數(shù)字化機(jī)步旅搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度框架研究

陳偉龍，陳春良，陳康柱，劉 彥，王雄偉

(1.裝甲兵工程學(xué)院 技術(shù)保障工程系，北京 100072; 2.裝甲兵工程學(xué)院 訓(xùn)練部，北京 100072)

數(shù)字化機(jī)步旅搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度框架研究

陳偉龍1，陳春良1，陳康柱2，劉 彥1，王雄偉1

(1.裝甲兵工程學(xué)院 技術(shù)保障工程系，北京 100072; 2.裝甲兵工程學(xué)院 訓(xùn)練部，北京 100072)

針對(duì)一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)中戰(zhàn)場(chǎng)搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)分配缺乏定量化確定方法的問(wèn)題，對(duì)數(shù)字化機(jī)步旅搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究;借鑒Hall三維結(jié)構(gòu)方法論，從對(duì)象維、過(guò)程維和技術(shù)維3個(gè)維度建立了搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的框架結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)，分析梳理出了搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的7個(gè)核心子問(wèn)題，總結(jié)了這些核心子問(wèn)題的自身特性，為搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的后續(xù)研究提供了宏觀規(guī)劃和微觀指導(dǎo)。

戰(zhàn)場(chǎng)搶修；任務(wù)分配；動(dòng)態(tài)調(diào)度；框架結(jié)構(gòu)；霍爾三維結(jié)構(gòu)

0 引言

在進(jìn)攻作戰(zhàn)中，傳統(tǒng)機(jī)械化部隊(duì)的維修保障以定點(diǎn)開(kāi)設(shè)修理所為主，伴隨保障能力薄弱，導(dǎo)致停機(jī)維修時(shí)間長(zhǎng)、作戰(zhàn)周期內(nèi)修復(fù)裝備數(shù)量少、進(jìn)攻部隊(duì)作戰(zhàn)能力恢復(fù)慢。以一體化信息系統(tǒng)為支撐的數(shù)字化機(jī)步旅，為增強(qiáng)其持續(xù)進(jìn)攻作戰(zhàn)能力，亟需建立建強(qiáng)伴隨保障力量。本文以數(shù)字化機(jī)步旅在一體化進(jìn)攻作戰(zhàn)中的戰(zhàn)場(chǎng)搶修為研究對(duì)象，提出了搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度這一軍事問(wèn)題，建立了基于Hall三維結(jié)構(gòu)的搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的三維框架結(jié)構(gòu)，剖析歸納出了需要解決的核心子問(wèn)題及其特性，能夠?yàn)閿?shù)字化機(jī)步旅搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度這一復(fù)雜問(wèn)題的研究與解決提供宏觀規(guī)劃和微觀指導(dǎo)。

1 問(wèn)題的提出與定位

1.1 研究范圍設(shè)定

1)作戰(zhàn)方式選擇：一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)。

2)作戰(zhàn)主體：數(shù)字化機(jī)步旅下轄的多個(gè)合成營(yíng)。

3)合成營(yíng)編組：營(yíng)指揮部、坦克連、步兵連、炮兵連及其它上級(jí)加強(qiáng)的作戰(zhàn)力量。

4)研究主體：數(shù)字化機(jī)步旅編組的多個(gè)機(jī)動(dòng)搶修組。

5)搶修對(duì)象：限定為合成營(yíng)的地面突擊裝備，包括R型主戰(zhàn)坦克、A型履帶式步兵戰(zhàn)車(chē)、M型自行火炮。

6)搶修組力量構(gòu)成：1輛輪式指揮車(chē)、2輛裝甲搶修車(chē)、1輛裝甲輸送車(chē)、1輛綜合修理車(chē)。

7)搶修范圍內(nèi)的損傷程度：負(fù)責(zé)搶修120 min內(nèi)能完成的輕度損傷及極少部分中度損傷的裝備。

8)搶修方式：考慮到機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)的時(shí)效性要求，其修理方式為現(xiàn)地?fù)屝蓿砂殡S搶修力量承擔(dān)。

