基于貝葉斯網絡的軍用物資配送服務采購風險研究

王 敏，吳兆東，龍綿偉

(1.陸軍軍事交通學院 軍事物流系，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學院 學員旅，天津 300161)

● 軍事物流MilitaryLogistics

基于貝葉斯網絡的軍用物資配送服務采購風險研究

王 敏1，吳兆東2，龍綿偉1

(1.陸軍軍事交通學院 軍事物流系，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學院 學員旅，天津 300161)

在軍民融合背景下，為度量地方配送力量完成軍用物資配送服務的采購風險，在分析軍用物資配送服務采購風險各項指標的基礎上，應用貝葉斯網絡方法建立軍用物資配送服務采購風險評價模型，并以具體實例驗證該模型的可行性。可為制訂軍用物資配送服務采購策略提供決策支持。

配送服務；采購風險；貝葉斯網絡

根據軍事物流軍民融合式建設發展原則，軍用物資配送服務可以通過采購的方式由具有比較優勢的地方配送力量完成，利用社會力量和物流資源來保障軍隊后勤配送服務。實施軍用物資配送服務采購，不僅可以摒棄軍隊后勤傳統的分離式平行線性保障，構建出環節優化、庫存合理，呈扁平網狀結構的現代化保障體系，而且還可以直接面向用戶，掌握用戶個性需求，提高配送、接收、儲存和發放環節的準確性，實現按需供應的個性化服務。但是，缺乏對配送服務商投機行為的認知、配送服務商選擇不當以及監督不力等因素，也容易導致軍用物資配送服務達不到理想情況。因此，軍用物資配送服務采購是一把雙刃劍，能夠帶來優勢的同時也具有一定的風險，如何評價軍用物資配送服務采購風險，并對其進行規避防范，是亟需解決的現實問題。文獻[1]對配送服務采購風險進行了研究，但是指標選取簡單，研究結果僅能確定風險的大小程度，不能確定導致風險產生的關鍵指標。本文對軍用物資配送采購風險評價指標進行了進一步的研究，利用貝葉斯網絡建立軍用物資配送服務采購風險評價模型，確定軍用物資配送服務采購風險程度值和需要重點防范的關鍵指標。

1 軍用物資配送服務采購風險評價指標

軍用物資配送服務采購可以說是后勤保障部門與配送服務商的一種合作。由于軍地雙方的目標差異、機會主義行為和利益沖突等存在，軍用物資配送服務采購存在著一定的風險。深入分析風險產生的來源，主要有來自于配送服務商的風險、客觀環境的風險和后勤采購部門的風險3個方面。考慮風險評價指標體系構建遵循的系統性、綜合性和動態性等基本原則，結合文獻[1]，確立軍用物資配送服務采購風險評價指標體系(如圖1所示)。

圖1 軍用物資配送服務采購風險評價指標體系

2 貝葉斯網絡對配送服務采購風險評價

2.1貝葉斯網絡及基本原理

貝葉斯網絡(bayesian network，BN)是一個有向無環的圖，由代表指標的節點及連接這些節點的有向邊構成，它是目前不確定知識表達和推理領域較為有效的理論模型[2-3]。其適用于表達和分析不確定性和概率性的事件，應用于有條件地依賴多種控制因素的決策，可以從不完全、不精確或不確定的知識或信息中做出推理。已廣泛應用于人因安全性、施工安全評估、爆炸事故、導彈裝備質量評估等方面[3-6]。由6個節點構成的簡單的貝葉斯網絡圖(未包含條件概率分布)如圖2所示。

一個具有N個節點的貝葉斯網絡可用N={(V，E)，P}來表示,其意義包括如下兩部分。

(1)(V，E)表示一個具有N個節點的有向無環圖G。圖中的節點V=(V1，V2，…，VN)代表變量,節點間的有向邊E代表了變量間的關聯關系。節點變量可以是任何問題的抽象，如部件狀態、風險指標等。對于有向邊(Vi,Vj)，Vi稱為Vj的父節點，而Vj稱為Vi的子節點。沒有父節點的節點稱為根節點，沒有子節點的節點稱為葉節點。Vi的父節點集合和非后代節點集合分別用pa(Vi)和A(Vi)來表示。有向圖(V,E)蘊含了條件獨立性假設，即在給定pa(Vi)下,Vi與A(Vi)條件獨立，有：

P(Vi|pa(Vi),A(Vi))=P(Vi|pa(Vi))

(1)

