基于最大效能通路的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

傅學(xué)慶，馬良，郭傳福，曲延明，劉新科

(1.海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系，大連116018;2.海軍大連艦艇學(xué)院政治系，大連116018)

基于最大效能通路的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

傅學(xué)慶1，馬良1，郭傳福1，曲延明1，劉新科2

(1.海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系，大連116018;2.海軍大連艦艇學(xué)院政治系，大連116018)

為了避免網(wǎng)絡(luò)效益內(nèi)部的內(nèi)耗摩擦，通過協(xié)同機(jī)制產(chǎn)生協(xié)同力逐步提升核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的保障能力;在核心裝備保障協(xié)同度的基礎(chǔ)上，將核心裝備保障的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行分析量化，提出基于最大效能通路的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)，采用尋找核心裝備保障最大效能通路法確定保障網(wǎng)絡(luò)的最大效能;該方法可以為進(jìn)行協(xié)同性的核心裝備保障效能分析提供建模思路。

協(xié)同機(jī)制;最大效能通路;核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)

隨著以信息技術(shù)為主體的高技術(shù)群在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，各種高、精、尖武器及新型作戰(zhàn)力量不斷服役，對軍隊(duì)的作戰(zhàn)理論、編制體制、作戰(zhàn)方法、裝備保障等方面產(chǎn)生了較大影響，裝備保障對象的作戰(zhàn)需求、保障內(nèi)容、保障方式等發(fā)生變化，裝備保障的思路、措施必須進(jìn)行調(diào)整［1］。核心保障能力，是由美國國會于1984年頒布的法律中提出的，多年來，美軍一直通過核心保障能力理論來確保部隊(duì)完成關(guān)鍵任務(wù)的能力，這對處理好保障業(yè)務(wù)中地方保障力量的使用力度，適度保護(hù)美軍建制保障能力具有非常重要的作用。在2003年伊拉克戰(zhàn)爭中，其核心裝備保障理論得以檢驗(yàn)［2］。裝備與作戰(zhàn)是相輔相成的，打什么仗需要什么武器裝備，就需要相應(yīng)的保障能力，根據(jù)當(dāng)前遂行我軍使命任務(wù)需要，我軍核心裝備保障能力是提高戰(zhàn)斗力生成的重要環(huán)節(jié)，如何科學(xué)規(guī)劃核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，使其形成整體網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，提高保障效率是目前急需解決的問題。

1 核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基本要素分析

1.1 核心裝備保障單元SCU

在核心裝備保障能力的建設(shè)中，信息平臺賦予核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)以全新的內(nèi)涵和外延。體系的綜合集成是構(gòu)建核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，在綜合集成的思想下，信息化的裝備保障力量將由無數(shù)個裝備保障小體系組成，這些裝備保障小體系通過相互的聯(lián)系、作用形成了一個龐大的“體系的體系”，這是核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)，根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論可以把裝備保障單元，即小體系稱為具有適應(yīng)性的裝備保障主體，簡稱核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的單元SCU(systematical combat unit)［3］。SCU是體系作戰(zhàn)單元(systematical combat unit)的英文縮寫。每個SCU都具備獲取信息、處理信息、傳遞信息以及響應(yīng)信息的能力。在裝備保障網(wǎng)絡(luò)中，SCU可以與保障環(huán)境以及其他SCU進(jìn)行交互。在進(jìn)行交互的過程中，SCU不斷地“學(xué)習(xí)”和“積累經(jīng)驗(yàn)”，并且根據(jù)學(xué)習(xí)獲得的知識和經(jīng)驗(yàn)改變自身的行為結(jié)構(gòu)和運(yùn)作方式。整個裝備保障體系的可以進(jìn)行演變和進(jìn)化，包括新樣式、新層次以及新主體的產(chǎn)生、分化、聚合從而形成更大的保障體系。其協(xié)同交互的體系組成如圖1所示。

