基于模糊評價的補給策略優(yōu)選研究＊

劉海軍 彭紹雄 張信明 鄒 強

（1.海軍航空工程學院研究生管理大隊 煙臺 264001）（2.海軍航空工程學院飛行器工程系 煙臺 264001）（3.海軍旅順軍械技術(shù)保障大隊 旅順 116041）

1 引言

隨著遠洋軍事活動的開展，越來越多的艦艇編隊邁出近海，走向深藍。但是，由于艦艇噸位限制，各種物資存儲量有限，無法滿足編隊長達數(shù)月的遠洋物資消耗。因此，遠洋艦艇編隊物資補給也隨著艦艇技術(shù)不斷進步而不斷發(fā)展。美國海軍戰(zhàn)略家馬漢在其《海軍戰(zhàn)略》一書中指出：“艦隊在海上與敵人周旋，需要燃料、彈藥、糧食。沒有糧食，固然難以持久；沒有彈藥，就只能等著挨打；沒有燃料，連退卻也不可能。”然而，目前我國由于海軍戰(zhàn)略、艦艇性能等因素的影響，遠洋補給發(fā)展相對比較落后。為了適應未來海軍發(fā)展需要，對遠洋艦艇編隊補給策略進行研究顯得越發(fā)重要。

艦艇補給涉及食品、燃料、人員及軍械的轉(zhuǎn)運、補充。其中比較具有特色的是軍械補給，受補給設(shè)備性能、軍械存儲規(guī)模、軍械消耗速度等因素影響，既能體現(xiàn)補給的普遍性，又能體現(xiàn)出軍械補給對時間要求的特殊性。本文運用模糊評價法研究艦艇編隊軍械補給策略優(yōu)選問題。

2 模糊綜合評價法

模糊理論是美國的克萊加州大學（University of California at Berkely）的自動控制專家Zadeh教授于1965年提出的。模糊綜合評判是建立在事物的模糊性的基礎(chǔ)上，考慮多種含有模糊性的因素影響下對某事物作出綜合的評價。模糊集合是模糊理論的基礎(chǔ)。模糊集合的概念可以表示如下：一般而言，在不同程度上具有某種特定性質(zhì)的所有元素的總和稱為模糊集合。模糊集合是應用事物描述的模糊性而產(chǎn)生的，即對于模糊概念所表現(xiàn)出的差異的中介過渡狀態(tài)，需要引入模糊集合才能用精確的數(shù)學語言對其進行定量的描述。

模糊綜合評價是對給定對象綜合考慮多種模糊因素進行評價和判決的方法。模糊綜合評價一般涉及三個要素：因素集、評價集、單因素評判。模糊綜合評價的一般步驟是［1～2］：

1）確定因素集

評判時所取的因素集是影響評價對象的各個因素所組成的集合，可表示為U＝｛u1，u2，…，un｝，其中ui（i＝1，2，…，n）是影響因素。

2）確定評語集

對評價因素分級的評語的集合，m個評語的集合為V＝｛v1，v2，…，vm｝。

3）確定U中各因素的權(quán)重

4）確定評價矩陣

用rij表示第i個因素對第j種評語的隸屬度，則因素域與評語域之間的模糊關(guān)系可用評價矩陣：

來表示。其中0≤rij＝μR（ui，vj）≤1，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m。

5）綜合評判［3］

把A與R的合成B看做評價者綜合各個因素后對被評價對象作出的最終評價，即模糊綜合評判。模糊綜合評判的數(shù)學模型為

根據(jù)模糊綜合評價方法，其建立綜合評價模型的程序一般為：1）評價因素體系的選擇與確定；2）各評價因素權(quán)重的確定；3）各評價因素隸屬度的確定；4）綜合評價模型的建立與應用。

3 補給優(yōu)選模型建立

3.1 補給策略選擇的影響因素

在遠洋補給過程中，補給策略的選擇對于保證船艇安全運輸、及時準確完成補給任務、降低運營成本起著至關(guān)重要的作用。一種補給策略的選擇要考慮很多因素，不熟悉艦艇編隊補給特點和補給艦補給特性，就無法選擇最優(yōu)的補給策略。相關(guān)部門在進行補給策略選擇時應主要考慮下列影響因素：