(2)P表示一個與每個節點相關的條件概率分布。由貝葉斯網絡的條件獨立性假設可知，條件概率分布可用P(Vi|pa(Vi))來描述,它表達了節點與其父節點的關聯關系。如果給定根節點先驗概率分布和非根節點條件概率分布，就可以得到包含所有節點的聯合概率分布。圖2中包含全部節點的聯合概率分布函數為

P(V1，V2，V3，V4，V5，V6)=P(V6|V5)·P(V5|V3，V2)·P(V4|V2，V1)·P(V3|V1)·P(V2|V1)·P(V1)

(2)

2.2風險故障樹向貝葉斯網絡轉化思想

故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉移符號描述系統中各種事件之間的因果關系。邏輯門的輸入事件是輸出事件的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”。將風險指標作為故障樹中的節點，就可以利用風險故障樹轉化為貝葉斯網絡。

步驟1 對故障樹中的每個底事件，在貝葉斯網絡中建立一個根節點，并根據該事件名稱進行命名，對于重復事件只建立一個節點；

步驟2 按照故障樹中相應底事件的失效分布確定貝葉斯網絡中根節點的先驗分布；

步驟3 對故障樹中的邏輯門，在貝葉斯網絡中建立一個相應的節點，并根據該邏輯門的輸出事件名稱進行命名，對于重復的輸出事件只建立一個節點；

步驟4 按照故障樹中頂事件，中間事件和底事件之間的連接關系，建立貝葉斯網絡中節點之間的連接；

步驟5 按照故障樹中與、或、非以及表決邏輯關系確定貝葉斯網絡中非根節點的條件概率分布。

其中與、或、非以及2/3表決邏輯關系對應的貝葉斯網絡拓撲結構及條件概率分布參見文獻[2，7]。

2.3配送服務采購風險貝葉斯網絡評價思路

利用貝葉斯網絡對軍用物資配送采購風險進行綜合評價，其基本思路：①根據表1建立的軍用物資配送服務采購風險評價指標，以及各指標之間的相互關系，構建軍用物資配送采購風險故障樹；②利用上面風險故障樹向貝葉斯網絡轉化思想，轉化為貝葉斯網絡；③根據歷史數據，將各指標風險概率依次輸入網絡中，利用MSBNX軟件進行貝葉斯分析，得到總風險發生的后驗概率值，即軍用物資配送服務采購風險發生的程度；④根據先驗概率與后驗概率的相互關系，假定軍用物資配送服務采購風險發生的情況下，確定哪些風險指標是導致軍用物資配送服務采購風險發生的關鍵因素，從而確定軍用物資配送服務采購管理的重點。

3 評價實例

3.1背景介紹

某部隊向某軍事物流基地提出5個基數的軍需物資保障需求。軍事物流基地接受到任務之后，迅速組織基地保障力量籌備好物資，但由于基地配送力量不足，決定借助某地方物流企業作為研究試點，采購其配送服務。為保證服務可靠，提高軍用物資配送的軍事經濟效益，需對軍用物資配送采購風險進行科學的評價。

3.2建立貝葉斯網絡結構

根據以上分析，建立軍用物資配送服務采購風險貝葉斯網絡(如圖3所示)。圖3中，各個底層風險指標稱為基本事件。在各風險指標中，應急應戰與交通事故的發生有顯著關系，在圖中用箭頭聯系起來。其他有聯系的指標之間用箭頭表示父子節點關系。同時，在邏輯關系上，這里認為實踐經驗、配送工具狀態、交通條件狀況為2/3表決邏輯關系。

3.3確定貝葉斯網絡結構參數

確定貝葉斯網絡的參數，實質上是在已知網絡結構的條件下來確立每個節點的先驗概率分布。先驗概率是指根據以往經驗和分析得到的概率。在本文的模型中，用 1、 0 分別表示對應的各類指標風險的發生和不發生兩個狀態。通過歷史數據觀測和專家知識確定圖1中各指標的實驗概率值(見表1—表3)。

表1 配送服務商風險子指標先驗概率

表2 客觀環境風險子指標先驗概率

表3 后勤采購部門風險子指標先驗概率

圖3 軍用物資配送服務采購風險貝葉斯網絡

在圖3貝葉斯網絡結構中，不同的根節點之間存在相互依賴關系，如配送服務商信息交換與信息處理會影響采購部門過程監督，其條件概率確定如下：

(3)

