基于熵權和AHP的油料調撥運輸優化決策模型研究*

周剛剛 王 永 梁振江

（1.陸軍勤務學院勤務指揮系 重慶 401311）（2.軍委后勤保障部采購服務中心 北京 100071）（3.32322部隊保障部 烏魯木齊 830001）

1 引言

油料調撥運輸，是集油料籌、儲、加等環節為一體的紐帶，是典型的多目標運輸保障問題，其實質是資源優化配置，合理的分配油料資源、調配運輸力量，實時、實地、適量的保障部隊供應需求是十分必要的。

2 問題的提出

未來高技術條件下的聯合作戰行動，參戰力量多元、作戰節奏加快、攻防轉化頻繁，用油裝備種類繁多、數量大，油料需求時短量大，保障任務艱巨。油料的調撥運輸受油源、運輸力量、距離、道路狀況、受敵威脅程、任務緊急程度等多種因素影響，使得油料保障的難度增加［1］。因此，科學合理的建立油料調撥運輸模型，有助于輔助油料保障決策，提供高效可靠油料供應保障，確保部隊作戰任務的順利完成。

3 油料調撥運輸效能評估

3.1 油料調撥運輸效能評估指標體系的建立

戰時進行油料的調撥運輸，對擔負任務的部分隊進行效能評估，確保保障任務的順利完成具有十分重要的現實意義。

油料調撥運輸效能評估指標體系按照油料調撥運輸效能的構成要素、節點等方法建立，構建“目標層--約束層--基礎層”。本文主要以指揮控制能力、運輸保障能力、防衛能力、綜合能力等要素建立油料調撥運輸效能評估體系。如圖1。

圖1 油料調撥運輸效能的層次結構圖

3.2 構建體系矩陣

根據AHP基本原理，對各層次相關因素之間的相對重要性構建體系判斷矩陣，即假設n個因子X=｛x1，x2，…xn｝對因素Z的影響大小，用aij表示xi、xj對Z的影響大小之比，形成判斷矩陣A=(aij)n×n表示。利用1～9及其倒數作為指標的評估標度，數值越小，表示兩個因素之間的重要性對比度越小；反之，數值越大，重要性對比度越大［2～5］。

則：

式中λmax表示判斷矩陣A的最大特征根，W為對應λmax的正規化特征向量，Wi表示相應單因素的權值。

3.3 矩陣的層次權值與檢驗

為了檢驗判斷矩陣的一致性，引入一致性指標CI，定義為

判斷矩陣是否滿足以下關系：

當CI=0時，表示矩陣具有完全一致性，當λmax-n越大，CI越大，矩陣的一致性越差。為了檢驗矩陣是否具有滿意的一致性，引入平均隨機一致性指標RI。

式中CIi表示ai對應的A層中判斷矩陣的一致性指標，RIi表示ai對應的A層中判斷矩陣的一致性指標。

當CR≤0.01時，認為矩陣具有滿意的一致性。

表1 判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI

4 油料調撥運輸多目標優化決策

在綜合評估部隊油料調撥運輸效能的基礎上，充分結合保障任務，依據保障能力大小，科學考量關鍵因素，優化決策方案，實現軍事效益和經濟效益的最大化。

4.1 確定影響油料調撥運輸的因素

由于作戰過程中，油料調撥運輸受到諸多不確定因素的影響，是一個典型的多目標、多屬性的分配決策問題，主要影響因素包括油源、距離、成本、時間、道路狀況、運輸力量、運輸方式、庫存量、受敵威脅程度等，每一個因素具有不同的屬性值，決定其影響程度的大小差異。

1）油源

國家、軍隊石油能源實力是戰時油料保障能力的基石，煉油廠、后方油庫、中石化、中石油企業等將成為我軍主要的油源，是油料保障要素和油料保障效益轉化的紐帶，其儲存量、生產效益對戰時油料保障效能具有重要的影響。

2）調撥運輸成本

戰爭是國家經濟實力的對抗，作戰物資消耗巨大，需要雄厚的經濟基礎作為支撐，經濟基礎在一定程度是決定著戰爭的最后勝利與否。油料作為最重要的作戰消耗物資，數量大、種類多，必須充分考慮其油料保障的成本因素，過猶不及或準備不充分都將制約作戰油料保障活動。

3）運輸距離

油料運輸方式多樣，可采取鐵路、公路、水路、航空、管線等多種手段，未來作戰戰機瞬息萬變、作戰樣式轉換頻繁、對抗激烈，機械化程度越高，油料消耗量越大，油料運輸效益的高低直接關乎作戰進程的推進，選擇便宜、快捷的運輸線路十分必要。