9)搶修方法：以換件為主，必要時(shí)采用拆拼修理和應(yīng)急修理。

10)恢復(fù)狀態(tài)：根據(jù)實(shí)際情況，恢復(fù)或部分恢復(fù)其作戰(zhàn)功能。

11)陸航、工兵、通信等參戰(zhàn)力量的故障裝備修理，不屬于伴隨搶修力量的任務(wù)范疇，不列入研究范圍。

1.2 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的提出

數(shù)字化機(jī)步旅以一體化信息系統(tǒng)為支撐，將作戰(zhàn)體系內(nèi)的各作戰(zhàn)單元、保障單元和指揮控制單元密切聯(lián)系起來(lái)。其在遂行一體化進(jìn)攻作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，具有機(jī)動(dòng)能力較強(qiáng)、作戰(zhàn)空間巨大、作戰(zhàn)節(jié)奏迅猛、持續(xù)時(shí)間較短、戰(zhàn)損裝備眾多等特點(diǎn)[1-2]。

在有限作戰(zhàn)周期內(nèi)，因敵炮火打擊，必然會(huì)在不同時(shí)刻、不同地點(diǎn)、不斷出現(xiàn)不同損傷程度的故障裝備(包括自然磨損、操作失誤、戰(zhàn)損)。為縮短搶救后送耗時(shí)和戰(zhàn)損裝備的停機(jī)修理，亟需合理地運(yùn)用伴隨保障力量，通過(guò)迅速、高效地現(xiàn)地?fù)屝?，在有限作?zhàn)周期內(nèi)盡可能多地修復(fù)或部分修復(fù)損傷裝備，使其能夠再次投入戰(zhàn)斗。

為取得最優(yōu)的整體搶修效果，在一體化信息系統(tǒng)的支撐下，從全局效益出發(fā)，綜合考慮故障位置、維修工作量、修理能力等限制條件，將眾多搶修任務(wù)合理分配給搶修單元(包括：明確不同搶修組間的任務(wù)分工，及同一搶修組內(nèi)的搶修序列)，并根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)發(fā)展及不斷更新的搶修需求信息，適時(shí)調(diào)整任務(wù)分配計(jì)劃。本文將該問(wèn)題稱(chēng)之為搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度(Dynamic Battlefield-rush-repair Task Scheduling Problem, DBTSP)。搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的示意圖如圖1所示。

圖1 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度示意圖

搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的核心影響因素包括：故障時(shí)間、故障位置、計(jì)劃維修工作量[3]、轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間、故障裝備的可能恢復(fù)狀態(tài)、待修裝備任務(wù)重要度[4]、修理能力差異、搶修力量損失、遍歷型搶修與非遍歷型搶修、重調(diào)度驅(qū)動(dòng)策略等。且其中部分影響因素又存在不確定性，包括隨機(jī)不確定性和模糊不確定性，如計(jì)劃維修工作量、轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間。

1.3 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的定位

在數(shù)字化機(jī)步旅一體化進(jìn)攻作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場(chǎng)搶修涉及諸多內(nèi)容，搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度在戰(zhàn)場(chǎng)搶修中的定位如圖2所示。搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的實(shí)質(zhì)是進(jìn)行搶修力量的任務(wù)區(qū)分和指揮控制。前者即是對(duì)已知的初始搶修任務(wù)進(jìn)行分配，可稱(chēng)之為靜態(tài)調(diào)度；后者則是在搶修需求不斷發(fā)生變化時(shí)，迅速地調(diào)整決策方案(即任務(wù)分工)，盡可能快速地恢復(fù)戰(zhàn)損裝備戰(zhàn)斗力，即動(dòng)態(tài)調(diào)度。

圖2 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的的定位

2 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的三維框架結(jié)構(gòu)

