基于Vensim的裝備保障力量仿真分析

李文生，戴祥軍，姚 愷

（1.軍械工程學(xué)院，河北石家莊 050003，2.裝備學(xué)院，北京 101416）

基于Vensim的裝備保障力量仿真分析

李文生1，戴祥軍1，姚 愷2

（1.軍械工程學(xué)院，河北石家莊 050003，2.裝備學(xué)院，北京 101416）

裝備保障力量體系是裝備保障系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)階段我軍存在著裝備保障力量層次分布不合理、裝備保障力量編配不科學(xué)等問題。針對(duì)上述問題，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，從戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)的總體角度出發(fā)，分析了裝備保障力量構(gòu)成要素的總體因果關(guān)系，并在Vensim中對(duì)裝備保障力量進(jìn)行了建模仿真。根據(jù)仿真結(jié)果，給出了裝備保障力量層次結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議。

裝備保障力量；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；Vensim；建模仿真

裝備保障機(jī)構(gòu)組織實(shí)施裝備保障的能力，包括裝備調(diào)配保障能力、裝備技術(shù)保障能力、裝備經(jīng)費(fèi)保障能力等［1］。裝備保障力量是指用于遂行裝備保障任務(wù)的各種力量，具體實(shí)施裝備保障的機(jī)構(gòu)、人員和保障裝備、設(shè)備、設(shè)施、器材等構(gòu)成［1］。裝備保障力量體系是由裝備保障力量各要素組成的能夠遂行裝備保障任務(wù)的有機(jī)整體，是裝備保障系統(tǒng)的重要組成部分，影響著裝備保障能力的提高。在裝備保障力量各要素中，裝備保障人員是核心要素，是遂行裝備保障的基本保障，因此，本文研究的對(duì)象界定為從事裝備保障活動(dòng)的人員。裝備保障力量是保障部隊(duì)遂行戰(zhàn)備、訓(xùn)練、執(zhí)勤、作戰(zhàn)等任務(wù)的重要基礎(chǔ)，直接決定著裝備保障行動(dòng)的成敗。

裝備保障力量從來源上可分為軍隊(duì)建制裝備保障力量、預(yù)備役裝備保障力量、專業(yè)化保障隊(duì)伍；從層次上可分為戰(zhàn)略裝備保障力量、戰(zhàn)役裝備保障力量和戰(zhàn)術(shù)裝備保障力量；從業(yè)務(wù)上可分為指揮管理人員、技術(shù)保障人員、供應(yīng)保障人員、裝備保障訓(xùn)練人員；從人員性質(zhì)上可分為現(xiàn)役人員、非現(xiàn)役人員；從職能上可分為管理干部、技術(shù)干部、技術(shù)士官和技術(shù)兵，其中，技術(shù)干部按職稱分為高級(jí)工程師、工程師、助理工程師和技術(shù)員，技術(shù)士官按級(jí)別分為高級(jí)、中級(jí)、初級(jí)。

為適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)和現(xiàn)代化裝備保障的新需求，本文基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，進(jìn)行裝備保障力量體系優(yōu)化研究，從戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)的總體角度分析裝備保障力量構(gòu)成要素的總體因果關(guān)系，并在Vensim中對(duì)裝備保障力量進(jìn)行了建模仿真，根據(jù)仿真結(jié)果，給出了裝備保障力量層次結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議，有助于改善我軍裝備保障力量體系存在的問題，提高我軍裝備保障的能力和效益，為保障打贏信息化條件下現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)奠定基礎(chǔ)。

1 裝備保障力量建模

1.1 裝備保障力量因果關(guān)系分析

構(gòu)建裝備保障力量體系的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，需要分析其因果關(guān)系，明確各影響因素間的信息關(guān)系。信息反饋是裝備保障力量體系運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)。

從層次上分析，戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)的裝備保障力量構(gòu)成要素的總體因果關(guān)系如圖1所示。圖中帶“+”號(hào)的箭頭表示正因果關(guān)系，即一個(gè)變量隨另一個(gè)變量的增加而增加；帶“-”號(hào)的箭頭表示負(fù)因果關(guān)系，即一個(gè)變量隨著另一個(gè)變量的增加而減少。從圖中可以看出，影響裝備保障力量總體規(guī)模的主因果反饋回路有2個(gè)，均為負(fù)反饋回路，即圖中的負(fù)反饋1、負(fù)反饋2兩個(gè)回路。

圖1 裝備保障力量總體因果關(guān)系圖

1.2 裝備保障力量流圖的建立

流圖是在因果圖的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相關(guān)影響因素關(guān)系的進(jìn)一步細(xì)化。流圖的建立，既要求盡可能準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)總體行為和趨勢(shì)，又要盡量簡(jiǎn)化，因?yàn)樘嗖槐匾淖兞砍霈F(xiàn)在系統(tǒng)中反而會(huì)影響模型對(duì)現(xiàn)實(shí)擬合的準(zhǔn)確程度。

