部隊(duì)彈藥供應(yīng)可視系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及戰(zhàn)術(shù)級(jí)配送路徑優(yōu)化

陳 金,高 軍

(軍械工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，石家莊 050003)

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● 軍事物流 Military Logistics

部隊(duì)彈藥供應(yīng)可視系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及戰(zhàn)術(shù)級(jí)配送路徑優(yōu)化

陳 金,高 軍

(軍械工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，石家莊 050003)

為提高我軍彈藥供應(yīng)效率，使彈藥供應(yīng)更加精確、高效，對(duì)RFID、衛(wèi)星定位、網(wǎng)絡(luò)通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行研究，構(gòu)建部隊(duì)彈藥供應(yīng)鏈可視化框架，實(shí)現(xiàn)彈藥供應(yīng)的全程可視、可控。并針對(duì)戰(zhàn)術(shù)級(jí)彈藥配送路線選擇設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，用具體算例驗(yàn)證了該模型的有效性。

彈藥；供應(yīng)鏈；配送；可視化

在未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，軍事物資尤其是彈藥物資使用頻率高、消耗大。彈藥是戰(zhàn)爭(zhēng)的基礎(chǔ)，它的供應(yīng)保障能力將決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)，美軍已利用RFID-GPS技術(shù)建立了聯(lián)合全資產(chǎn)可視化(joint total asset visibility，JTAV)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了彈藥在儲(chǔ)、在運(yùn)、在處理的全程可視。目前，我軍的彈藥供應(yīng)保障體制是從上到下，縱長(zhǎng)橫窄的“樹(shù)”狀結(jié)構(gòu)，供應(yīng)保障模式采用由下到上，逐級(jí)請(qǐng)領(lǐng)的彈藥保障機(jī)制[1]，彈藥供應(yīng)經(jīng)常處于脫節(jié)狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速傳遞信息、共享信息，對(duì)不斷變化的部隊(duì)彈藥需求反應(yīng)遲鈍，且保障成本高昂，浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，我軍彈藥保障現(xiàn)已致力于由“粗略概算”到“精確化保障”的轉(zhuǎn)變[2]，可視化是未來(lái)彈藥保障的重要研究方向，實(shí)現(xiàn)彈藥供應(yīng)可視化對(duì)于及時(shí)掌握部隊(duì)需求、彈藥狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)彈藥適時(shí)、適地、適量的供應(yīng)保障具有重要意義，是我軍打贏信息化條件下局部戰(zhàn)爭(zhēng)的重要基礎(chǔ)[3]。

1 我軍彈藥供應(yīng)保障現(xiàn)狀

(1)彈藥請(qǐng)領(lǐng)、配送程序繁瑣。我軍彈藥保障模式較為傳統(tǒng)，總體呈現(xiàn)“彈藥按級(jí)供應(yīng)，信息逐層傳遞”的形式，主要實(shí)行縱向一體化的保障模式，彈藥申請(qǐng)手續(xù)多，機(jī)構(gòu)臃腫，周期較長(zhǎng)，對(duì)彈藥無(wú)法進(jìn)行科學(xué)調(diào)撥、管理，已不適應(yīng)快節(jié)奏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。

(2)信息共享性差。各倉(cāng)庫(kù)不能及時(shí)掌握部隊(duì)彈藥需求信息，部隊(duì)也不能及時(shí)掌握在運(yùn)彈藥與運(yùn)載工具的實(shí)時(shí)情況。各保障單元獨(dú)立，沒(méi)有進(jìn)行信息共享的能力與機(jī)制。

(3)作業(yè)工具落后。我軍應(yīng)用于彈藥配送、庫(kù)存的作業(yè)工具相對(duì)落后，缺少先進(jìn)的機(jī)械化裝備。彈藥包裝不規(guī)范，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，很多地方的彈藥箱使用木質(zhì)材料，標(biāo)示采用人工噴漆，彈藥的檢測(cè)、登記管理采用人工目視識(shí)別與手工填寫(xiě)的方式，造成作業(yè)內(nèi)容繁雜、效率低下、錯(cuò)誤率高、保密性差。

