軍事物流仿真模型技術研究

石玉峰　顧幫余　王金偉

摘要:為了更好地進行物流體系規劃和方案評估,文章提出了軍事物流仿真問題。描述了國內外軍事物流仿真進展情況及主要問題。提出了從實體建模、業務建模、行動建模的仿真思路和技術框架模型。

關鍵詞:軍事物流;仿真;技術框架

中圖分類號:TP391.9文獻標識碼:A

Abstract: In order to better design logistics system and evaluate plan, the simulation technology of military logistics is studied. The evolution survey from abroad and inland is summarized along with problems. The modeling methods of entity, operation and activity are proposed as well as technology framework.

Key words: military logistics; simulation; technology framework

現代戰爭呈陸、海、空、天、電多維態勢,作戰雙方對抗空前激烈,軍需物資、食品藥品、油料彈藥消耗越來越大。戰爭對各類物資的高需求和突發性,要求軍事物流系統必須提前布局、精細籌劃、快速反應和精準控制,并隨戰場形勢的改變而靈活調控物資的流向、流量。戰前如何科學籌劃、戰中如何精準調控、戰后如何客觀評估,是各級保障單位必須做好的工作。計算機仿真是借助計算機技術、網絡技術和數學建模技術,采用虛擬現實方法,對系統的功能性、行為活動或事件進行模擬和評估的一項應用技術。由于計算機仿真具有低成本、可重復實驗、可視化效果好等特點,將計算機仿真運用于軍事物流,可輔助進行物流系統、設施及功能的規劃和物資采購、補充、儲存、配送、運輸等方案的推演和壓力測試,分析評估物流系統的應急反應能力、高強度大批量配送能力、抗惡劣天氣、道路損毀運輸能力。為此,軍事物流仿真技術已成為軍事物流研究的重點。

1國內外研究綜述

自20世紀60年代,美軍首次利用計算機進行作戰仿真以來,計算機仿真技術在作戰、訓練、后勤保障等方面得到了快速發展。尤其在伊拉克戰爭后,為了加快部隊轉型,美軍借助計算機仿真技術對未來戰爭進行逼真再現,相繼建立了美國參謀長聯席會議兵力結構、資源和評估部、美國國防部國防建模與仿真辦公室(DMSO)等部門實現對作戰和后勤等情況的分析與評估。其中,涉及后勤領域的采辦、物流及RMS仿真一直是美國國防部建模與仿真技術應用的重點領域,也是國防部節約采辦開支、縮短開發周期、提高戰備完好性和保障費效比的有效手段。從20世紀70年代以來,主要發達國家軍隊先后開發了TOPSAM、LCOM、OPUS10等仿真模型應用于勤務保障機構設置、庫存控制、供應策略、運輸等后勤決策。在民用領域,也有大量的仿真技術應用于物流規劃和運作。美國UPS運用仿真技術,以滿足客戶服務質量為目標,研究在龐大的人員車輛配置和成本之間取得最佳平衡策略。寶潔提出要設計一個覆蓋北美的高效的供應鏈網絡,該網絡不但要滿足客戶的日常訂單處理和配送要求,還要具有極強的抗波動性,寶潔公司采用的解決辦法也是物流仿真技術。

在國內,相關科研院所和公司從20世紀90年代就開始仿真技術及其在物流中的應用研究。例如,國家郵政局在進行多個郵政物流中心的規劃時,中郵科技采用計算機仿真技術為其進行了設施布局和郵件處理流程的仿真,蘇寧電器采用RaLc三維仿真軟件對其營銷網絡進行了仿真。一些軍事院校也陸續發表了庫存控制、運輸方面的仿真研究文章。根據目前研究情況,物流仿真基本還處于起步階段,與國外相比還有不小的差距,主要表現在:一是仿真基礎理論、仿真建模技術研究多,實用化的物流仿真成果少;二是單一保障單元、單一保障業務仿真多,成體系的物流仿真少;三是結果計算型仿真多,過程推演型、人機交互型、對抗型、分析型仿真少。

2仿真建模研究

通過對軍事物流組織與業務的分析,要做好軍事物流仿真建模,必須從“節點”和“流程”入手,區分物流指揮與業務活動兩個層次,以體系規劃和方案評估為目標,從實體、業務、行動方面進行全系統、全過程的仿真建模。

2.1軍事物流實體建模

物流實體仿真,就是采用虛擬現實的方法,開發物流保障實體、物流裝備、運輸工具、交通設施和自然環境等二維、三維模型,并給一些特殊的實體定義相關業務屬性,如倉庫的庫存與收發能力屬性、車輛的載重與速度屬性等。仿真實體包括:

(1)物流機關、后方倉庫、野戰貨場、供應站等物流保障實體的二維、三維模型。

(2)立體貨架、碼跺機、傳送帶、叉車、吊車等物流裝備的二維、三維模型。

(3)火車、汽車、飛機、輪船、輸油管道等運輸工具的二維、三維模型。

(4)火(汽)車貨運站、機場、碼頭以及道路、橋梁等交通設施的二維、三維模型。

2.2軍事物流業務建模

運用隨機過程、排隊論等數學方法,對物資的需求計劃、籌措、收發、配送、運輸等活動進行業務建模。具體包括:

(1)需求計劃模型。主要建立部隊物資的周期性消耗、戰役(戰術)級消耗和倉庫周期性自然損耗規律,建立包括物資的品種、數量、質量以及需要時間、地點計劃模型。

(2)物資籌措模型。主要以數學方法描述在一定時間、一定區域范圍內通過采購、調撥、地方動員可以補充的物資數量模型。

(3)收發作業模型。主要以數學方法描述單位時間內倉庫收貨、取貨、揀選、分貨、配貨、包裝、發付等物資數量模型。

(4)裝卸發運仿真。主要以數學方法描述車站、碼頭、機場等在單位時間內可裝、卸物資的數量或發行的車皮數、飛機架數等。

(5)運輸仿真。主要以數學方法描述不同運輸方式、不同運輸工具在不同路段、航線的行駛速度模型。

2.3軍事物流行動建模

通過對物流保障行動的業務流程與指揮流程分析,建立物流機關、倉庫(后方倉庫、野戰貨場)、運輸部隊等仿真實體的業務模型和指揮模型。具體包括:

(1)物流指揮建模。以作戰條令、指揮程序、狀態轉移規則等方式,描述物流機關在物流過程的有關需求計劃、任務籌劃、指揮控制、行動協同、總結評估等指揮過程。

(2)業務活動建模。以作戰條令、指揮程序、狀態轉移規則等方式,描述各保障實體根據物流計劃、物流過程中的行動控制命令進行物資籌措、收發、配送、運輸等物流活動。

(3)保障態勢建模。以二維方式在電子地圖上顯示保障態勢,包括戰區內在儲、在運、在用物資的分布態勢、訂貨(補充)態勢、后方倉庫、野戰貨場、供應站等單位的保障能力態勢、部隊物資需求態勢、保障行動過程中的物資流向與流量態勢。

2.4導調控制與評估

在進行仿真時,還必須考慮對仿真過程的導調與評估問題。具體包括:

(1)導調控制。以計劃導調和隨機導調方式,對軍事物流仿真進行導調控制,包括數據初始化、想定設計、進程控制、人工干預等。

(2)壓力測試。從應急反應、高強度大批量配送、惡劣天氣、道路損毀等方面進行物流體系的保障能力壓力測試,分析保障效果、效能與各影響因素的關系。

(3)綜合評估。從保障籌劃計劃的決策質量、保障指揮控制的準確性與及時性、保障任務執行的效率、保障投入與對作戰支持效果建立評估指標體系,采用計算機自動評估與人工評估、靜態評估與動態評估相結合方法,對物流體系以及保障方案進行綜合評估。

(4)輔助規劃。在綜合評估和壓力測試分析基礎上,進行物流體系重要節點的選址規劃、儲存布局規劃、保障能力規劃等。

3仿真技術框架

由于軍事物流系統是一個包含多個實體單元、多類業務活動、多種指揮流程的復雜軍事系統,采用高層體系結構(High Level Architecture,HLA)進行軍事物流仿真軟件設計是一種比較好的方法。如圖1示,為基于HLA的軍事物流仿真軟件技術（上接第89頁）框架。其核心思想就是通過計算機網絡, 將分布于不同位置的仿真設備（指計算機）和相關成員（指各功能單元仿真軟件）以仿真聯邦的形式有機地聯接，形成一個統一的聯邦整體，通過RTI（Run Time Infrastructure）進行信息交換，形成一個時空一致，人機交互的綜合仿真環境。

在進行仿真時，還必須設定戰役戰術級物流想定，通過事件和流程驅動仿真進程，控制各成員的仿真業務活動和信息交互，推演物流保障行動。如圖2示為典型想定下的仿真流程示意。

在仿真開發工具方面，針對不同仿真內容可選用不同的軟件工具。物流業務的數學模型仿真可選用Matlab工具軟件，二維物流保障態勢仿真可選用MapInfo或Arcgis地圖工具開發，物資收發、配送、裝載等物流業務的三維仿真可選用FLexsim和AutoMod工具軟件，人機交互界面可采用VC、Delphi開發工具，數據平臺可選用Oracle、SQLSERVER等數據庫。

4結束語

本文以軍事物流仿真為研究對象，總結了國內外軍事物流仿真的研究情況和存在的主要問題，提出了從實體建模、業務建模、行動建模進行軍事物流體系仿真研究思路，給出了軍事物流仿真技術框架。鑒于保密和文章篇幅，本文沒有給出詳細的仿真技術細節。

參考文獻：

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[2] 王曉娟. 美軍仿真訓練新趨勢[J]. 指揮控制與仿真，2008,30(2):118-120.