Hall三維結(jié)構(gòu)[5]是一種解決有結(jié)構(gòu)的“硬系統(tǒng)”問(wèn)題的方法論，為研究復(fù)雜系統(tǒng)工程問(wèn)題提供了統(tǒng)一的思想方法[6-8]。基于Hall三維結(jié)構(gòu)方法論，提出搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的三維框架結(jié)構(gòu)，其主要由對(duì)象維、過(guò)程維和技術(shù)維組成，具體如圖3所示。建立搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的三維框架結(jié)構(gòu)，有助于從系統(tǒng)層面對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分解和剖析，能夠?yàn)閱?wèn)題的解決提供方向指導(dǎo)。

圖3 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的三維框架結(jié)構(gòu)

2.1 對(duì)象維

對(duì)象維是搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的研究對(duì)象，包括：搶修力量信息、待修裝備信息、環(huán)境信息。

1)搶修力量信息，是指在一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)過(guò)程中，數(shù)字化機(jī)步旅中所有參與戰(zhàn)場(chǎng)搶修的搶修力量的相關(guān)信息，包括：

(1)所有搶修單元的編制信息，如各搶修單元的保障裝備信息、保障人員信息等；

(2)在作戰(zhàn)周期內(nèi)的任意時(shí)刻，所有搶修單元的狀態(tài)信息，如各搶修單元在任意時(shí)刻的位置信息、人員/裝備損失情況信息、搶修任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度信息等。

2)待修裝備信息，是指在一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)過(guò)程中，發(fā)生故障且進(jìn)入搶修力量修理范圍的所有待修裝備的相關(guān)信息，包括：

(1)損傷信息，如損傷時(shí)刻、坐標(biāo)位置、裝備類(lèi)型、預(yù)計(jì)所需維修工作量等；

(2)搶修進(jìn)度信息，如修竣與否、恢復(fù)狀態(tài)、預(yù)計(jì)修竣時(shí)刻、剩余修理工作量等。

3)環(huán)境信息，是指在一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)周期內(nèi)，除去搶修力量信息和待修裝備信息外，與搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題相關(guān)的其它所有信息，包括：

(1)作戰(zhàn)起止時(shí)刻；

(2)各作戰(zhàn)單元、武器裝備的在各個(gè)進(jìn)攻階段的任務(wù)信息、位置信息；

(3)各作戰(zhàn)單元、武器裝備的相互關(guān)系信息；

(4)地形、道路、氣象水文信息等。

2.2 過(guò)程維

過(guò)程維反映了搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的邏輯程序和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，包括6個(gè)環(huán)節(jié)：任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、新需求出現(xiàn)、驅(qū)動(dòng)觸發(fā)、狀態(tài)判定、任務(wù)重調(diào)度；且這6個(gè)環(huán)節(jié)形成了一個(gè)閉環(huán)，在作戰(zhàn)過(guò)程中不斷循環(huán)運(yùn)行。

1)任務(wù)調(diào)度，是指在一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)周期內(nèi)，指揮中心根據(jù)決策時(shí)刻的已知信息，包括搶修力量信息、待修裝備信息和環(huán)境信息，通過(guò)任務(wù)調(diào)度算法求得該時(shí)刻最滿(mǎn)意的任務(wù)分配結(jié)果，將已知的待修裝備分配給不同搶修單元，并明確其搶修順序。

2)任務(wù)執(zhí)行，是指各搶修單元依據(jù)最新的任務(wù)分配結(jié)果，按序?qū)榷ù扪b備進(jìn)行搶修，將其修復(fù)至指定恢復(fù)狀態(tài)，并上報(bào)各修竣裝備的實(shí)際修理時(shí)間和實(shí)際修竣時(shí)刻。

3)新需求出現(xiàn)，是指在各搶修單元執(zhí)行搶修任務(wù)期間，伴隨著一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)的繼續(xù)進(jìn)行，在不同時(shí)刻、不同地點(diǎn)會(huì)不斷出現(xiàn)新的故障裝備。