(4)彈藥倉(cāng)庫(kù)位置布局不合理。目前我軍大多數(shù)彈藥倉(cāng)庫(kù)建設(shè)位置較為偏遠(yuǎn)，交通不便，一旦發(fā)生戰(zhàn)事，極易遭到敵人的封鎖與破壞，無(wú)法對(duì)前線部隊(duì)進(jìn)行快速保障。此外，偏遠(yuǎn)的位置對(duì)于我軍彈藥保障信息化建設(shè)也帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

2 彈藥供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)

彈藥供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)是以各種硬件、軟件設(shè)備為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)彈藥從出廠到戰(zhàn)場(chǎng)的全程狀態(tài)可視，將彈藥籌措、儲(chǔ)備管理、請(qǐng)領(lǐng)補(bǔ)給、運(yùn)輸配送和保障指揮等環(huán)節(jié)整合于一體，實(shí)現(xiàn)彈藥供應(yīng)精確化、敏捷化的系統(tǒng)[4-6]。

2.1 實(shí)現(xiàn)彈藥供應(yīng)鏈可視化的基礎(chǔ)

要實(shí)現(xiàn)彈藥供應(yīng)鏈可視化需要應(yīng)用到很多先進(jìn)技術(shù)，其中RFID技術(shù)是可視化的根本，它結(jié)合定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)共同構(gòu)成了彈藥供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)的基礎(chǔ)[7]。

(1)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)可用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，在供應(yīng)鏈管理中能夠提供決策支持。RFID包括讀寫(xiě)器、標(biāo)簽和空中接口。讀寫(xiě)器通過(guò)天線發(fā)出信號(hào)，信號(hào)以電磁波形式存在，標(biāo)簽直接接收該信號(hào)，然后產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)信號(hào)發(fā)送回讀寫(xiě)器。RFID技術(shù)主要用于庫(kù)存和材料處理。標(biāo)簽被附著在物品上，當(dāng)這些物品通過(guò)裝有讀寫(xiě)器的檢查點(diǎn)時(shí)，標(biāo)簽被讀取然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。通過(guò)在關(guān)鍵地點(diǎn)監(jiān)控標(biāo)簽的讀取，可以保持對(duì)物資的實(shí)時(shí)清點(diǎn)?？傮w而言，RFID技術(shù)具有識(shí)讀標(biāo)簽和信息查詢兩個(gè)功能。

(2)定位技術(shù)。目前應(yīng)用GPS與RFID技術(shù)可以有效地追蹤物資，GPS是美國(guó)的定位技術(shù)，戰(zhàn)時(shí)情況下我軍將關(guān)閉其應(yīng)用，使用北斗(BD-2)定位。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研制開(kāi)發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，是除美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯GLONASS后第3個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可為用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。如一輛軍車拋錨，通過(guò)它攜帶的BD-2接收機(jī)就有可能找到該車并在短時(shí)間內(nèi)再次進(jìn)行貨物運(yùn)輸。

(3)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。彈藥供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，高速、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)通信是其獲得成功的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有分布性、開(kāi)放性、數(shù)據(jù)和信息資源的共享性，可保證彈藥保障各節(jié)點(diǎn)信息及時(shí)迅速傳遞。

(4)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。通過(guò)RFID與定位技術(shù)采集的信息必須被寫(xiě)入相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中，且彈藥保障層次、業(yè)務(wù)繁多，各保障單元所在地域分散，每個(gè)單元都有各自的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各數(shù)據(jù)庫(kù)連接起來(lái)，形成綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。為彈藥信息的采集、儲(chǔ)存、處理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 彈藥供應(yīng)鏈可視化流程模型

