部隊機動投送計劃選擇的多屬性決策模型及求解

彭成宇

(陸軍軍事交通學院，天津 300161)

1 問題現狀

通過對“兵力投送”、“部隊機動”以及“聯合投送”的定義[1-2]，機動投送可定義為“部隊為達成一定的作戰目的，爭取戰場主動或營造有利態勢，綜合運用自身建制運力和其他運載工具，將軍事力量輸送到作戰或任務區域的軍事行動”。部隊實施機動投送通常是在上級作戰任務和投送指示明確的情況下擬制具體機動投送計劃，涉及確定投送方式、部隊梯隊編組、選擇投送路徑、明確裝卸及轉運事宜以及協調投送保障資源等重難點問題。投送計劃的優劣主要體現在投送方式和路徑選擇，二者是相互影響的過程，選定投送方式是選擇對應投送路徑的前提，投送路徑的選擇又是衡量投送方式優劣的依據，在進行評估時不能將二者獨立思考。

目前部隊機動投送方式和路徑選擇往往采取定性的選擇方法。通常根據被投送裝備物資的技術特征，投送距離、投送路徑所處的環境以及上級指定要求，結合不同投送方式的經濟技術特性選擇最適合的方案，隨意性較大。趙言濤[3]、王多姿[4]等在地方物流運輸方式評估模型方面的研究和張衡[5]、海軍[6]、王春穎[7]等在部隊投送能力評估和方式選擇方面的研究，對本問題研究具有借鑒意義和指導價值。

2 多屬性決策模型建立

2.1 評估指標體系的構建

王多姿[4]將運輸成本、時間、風險、便捷性、準時性五大因素作為選擇運輸方式評價指標，同時以ELECTRE-I算法完成計算分析，得出相對合理結論；海軍[6]利用層次分析法在投送方式分擔率上考慮運載能力、在途時間、運費、裝載速度、運行間隔、運達準確性因素；王春穎[7]提出的基于能力的戰略投送能力評估指標中考慮通道運輸能力、樞紐銜接轉運能力等影響因素。綜合考慮部隊機動投送的特殊性、結合文獻研究，本文選擇投送持續時間、投送風險[8]、投送便捷性、投送成本構建計劃選擇的評估指標體系，并運用信息熵權法確定屬性權重，采用ELECTRE-I算法進行求解，為部隊機動投送計劃選擇提供參考依據。

2.1.1 投送持續時間

投送持續時間由途中行駛時間和發出準備時間組成。途中行駛時間可依據區段內的路徑里程與投送方式對應運載工具的運行速度計算可得；發出準備時間，與運載工具籌備時間、裝卸(轉運)點的日投送(卸載)梯隊數量、部隊裝卸訓練水平等有關。

2.1.2 投送風險

指揮員根據戰場動態信息和任務意圖理解，對投送區域內的自然環境、社會環境、通道設施、我軍操作以及敵軍破壞6個方面潛在風險發生概率綜合研判。自然環境風險包括自然災害、天候、地形等對投送方式的影響，執行抗震救災、跨區遠程投送任務時須重點考慮；社會環境風險主要是指沿途社情、民情、文化背景的影響，通常在跨域投送須重點考慮；基礎設施風險考慮沿途路線、樞紐及卸載的基礎設施情況，如我國東西路網基礎設施差距大，采用公路投送時易造成道路擁堵等遲滯投送行動的風險；我軍操作風險主要是對人員進行駕駛操作、裝卸載及銜接轉運環節潛在風險進行評估；敵軍破壞風險主要是敵情影響下對投送道路和被投送部隊打擊概率的預判評估。

2.1.3 投送便捷性

投送便捷性根據途中交通樞紐裝卸能力、銜接轉運能力、組織工作量和難度進行確定，如航空運輸運量小、裝備適運要求高、被運對象數量較多時，容易增加投送組織工作量，降低便捷性。

2.1.4 投送損耗

機動投送的核心是將部隊整建制投送到作戰任務地域，確保到達預定地域后能快速形成戰斗力。在投送過程中應最大程度上減少部隊損耗，保持人員、裝備的良好作戰狀態。如為減少投送時裝備性能損耗設置運距限制，履帶裝備機動距離達20 km以上時需采取鐵路方式；摩托化機動距離應控制在中短距離，行駛里程越長，組織難度越大、事故情況多，人員裝備狀態損耗大，在持續中距離行駛后損耗出現倍數增長。

