此F/A-18机队替换中队（FRS）模拟扩展至模拟教练员资质，因为缺乏特定飞行科目的合格教员会导致训练延迟。第二个贡献是进行实验设计（DOE），改变教员和资源水平，以确定影响替换飞行员（RP）总体产量的关键输入参数，同时平衡成本与资源约束。
美国海军目前正面临海军飞行员，特别是战术海军航空兵（TACAIR）领域的飞行员严重短缺。除了短缺问题，海军航空训练司令部（CNATRA）和机队替换中队（FRS）也难以按要求的速率培养飞行员，这主要归因于训练瓶颈和教练飞行员（IP）短缺。机队替换中队（FRS）为新获得飞行胸章的飞行员提供转入作战中队所需的训练，对于维持整体替换飞行员（RP）的产量至关重要。本论文采用由VFA-122中队的CDR Tenbusch和CDR PhillipsLevine开发的Simio模型，以精确定位F/A-18训练大纲内的瓶颈。对于本研究而言，分析资质对总体训练时间（TTT）和替换飞行员（RP）吞吐量这两个关键响应的影响至关重要。为满足这一需求，模型中添加了教练飞行员（IP）资质资源。为分析各种因素对系统的影响，使用近似正交平衡设计进行了实验设计（DoE）。该设计包含12个输入因子，在128个设计点（DPs）上变化，每个设计点重复30次，共计进行3840次模拟运行。
实验设计（DoE）确定班级规模和替换飞行员（RP）到达间隔时间为两个最显著的输入因子。使用多种元建模技术，确定理想班级规模为10名或更多替换飞行员（RP），替换飞行员（RP）到达间隔时间为6天。帕累托最优前沿揭示了改善训练时间（TTT）与替换飞行员（RP）吞吐量之间的权衡，而沿该前沿表现最佳的设计点（DPs）具有前述理想的班级规模和替换飞行员（RP）到达间隔时间值。在实验设计（DoE）结果中，未发现教练飞行员（IP）资质对关键响应有显著影响，但当所有其他因子保持不变时，其确实具有显著影响。该分析强调，维持适当的班级规模和替换飞行员（RP）到达速率对于机队替换中队（FRS）的替换飞行员（RP）产量至关重要。机队替换中队（FRS）和海军航空训练司令部（CNATRA）应侧重于实施相关政策，以确保替换飞行员（RP）适当地流入机队替换中队（FRS）系统，从而避免重大的训练瓶颈。该领域推荐的未来工作可包括对教练飞行员（IP）资质数量进行更深入的实验，以及扩展Simio模型以纳入航母资格认证训练。
本文组织结构如下。第二章详细介绍了海军航空训练司令部（CNATRA）、机队替换中队（FRS）及军方其他部门先前对训练体系进行建模的方法。第三章阐述了F/A-18机队替换中队（FRS）的Simio模型、本文对其进行的更新，以及在更新模型上实施的实验设计（DOE）。第四章对实验设计（DOE）的结果进行了分析。最后，第五章重点阐述了本研究的关键要点并为未来工作提出了建议。
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