針對(duì)我軍目前彈藥供應(yīng)現(xiàn)狀存在的不足，將可視化理念與技術(shù)應(yīng)用于彈藥供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，利用先進(jìn)信息技術(shù)設(shè)計(jì)戰(zhàn)時(shí)我軍彈藥供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)，是提高我軍彈藥供應(yīng)保障能力的重要途徑。首先要構(gòu)建信息安全與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，設(shè)立總部彈藥保障可視化中心負(fù)責(zé)戰(zhàn)區(qū)彈藥物資的統(tǒng)籌調(diào)撥，在軍區(qū)、師旅、團(tuán)機(jī)關(guān)利用管理信息系統(tǒng)建立彈藥可視化平臺(tái)，分別與對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)、部隊(duì)建立信息連接，確保彈藥信息及時(shí)有效傳輸。下面從物資與信息兩個(gè)角度闡述彈藥供應(yīng)的可視化。

(1)物資流。彈藥從供應(yīng)商生產(chǎn)后，即進(jìn)行相關(guān)可視化包裝。利用RFID電子標(biāo)簽記錄彈藥物資的相關(guān)信息：彈藥生產(chǎn)商、彈藥類型、彈藥批次、彈藥數(shù)量、存儲(chǔ)方式、運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)等?；诂F(xiàn)有的國(guó)家彈藥倉(cāng)儲(chǔ)體系，借鑒美軍彈藥供應(yīng)模式，戰(zhàn)時(shí)彈藥供應(yīng)采用分級(jí)供應(yīng)、模塊化保障模式，在隊(duì)屬倉(cāng)庫(kù)級(jí)別設(shè)立模塊化保障分隊(duì)，負(fù)責(zé)彈藥的運(yùn)輸管理，并針對(duì)彈藥運(yùn)輸設(shè)置任務(wù)類型，分Ⅰ(加急)、Ⅱ(正常)、Ⅲ(可推遲)型，保障分隊(duì)可針對(duì)任務(wù)類型給予相對(duì)應(yīng)的保障措施，建立模塊化保障分隊(duì)的目的是提高彈藥供應(yīng)的機(jī)動(dòng)性、精確性、可視性。

(2)信息流。彈藥可視化追求信息的高速安全傳輸，從信息層面看，可將其分為信息收集、信息傳遞、信息處理、信息共享、輔助決策等。作戰(zhàn)部(分)隊(duì)從戰(zhàn)場(chǎng)收集彈藥保障的相關(guān)信息，并通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等傳遞到上級(jí)進(jìn)行信息處理，處理后的信息將通過(guò)可視化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全軍共享，總部彈藥保障可視化中心的決策者將以此為依據(jù)分析決策、指揮彈藥調(diào)度(如圖1所示)。

由于熟料在溶出過(guò)程中未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成固體產(chǎn)物層，且單因素試驗(yàn)表明，鐵溶出率受攪拌強(qiáng)度影響較明顯，因此推測(cè)溶出過(guò)程受不生成任何固體膜的外擴(kuò)散控制。將上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用外擴(kuò)散控制動(dòng)力學(xué)方程1-(1-x)2/3=kt進(jìn)行處理，可得到圖7結(jié)果。由圖7可知，1-(1-x)2/3與溶出時(shí)間t在各溫度均成良好的線性關(guān)系，說(shuō)明焙燒熟料的鐵溶出過(guò)程受外擴(kuò)散控制。

圖1 戰(zhàn)時(shí)彈藥供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)

在彈藥運(yùn)輸起始點(diǎn)及重要軍事要道樞紐設(shè)置彈藥信息觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)工作原理為：保障車隊(duì)(攜載RFID及衛(wèi)星收發(fā)器)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，RFID閱讀器讀取RFID電子標(biāo)簽信息，并通過(guò)BD-2與通信衛(wèi)星傳遞彈藥物資相關(guān)信息至分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，最后再上傳至總可視化中心實(shí)現(xiàn)彈藥供應(yīng)的可視化(如圖2所示)。

