基于多目標(biāo)規(guī)劃的野營裝備物資儲(chǔ)備布局模型研究

蒲 爽,王 豐

(中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院,重慶 401311)

野營物資是部隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)、演習(xí)、野外駐訓(xùn)等軍事活動(dòng)的重要物資基礎(chǔ),也是部隊(duì)遂行救災(zāi)、維穩(wěn)、反恐等非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)的重要物資保障[1]。野營物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備是實(shí)施野營物資保障的前提,實(shí)現(xiàn)保障有力的有力環(huán)節(jié),其目的是為了滿足部隊(duì)各項(xiàng)軍事行動(dòng)野營裝備物資儲(chǔ)備的保障需求,以實(shí)現(xiàn)在數(shù)量上、時(shí)間上、空間上的野營裝備物資的一致,保證供應(yīng)的連續(xù)性。

過去我軍野營裝備物資儲(chǔ)備布局著眼一時(shí)應(yīng)急、快速供給,導(dǎo)致頻繁建點(diǎn)，過度分散[2]。由于規(guī)模小、品種少,儲(chǔ)備效益的問題不太突出。雖幾經(jīng)調(diào)整,但仍未形成緊緩結(jié)合、重次搭配、遠(yuǎn)近合理的儲(chǔ)備格局。隨著新時(shí)期野營物資面臨諸如作戰(zhàn)樣式深刻變化、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展、聯(lián)合保障任務(wù)繁重等各種挑戰(zhàn),導(dǎo)致現(xiàn)行的野營物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備在機(jī)動(dòng)速度快、火力輸出猛、信息收集多的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下突顯諸多局限性。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是全方位、全時(shí)空的戰(zhàn)爭(zhēng),已經(jīng)沒有明顯的前后方界限。現(xiàn)在野營物資儲(chǔ)備布局在聯(lián)勤體制下暴露出遠(yuǎn)離交通要道、遠(yuǎn)離戰(zhàn)場(chǎng)一線等問題,難以適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)高速度、快節(jié)奏的要求。所以對(duì)野營裝備物資儲(chǔ)備整體布局進(jìn)行研究顯得尤為重要。

1 影響野營裝備物資儲(chǔ)備布局的因素

野營裝備物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備的布局,必須滿足為部隊(duì)提供適時(shí)、適地、適量、適用的野營裝備物資,使野營裝備物資保障合理化,力爭(zhēng)以最經(jīng)濟(jì)的方式完成野營裝備物資的保障任務(wù)。其影響因素主要有三個(gè)。

1.1 運(yùn)輸距離

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)機(jī)瞬息萬變,贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的機(jī)會(huì)稍縱即逝,后勤保障到戰(zhàn)場(chǎng)前沿的距離如果太長,將會(huì)拖累整個(gè)軍事行動(dòng)的進(jìn)程,甚至改變戰(zhàn)爭(zhēng)的最終結(jié)果。為了滿足野營裝備物資保障的時(shí)效性,儲(chǔ)備點(diǎn)的布局必須在滿足最遠(yuǎn)需求點(diǎn)的條件下運(yùn)輸距離越短越好[3]。

1.2 運(yùn)輸時(shí)間

運(yùn)輸時(shí)間的長短與運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近有直接的關(guān)系。一般,運(yùn)輸距離越短,在其他條件相同的情況下,運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間就越少。但從布局的角度出發(fā),運(yùn)輸時(shí)間受交通狀況的影響和制約,不同的道路情況有各不相同的通行率,同時(shí)戰(zhàn)時(shí)條件下還要考慮遭敵破壞和自然環(huán)境約束的影響,因此運(yùn)輸最短的線路未必是運(yùn)輸時(shí)間最短的。所以儲(chǔ)備點(diǎn)的布局必須在滿足最遠(yuǎn)需求點(diǎn)在最低時(shí)間要求的條件下運(yùn)輸時(shí)間越少越好[4]。

1.3 布局成本

野營裝備物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備的布局成本包括運(yùn)輸費(fèi)用和建設(shè)成本兩方面。針對(duì)野營裝備物資的供應(yīng)管理,要使得儲(chǔ)備點(diǎn)到各需求點(diǎn)的總調(diào)運(yùn)成本最小,達(dá)到節(jié)約的目的,同時(shí),要求儲(chǔ)備點(diǎn)的建設(shè)成本較低,如土地費(fèi)用、運(yùn)行管理費(fèi)用等,以便總成本最低[5-6]。

