軍事物流仿真模型技術(shù)研究

石玉峰　顧幫余　王金偉

摘要:為了更好地進(jìn)行物流體系規(guī)劃和方案評(píng)估,文章提出了軍事物流仿真問題。描述了國內(nèi)外軍事物流仿真進(jìn)展情況及主要問題。提出了從實(shí)體建模、業(yè)務(wù)建模、行動(dòng)建模的仿真思路和技術(shù)框架模型。

關(guān)鍵詞:軍事物流;仿真;技術(shù)框架

中圖分類號(hào):TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

Abstract: In order to better design logistics system and evaluate plan, the simulation technology of military logistics is studied. The evolution survey from abroad and inland is summarized along with problems. The modeling methods of entity, operation and activity are proposed as well as technology framework.

Key words: military logistics; simulation; technology framework

現(xiàn)代戰(zhàn)爭呈陸、海、空、天、電多維態(tài)勢(shì),作戰(zhàn)雙方對(duì)抗空前激烈,軍需物資、食品藥品、油料彈藥消耗越來越大。戰(zhàn)爭對(duì)各類物資的高需求和突發(fā)性,要求軍事物流系統(tǒng)必須提前布局、精細(xì)籌劃、快速反應(yīng)和精準(zhǔn)控制,并隨戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)的改變而靈活調(diào)控物資的流向、流量。戰(zhàn)前如何科學(xué)籌劃、戰(zhàn)中如何精準(zhǔn)調(diào)控、戰(zhàn)后如何客觀評(píng)估,是各級(jí)保障單位必須做好的工作。計(jì)算機(jī)仿真是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)建模技術(shù),采用虛擬現(xiàn)實(shí)方法,對(duì)系統(tǒng)的功能性、行為活動(dòng)或事件進(jìn)行模擬和評(píng)估的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。由于計(jì)算機(jī)仿真具有低成本、可重復(fù)實(shí)驗(yàn)、可視化效果好等特點(diǎn),將計(jì)算機(jī)仿真運(yùn)用于軍事物流,可輔助進(jìn)行物流系統(tǒng)、設(shè)施及功能的規(guī)劃和物資采購、補(bǔ)充、儲(chǔ)存、配送、運(yùn)輸?shù)确桨傅耐蒲莺蛪毫y(cè)試,分析評(píng)估物流系統(tǒng)的應(yīng)急反應(yīng)能力、高強(qiáng)度大批量配送能力、抗惡劣天氣、道路損毀運(yùn)輸能力。為此,軍事物流仿真技術(shù)已成為軍事物流研究的重點(diǎn)。

1國內(nèi)外研究綜述

自20世紀(jì)60年代,美軍首次利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行作戰(zhàn)仿真以來,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在作戰(zhàn)、訓(xùn)練、后勤保障等方面得到了快速發(fā)展。尤其在伊拉克戰(zhàn)爭后,為了加快部隊(duì)轉(zhuǎn)型,美軍借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)未來戰(zhàn)爭進(jìn)行逼真再現(xiàn),相繼建立了美國參謀長聯(lián)席會(huì)議兵力結(jié)構(gòu)、資源和評(píng)估部、美國國防部國防建模與仿真辦公室(DMSO)等部門實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)和后勤等情況的分析與評(píng)估。其中,涉及后勤領(lǐng)域的采辦、物流及RMS仿真一直是美國國防部建模與仿真技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域,也是國防部節(jié)約采辦開支、縮短開發(fā)周期、提高戰(zhàn)備完好性和保障費(fèi)效比的有效手段。從20世紀(jì)70年代以來,主要發(fā)達(dá)國家軍隊(duì)先后開發(fā)了TOPSAM、LCOM、OPUS10等仿真模型應(yīng)用于勤務(wù)保障機(jī)構(gòu)設(shè)置、庫存控制、供應(yīng)策略、運(yùn)輸?shù)群笄跊Q策。在民用領(lǐng)域,也有大量的仿真技術(shù)應(yīng)用于物流規(guī)劃和運(yùn)作。美國UPS運(yùn)用仿真技術(shù),以滿足客戶服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo),研究在龐大的人員車輛配置和成本之間取得最佳平衡策略。寶潔提出要設(shè)計(jì)一個(gè)覆蓋北美的高效的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)不但要滿足客戶的日常訂單處理和配送要求,還要具有極強(qiáng)的抗波動(dòng)性,寶潔公司采用的解決辦法也是物流仿真技術(shù)。