圖2 戰(zhàn)時(shí)彈藥觀測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)

3 戰(zhàn)術(shù)級(jí)彈藥運(yùn)輸可視化路徑選擇模型

彈藥運(yùn)輸可視化是在整合RFID與BD-2(北斗導(dǎo)航衛(wèi)星)技術(shù)基礎(chǔ)上提出的，RFID與BD-2技術(shù)都是基于無(wú)線電波的技術(shù)，將RFID標(biāo)簽與BD-2接收機(jī)、通信衛(wèi)星整合互通，使彈藥在運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更精確的數(shù)據(jù)采集與定位，BD-2接收機(jī)通過(guò)衛(wèi)星給上級(jí)發(fā)出彈藥物資位置、彈藥物資種類、運(yùn)輸工具等信息?？梢暬行睦肦FID實(shí)現(xiàn)彈藥物資信息識(shí)別，利用BD-2實(shí)現(xiàn)彈藥物資定位，然后利用GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)結(jié)合智能化路徑選擇模型合理調(diào)度彈藥物資，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高效、精確的彈藥投送[8-9]。本模型將根據(jù)實(shí)戰(zhàn)情況對(duì)戰(zhàn)術(shù)級(jí)彈藥配送路徑進(jìn)行選擇。

3.1 模型假設(shè)

本模型滿足以下假設(shè)：①信息化條件下，前線部隊(duì)申請(qǐng)彈藥到上級(jí)批復(fù)調(diào)配沒(méi)有時(shí)間延遲；②彈藥倉(cāng)庫(kù)能滿足前線部隊(duì)的彈藥需求量；③彈藥運(yùn)輸車行進(jìn)平均速度僅與路況有關(guān)；④供應(yīng)只考慮公路運(yùn)輸，不考慮其他運(yùn)輸方式；⑤鑒于戰(zhàn)時(shí)彈藥供應(yīng)，按照優(yōu)先級(jí)，運(yùn)輸只考慮彈藥安全性與時(shí)效性，不考慮其他因素；⑥彈藥運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)特殊指示(情況)不可停行。

3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

①?gòu)膫}(cāng)庫(kù)Jo調(diào)運(yùn)彈藥到作戰(zhàn)部隊(duì)Je，有n條路線，長(zhǎng)度為li(i=1,2，…，n)；②Je要求上級(jí)的彈藥補(bǔ)給時(shí)間精確在發(fā)生申請(qǐng)后的t小時(shí)內(nèi)，補(bǔ)給過(guò)快或過(guò)慢都會(huì)對(duì)作戰(zhàn)部隊(duì)造成損失；③專家根據(jù)衛(wèi)星偵查及相應(yīng)的輔助判斷手段得出n條配送道路的危險(xiǎn)系數(shù)為βi(0<βi<1;i=1,2，…，n)；④由于每條道路地形不同，保障車隊(duì)的行駛平均速度不同，為vi(i=1,2，…，n)；⑤λ為彈藥延期懲罰系數(shù)(λ>1)，γ為彈藥損失懲罰系數(shù)(γ>1)，Q為運(yùn)輸彈藥總量；⑥彈藥運(yùn)輸途中的自損率(自燃、自爆)為αi(i=1,2,…，n)。彈藥調(diào)配路線示意如圖3所示。

圖3 彈藥調(diào)配路線示意

3.3 模型求解

選擇每條道路后行車時(shí)間為

ti=li/(1-βi)vii=1，2，3

(1)

由于彈藥補(bǔ)給時(shí)間不精確，給作戰(zhàn)部隊(duì)帶來(lái)的損失價(jià)值為

(2)

由于彈藥物資損失，給作戰(zhàn)部隊(duì)造成的損失價(jià)值為

(3)