圖1 SCU協(xié)同交互的體系組成

1.2 核心裝備保障機(jī)制

核心裝備保障機(jī)制是SCU進(jìn)行交互的規(guī)則和方式，一個有效合理的核心裝備保障機(jī)制能夠使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部“有序協(xié)同”產(chǎn)生自組織系統(tǒng)［4］。在自組織系統(tǒng)中，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變結(jié)果不需要外部指令性的干預(yù)，它可以依據(jù)協(xié)同機(jī)制以及不同的條件循序漸進(jìn)的演化成具有協(xié)同性的組織體系結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出不同的功能。此時，外部指令通過環(huán)境控制系統(tǒng)參量的狀態(tài)改變到臨界值，為演化成新結(jié)構(gòu)創(chuàng)造必要的條件。一個系統(tǒng)中若存在幾個序參量，其相互之間必存在相互依賴和相互競爭兩種狀態(tài)，每個序參量都可以決定系統(tǒng)的一個宏觀結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的微觀狀態(tài)。

2 核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)能力提升的機(jī)理分析

在核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)中，要形成最大效能必須滿足以下條件:

條件1:核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)中由于受到多個SCU的協(xié)同保障，其保障能力將得到提升。

條件2:核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)出的能力大于單個SCU保障能力之和。

即:設(shè)核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的效能為U，核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)中第i個SCU為Vi={vi1，vi2，…，vil}其中，i=1，2，…，n表示組成核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的不同SCU;l=1，2，…，m表示第i個核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)序參量分量，未采取核心裝備保障機(jī)制時第i個SCU的序參量為V′i={v′i1，v′i2，…，v′il} (i=1，2，…，n;l=1，2，…，m)，由于各SCU在單獨(dú)遂行裝備保障任務(wù)時，受環(huán)境的影響以及己方的指揮保障指令的限制，其各個SCU之間必然存在保障能力夾角，兩種能力并不是向同一方向產(chǎn)生作用力，將會產(chǎn)生內(nèi)耗。在體系保障條件下，通過保障機(jī)制的協(xié)同效應(yīng)，使各個SCU呈平行態(tài)勢且方向一致［5］，因此:

則核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)出的力量大于單個SCU保障力量之和。即:

由于各SCU之間在指揮模式、訓(xùn)練方式等方面存在差異，因此，核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的SCU在協(xié)同過程中不可避免地存在著沖突、摩擦。在有“阻力”的情況下，核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)需要克服“阻力”，系統(tǒng)產(chǎn)生內(nèi)耗?！白枇Α钡拇笮∨cSCU之間融合度、機(jī)制結(jié)構(gòu)合理的梯度、保障裝備的功能度量等有關(guān)，方向與核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)所要達(dá)到的目標(biāo)方向相反。

核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)在摩擦力的作用下，保障能力將逐步降低，為了克服摩擦力作用，通過協(xié)同機(jī)制，產(chǎn)生協(xié)同力，使各個SCU之間相互融合、保障單元合理分布，使核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)保障能力逐步提升［6］。因此核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同力與保障能力提升的方向一致。各個保障力量的保障能力趨同一致性越好，協(xié)同力越大。

3 最大效能通路的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

3.1 核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的廣域保障效能矩陣

核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的保障過程可以分解為為幾個保障區(qū)間，由于SCU之間協(xié)同度的不同每個保障區(qū)間的保障效能也有所不同。首先確定單個SCU保障方案i的基礎(chǔ)效能EJi(j)及其協(xié)同度XTi(j)，然后確定該SCU保障方案的保障效能Ei(j)。

式(4)中，EJi(j)為SCU保障方案Ai在保障區(qū)域Bj中的基本保障效能。XTi(j)表示在Bj保障區(qū)域中，保障方式Ai與其他n－1種保障方式的協(xié)同度。XTi(j)用如下公式定義［7］:

用在Bj保障區(qū)域內(nèi)每種保障方案可能采用的協(xié)同概率和來描述協(xié)同度的值，即:

構(gòu)造兩個集合，一個是保障方案集，為{Ai}，i=1，2，…，n，另一個是保障區(qū)域集，用{Bi}，j=1，2，…，m來表示。因此可以生成廣域保障效能矩陣，即:

3.2 最大效能通路的構(gòu)建方法

設(shè)連通圖G=V，()A，頂點(diǎn)集V代表在保障任務(wù)需求下的各個可選SCU，頂點(diǎn)集V可以劃分為多個階段，以頂點(diǎn)i∈V為基本效能，每個頂點(diǎn)可與不同階段的每個頂點(diǎn)相互聯(lián)系，即雙方存在信息聯(lián)系，可以相互協(xié)作。用∈A表示頂點(diǎn)i與頂點(diǎn)j的核心裝備保障協(xié)同度，j∈如果i，j分別歸屬兩個不同階段，并且i是j的前一階段，則存在，否則不存在［8］。

一條核心裝備保障的效能可行通路如果包含能使總保障效能增加的效能頂點(diǎn)，這條效能可行通路即為核心裝備保障效能增廣路，該頂點(diǎn)為核心裝備保障效能可行頂點(diǎn)。能夠稱為核心裝備保障效能可行頂點(diǎn)的條件是在該頂點(diǎn)的加入對網(wǎng)絡(luò)總體效能的貢獻(xiàn)值為正，如圖2所示。

圖2核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)可行效能示意圖

圖2 中，頂點(diǎn)i為核心裝備保障效能可行頂點(diǎn)，其基本效能為Ei，它對頂點(diǎn)j的影響為同理，頂點(diǎn)i也會受到頂點(diǎn)k的影響，為加入頂點(diǎn)i后，核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)效能的貢獻(xiàn)用如下表示［9］:

如果ΔEi＞0，頂點(diǎn)i就可以納入核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)效能的可行頂點(diǎn)集內(nèi)。

通過式(6)可知，核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的效能增量包含三項(xiàng):第一項(xiàng)是對應(yīng)該頂點(diǎn)的基本核心裝備保障效能，它對總效能的貢獻(xiàn)是正值，而且，基本核心裝備保障效能越大，其正貢獻(xiàn)的值就越大。第二項(xiàng)為其他頂點(diǎn)對頂點(diǎn)i的影響，用表示為大于0的正數(shù)。第三項(xiàng)為該頂點(diǎn)對其他頂點(diǎn)的影響，用來表示其大小。該值越大，表示該頂點(diǎn)對其他頂點(diǎn)基本核心裝備保障效能的發(fā)揮有嚴(yán)重的影響，是負(fù)貢獻(xiàn)。該值越小，表示該頂點(diǎn)的加入對其他頂點(diǎn)核心裝備保障效能的發(fā)揮作用影響小。在核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)中，這樣的頂點(diǎn)越多，則其總核心裝備保障效能就越大。

在有向圖G的頂點(diǎn)集y中任取一子集D，用D中的每個頂點(diǎn)新構(gòu)一條通路，滿足下列條件的通路稱為核心裝備保障效能可行通路，而子集D稱為效能可行子集。

條件1:階段性

由子集D新構(gòu)成的一條核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)效能可行通路，則該通路的起始頂點(diǎn)必然在第1階段的頂點(diǎn)集中，而終點(diǎn)必然在最后一個階段的頂點(diǎn)集中。

條件2:不可逆性

在構(gòu)成的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)效能可行通路的邊集y中不能存在有向邊，如果i，j分別在兩個不同的階段，且j位于i的前一個階段。

在上述條件下，核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)最大效能通路可歸結(jié)為求G的一個效能可行通路Y∈D，使得最大。1≤M，M為核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)數(shù)。XTi表示考慮了頂點(diǎn)i基本效能以及該頂點(diǎn)與其他頂點(diǎn)相互影響的影響程度，見式(8)。

核心裝備保障效能可行通路較一般通路增加了起始點(diǎn)和不可逆的限制，而且位于邊集A外。優(yōu)化目標(biāo)拓展為效能可行的最大化。為了得到最大效能可行通路，需要在核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上做進(jìn)一步的設(shè)計和籌劃，使核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)更符合SCU協(xié)同決策的需求。

當(dāng)SCU的核心裝備保障效能是由多個子效能指標(biāo)構(gòu)成時，即Ei是由構(gòu)成時，則問題就轉(zhuǎn)化為多個核心裝備保障指標(biāo)效能。設(shè)頂點(diǎn)i的基本效能Ei=即基本效能有n個指標(biāo)。頂點(diǎn)i的每個效能增量的分量仍可用式(8)求解。為了判定該頂點(diǎn)是否是效能可行頂點(diǎn)，引入效能優(yōu)屬度概念［10］，假定頂點(diǎn)的最大效能值為