4)驅(qū)動(dòng)觸發(fā)，是指指揮中心不斷收集整理最新統(tǒng)計(jì)的搶修力量信息、待修裝備信息和環(huán)境信息，根據(jù)進(jìn)攻作戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和待修裝備信息，選定不同的搶修任務(wù)重調(diào)度驅(qū)動(dòng)策略與其閥值，并判斷重調(diào)度驅(qū)動(dòng)何時(shí)觸發(fā)以及是否觸發(fā)。

5)狀態(tài)判定，是指當(dāng)搶修任務(wù)重調(diào)度驅(qū)動(dòng)被觸發(fā)后，指揮中心需要明確該時(shí)刻的搶修力量信息、待修裝備信息，判定各搶修單元狀態(tài)(忙或閑？正在轉(zhuǎn)換搶修地點(diǎn)或是正在進(jìn)行搶修損傷裝備？)和待修裝備的狀態(tài)(是否正在被修理或等待修理中？)。

6)任務(wù)重調(diào)度，是指根據(jù)決策時(shí)刻的已知信息再次進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，重新調(diào)整各搶修單元間的任務(wù)分工，以期從整體上取得最優(yōu)的搶修效果。

2.3 技術(shù)維

技術(shù)維是指完成過(guò)程維6個(gè)環(huán)節(jié)工作所需的各種專(zhuān)業(yè)技術(shù)和管理知識(shí)，包括系統(tǒng)分析技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、多目標(biāo)處理[9]技術(shù)、智能優(yōu)化[10]技術(shù)、仿真技術(shù)等。這些技術(shù)與方法的突破與合理應(yīng)用是解決搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的關(guān)鍵之一。

3 搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的分析

基于對(duì)“搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的三維框架結(jié)構(gòu)”的分析可知，問(wèn)題的根本解決途徑在于：以對(duì)象維中的各要素為研究對(duì)象，合理運(yùn)用或設(shè)計(jì)技術(shù)維中的多種方法或手段，對(duì)過(guò)程維中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行建模和求解，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題滿(mǎn)意解的動(dòng)態(tài)追蹤。以對(duì)象維和過(guò)程維的前述分析為基礎(chǔ)，可梳理出實(shí)現(xiàn)搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度需要解決的多個(gè)核心子問(wèn)題。

3.1 需要解決的核心子問(wèn)題

3.1.1 目標(biāo)參數(shù)如何確定

在一體化進(jìn)攻作戰(zhàn)中遂行戰(zhàn)場(chǎng)搶修，核心目標(biāo)在于盡快恢復(fù)或部分恢復(fù)受損裝備的任務(wù)功能，使其能夠再次投入戰(zhàn)斗，且修竣裝備對(duì)作戰(zhàn)裝備體系的貢獻(xiàn)最大。應(yīng)以迅速恢復(fù)進(jìn)攻作戰(zhàn)部隊(duì)的“作戰(zhàn)效能”為第一目標(biāo)，向下分解，需要綜合考慮在有限時(shí)間內(nèi)搶修完成的數(shù)量、搶修完成的質(zhì)量、搶修對(duì)象的重要程度、搶修的及時(shí)程度。如何選擇合理的、可量化的目標(biāo)參數(shù)，是解決搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的首要問(wèn)題。

3.1.2 數(shù)學(xué)模型如何建立

多個(gè)合成營(yíng)協(xié)同遂行作戰(zhàn)任務(wù)，影響整體搶修效果的影響因素眾多，選擇什么參數(shù)能夠?qū)⒍鄠€(gè)影響因素銜接起來(lái)，從何角度能夠抽象出搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，且保證該模型能夠求得解析解或能夠通過(guò)智能優(yōu)化算法求得滿(mǎn)意解。

3.1.3 故障裝備恢復(fù)至何種狀態(tài)

