海上待戰(zhàn)模式下的導(dǎo)彈保障輔助決策模型

程繼紅，阮傳峰，崔 嘉，司維超

（海軍航空工程學(xué)院a.科研部；b.研究生管理大隊；c.控制工程系；d.兵器科學(xué)與技術(shù)系，山東煙臺264001）

海上待戰(zhàn)模式下的導(dǎo)彈保障輔助決策模型

程繼紅a，阮傳峰b，崔 嘉c，司維超d

（海軍航空工程學(xué)院a.科研部；b.研究生管理大隊；c.控制工程系；d.兵器科學(xué)與技術(shù)系，山東煙臺264001）

在大規(guī)模、高強(qiáng)度、海上待戰(zhàn)的作戰(zhàn)模式下，海軍導(dǎo)彈武器裝備的高效及時補(bǔ)充，對于作戰(zhàn)部隊?wèi)?zhàn)斗力的恢復(fù)和持續(xù)具有越來越重要的意義。文章根據(jù)時效性和經(jīng)濟(jì)性原則，圍繞保障關(guān)系的決策建立輔助決策模型，幫助指揮員快速地、科學(xué)地確定保障關(guān)系，為制定精確、快捷、高效的保障方案提供輔助決策，具有一定的參考和借鑒意義，并通過實例對模型進(jìn)行了驗證。

導(dǎo)彈保障；保障方案；輔助決策

裝備保障服務(wù)于作戰(zhàn)[1]。如何準(zhǔn)確預(yù)測作戰(zhàn)模式，不僅是謀劃戰(zhàn)爭準(zhǔn)備戰(zhàn)爭的前提，也是籌劃裝備保障建設(shè)與行動的前提[2]。為適應(yīng)大規(guī)模，高強(qiáng)度，海上待戰(zhàn)的作戰(zhàn)模式下的保障新要求，在武器平臺多，導(dǎo)彈需求數(shù)量大，保障點多，導(dǎo)彈儲存量有限的新情況下，需要科學(xué)地確定保障關(guān)系決策信息，這是完善制定精確保障方案的第一步[3]。

1 需求分析

保障方案輔助決策模型可以看似為一個多需求點、多類型導(dǎo)彈的緊急調(diào)運的優(yōu)化保障問題的解[4-5]。為實現(xiàn)模型的決策目標(biāo)，根據(jù)時效性和經(jīng)濟(jì)性原則，對保障關(guān)系進(jìn)行決策，得到保障單位實施保障的對象（平臺）和保障對象的導(dǎo)彈需求類型和數(shù)量信息。保障關(guān)系、保障地點、導(dǎo)彈類型、數(shù)量信息都已明確，從而完成對保障方案的輔助決策[6-7]。保障方案輔助決策模型的數(shù)據(jù)輸入輸出具有3個特點：一是數(shù)據(jù)輸入輸出的變量多；二是導(dǎo)彈保障的時效性強(qiáng)；三是受導(dǎo)彈型號和儲量的制約。為計算方便，將模型簡單化，把平臺近似看作把導(dǎo)彈運輸?shù)綉?zhàn)區(qū)預(yù)定的集結(jié)點的運輸工具，稱為導(dǎo)彈最終的需求點[8]。因此，模型可看作是多需求點、多類型導(dǎo)彈、無運力限制的緊急運輸問題。保障關(guān)系輔助決策模型中，作戰(zhàn)單位設(shè)定為基本作戰(zhàn)單元，如單只的艦船、潛艇等導(dǎo)彈武器平臺[9]。

2 模型建立

導(dǎo)彈平臺自身的基本信息包括平臺最大航速、裝備導(dǎo)彈的類型、裝載標(biāo)準(zhǔn)等。保障點的基本信息包括保障導(dǎo)彈型號和數(shù)量，裝載地理信息等[10]。武器平臺的實時位置坐標(biāo)可由GPS、GIS系統(tǒng)獲取[11]。戰(zhàn)區(qū)指揮系統(tǒng)根據(jù)指揮決策知識，結(jié)合作戰(zhàn)計劃和戰(zhàn)局態(tài)勢，依據(jù)平臺執(zhí)行任務(wù)的重要性，給出導(dǎo)彈平臺保障的優(yōu)先級、保障時限、補(bǔ)充導(dǎo)彈的信息（類型、數(shù)量）和平臺經(jīng)導(dǎo)彈保障后到達(dá)最終需求點的坐標(biāo)位置[12]。平臺經(jīng)導(dǎo)彈保障的運動示意圖見圖1。