最小效能值為

令

算法流程圖如圖3所示。

圖3 核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)最大效能通路的構(gòu)建流程

4 結(jié)束語

核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個子系統(tǒng)之間，由于存在保障體制、保障方式以及保障裝備的差異，不可避免地產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)耗摩擦。摩擦力的方向總是與核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)能力的提升方向相反。協(xié)同保障機(jī)制能減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部摩擦增大協(xié)同效應(yīng)促使核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生更大的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。后續(xù)研究將對核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同指標(biāo)進(jìn)行深入分析，為相關(guān)部門建設(shè)核心裝備保障力量提供理論參考。

［1］丁來富.基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)裝備保障能力建設(shè)問題研究［J］.裝備學(xué)院學(xué)報，2012，23(6):58－62.

［2］岳勇，楊宏偉.基于能力生成機(jī)理的裝備保障系統(tǒng)能力評估指標(biāo)體系研究［J］.軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程，2012，26 (3):46－50.

［3］董子峰.戰(zhàn)斗力生成模式轉(zhuǎn)變［M］.北京:軍事科學(xué)出版社，2012:73－75.

［4］馬懿，盧昱，陳立云，等.信息化作戰(zhàn)裝備保障力量配置問題研究［J］.運(yùn)籌與管理，2012，21(10):182－186.

［5］卜先錦.軍事組織協(xié)同的建模與分析［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2009:344－345.

［6］王斌，譚東風(fēng).基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的作戰(zhàn)描述模型研究［J］.指揮控制與仿真，2007，29(4):12－16.

［7］唐芙蓉，蔡紹洪.生滅過程在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中的應(yīng)用［J］.煤炭工程，2005(3):84－86.

［8］王紅軍，時進(jìn)發(fā)，遲忠先.基于協(xié)同的多指標(biāo)決策網(wǎng)構(gòu)建及效能計算［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2008，27(6): 420－423.

［9］吳大進(jìn)，曹力，陳立華.協(xié)同學(xué)原理和應(yīng)用［M］.武漢:華中理工大學(xué)出版社，1988:64－87.

［10］陽東升，劉忠.組織描述方法研究［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2004(3):198－210.

［11］陳小衛(wèi)，王新政，馬琳.不完備信息下裝備保障點(diǎn)選址決策方法［J］.火力與指揮控制，2013，38(5):112－114.

(責(zé)任編輯周江川)

Core Equipment Safeguard Network Building M ethods Based on the M aximum Efficiency Path

FU Xue－qing1，MA Liang1，GUO Chuan－fu1，QU Yan－ming1，LIU Xin－ke2
(1.Department of Surface Ship Command，Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China; 2.Department of Political Science，Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China)

In order to avoid network benefit coordinated and internal friction，core equipment safeguard the support capability of the network is improved by the collaborativemechanism gradually.In the core equipment support collaborative degree，on the basis of the core equipment safeguard the synergistic effect of quantitative analysis，we put forward based on themaximum efficiency path of core equipment support network，looking for core equipment support effectiveness biggest pathway method which was used to determine the effectiveness of the security network’s biggest.Thismethod can be the core of the collaborative for equipment support effectiveness analysismodeling.

synergymechanism;the biggest effectiveness pathways;core equipment support network

:A

1006－0707(2014)07－0029－04

format:FU Xue－qing，MA Liang，GUO Chuan－fu，et al.Core Equipment Safeguard Network Building Methods Based on the Maximum Efficiency Path［J］.Journal of Sichuan Ordnance，2014(7):29－32.

本文引用格式:傅學(xué)慶，馬良，郭傳福，等.基于最大效能通路的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法［J］.四川兵工學(xué)報，2014 (7):29－32.

10.11809/scbgxb2014.07.009

2014－01－27

海軍大連艦艇學(xué)院科研發(fā)展基金(2012024)。

傅學(xué)慶(1965—)，男，副教授，主要從事水面艦艇戰(zhàn)術(shù)、海軍裝備管理研究。

TJ761