2 野營裝備物資儲(chǔ)備布局的多目標(biāo)規(guī)劃

2.1 多目標(biāo)規(guī)劃理論概述

目標(biāo)規(guī)劃法是研究多目標(biāo)規(guī)劃問題的一種方法[2]。首先,必須明確評(píng)價(jià)目標(biāo)并建立評(píng)價(jià)指標(biāo)。考慮到不同評(píng)價(jià)目標(biāo)有不同的計(jì)量單位,不能直接進(jìn)行比較,需要事先將這些計(jì)量單位的數(shù)值轉(zhuǎn)化為可比較的效用值。評(píng)價(jià)指標(biāo)可以通過綜合評(píng)議、專家打分等形式確立。再者,確立各評(píng)價(jià)目標(biāo)的權(quán)重,確定不同目標(biāo)在模型中的重要程度相一致的系數(shù)。最后,把不同方案目標(biāo)的效用值乘以權(quán)重系數(shù),再相加求和,方案所得總和值最低的即為最優(yōu)方案。即

(1)

式中:Ki為各目標(biāo)的效用值權(quán)重系數(shù),Ci為各目標(biāo)的效用值,n為優(yōu)化目標(biāo)數(shù)。

2.2 野營裝備物資儲(chǔ)備布局模型構(gòu)建

儲(chǔ)備布局模型的構(gòu)建,應(yīng)當(dāng)從實(shí)際情況出發(fā),立足現(xiàn)有條件,本著綜合效益最佳的原則,對(duì)布局進(jìn)行相對(duì)合理的選擇調(diào)整,避免大幅度調(diào)整。根據(jù)對(duì)野營裝備物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備布局的要求特征,優(yōu)化各儲(chǔ)備點(diǎn)的保障任務(wù),調(diào)整各保障點(diǎn)的儲(chǔ)備品種和容量,或新建新的保障點(diǎn)等。

假設(shè)在某作戰(zhàn)區(qū)域有n個(gè)野營裝備物資儲(chǔ)備點(diǎn),可儲(chǔ)備的最大容量分別為V={V1,V2，…,Vm},儲(chǔ)量分別為Ri(i=1,2,3,…,m);同樣,在此方向上共有n個(gè)需求點(diǎn),各需求點(diǎn)對(duì)某種野營裝備物資的需求量分別是Xj(j=1,2,…,n)。對(duì)于某種野營裝備物資,從儲(chǔ)備點(diǎn)i向需求點(diǎn)j的供應(yīng)量設(shè)為Mij。

設(shè)儲(chǔ)備點(diǎn)i到需求點(diǎn)j的運(yùn)距為Sij,上一節(jié)已經(jīng)提到野營裝備物資調(diào)撥運(yùn)輸?shù)膶?shí)際輸送距離不用完全衡量裝備物資調(diào)運(yùn)的實(shí)際時(shí)間,所以應(yīng)考慮運(yùn)輸速度、道路毀損的安全系數(shù)等因素,將實(shí)際輸送距離換算成標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)距S=dL(其中,L為實(shí)際運(yùn)輸距離,d為折算系數(shù)),標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸距離的折算系數(shù)d可按下式求得

(2)

其中:V0為標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)送速度(km/h),V為實(shí)際運(yùn)送速度(km/h),K為道路修正系數(shù)(≥1),U為安全通過系數(shù)(≥1)。

若考慮換乘或運(yùn)輸方式變化,應(yīng)將各段運(yùn)輸方式下的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)距相加求和,即

(3)

(i=1,2…,n)

設(shè)儲(chǔ)備點(diǎn)i到需求點(diǎn)j的送達(dá)時(shí)間為Tij。

調(diào)運(yùn)成本系數(shù)Kij,是指從儲(chǔ)備點(diǎn)i到需求點(diǎn)j的單位物資、單位距離的運(yùn)費(fèi)系數(shù)。野營裝備物資調(diào)運(yùn)的方式有很多種,各種方式的運(yùn)價(jià)也各不相同,所以調(diào)運(yùn)成本系數(shù)Kij要結(jié)合所采用的各種運(yùn)輸方式的運(yùn)價(jià)以及中轉(zhuǎn)費(fèi)來綜合考慮。

將上述已知量用矩陣表述為

2.3 優(yōu)化保障點(diǎn)任務(wù)

優(yōu)化保障任務(wù)是調(diào)整若干后方倉庫(儲(chǔ)備點(diǎn))對(duì)部隊(duì)(需求點(diǎn))的保障任務(wù),以提高整體保障效益。其本質(zhì)是優(yōu)化各儲(chǔ)備點(diǎn)對(duì)需求點(diǎn)的供應(yīng)量Mij,即在各儲(chǔ)備點(diǎn)的野營裝備物資的儲(chǔ)備量不變的基礎(chǔ)上,把各個(gè)需求點(diǎn)的物資需求量任務(wù)重新分配給各儲(chǔ)備點(diǎn)。因此,預(yù)先準(zhǔn)備不同的任務(wù)分配方案,根據(jù)實(shí)際優(yōu)化目標(biāo)的不同,有針對(duì)性地對(duì)比不同方案,最終挑出最優(yōu)方案。