故障裝備的不同恢復(fù)狀態(tài)反映了各搶修單元對(duì)各故障裝備進(jìn)行搶修時(shí)的不同修理深度，決定了修竣裝備的作戰(zhàn)功能恢復(fù)程度的大小。如何采用科學(xué)方法在修理時(shí)間和作戰(zhàn)功能恢復(fù)率之間做出權(quán)衡，確定適合的恢復(fù)狀態(tài)，使得修竣裝備對(duì)進(jìn)攻作戰(zhàn)裝備體系的貢獻(xiàn)最大。

3.1.4 待修裝備任務(wù)重要度如何確定

該問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是“考慮時(shí)間因素和不同恢復(fù)狀態(tài)的待修裝備重要度評(píng)估”。即在各個(gè)搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的規(guī)劃時(shí)刻，考慮任一故障裝備的所有不同的恢復(fù)狀態(tài)，如何定量化地分析、計(jì)算將該裝備恢復(fù)至不同狀態(tài)對(duì)于規(guī)劃時(shí)刻的作戰(zhàn)裝備體系的貢獻(xiàn)大小，并比較該規(guī)劃時(shí)刻所有待修裝備的貢獻(xiàn)度的高低。同時(shí)，采用何種方法為戰(zhàn)場(chǎng)搶修原則“先搶修指揮裝備，后搶修戰(zhàn)斗裝備”和“先搶修主要方向的故障裝備，后搶修次要方向的；先搶修第一梯隊(duì)的故障裝備，后搶修第二梯隊(duì)的”提供定量化方法支撐。

3.1.5 非遍歷型搶修如何實(shí)現(xiàn)

所謂非遍歷，是指在有限的進(jìn)攻作戰(zhàn)周期中，敵火打擊勢(shì)必造成我方故障裝備不斷出現(xiàn)和增多，而所屬搶修力量有限，導(dǎo)致?lián)屝蘖α繜o(wú)法在進(jìn)攻周期內(nèi)完成對(duì)所有損傷裝備的戰(zhàn)場(chǎng)搶修，只能綜合權(quán)衡各方面影響因素，選擇部分損傷裝備進(jìn)行修理。非遍歷型問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是從N中取n(n具有不確定性)、規(guī)模為n的遍歷型問(wèn)題，內(nèi)含了遍歷與非遍歷兩種搶修任務(wù)調(diào)度問(wèn)題?，F(xiàn)有關(guān)于動(dòng)態(tài)車(chē)輛路徑問(wèn)題(Dynamic Vehicle Routing Problem)[11-13]、生產(chǎn)規(guī)劃問(wèn)題(Production Scheduling)[14]、多無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃(Cooperative Task Allocation for Multiple Unmanned Aerial Vehicle)[15-16]及三者變體的研究，其實(shí)質(zhì)大多屬于遍歷型，相應(yīng)的模型、算法等均無(wú)法用于求解非遍歷型問(wèn)題。因此，如何遵循實(shí)際約束限制，有效解決非遍歷型尋優(yōu)難題，是一大難點(diǎn)。

3.1.6 重調(diào)度驅(qū)動(dòng)策略如何確定

典型的重調(diào)度驅(qū)動(dòng)策略包括單事件驅(qū)動(dòng)策略、時(shí)間分批驅(qū)動(dòng)策略、數(shù)量分批驅(qū)動(dòng)策略。對(duì)于同一輸入條件，采用不同驅(qū)動(dòng)策略，將得到不同的搶修任務(wù)決策方案和搶修效果。面對(duì)不同輸入，如何合理確定或設(shè)計(jì)重調(diào)度驅(qū)動(dòng)策略，使得搶修任務(wù)決策方案能夠得到相對(duì)最佳的整體搶修效益。

3.1.7 如何設(shè)計(jì)、驗(yàn)證求解算法

搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題屬于NP問(wèn)題，隨著故障裝備規(guī)模的增大，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)求解其解析解。依據(jù)數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，如何設(shè)計(jì)合理、高效的求解算法，并驗(yàn)證算法的合理性，使其能夠動(dòng)態(tài)追蹤問(wèn)題的滿(mǎn)意解。