2.1 參數(shù)描述

平臺相關(guān)的信息參數(shù)：設(shè)J1、J2、…、Ji、…、JN為N個導(dǎo)彈武器系統(tǒng)平臺代號，如艦船、潛艇等；Pi為導(dǎo)彈平臺保障優(yōu)先級。Vi為平臺Ji的航行速度。Xik為平臺Ji的第k型導(dǎo)彈的需求量；ΦiB、ΦiE分別為平臺Ji的接受保障命令的開始位置和經(jīng)保障后到達(dá)最終需求點位置。

保障點相關(guān)的信息參數(shù)描述如下：B1、B2、…、Bj為M個可提供導(dǎo)彈保障的保障點，如港口。特別指出的是，這里的保障點包括固定保障點和臨時根據(jù)實際情況和任務(wù)需要開設(shè)的機(jī)動保障點兩類，固定與機(jī)動保障點的有機(jī)結(jié)合的保障體系具有優(yōu)勢互補(bǔ)的特點，是提高戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)時保障能力的必然要求[13]。導(dǎo)彈K個型號，Ejk為保障點Bj對應(yīng)倉庫的k型號導(dǎo)彈的庫存量。Φj為保障點Bj的位置信息。

中間變量描述如下：平臺Ji從其開始位置ΦiB到保障點Bj所需要的時間為tBij（tBij＞0），距離為dBij；平臺Ji從保障點Bj到最終需求點ΦiE所需要的時間為tEji（tEji＞0），距離為dEji。決策變量描述如下：Sij表示，Sij取0時不在Bj保障，Sij取1時在Bj保障，[Sij]是N×M的[0，1]矩陣。由于決策中時間的重要性[14]，應(yīng)先考慮時間最短，這時Vi取值應(yīng)為巡航速度最大。tBij、tEji是中間變量，是進(jìn)行裝載時間決策的參考，這里不作重點論述。

2.2 約束條件

如何進(jìn)行導(dǎo)彈保障關(guān)系輔助決策，就平臺而言，首先應(yīng)確定哪個保障點能夠進(jìn)行保障；其次應(yīng)考慮時效性和經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)就近保障的原則選擇保障點[15]。如圖1所示，一是保障點Bj能夠保障平臺Ji所需導(dǎo)彈類型和數(shù)量；二是考慮平臺到達(dá)導(dǎo)彈的最終需求點的時效性和經(jīng)濟(jì)性，要求導(dǎo)彈dBij+dEji距離最短，即除滿足上述約束條件的保障點Bj外，其他保障點位置均應(yīng)在以ΦiB、ΦiE（為焦點）、Φj3點所形成的橢圓外圍。特殊情況下，滿足上述約束條件的保障點Bj或在ΦiB、ΦiE2點的連線上，這里假設(shè)ΦiB、Φj2點不重合，即平臺在保障點外的海上接受到保障命令的情形。

2.3 目標(biāo)函數(shù)

1）求[Sij]。求解同時滿足上述2個條件時的矩陣[Sij]，即可確定每個平臺對應(yīng)的保障點，說明平臺經(jīng)這個保障點保障后，到達(dá)最終需求點距離最短（經(jīng)濟(jì)最優(yōu)）[16]。為使平臺到達(dá)最終需求點的時間最短，設(shè)平臺按直線航渡，航行速度取最大巡航航速。算法如下：

（當(dāng)tEji=0時，可認(rèn)為平臺經(jīng)保障后，在保障點停靠）。

3 模型驗證

在某次對海作戰(zhàn)中，我艦艇編隊多次抗擊敵航空兵和艦艇編隊，實施了數(shù)次導(dǎo)彈連續(xù)突擊敵艦艇編隊和抗擊敵航空兵[17]，達(dá)到預(yù)定戰(zhàn)果后，由于反艦導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈的大量消耗，產(chǎn)生導(dǎo)彈保障需求。戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)指揮部門根據(jù)預(yù)擬的下一階段作戰(zhàn)方案和艦艇平臺的現(xiàn)狀，根據(jù)任務(wù)需要，確定艦艇平臺的保障優(yōu)先級，給出平臺的起始位置和平臺下一階段作戰(zhàn)任務(wù)的位置坐標(biāo)（最終的需求點）。使用保障方案輔助決策模型計算出平臺與保障單位之間的保障對應(yīng)關(guān)系，為保障方案的制定提供輔助決策。

