軍用裝備車輛的科技化調(diào)度優(yōu)化問題分析

何勇波　趙博年　張伯全　陳睿

摘要：所謂車輛調(diào)度，涉及到資源優(yōu)化分配、運(yùn)輸任務(wù)指派，屬于組合優(yōu)化問題。軍用車輛調(diào)度在此基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)調(diào)軍事特殊性，有其自身的特點(diǎn)和規(guī)律。按照軍事學(xué)學(xué)科劃分情況，軍用車輛調(diào)度問題應(yīng)當(dāng)屬于戰(zhàn)力分配問題，可歸結(jié)到軍事運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的作戰(zhàn)行動(dòng)優(yōu)化中。

關(guān)鍵詞：軍用裝備；車輛調(diào)度；科技化；優(yōu)化

1作戰(zhàn)行動(dòng)優(yōu)化

作戰(zhàn)行動(dòng)優(yōu)化是軍事運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容之一，主要包括兵力分配與展開優(yōu)化、兵力機(jī)動(dòng)優(yōu)化、作戰(zhàn)計(jì)劃與指揮優(yōu)化等內(nèi)容。在作戰(zhàn)行動(dòng)中，合理正確的行動(dòng)方案可以取得良好的行動(dòng)效果。在行動(dòng)方案的擬定上，有許多問題或要素可以表達(dá)成結(jié)構(gòu)性決策問題，從而可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)輔助方案制定，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)行動(dòng)的優(yōu)化。運(yùn)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)解決諸如軍用車輛調(diào)度類作戰(zhàn)行動(dòng)問題，關(guān)鍵在于要把具體問題抽象成既能反映作戰(zhàn)行動(dòng)本質(zhì)，又要符合優(yōu)化技術(shù)要求的數(shù)學(xué)模型。

2車輛調(diào)度問題類型

在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，車輛調(diào)度問題研究有其更重要的現(xiàn)實(shí)意義和更廣闊的應(yīng)用價(jià)值。同常規(guī)車輛調(diào)度相比，軍用車輛調(diào)度有其自身特點(diǎn)。一是在戰(zhàn)時(shí)，為搶占作戰(zhàn)先機(jī)，獲得戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，車輛調(diào)度往往突出時(shí)效性，強(qiáng)調(diào)時(shí)間觀念，多以用時(shí)最短為考量目標(biāo)；二是在平時(shí)，為順利完成任務(wù)，節(jié)約資源，車輛調(diào)度往往突出效能性，強(qiáng)調(diào)優(yōu)中選優(yōu)，多以效能最大為考量目標(biāo)。本文即結(jié)合自身部隊(duì)工作實(shí)踐，提出了一個(gè)比較切合實(shí)際、與軍用車輛遂行任務(wù)密切相關(guān)的車輛調(diào)度問題。該問題可簡(jiǎn)單描述為：裝備技術(shù)區(qū)中有多臺(tái)車輛和對(duì)應(yīng)的駕駛員，擬從中選出部分車輛和駕駛員，派往某些目標(biāo)點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)。在一人只能駕駛一車去往一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的情況下，試確定一個(gè)分派某名駕駛員駕駛某輛車去往某目標(biāo)點(diǎn)的方案，使得所有派出車輛的作戰(zhàn)效能之和為最大。

3影響因素分析

針對(duì)以上描述的調(diào)度問題，結(jié)合當(dāng)前軍用車輛管理使用實(shí)際，以及遂行任務(wù)區(qū)間內(nèi)的客觀環(huán)境，應(yīng)從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)層面，車輛自身性能、駕駛員情況、目標(biāo)點(diǎn)環(huán)境因素三個(gè)方面對(duì)考量目標(biāo)的影響因素進(jìn)行分析。

3.1車輛自身因素

戰(zhàn)力也稱戰(zhàn)斗力，是軍事科學(xué)中的一個(gè)概念，其基本要素由武器裝備、作戰(zhàn)人員、物資器材等構(gòu)成。其中，各類車輛裝備作為保障載運(yùn)平臺(tái)、武器作戰(zhàn)平臺(tái)，在遂行各類任務(wù)中起到至關(guān)重要的作用。車輛靜態(tài)戰(zhàn)力指數(shù)，也叫初始戰(zhàn)力指數(shù)，是指車輛裝備交付部隊(duì)使用后，遂行任務(wù)能力的一種量化體現(xiàn)。該戰(zhàn)力的大小取決于車輛裝備自身性能參數(shù)、已行駛里程、車載器材配套情況、定期保養(yǎng)情況等要素。按照一般經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，車輛自身性能越強(qiáng)，則戰(zhàn)力指數(shù)對(duì)應(yīng)越大，反之越小；行駛里程越長(zhǎng)，車輛磨損應(yīng)越嚴(yán)重，則戰(zhàn)力指數(shù)對(duì)應(yīng)越小，反之越大；車載器材配套率越高，則戰(zhàn)力指數(shù)對(duì)應(yīng)越大，反之越小；定期保養(yǎng)維護(hù)越及時(shí)，則戰(zhàn)力指數(shù)對(duì)應(yīng)越大，反之越小。根據(jù)自身性能、裝備配套、行駛里程、維護(hù)情況等要素的差別，每一輛車均對(duì)應(yīng)一個(gè)靜態(tài)戰(zhàn)力指數(shù)。