3.2 核心子問(wèn)題的特性分析

通過(guò)對(duì)“三維框架結(jié)構(gòu)”和“3.1 需要解決的核心問(wèn)題”的分析和歸納，總結(jié)出搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題具有以下幾方面特性：

1)時(shí)效性。數(shù)字化機(jī)步旅遂行一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)任務(wù)，其作戰(zhàn)周期十分有限，如不能在有限進(jìn)攻周期內(nèi)通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)搶修恢復(fù)或部分恢復(fù)故障裝備的作戰(zhàn)功能，則該裝備不能繼續(xù)參加本次作戰(zhàn)，也就對(duì)整個(gè)進(jìn)攻作戰(zhàn)體系沒(méi)有貢獻(xiàn)。因此，搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度必須考慮搶修任務(wù)的完成時(shí)限。

2)復(fù)雜性。在搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度過(guò)程中，進(jìn)攻作戰(zhàn)任務(wù)、裝備故障時(shí)刻、位置、計(jì)劃/實(shí)際所需修理工時(shí)、搶修單元修理能力差異等眾多約束條件相互交織，多個(gè)決策分目標(biāo)相互博弈，致使問(wèn)題在建模、求解時(shí)復(fù)雜程度很高。

3)整體性。單一搶修單元的搶修效果最優(yōu)并不能保證所有搶修單元的整體搶修效果最優(yōu)，應(yīng)該將多個(gè)搶修單元視作一個(gè)整體，相互協(xié)調(diào)，合理分配搶修任務(wù)，以謀求整體搶修效果最有利于恢復(fù)進(jìn)攻部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。

4)動(dòng)態(tài)性。在搶修任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，決策環(huán)境信息會(huì)不斷發(fā)生變化，如出現(xiàn)新的搶修需求信息、敵火打擊導(dǎo)致的搶修力量損失、搶修實(shí)際與搶修計(jì)劃的偏差等。為贏得更優(yōu)的整體搶修效果，裝備保障指揮員需要適時(shí)調(diào)整各搶修單元的任務(wù)分工以及搶修順序。

5)不確定性。在進(jìn)行搶修任務(wù)分配時(shí)，新?lián)屝扌枨蟪霈F(xiàn)的時(shí)間/地點(diǎn)、待修裝備所需的修理工時(shí)、轉(zhuǎn)場(chǎng)所需時(shí)間、待修裝備的恢復(fù)狀態(tài)等，均具有明顯的隨機(jī)不確定性或模糊不確定性，使得決策的難度和風(fēng)險(xiǎn)很大。

6)優(yōu)先性。在一體化機(jī)動(dòng)進(jìn)攻作戰(zhàn)中，承擔(dān)不同作戰(zhàn)任務(wù)的不同作戰(zhàn)單元、承擔(dān)不同作戰(zhàn)任務(wù)的相同武器裝備均具有不同搶修優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先搶修不同故障裝備，對(duì)進(jìn)攻作戰(zhàn)體系所做的貢獻(xiàn)不同。

7)組合爆炸性。搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題是在等式或不等式約束下對(duì)指標(biāo)的優(yōu)化，隨著影響因素的增多、問(wèn)題規(guī)模的增大，其可行解集迅速膨脹，計(jì)算量急劇增加，呈爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的精確求解方法在有限時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決該問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

搶修任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)，能夠?yàn)檠b備保障指揮員提供輔助決策支持，縮短保障決策時(shí)間，降低主觀決策風(fēng)險(xiǎn)，提高作戰(zhàn)周期內(nèi)的裝備參戰(zhàn)率和修竣裝備的體系貢獻(xiàn)率。下一步研究方向：以三維框架結(jié)構(gòu)為指導(dǎo)，遂個(gè)解決3.1中提出的需要解決的核心子問(wèn)題。

[1] 張曉明,王志國(guó),杜燕波. 美國(guó)陸軍斯特瑞克旅戰(zhàn)斗隊(duì)裝備體系研究[M].北京:軍事科學(xué)出版社,2012.