3.1輸入數(shù)據(jù)

在不影響對問題驗證的前提下，對數(shù)據(jù)假設(shè)簡化，其中需導(dǎo)彈補(bǔ)給的平臺（如艦艇或潛艇等）數(shù)量假設(shè)20，保障點（固定或機(jī)動的保障點）數(shù)量假設(shè)5，導(dǎo)彈類型（如防空或反艦等）數(shù)量假設(shè)2，詳見表1～7。

表1 艦艇保障優(yōu)先級PiTab.1 Ship support priorityPi

表2 艦艇巡航速度ViTab.2 Ship cruising speedVi

表3 艦艇起始位置坐標(biāo)ΦiBTab.3 Initial location coorinates of ships began to perform support schemeΦiB

表4 艦艇經(jīng)導(dǎo)彈保障后的計劃位置坐標(biāo)ΦiETab.4 Fnal location coorinates of ships after support schemeΦiE

表5 艦艇導(dǎo)彈需求量XikTab.5 Demand of ship missileXik

表6 保障點位置坐標(biāo)ΦiBTab.6 Location coorinates of support pointΦiB

表7 保障點導(dǎo)彈庫存量EjkTab.7 Missile inventory of support pointEjk

3.2 結(jié)果分析

經(jīng)模型優(yōu)化后，得出平臺對應(yīng)的保障點及航渡軌跡[18]，如圖2所示。不難看出保障點B2、B3、B4、B5處導(dǎo)彈數(shù)量及類型已能滿足平臺的保障，故B1保障點沒有參與保障，這是因為該情況下它相對其他保障點不滿足經(jīng)濟(jì)型和實效性。

4 結(jié)論

在給定的保障任務(wù)下，基于時效性和經(jīng)濟(jì)性原則，設(shè)定參數(shù)變量，應(yīng)用本文提出的模型及算法，可以確定保障關(guān)系、保障地點、導(dǎo)彈類型及需求量等信息。對于制定精確的保障方案，具有一定的參考意義。

[1]李學(xué)臣，雷云先，高云海.海軍軍械勤務(wù)[M].北京：海軍裝備部軍械保障部，2004：254-259. LI XUECHEN，LEI YUNXIAN，GAO YUNHAI.Naval ordnance service[M].Beijing：Ordnance Support Department of the Naval Equipment Department，2004：254-259.（in Chinese）

[2]周林，王君.軍事裝備管理預(yù)測與決策[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007：52-56. ZHOU LIN，WANG JUN.Forecasting and decision making of military equipment management[M].Beijing：National Defense Industry Press，2007：52-56.（in Chinese）

[3]徐航，陳春良.裝備精確保障概論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012：4-30. XU HANG，CHEN CHUNLIANG.Equipment efficient support generality[M].Beijing：National Defense Industry Press，2012：4-30.（in Chinese）

[4]羅朝暉，董鵬，楊超.多需求點、單貨種軍械調(diào)運模型算法研究[J].微計算機(jī)信息，2006，22（5-3）：144-146. LUO CHAOHUI，DONG PENG，YANG CHAO.Study on the mathematics model and arithmetic of single kind ordnance’s urgency transportation for multi-requirement points[J].Microcomputer Information，2006，22（5-3）：144-146.（in Chinese）

[5]董鵬，羅朝暉，楊超.一類軍械物資緊急調(diào)運的數(shù)學(xué)模型及算法研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2006，28（4）：94-96. DONG PENG，LUO CHAOHUI，YANG CHAO.The mathematical model and algorithm of a kind of ordnance urgent transportation[J].Journal of Wuhan University of Technology，2006，28（4）：94-96.（in Chinese）

[6]凌海風(fēng)，鄭宇軍，蕭毅鴻.裝備保障智能優(yōu)化決策方法與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2015：9-14. LING HAIFENG，ZHENG YUJUN，XIAO YIHONG.Intelligent optimization decision method and application of equipment support[M].Beijing：National Defense Industry Press，2015：9-14.（in Chinese）

[7]董家瑞，王精業(yè)，王琴琴.裝備保障路徑選擇算法研究[J].裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報，2008，22（3）：10-22. DONG JIARUI，WANG JINGYE，WANG QINQIN.Research on path selection algorithm for equipment support [J].Journal of Academy of Armored Force Engineering，2008，22（3）：10-22.（in Chinese）

[8]王諾貝.當(dāng)代外軍后勤保障及其對我軍的借鑒價值研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2010. WANG NUOBEI.The contemporary foreign military logistics research and its reference value to our army[D]. Wuhan：Wuhan University，2010.（in Chinese）

[9]MELO MT，NICKEL S，SALDANHA DA GAMA F.Dynamic multi—commodity capacitated facility location：a mathematical modeling framework for strategic supply chain planning[J].Computers and Operations Research，2005，33（1）：181-208.