在國內(nèi),相關(guān)科研院所和公司從20世紀(jì)90年代就開始仿真技術(shù)及其在物流中的應(yīng)用研究。例如,國家郵政局在進(jìn)行多個(gè)郵政物流中心的規(guī)劃時(shí),中郵科技采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為其進(jìn)行了設(shè)施布局和郵件處理流程的仿真,蘇寧電器采用RaLc三維仿真軟件對(duì)其營銷網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了仿真。一些軍事院校也陸續(xù)發(fā)表了庫存控制、運(yùn)輸方面的仿真研究文章。根據(jù)目前研究情況,物流仿真基本還處于起步階段,與國外相比還有不小的差距,主要表現(xiàn)在:一是仿真基礎(chǔ)理論、仿真建模技術(shù)研究多,實(shí)用化的物流仿真成果少;二是單一保障單元、單一保障業(yè)務(wù)仿真多,成體系的物流仿真少;三是結(jié)果計(jì)算型仿真多,過程推演型、人機(jī)交互型、對(duì)抗型、分析型仿真少。

2仿真建模研究

通過對(duì)軍事物流組織與業(yè)務(wù)的分析,要做好軍事物流仿真建模,必須從“節(jié)點(diǎn)”和“流程”入手,區(qū)分物流指揮與業(yè)務(wù)活動(dòng)兩個(gè)層次,以體系規(guī)劃和方案評(píng)估為目標(biāo),從實(shí)體、業(yè)務(wù)、行動(dòng)方面進(jìn)行全系統(tǒng)、全過程的仿真建模。

2.1軍事物流實(shí)體建模

物流實(shí)體仿真,就是采用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法,開發(fā)物流保障實(shí)體、物流裝備、運(yùn)輸工具、交通設(shè)施和自然環(huán)境等二維、三維模型,并給一些特殊的實(shí)體定義相關(guān)業(yè)務(wù)屬性,如倉庫的庫存與收發(fā)能力屬性、車輛的載重與速度屬性等。仿真實(shí)體包括:

(1)物流機(jī)關(guān)、后方倉庫、野戰(zhàn)貨場(chǎng)、供應(yīng)站等物流保障實(shí)體的二維、三維模型。

(2)立體貨架、碼跺機(jī)、傳送帶、叉車、吊車等物流裝備的二維、三維模型。

(3)火車、汽車、飛機(jī)、輪船、輸油管道等運(yùn)輸工具的二維、三維模型。

(4)火(汽)車貨運(yùn)站、機(jī)場(chǎng)、碼頭以及道路、橋梁等交通設(shè)施的二維、三維模型。

2.2軍事物流業(yè)務(wù)建模

運(yùn)用隨機(jī)過程、排隊(duì)論等數(shù)學(xué)方法,對(duì)物資的需求計(jì)劃、籌措、收發(fā)、配送、運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)進(jìn)行業(yè)務(wù)建模。具體包括:

(1)需求計(jì)劃模型。主要建立部隊(duì)物資的周期性消耗、戰(zhàn)役(戰(zhàn)術(shù))級(jí)消耗和倉庫周期性自然損耗規(guī)律,建立包括物資的品種、數(shù)量、質(zhì)量以及需要時(shí)間、地點(diǎn)計(jì)劃模型。

(2)物資籌措模型。主要以數(shù)學(xué)方法描述在一定時(shí)間、一定區(qū)域范圍內(nèi)通過采購、調(diào)撥、地方動(dòng)員可以補(bǔ)充的物資數(shù)量模型。

(3)收發(fā)作業(yè)模型。主要以數(shù)學(xué)方法描述單位時(shí)間內(nèi)倉庫收貨、取貨、揀選、分貨、配貨、包裝、發(fā)付等物資數(shù)量模型。

(4)裝卸發(fā)運(yùn)仿真。主要以數(shù)學(xué)方法描述車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等在單位時(shí)間內(nèi)可裝、卸物資的數(shù)量或發(fā)行的車皮數(shù)、飛機(jī)架數(shù)等。

(5)運(yùn)輸仿真。主要以數(shù)學(xué)方法描述不同運(yùn)輸方式、不同運(yùn)輸工具在不同路段、航線的行駛速度模型。

2.3軍事物流行動(dòng)建模

通過對(duì)物流保障行動(dòng)的業(yè)務(wù)流程與指揮流程分析,建立物流機(jī)關(guān)、倉庫(后方倉庫、野戰(zhàn)貨場(chǎng))、運(yùn)輸部隊(duì)等仿真實(shí)體的業(yè)務(wù)模型和指揮模型。具體包括:

(1)物流指揮建模。以作戰(zhàn)條令、指揮程序、狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則等方式,描述物流機(jī)關(guān)在物流過程的有關(guān)需求計(jì)劃、任務(wù)籌劃、指揮控制、行動(dòng)協(xié)同、總結(jié)評(píng)估等指揮過程。

(2)業(yè)務(wù)活動(dòng)建模。以作戰(zhàn)條令、指揮程序、狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則等方式,描述各保障實(shí)體根據(jù)物流計(jì)劃、物流過程中的行動(dòng)控制命令進(jìn)行物資籌措、收發(fā)、配送、運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)。