1)按距離最短要求

2)按時(shí)間最少要求

3)按費(fèi)用成本最小要求

所以,按照多目標(biāo)規(guī)劃的方法,即

(4)

(5)

該多目標(biāo)規(guī)劃可用線性規(guī)劃的單純形法求解,將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo),求出可行解,從而確定最佳的保障方案。

2.4 調(diào)整儲(chǔ)備點(diǎn)品種和容量

在上一小節(jié)中當(dāng)不能求出可行解時(shí),即模型求出的最小值仍偏大,表示即使調(diào)整了保障的任務(wù),野營裝備的儲(chǔ)備仍不能滿足部隊(duì)?wèi)?zhàn)士戰(zhàn)時(shí)需求。在部隊(duì)位置確定、野營裝備物資需求量一定和儲(chǔ)備點(diǎn)位置明確的情況下,應(yīng)調(diào)整儲(chǔ)備點(diǎn)的野營裝備物資儲(chǔ)備的品種及容量,使整體保障效益最佳。

優(yōu)化不同儲(chǔ)備點(diǎn)對(duì)于需求點(diǎn)的保障量,重新計(jì)劃不同儲(chǔ)備點(diǎn)的最佳儲(chǔ)量。引入一個(gè)調(diào)整目標(biāo)函數(shù)的常量Z0,根據(jù)不同的調(diào)整目標(biāo),求解最優(yōu)可行解。

1)按距離最短要求

2)按時(shí)間最少要求

3)按費(fèi)用成本最小要求

所以,按照多目標(biāo)規(guī)劃的方法,即

(6)

(7)

2.5 新建保障點(diǎn)

當(dāng)優(yōu)化了原有保障點(diǎn)的保障任務(wù),并且對(duì)野營裝備物資種類與數(shù)量進(jìn)行修改后,如果依然無法滿足部隊(duì)相應(yīng)保障任務(wù)的實(shí)際需求,就必須進(jìn)行儲(chǔ)備點(diǎn)的新建,并重新對(duì)儲(chǔ)備布局進(jìn)行安排[8]。

首先構(gòu)想x個(gè)用于備選的儲(chǔ)備點(diǎn),這些儲(chǔ)備點(diǎn)不能離需求點(diǎn)太遠(yuǎn),影響保障力的發(fā)揮;亦不能離保障點(diǎn)太近,由于保障點(diǎn)自身防護(hù)能力較弱而會(huì)存在遭破壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此,用不等式表示為

SMin≤S(m+1)j≤Smax(j=1,2,…n)

1)按距離最短要求

2)按時(shí)間最少要求

3)按費(fèi)用成本最小要求

所以,按照多目標(biāo)規(guī)劃的方法,即

(8)

(9)

該多目標(biāo)規(guī)劃可用線性規(guī)劃的單純形法求解,將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo),求出可行解M(m+1)j,從而確定最佳的保障方案。

3 野營裝備物資儲(chǔ)備布局模型結(jié)果分析

基于多目標(biāo)規(guī)劃的野營裝備物資儲(chǔ)備布局模型完成優(yōu)化后,對(duì)其進(jìn)行結(jié)果分析:1)現(xiàn)行的野營物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備在信息化條件下突顯諸多局限性,野營裝備物資輪換更新、儲(chǔ)備結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)備規(guī)模、儲(chǔ)備布局等諸多問題日益突出,該模型的建立可以進(jìn)一步拓寬野營裝備物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備研究的范圍,對(duì)已有的理論知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充和豐富;2)在面臨諸如作戰(zhàn)樣式深刻變化、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展、聯(lián)合保障任務(wù)繁重等各種挑戰(zhàn)時(shí),該模型的建立有助于為野營物資儲(chǔ)備提高經(jīng)濟(jì)效益、解決布局矛盾提供理論指導(dǎo);3)該模型研究背景為和平時(shí)期野營裝備物資布局,若研究背景為戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,達(dá)到軍事效益為最終目的,可將模型中運(yùn)輸成本影響因素舍去,繼續(xù)沿用相關(guān)公式進(jìn)行演算,得到相應(yīng)的戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的布局模型。

4 結(jié)束語

近年來,軍隊(duì)野營裝備物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備規(guī)模急劇擴(kuò)大,新裝備、新品種增多,所以應(yīng)當(dāng)更新野營裝備儲(chǔ)備觀念,深刻探究現(xiàn)行野營物資儲(chǔ)備的問題,分析野營物資戰(zhàn)備儲(chǔ)備的特點(diǎn),研究新形勢(shì)下野營裝備物資儲(chǔ)備布局,推動(dòng)野營裝備物資儲(chǔ)備建設(shè)發(fā)展,提高野營裝備保障能力,有助于實(shí)現(xiàn)決策管理的科學(xué)性、可操作性,對(duì)適應(yīng)轉(zhuǎn)變后勤保障力生成模式要求具有重大意義。