[10]劉偉，智利民，蔡君.基于物聯(lián)網(wǎng)的軍地港口物流信息共享平臺構(gòu)建[C]//2014年軍事物聯(lián)網(wǎng)主題論壇論文集.北京：總參謀部信息化部，2014：432-435. LIU WEI，ZHI LIMIN，CAI JUN.The construction of port logistics information sharing platform and based on internet of things[C]//Proceedings of 2014 annual forum of the theme of military Internet of Things.Beijing：Information Department of the General Staff，2014：432-435.（in Chinese）

[11]劉化軍，劉傳清.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013：29-67. LIU HUAJUN，LIU CHUANQING.Internet of things technology[M].Beijing：Electronic Industry Press，2013： 29-67.（in Chinese）

[12]李勇，梁敏，王桐.信息化條件下戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊?wèi)?zhàn)斗力生成模式的思考[C]//軍事運籌學(xué)學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文集.北京：國防工業(yè)出版社，2013：25-29. LI YONG，LIANG MIN，WANG TONG.Thinking on the model of the combat effectiveness of the strategic missile force under the condition of informatization[C]//Proceedings of the 2013 annual conference of the academy of military operations research.Beijing：National Defense Industry Press，2015：9-14.（in Chinese）

[13]陳格非，史文山，李德臣.多階段裝備保障過程的資源配置模型[J].四川兵工學(xué)報，2009，30（8）：108-109. CHEN GEFEI，SHI WENSHAN，LI DECHEN.Resource allocation model of multi stage equipment support process [J].Journal of Sichuan Ordnance，2009，30（8）：108-109.（in Chinese）

[14]王文峰.裝備保障網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計問題研究[D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2008. WANG WENFENG.Research on optimization design of equipment support network[D].Changsha：National University of Defense Technology，2008.（in Chinese）

[15]H EDWIN ROMEIJN，JIA SHU，CHUNG PIAW TEO. Designing two-echelon supply networks[J].European Journal of Operational Research，2007，178（2）：449-462.

[16]齊玉東.海軍航空兵機(jī)動轉(zhuǎn)場決策模型研究[D].煙臺：海軍航空工程學(xué)院，2012. QI YUDONG.Research on the decision model of naval aviation motor transportation[D].Yantai：Naval Aeronautical andAstronautical University，2012.（in Chinese）

[17]方洋旺，伍友利.航空裝備作戰(zhàn)建模與仿真[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012：166-169. FANG YANGWANG，WU YOULI.Modeling and simulation of aviation equipment operation[M].Beijing：National Defense Industry Press，2012：166-169.（in Chinese）

[18]司守奎，孫璽菁.數(shù)學(xué)建模算法與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011：39-45. SI SHOUKUI，SUN XIJING.Mathematical modeling[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2011：39-45.（in Chinese）

Auxiliary Decision Model of Naval Missile Support Under the War-Prepared at Sea Mode

CHENG Jihonga,RUAN Chuanfengb,CUI Jiac,SI Weichaod
（Naval Aeronautical and Astronautical University a.Department of Scientific Research; b.Graduate Students’Brigade;c.Department of Control Engineering; d.Department of Ordnance Science and Technology Engineering,Yantai Shandong 264001,China）

In the large-scale,high-intensity,war-prepared at sea mode,the supplement of naval missile weapons and equipment in a timely manner was of more and more significance for the recovery and continuation of combat effectiveness. Based on the principle of timeliness and economy,in this paper,the auxiliary decision model surrounded with the relation?ship of support was built,and the corresponding relationship was obtained between the support departments and the ob?jects.The results could help commanders to determine the relationship of support,which could provide the auxiliary deci?sion for the accurate,fast and efficient protection scheme,and had some reference and reference significance.And auxilia?ry decision model of support program was validated by an example.

missile support;support concept;auxiliary decision

TJ760.7

：A

1673-1522（2017）01-0101-04

10.7682/j.issn.1673-1522.2017.01.001

2016-11-03；

：2016-12-06

程繼紅（1964-），男，教授，碩士。