3.1.1 安全因素

1）自然環(huán)境、危險物［4～5］

自然環(huán)境包括海上風浪、洋流、雷雨等自然氣象環(huán)境；危險物包括礁石、沉船、水下及水面上的不明危險物等。補給艦船在海上航行時間較長、活動范圍較大，無法及時預測海上復雜情況，特別是遠洋航行時缺乏航海資料，航標也少，定位比較困難，所以在補給策略選擇時，就充分考慮艦船遇到惡劣自然環(huán)境的通行能力、規(guī)避能力等；遇到危險物時發(fā)現(xiàn)能力、規(guī)避能力、抗毀傷能力等。

2）敵方攻擊力量

敵方攻擊力量包括敵方水面艦艇、潛艇、飛機、反艦導彈、魚雷、水雷等。海上后勤補給線一直是戰(zhàn)爭時期敵方重點攻擊所在?，F(xiàn)代高技術(shù)給海上戰(zhàn)爭提供了威力大、射程遠、命中精度高的先進武器，海上運輸補給艦船的生存受到嚴重的考驗。二戰(zhàn)時期德國以盟軍海上補給線為打擊目標，大量使用U-2潛艇的“狼群戰(zhàn)術(shù)”使得盟軍海上補給力量損失慘重，嚴重影響盟軍軍事行動。然而敵方攻擊力量具有行蹤隱蔽、攻擊快速等特點，令人防不甚防，往往一個區(qū)域存在一艘潛艇就能造成整個區(qū)域通行受阻。

3.1.2 滿足度因素［6］

1）快速性

快速性是衡量補艦船補給性能的一項重要指標，指補給設(shè)備對編隊進行補給時的物資轉(zhuǎn)運速度，包括補給設(shè)備接口與編隊艦艇物資接收接口匹配性、補給手段多樣性、補給設(shè)備對補給環(huán)境的適應性、補給操作人員專業(yè)素養(yǎng)等。艦艇海上進行物資補充時艦艇編隊陣型變換、航速降低、人員調(diào)動頻繁，艦艇編隊防護能力最薄弱，為了編隊安全，必須保證補給在最短時間內(nèi)完成。

2）及時性

及時性是衡量補給艦船任務執(zhí)行能力的一項重要指標，指補給艦艇前往預定補給區(qū)域與待補給艦艇交匯的時間、地點的準確性，包括補給艦船快速機動能力、補給快速反應能力、補給樣式快速轉(zhuǎn)換能力、補給規(guī)模滿足度等。作戰(zhàn)艦艇何時需要補給，補給艦船就要準時將物資運到哪里；任務編隊到達哪里，補給艦船就應該能在哪里進行補給；任務編隊轉(zhuǎn)換作戰(zhàn)樣式（訓練狀態(tài)、巡邏狀態(tài)和作戰(zhàn)狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換），補給艦船就能調(diào)整相應的補給樣式；任務編隊需要補充多少軍械物資，補給艦船就能提供多少補給物資。特別是高技術(shù)條件下局部海上戰(zhàn)爭，作戰(zhàn)爆發(fā)突然、準備時間短、進展節(jié)奏快、海上機動頻繁，對補給策略的選擇有著更高的要求。

3.1.3 經(jīng)濟因素

1）固定成本

固定成本是指補給艦船補給需要的固定的使用成本，包括補給編隊屬艦的折舊成本、固定維護成本。補給艦船及其配套設(shè)備采用新技術(shù)越多、噸位越大，其性能越先進，附帶的固定成本越高。因為固定成本是相對的，所以將補給編隊固定成本與同等規(guī)格補給編隊最低固定成本的百分比作為指標，用S／S0表示固定成本比（其中S0表示同等規(guī)格補給編隊最高固定成本，S表示本補給編隊固定成本）。