同理，根據貝葉斯網絡中根節點之間的相互關系，確定其條件概率如下：

P(X8=1|X9=1)=0．01

P(X8=1|X9=0)=0．002

P(Y1=1|X1=1)=0．003

P(Y1=1|X1=0)=0．001

P(Z6=1|Z1=1)=0．002

P(Z6=1|Z1=0)=0．001

3.4計算與結果分析

由于貝葉斯網絡有很成熟的算法計算各節點的聯合概率分布和在各種條件下的條件概率分布, 因而構建軍用物資配送服務采購風險貝葉斯網絡和確定網絡中各參數之后，就可以很方便地進行概率評估, 包括計算各個風險發生的先驗概率和后驗概率。在小概率復雜網絡中，通過后驗概率可以明顯地看出軍用物資配送服務采購風險需要管理和防范的重點。

對于上面總風險發生的聯合概率為

(4)

式中：j∈O，O為葉結點outcome的狀態空間；節點Ei(1≤i≤M)對應于貝葉斯網絡中非葉節點；M為非葉結點的數目；ei={0，1}為事件Ei的發生與否。

用MSBNX軟件進行計算，可以得到軍用物資配送服務采購風險發生概率(見表4)。

表4 軍用物資配送服務采購風險發生概率

該實例中軍用物資配送服務采購風險發生的概率為3.65%。可以看出，來自于配送服務商和后勤采購部門的風險高于客觀環境風險，但軍用物資配送服務采購總體風險屬于較低風險的范疇。

假定因為一些未知的風險，軍用物資配送服務采購風險已經發生，即P(U)=1。利用貝葉斯網絡，可以推測圖1中各個指標風險發生的后驗概率。配送服務商、客觀環境和后勤采購部門各風險指標的先驗概率與后驗概率對比如圖4—圖6所示。

圖4 配送服務商風險先驗概率與后驗概率對比

圖5 客觀環境風險先驗概率與后驗概率對比

從圖4中可以看出，配送服務商的裝備完好率X5和信息處理能力X7是配送服務商發生風險的關鍵指標。配送服務商一方面需要進一步充實裝備力量提高軍用物資配送質量；另一方面，需要提高與軍隊以及相關部門之間的信息交換能力和處理效率。在圖5中可以看出，客觀環境需要關注Y4宏觀政策和Y5微觀市場的變化。在圖6中可以看出需要后勤采購部門重點關注Z2和Z5，即軍隊和軍用物資配送商之間的合同完善程度以及采購方式。

4 結 語

本文對軍用物資配送服務采購風險進行了研究，分析了軍用物資配送服務采購風險評價指標，應用貝葉斯網絡理論建立了軍用物資配送服務采購風險評價模型，并驗證了該模型的可行性。貝葉斯網絡建立在概率論、統計學和圖論的基礎之上，能夠充分地利用統計數據和專家知識信息，考察軍用物資配送服務采購風險發生的概率，以及在風險發生的情況下各類風險指標的后驗概率，為確定軍用物資配送采購風險和需要重點管理與防范的關鍵指標提供了方法和依據。

[1] 王敏，荀燁，焦紅，等.配送式運輸服務采購風險評價[J]．軍事交通學院學報，2016，18 (11)：54-57．

[2] 李碩豪，張軍.貝葉斯網絡結構學習綜述[J].計算機應用研究,2015,32(3):641-645.

[3] 周忠寶, 周經倫, 金光, 等. 基于貝葉斯網絡的概率安全評估方法研究[J].系統工程學報，2006，21(6):636-643.

[4] 侯政良，楊自春，陳國賓.基于貝葉斯網絡的燃油控制系統人因安全性定量分析[J].燃氣輪機技術，2010,23(4)：38-43.

[5] 唐立建，黃德鏞.基于動態貝葉斯網絡分析法的炸藥庫爆炸事故分析[J].安全與環境學報,2010,10(6):160-163.

[6] 王鑫，徐延學，安進，等.基于貝葉斯網絡的導彈裝備質量評估研究[J].船艦電子工程,2013,33(7):104-106.

[7] 姚成玉，陳東寧，王斌.基于T-S故障樹和貝葉斯網絡的模糊可靠性評估方法[J].機械工程學報,2014,50(2):193-200.

(編輯：史海英)

PurchaseRiskofMilitaryMaterialsDistributionServiceBasedonBayesianNetwork

WANG Min1, WU Zhaodong2, LONG Mianwei1

(1.Military Logistics Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China; 2.Cadets Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to measure purchase risk of military materials distribution service with local forces under the background of civil-military integration, the paper firstly analyzes the indicators of purchase risk for military materials distribution service. Then, it establishes an evaluation model for purchase risk of military materials distribution service with Bayesian network, and proves the feasibility of the model through an example, which can provide decision support for formulating purchase strategy of military materials distribution service.

distribution service; purchase risk; Bayesian network

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.11.010

E233

A

1674-2192(2017)11- 0046- 05

2017-06-23；

2017-08-17．

王 敏(1979—)，女，博士，副教授．