3.2駕駛員因素

駕駛員是車輛裝備的直接操作者，對(duì)戰(zhàn)力指數(shù)和油耗指數(shù)有著十分重要的影響。單純地分析駕駛員因素，可以從基本駕駛經(jīng)驗(yàn)、個(gè)人駕駛習(xí)慣以及臨機(jī)處置能力三個(gè)方面考慮對(duì)車輛戰(zhàn)力和油耗的影響。以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于同一條道路、同一輛車，在其他客觀環(huán)境都相同的情況下，駕駛經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)水平不同的駕駛員，單位耗油量可相差10%-15%，同時(shí)，對(duì)車輛戰(zhàn)力指數(shù)的影響可相差15%-20%。軍用車輛駕駛員之間駕駛經(jīng)驗(yàn)的主要區(qū)別來自于學(xué)習(xí)受訓(xùn)情況和駕車行駛里程的不同。經(jīng)過業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)培訓(xùn)的越多，參加相應(yīng)訓(xùn)練的越多，自身主動(dòng)學(xué)習(xí)的越多，積累的業(yè)務(wù)知識(shí)就越全面，對(duì)車輛戰(zhàn)力的提高也就越大，同時(shí)同等條件下油耗也越省。駕駛員在部隊(duì)服役年限越長(zhǎng)，平時(shí)駕駛車輛的機(jī)會(huì)就越多，駕駛里程累積就越長(zhǎng)，駕駛技術(shù)就越熟練，獲得駕駛經(jīng)驗(yàn)就越豐富，對(duì)車輛戰(zhàn)力的提高也越大，同時(shí)同等條件下油耗也越省。個(gè)人駕駛習(xí)慣主要體現(xiàn)在不同客觀環(huán)境下駕駛員對(duì)行車速度、使用檔位等情況的控制。

3.3客觀環(huán)境因素

客觀環(huán)境因素中對(duì)車輛戰(zhàn)力和油耗影響比較直接和突出的是道路情況和天氣狀況。道路的坡度、曲度和路面強(qiáng)度也對(duì)車輛的戰(zhàn)力和油耗有所影響。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，負(fù)坡度對(duì)油耗的影響微乎其微，可忽略不計(jì)；正坡度與油耗基本成正比例關(guān)系。比如，車輛時(shí)速在40公里時(shí)，假若坡度從2%增加到7%，則單位油耗會(huì)增加2倍。同時(shí)，道路的曲度會(huì)對(duì)行駛的車輛產(chǎn)生橫向離心力，也叫做曲度阻力。曲度越大，曲度阻力越大，油耗也隨之增加，反之減少。另外，道路的路面強(qiáng)度對(duì)油耗也有一定影響。天氣狀況是影響車輛戰(zhàn)力和油耗的另一重要因素，主要包括溫度、風(fēng)力、雨雪、氣壓等要素。

3.4“人-車-目標(biāo)點(diǎn)”綜合影響因子

本節(jié)之前關(guān)于車輛自身性能、駕駛員情況、客觀環(huán)境因素的討論都是相對(duì)獨(dú)立的、靜態(tài)的分析，而本文研究的車輛調(diào)度問題，單是依靠這樣的分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。對(duì)于同一輛車而言，不同的駕駛員在不同的客觀環(huán)境下駕駛，對(duì)最終戰(zhàn)力和油耗的影響都是不同的。因而，必須要將各個(gè)影響因素綜合起來考慮，建立動(dòng)態(tài)分析機(jī)制。為此，本文設(shè)置了“人-車-目標(biāo)點(diǎn)”綜合影響因子，用以分析三方面因素對(duì)車輛戰(zhàn)力和油耗的綜合動(dòng)態(tài)影響，即結(jié)合裝備技術(shù)區(qū)管理系統(tǒng)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料和歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)某一人駕駛某一車去往某一目標(biāo)點(diǎn)分別確定每一個(gè)戰(zhàn)力影響因子和油耗影響因子，經(jīng)過和車輛靜態(tài)戰(zhàn)力和油耗指數(shù)求和計(jì)算、分析比較，以確定最終的車輛優(yōu)化調(diào)度方案。