(3)保障態(tài)勢(shì)建模。以二維方式在電子地圖上顯示保障態(tài)勢(shì),包括戰(zhàn)區(qū)內(nèi)在儲(chǔ)、在運(yùn)、在用物資的分布態(tài)勢(shì)、訂貨(補(bǔ)充)態(tài)勢(shì)、后方倉庫、野戰(zhàn)貨場(chǎng)、供應(yīng)站等單位的保障能力態(tài)勢(shì)、部隊(duì)物資需求態(tài)勢(shì)、保障行動(dòng)過程中的物資流向與流量態(tài)勢(shì)。

2.4導(dǎo)調(diào)控制與評(píng)估

在進(jìn)行仿真時(shí),還必須考慮對(duì)仿真過程的導(dǎo)調(diào)與評(píng)估問題。具體包括:

(1)導(dǎo)調(diào)控制。以計(jì)劃導(dǎo)調(diào)和隨機(jī)導(dǎo)調(diào)方式,對(duì)軍事物流仿真進(jìn)行導(dǎo)調(diào)控制,包括數(shù)據(jù)初始化、想定設(shè)計(jì)、進(jìn)程控制、人工干預(yù)等。

(2)壓力測(cè)試。從應(yīng)急反應(yīng)、高強(qiáng)度大批量配送、惡劣天氣、道路損毀等方面進(jìn)行物流體系的保障能力壓力測(cè)試,分析保障效果、效能與各影響因素的關(guān)系。

(3)綜合評(píng)估。從保障籌劃計(jì)劃的決策質(zhì)量、保障指揮控制的準(zhǔn)確性與及時(shí)性、保障任務(wù)執(zhí)行的效率、保障投入與對(duì)作戰(zhàn)支持效果建立評(píng)估指標(biāo)體系,采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)評(píng)估與人工評(píng)估、靜態(tài)評(píng)估與動(dòng)態(tài)評(píng)估相結(jié)合方法,對(duì)物流體系以及保障方案進(jìn)行綜合評(píng)估。

(4)輔助規(guī)劃。在綜合評(píng)估和壓力測(cè)試分析基礎(chǔ)上,進(jìn)行物流體系重要節(jié)點(diǎn)的選址規(guī)劃、儲(chǔ)存布局規(guī)劃、保障能力規(guī)劃等。

3仿真技術(shù)框架

由于軍事物流系統(tǒng)是一個(gè)包含多個(gè)實(shí)體單元、多類業(yè)務(wù)活動(dòng)、多種指揮流程的復(fù)雜軍事系統(tǒng),采用高層體系結(jié)構(gòu)(High Level Architecture,HLA)進(jìn)行軍事物流仿真軟件設(shè)計(jì)是一種比較好的方法。如圖1示,為基于HLA的軍事物流仿真軟件技術(shù)（上接第89頁）框架。其核心思想就是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò), 將分布于不同位置的仿真設(shè)備（指計(jì)算機(jī)）和相關(guān)成員（指各功能單元仿真軟件）以仿真聯(lián)邦的形式有機(jī)地聯(lián)接，形成一個(gè)統(tǒng)一的聯(lián)邦整體，通過RTI（Run Time Infrastructure）進(jìn)行信息交換，形成一個(gè)時(shí)空一致，人機(jī)交互的綜合仿真環(huán)境。

在進(jìn)行仿真時(shí)，還必須設(shè)定戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)級(jí)物流想定，通過事件和流程驅(qū)動(dòng)仿真進(jìn)程，控制各成員的仿真業(yè)務(wù)活動(dòng)和信息交互，推演物流保障行動(dòng)。如圖2示為典型想定下的仿真流程示意。

在仿真開發(fā)工具方面，針對(duì)不同仿真內(nèi)容可選用不同的軟件工具。物流業(yè)務(wù)的數(shù)學(xué)模型仿真可選用Matlab工具軟件，二維物流保障態(tài)勢(shì)仿真可選用MapInfo或Arcgis地圖工具開發(fā)，物資收發(fā)、配送、裝載等物流業(yè)務(wù)的三維仿真可選用FLexsim和AutoMod工具軟件，人機(jī)交互界面可采用VC、Delphi開發(fā)工具，數(shù)據(jù)平臺(tái)可選用Oracle、SQLSERVER等數(shù)據(jù)庫。

4結(jié)束語

本文以軍事物流仿真為研究對(duì)象，總結(jié)了國內(nèi)外軍事物流仿真的研究情況和存在的主要問題，提出了從實(shí)體建模、業(yè)務(wù)建模、行動(dòng)建模進(jìn)行軍事物流體系仿真研究思路，給出了軍事物流仿真技術(shù)框架。鑒于保密和文章篇幅，本文沒有給出詳細(xì)的仿真技術(shù)細(xì)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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