4）道路狀況

戰場道路交通狀況是戰時油料運輸保障的基礎和前提，是決定油料運輸方式和運輸效能的主要因素，良好的道路交通狀況是油料運輸計劃組織實施的現實基礎和必要條件，應盡可能地選取通行能力強、運距短的道路。

5）任務緊急程度

戰時油料保障對象多元，保障時間有限，任務輕重緩急，油料運輸保障必須做到有的放矢，突出重點，兼顧一般，根據作戰任務的需求的進行實時調整，準確分析保障需求，將任務區分為特急、緊急、一般。

6）受敵威脅程度

油運輸保障作為后勤的重要活動，戰時成為敵打擊破壞的重要目標，受敵威脅程度大小直接關乎油料調撥運輸活動是否能夠順利實施，必須確保油料運輸安全。

本問題中將油源、成本、距離、道路狀況、緊急程度、受敵威脅程度等因素作為模型建立的基本屬性。考慮油料調撥運輸保障的實際，為了更好的研究油料調撥運輸的多目標優化決策問題，借助熵權法，構建油料調撥運輸決策優化模型。

圖2 油料調撥運輸影響因素

4.2 油料調撥模型的建立

假設有m個油庫，儲存w種油品，k條道路，對n支部隊實施油料調撥補給，部隊需求z種油料（z＜n），問題即在滿足部隊油料供應需求基礎上，如何實現調運輸效益最大化，建立數學模型如下：

其中Cijk表示從第i個油庫運往第j個部隊第k種油料的單位運價，Xijk表示從第i個油庫運往第j個部隊第k種油料的運輸量；aik是第i個油庫第k種油料的庫存量，bjk是j個部隊k種油料的總需求量。

對于多目標優化問題，由于各個目標的評價指標的量綱、單位、數量級不統一，需進行歸一化處理，將決策矩陣轉化為標準化再決策［6～9］。即將原決策矩陣D=（xij）m×n，轉化為標準矩陣R=（rij）m×n。

4.3 熵權法確定模型屬性的權重

熵權法的基本原理基于模型中各方案參數值差異，熵權值大小，權衡各指標的重要性。本文以熵權法權衡油料調撥運輸模型的影響因素，油料調撥運輸各方案之間的重要度對比，建立相應的優化決策模型［10～12］。決策者初步對多個方案的距離、道路狀況、緊急程度等因素進行重要性指標評估，構建系數矩陣λj，在m個方案n個屬性的優化決策問題中，第j個屬性的熵定義為

當Pij=0時，Eij=0；當 0≤pij≤1，0≤Eij≤1；則各屬性的權系數為

式中dj=1-Ej，進一步修正權系數λ'j則：

根據決策矩陣提供的信息來修正決策者先前決定的優先權重，最后按照熵權值大小排序，值越大，其代表的指標重要性越高，依次選擇最佳調撥運輸方案。

5 實例計算

某部接到任務，從A地向B地實施油料運輸保障任務，現有4種方案可供參考，主要以受敵威脅程度、任務緊急程度、距離、成本、可靠性、機動性等6個指標作為參考，決策者在綜合考量基礎上做出最優化選擇。

5.1 部隊油料調撥運輸效能進行評估

根據AHP方法的基本原理，對各層次評估指標進行賦值，構建對應的判斷矩陣如表2。

表2 判斷矩陣分布表

可見，上述矩陣計算可得判斷矩陣滿足一致性檢驗，各元素相對總目標的權重W為

假設專家對各指標的的滿意度分別為

則該保障部隊的油料調撥運輸效能值為：

5.2 油料調撥運輸方案優化決策

根據油料調撥運輸方案，以主要影響因素為權衡指標，如表3。

表3 影響因素權衡指標

1）通過歸一化得到標準化決策矩陣：

2）計算出Pij得：

3）計算單個指標的熵 Ej、偏離度 dj及權重 wj，即：

4）利用專家打分得到優先權重：

5）利用熵技術，可計算修正系數：

可見，最優方案為A3。

6 結語

本文在分析戰時油料調撥運輸保障構成要素的基礎上，在考慮戰場復雜環境的現實基礎上，重點考慮油料調撥運輸效能評估、方案優化決策，基于AHP、熵權法綜合運用，建立數學模型，對解決戰時油料調撥運輸問題具有一定的參考借鑒價值。本文只是鑒于油料調撥運輸優化模型的基本思路和構想，需日后不斷的實踐、調整和完善，更加貼合作戰油料調撥運輸保障的實際。