根據(jù)圖1中的因果關(guān)系建立的裝備保障力量體系流圖即裝備保障力量戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)流圖，如圖2所示。

在圖2中，“戰(zhàn)略級(jí)裝備保障力量”是一個(gè)狀態(tài)變量，它隨戰(zhàn)略級(jí)年均增員數(shù)量的增加而增加，隨戰(zhàn)略級(jí)年均減員數(shù)量的增加而減小。戰(zhàn)略級(jí)年均增員率和減員率又分別受保障能力需求和戰(zhàn)略級(jí)所占比例的影響。保障能力需求在該系統(tǒng)中受保障任務(wù)數(shù)量的影響，其影響關(guān)系為正比關(guān)系；保障任務(wù)數(shù)量受到訓(xùn)練或作戰(zhàn)任務(wù)數(shù)量的影響，其影響關(guān)系仍然是正比關(guān)系。最后，訓(xùn)練或作戰(zhàn)任務(wù)數(shù)量又隨著輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”的增加而增加。

圖2 裝備保障力量戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)層流圖

同理，可分析得到“戰(zhàn)役級(jí)裝備保障力量”和“戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量”與作戰(zhàn)和訓(xùn)練任務(wù)的關(guān)系。

2 基于Vensim裝備保障力量仿真

2.1 Vensim仿真概述

Vensim仿真平臺(tái)由美國(guó)Ventana Systems，Inc所開發(fā)［2］，是一種可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)概念化、文件化的仿真平臺(tái)。

本文應(yīng)用Vensim軟件的Cause Tree功能將裝備保障力量體系因果關(guān)系用樹狀結(jié)構(gòu)表示出來，loop功能表示裝備保障力量體系各系統(tǒng)的反饋關(guān)系，Graph功能描述在一定周期內(nèi)戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)裝備保障力量的變化情況和比例關(guān)系，Cause Strip Graph功能對(duì)裝備保障力量體系涉及因果關(guān)系中的變量進(jìn)行一定周期內(nèi)的數(shù)值變化規(guī)律分析。通過調(diào)控實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，觀察不同參數(shù)輸入情況下輸出各變量的穩(wěn)定情況，即要求得的裝備保障力量體系模型的解［3］。

2.2 基于Vensim的模型仿真

本文主要是通過觀察輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”輸入不同取值時(shí)各輸出變量的仿真數(shù)據(jù)，從而尋找更為合理、更能滿足我軍訓(xùn)練與作戰(zhàn)任務(wù)需求的裝備保障力量數(shù)據(jù)。

為比較不同參數(shù)條件下，該模型中各變量變化范圍的動(dòng)態(tài)演變情況，在已經(jīng)建立的裝備保障力量體系模型的因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖上，綜合模型結(jié)構(gòu)、各變量之間的因果關(guān)系，通過軟件調(diào)試發(fā)現(xiàn)，若維持輸出變量的穩(wěn)態(tài)仿真行為，輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”需設(shè)置不同的取值范圍。在（0，1）區(qū)間范圍內(nèi)，以0.05為步進(jìn)長(zhǎng)度，通過仿真，觀察不同區(qū)間內(nèi)輸出變量的變化趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上得出輸出變量動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間，以此作為“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”的輸入范圍。

對(duì)戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量數(shù)量進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，輸入變量分別?。?，0.65）、（0.65，0.75）、（0.75，1）。設(shè)定仿真起止時(shí)間為0-100周期（時(shí)間單位為月），仿真步長(zhǎng)為1月。

在該系統(tǒng)中，輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”的取值范圍分別為（0，0.65）、（0.65，0.75）、（0.75，1），戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量仿真仿真結(jié)果，分別如圖3-5所示。

圖3 輸入變量?。?，0.65）時(shí)的仿真結(jié)果

圖4 輸入變量取（0.65，0.75）時(shí)的仿真結(jié)果

圖5 輸入變量?。?.75，1）時(shí)的仿真結(jié)果

圖3-5是在輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”取值為（0，0.65）、（0.65，0.75）、（0.75，1）時(shí)的仿真結(jié)果。從圖3中可以看出，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量在作戰(zhàn)任務(wù)增加率取（0，0.65）時(shí)，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)裝備保障力量相對(duì)穩(wěn)定，但是戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量增員速率明顯呈下滑趨勢(shì)，明顯小于減員速率；從圖4中可以看出，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量在作戰(zhàn)任務(wù)增加率?。?.65，0.75）時(shí)，戰(zhàn)略級(jí)裝備保障力量一直較穩(wěn)定，戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量在前20周期還比較穩(wěn)定，但是從20-50周期這段時(shí)間里，由于戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)增員速率大于減員速率，戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量呈大幅上升趨勢(shì)。但是從50-100周期這段時(shí)間里，戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)減員速率明顯要小于或接近增員速率，戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量有下滑趨勢(shì)，但不是很明顯；從圖5中可以看出，在前20周期戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量在減員速率明顯大于增員速率，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量變化趨勢(shì)不是很明顯，但從20周期過后，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量的增員速率大于減員速率時(shí)，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量呈現(xiàn)出大幅上升趨勢(shì)。綜合以上三種仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入變量?。?.65，0.75）時(shí)，戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量變化趨勢(shì)較為穩(wěn)定，仿真結(jié)果比較合理。此時(shí)戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量適合裝備保障任務(wù)需求，能夠完成相應(yīng)的裝備保障任務(wù)。