2.2 多屬性模型評價過程

部隊機動投送方式選擇是多屬性決策問題，但不同屬性之間具有一定的補償性，如鐵路投送適合投送距離較遠、運量大、受天候影響小的情況，在靠近部隊待機地域或作戰前沿會帶來較高的投送風險；水路運輸運量大，轉運方便，投送損耗低，但運輸時間長，體現各屬性之間具有“部分補償性”的特征。

基于部隊機動投送計劃選擇影響因素之間具有“部分補償性”的特征，采取改進ELECTRE-I算法，通過計算一致閾值和矛盾閾值的方法分別構建屬性一致占優矩陣和矛盾占優矩陣，分析屬性間的“部分補償性”的特征，通過集成占優矩陣進行備選計劃排除，選取最優投送計劃。

首先構建決策矩陣R=(xij)i×j，其中xij是計劃Ai的影響因素Xj的評價值。

3 模型求解——ELECTRE-I算法

ELECTRE-I算法是針對多屬性決策問題中選擇問題的算法，計算步驟如下：

步驟1，計算加權規范化決策矩陣V。V(Ai)=WR,W=(ω1,ω2,…ωm)，其中ωj是屬性Xj的權重，rij是決策矩陣R中xij的標準化處理結果。

步驟2，確定一致集和矛盾集。為判斷決策方案Ak和Al之間的優于關系，將屬性比較的集合劃分為兩個不相交的子集：一致集Ckl和矛盾集Dkl，Ckl由所有偏好Ak不劣于Al的準則組成，其補集為矛盾集Dkl。

Ckl={j|xkj≥xlj}，Dkl={j|xkj

基于閾值構造屬性一致占優矩陣F：若ckl≥c，則fkl=1，否則為0。矩陣中元素1代表一個方案對另一個方案的優勢。

基于閾值構造屬性矛盾占優矩陣G：若dkl≤d，則gkl=1，否則為0。

步驟7，計算屬性集成占優矩陣E。屬性一致占優矩陣F與矛盾占優矩陣G的交點，得到屬性集成占優矩陣E=[ekl]，其構成要素ekl=fkl·gkl。

步驟8，篩選，剔除不合適的方案。

根據ELECTRE-I算法，在屬性集成占優矩陣E計算中比較各方案進行排除。

4 實例分析

某部由 A營區綜合利用鐵路、公路、水路3種運輸方式機動至B地區完成部署，附近水域為渤海灣，共12個梯隊，擬制3個計劃:選擇公路投送,鐵路投送和公水聯投。依據構建的指標體系選取投送持續時間、投送風險、投送便捷性、投送損耗4個屬性構成投送方案的屬性集合，并對其中定性指標進行綜合量化處理，投送風險和投送損耗為成本指標，投送便捷性為效益指標。指標屬性評價值見表 1，定量等級量化見表 2。

表1 機動投送計劃屬性評價值

表2 定量等級量化

步驟1：建立決策矩陣和屬性權重確定。根據機動投送計劃屬性評價值，得到決策矩陣R:

對決策矩陣R進行規范化處理可得：

根據信息熵權法計算權重，計算結果如下：

當指揮員沒有偏好的權重系數時，直接采用wj作為權重系數;如果指揮員對指標有偏好主觀權重，需要對權重系數進行修正。

計算加權規范化決策矩陣V：

步驟2：確定一致集Ckl和矛盾集Dkl。

C12={1,3},D12={2,4},C13={3},D13={1,2,4},C23={2,4},D23={1,3}。

步驟3和步驟4：構造一致矩陣C和構造矛盾矩陣D。

步驟5：計算屬性一致占優矩陣F。

步驟6：計算屬性矛盾占優矩陣G。

步驟7：計算屬性集成占優矩陣E。

步驟8：對方案進行排除選取。由集成占優矩陣可得鐵路投送和水公聯投的方案比公路投送方案好，排除方案1；鐵路投送比水公聯投好，排除方案3，最終選取鐵路輸送的方式。一般情況下符合部隊遠距離機動投送的選擇結果，能夠較好地減少投送損耗，保持部隊人員和裝備的戰斗狀態。

5 結束語

機動投送計劃選擇是一個多案比較優選的客觀過程，要求依據一套評估標準對每個候選的行動計劃逐一進行分析和比較，從而向指揮員推薦一套更為合理的行動計劃。本文構建以投送持續時間、投送風險、投送便捷性、投送損耗為評估指標的多屬性決策模型，結合ELECTRE-I算法進行機動投送計劃的優選，最后通過實例驗證了模型和方法的可行性和科學性。