由式(1)—(3)可得目標(biāo)函數(shù)為

MinSw=Min(St+Sh)

通過(guò)此模型，可有效求解出各條備選路線的彈藥供應(yīng)損失總值，對(duì)比分析選擇損失值最小的路線，為彈藥供應(yīng)決策提供依據(jù)。

3.4 實(shí)例分析

某一隊(duì)屬?gòu)椝巶}(cāng)庫(kù)與前線部(分)隊(duì)之間有4條路線L1、L2、L3、L4，長(zhǎng)度分別為125、120、150、100 km，前線部(分)隊(duì)要求為在t=5 h內(nèi)將彈藥補(bǔ)給到位；根據(jù)各條道路的路況決定每條道路汽車的運(yùn)輸平均行駛速度為40、45、40、35 km/h；專家根據(jù)衛(wèi)星偵查及相應(yīng)的輔助判斷手段得出這4條配送道路的危險(xiǎn)系數(shù)γi分別為0.2、0.3、0.4、0.5；彈藥延期懲罰系數(shù)λ為2，彈藥損失懲罰系數(shù)γ為3，一次性運(yùn)輸彈藥總量Q為4 t。根據(jù)上述模型，可計(jì)算得出每條道路的彈藥補(bǔ)給給作戰(zhàn)部隊(duì)造成的損失總值(見(jiàn)表1)。

表1 不同彈藥路徑選擇信息計(jì)算

戰(zhàn)時(shí)彈藥配送較為緊張，要綜合考慮配送時(shí)間與配送量給部隊(duì)帶來(lái)的影響。由表1可知，4條道路中，由于配送時(shí)間不精確給作戰(zhàn)部隊(duì)造成損失最小的是L4，損失值為49.74萬(wàn)元，由于彈藥運(yùn)輸損失給作戰(zhàn)部隊(duì)造成損失最小的為L(zhǎng)1，損失值為22.5萬(wàn)元，總損失值最小的路線為L(zhǎng)1，損失值為89.88萬(wàn)元。綜上所知，L1路線是最有利于作戰(zhàn)部隊(duì)彈藥保障的路線。

上述模型結(jié)合作戰(zhàn)部隊(duì)彈藥需求，綜合考慮彈藥配送的時(shí)間與彈藥量?jī)蓚€(gè)因素的改變給作戰(zhàn)部隊(duì)帶來(lái)的損失，為作戰(zhàn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)時(shí)路線選擇建立數(shù)學(xué)模型，為作戰(zhàn)路線選擇提供決策依據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)分析我軍彈藥保障現(xiàn)狀，找出目前彈藥供應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題。基于RFID技術(shù)，綜合利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、定位與通信技術(shù)設(shè)計(jì)了戰(zhàn)時(shí)彈藥供應(yīng)保障可視化系統(tǒng)，從戰(zhàn)術(shù)級(jí)彈藥供應(yīng)出發(fā)，設(shè)計(jì)了彈藥供應(yīng)保障配送模型并進(jìn)行實(shí)例分析，為選擇彈藥供應(yīng)路線提供科學(xué)依據(jù)。

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(編輯：史海英)

Overall Design of Ammunition Supply Visual System in Army and Tactical-level Distribution Routing Optimization

CHEN Jin, GAO Jun

(Equipment Command and Management Department, Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003, China)

To improve the ammunition supply efficiency and make it more accurate and efficient, the paper studies RFID, satellite positioning, network communication and computer technology, and establishes visualization frame of ammunition supply chain in army, which can realize visibility and controllability in whole course of ammunition supply. It also designs a mathematical model according to tactical-level ammunition distribution route, and proves its validity through an example.

ammunition; supply chain; distribution; visualization

2015-07-01；

2015-08-23． 作者簡(jiǎn)介： 陳 金(1991—)，男，碩士研究生； 高 軍(1971—)，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2016.03.011

U116.2

A

1674-2192(2016)03- 0049- 04