通過對(duì)不同輸入取值下輸出結(jié)果的仿真動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”的取值在（0.65，0.7）時(shí)，輸出結(jié)果曲線平穩(wěn)。通過對(duì)模型因果關(guān)系的分析，以及對(duì)此仿真實(shí)驗(yàn)的調(diào)試，最終獲得與實(shí)際誤差相對(duì)較小、能夠作為裝備保障力量結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)策參量的仿真結(jié)果。據(jù)此，我們將輸入變量“作戰(zhàn)任務(wù)增加率”的取值確定在（0.65，0.7），從2016年開始，將仿真步長(zhǎng)調(diào)整為1年，得到如圖6所示的仿真結(jié)果。

圖6 戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量

2.3 裝備保障力量結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)策建議

為適應(yīng)軍事力量建設(shè)形成體系作戰(zhàn)能力的需要，本文借鑒世界軍事強(qiáng)國(guó)軍事力量規(guī)模結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)級(jí)、整合戰(zhàn)役級(jí)，突出高新技術(shù)裝備部隊(duì)和主要戰(zhàn)略方向裝備保障力量建設(shè)，調(diào)整裝備保障力量層次結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)裝備保障力量與軍事力量的整體平衡和戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)三級(jí)裝備保障力量的結(jié)構(gòu)優(yōu)化［4］。為達(dá)到提升戰(zhàn)略支援保障能力、戰(zhàn)役級(jí)機(jī)動(dòng)保障能力和戰(zhàn)術(shù)級(jí)自主保障能力的目標(biāo)，建議適當(dāng)增加戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障力量數(shù)量，建設(shè)戰(zhàn)役級(jí)機(jī)動(dòng)保障力量，戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)三級(jí)裝備保障力量比例在2025年之前，應(yīng)調(diào)整為1∶8∶20。

考慮到軍隊(duì)體制編制調(diào)整改革對(duì)總體員額的控制，大幅度增加員額的可行性不大，主要是通過整合現(xiàn)有力量，減編冗余崗位，增編必須的工種崗位，為新編新建部隊(duì)編配裝備保障力量，調(diào)整換裝部隊(duì)裝備保障力量等調(diào)整優(yōu)化措施，初步實(shí)現(xiàn)裝備保障力量整體的合理優(yōu)化和層次結(jié)構(gòu)優(yōu)化［5］。

3 結(jié)束語

本文基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，對(duì)裝備保障力量體系進(jìn)行了建模分析。首先分析了裝備保障力量因果關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立了裝備保障力量流圖。然后在Vensim中，對(duì)裝備保障力量體系進(jìn)行了仿真，通過仿真給出了合理化建議。

［1］ 全軍軍事術(shù)語管理委員會(huì).中國(guó)人民解放軍軍語［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，2011.

［2］ Craigw.Kirkwood.System Dynamics Methods：A Quick In?troduction［M］.College of BusinesS Arizona State Univer?sity，1998.

［3］ Wolstenholme EF.Towards the Definition and Use of a Care Set of Archetypal Structures in System Dynamics［J］. System Dynamics Review，2003，19（1）：7?26.

［4］ 吳秀鵬.裝備保障力量模塊化設(shè)計(jì)研究［D］.石家莊：軍械工程學(xué)院，2010.

［5］ 王佳.裝備保障人員結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究［D］.石家莊：軍械工程學(xué)院，2015.

Equipment Support Force Simulation Analysis Based on Vensim

LI Wen?sheng1，DAI Xiang?jun1，YAO Kai2
（1.Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003；2.Equipment Academy，Beijing 101416，China）

Power equipment support system is an important part of equipment support force.At present stage，our army has the problems of the equipment support force level distribution not reasonable.The equipment support force orchestration is not scientific and so on.In order to solve the problems above，which is based on system dynamics and from a strategic operation?al and tactical overall perspective，this article analyzes the general causation of elements of the equipment support force，and has carried on the modeling and simulation of equipment support force in Vensim.According to the result of the simulation，equipment support force level optimization advice is given.

equipment support；system dynamics；vensim；modeling and simulation

E237

A

10.3969／j.issn.1673?3819.2016.06.017

1673?3819（2016）06?0086?04

2016?07?02

2016?09?27

李文生（1973?），男，山西陽高人，碩士，講師，研究方向?yàn)檠b備保障與指揮。

戴祥軍（1971?），男，碩士，副教授。

姚 愷（1977?），男，博士研究生，講師。