2）運輸成本

運輸成本與具體補給航程和任務環(huán)境有直接聯(lián)系，主要指燃油消耗、人員成本。燃油消耗與補給艦船海上航行時間、補給規(guī)模成正比例關(guān)系，并受到艦船的技術(shù)水平的影響。艦船技術(shù)水平越高，燃油經(jīng)濟性越好；航程相同時航行時間越短，人員成本越低。同時，燃油消耗還受到海上航行環(huán)境的影響。補給編隊運輸成本計算公式為：

式中，?為運輸成本；L為補給任務航程；ωy為補給艦船單位里程燃油消耗；ωr為補給艦船單位時間人員成本（單位：小時）；v為補給艦船海上經(jīng)濟航速（單位：海里／小時）。

可以看到，運輸成本與航程比成正比，與航速比成反比。以相同航程時當前補給策略的運輸成本與可行補給策略的最低運輸成本的百分比作為評價標準。

圖1 基于多級模糊的航線綜合評價模型

3.2 評價模型建立

對于船艇保障部門來說，選擇怎樣的補給策略，才能夠保證任務完成的圓滿順利，是一個對所有補給策略進行綜合評價的過程，本文在經(jīng)過對3.1節(jié)影響補給策略選擇的因素分析之后，根據(jù)文獻方法，建立了基于多級模糊的補給策略綜合評價模型，如圖1所示。

3.3 確定要評價的因素集

根據(jù)圖1，確定本評價體系的因素集如表1所示。

表1 因素集

3.4 指標權(quán)重的計算

指標權(quán)重的確定直接直接影響評價結(jié)果的準確度，因此權(quán)重的取值必須具有可靠性和權(quán)威性。鑒于此，本文運用文獻［7］確定各因素的權(quán)重值如表2所示。

表2 各評估指標權(quán)重表

3.5 評語集的確定

理論上評語的等級分得越細，評價結(jié)果越準確，但實際過程會過于繁瑣，有時等級劃分太多反而使評價對象無法入手，結(jié)果不一定理想，所以評語等級要選擇適當。根據(jù)評價目標和參考國內(nèi)外專家常用的評價等級劃分方法，將評語集v定義為五個等級，用V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝＝｛好，較好，中等，較差，差｝來表示在不同因素的影響下航線的優(yōu)劣程度。

4 示例

以一艦艇編隊為例，艦艇額定裝載導彈200枚，日消耗20枚（主要是用于訓練、執(zhí)勤），為保證編隊安全，導彈數(shù)量不得低于裝載量的30%。一艘綜合補給艦可攜帶導彈600枚，當編隊艦艇導彈消耗達到一定程度時向編隊補充導彈至滿載?？捎醚a給方案有：1）當綜合補給艦導彈消耗完后返回港口補充，然后再返回編隊；2）接力補給艦從港口駛出，向已經(jīng)空載的綜合補給艦補充導彈600枚；3）滿載600枚導彈的綜合補給艦駛向編隊，編隊內(nèi)空載綜合補給艦返回港口。和平時期海上安全程度較高，補給編隊有護航艦艇，故各補給方案性能指標如表3所示。

表3 補給方案性能指標

如果編隊導彈消耗達到30%而不能進行補給時取補給及時性為較好，當導彈全部消耗完時才能進行補給時取及時性為較差，其余對照處理。

以0～8000海里作為目標區(qū)域，得到計算結(jié)果為：

圖2 0～8000海里補給策略選擇模型計算結(jié)果

臨界點分別為1800海里、3600海里。當里程L＜1800海里時，選擇方案1作為補給策略，當1800海里＜L＜3600海里時，選擇方案3作為補給策略，當L＞3600海里時，選擇方案2作為補給策略。

5 結(jié)語

通過驗證，本模型可以方便、有效地解決隨著航行距離增加補給策略選擇問題。但是隨著任務環(huán)境的改變，影響因素會發(fā)生很大變化，影響因素權(quán)重也會相應改變，對模型計算復雜度有著重要的影響。如何完善模型在計算復雜任務環(huán)境下的補給策略選擇問題，將成為下一階段目標。

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