[2] 王建盈.陸軍數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)研究[M].北京:國(guó)防大學(xué)出版社,2002.

[3] 王正元, 朱 昱, 宋建社, 等. 動(dòng)態(tài)維修任務(wù)調(diào)度的優(yōu)化方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2008, 44(1): 92-97.

[4] 郭 軍,宋建社,楊 檬,等.基于證據(jù)理論的多任務(wù)搶修重要度決策[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù), 2011, 33(3): 581-584.

[5] Hall A D. Three-dimensional morphology of systems engineering[J]. IEEE Transactions on System Science and Cybernetics, 1969, SSC-5(2): 156-160.

[6] 張?zhí)鞂W(xué),張延欣,張福祥. 系統(tǒng)工程學(xué)[M]. 成都：電子科技大學(xué)出版社,2004.

[7] 胡 靜,金曉斌,李紅舉,等. 基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的土地整治信息組織模式[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(3):188-193.

[8] 邢 彪,宋太亮,曹軍海. 裝備保障體系建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2016,24(4):108-111.

[9] Deb K, Pratap A, Agarwal S, et al. A fast and elitist multi-objective genetic algorithm: NSGA-II[J]. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 2002, 6(2): 182-197.

[10] 文仁強(qiáng),陳建國(guó),袁宏永,等基于蟻群優(yōu)化算法的多級(jí)應(yīng)急響應(yīng)下災(zāi)后應(yīng)急資源空間優(yōu)化配置[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,52(11):1991-1996.

[11] Hvattum L M, Lokketangen A, Laporte G. Solving a dynamic and stochastic vehicle routing problem with a sample scenario hedging heuristic[J]. Transportation Science, 2006, 40(4): 421-438.

[12] Güner A R, Murat A, Chinnam R B. Dynamic routing under recurrent and non-recurrent congestion using real-time its information[J]. Computers & Operations Research, 2012, 39 (2): 358-373.

[13] Ferrucci F, Block S, Gendreau M. A pro-active real-time control approach for dynamic vehicle routing problems dealing with the delivery of urgent goods[J]. European Journal of Operational Research, 2013, 225(1): 130-141.

[14] 楊業(yè)建,姜澤毅,張欣欣. 板坯熱軋批量計(jì)劃數(shù)學(xué)模型及求解算法[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(4):457-463.

[15] 潘 峰,陳 杰,任智平,等. 基于計(jì)算智能方法的無(wú)人機(jī)任務(wù)指派約束優(yōu)化模型研究[J].兵工學(xué)報(bào),2009,30(12):1706-1712.

[16] 劉 洋,章衛(wèi)國(guó),李廣文,等. 動(dòng)態(tài)環(huán)境中的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2014,40(2):252-256.

Study on Architecture of Dynamic Battlefield-rush-repair Task Scheduling Problem for Digitized Mechanized-brigade

Chen Weilong2，Chen Chunliang2，Chen Kangzhu2，Liu Yan2，Wang Xiongwei2

(1.Department of Technique Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2.Department of Training, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

This paper does a study on architecture of dynamic battlefield-rush-repair task scheduling problem for digitized mechanized-brigade in the offensive operation, aimed at solving the problem that dynamic scheduling of battlefield rush-repair task are lack of quantitative defining methods. According to Hall methodology, the architecture of dynamic battlefield-rush-repair task scheduling problem is built in three dimensions which include factor dimension, process dimension and technique dimension. And on this basis, the key sub problems and their characters of dynamic battlefield-rush-repair task scheduling problem are analyzed and summarized. This paper provides macro planning and micro guidance for follow-up study of dynamic battlefield-rush-repair task scheduling problem.

battlefield-rush repair; task allocation; dynamic scheduling; architecture; Hall methodology

2017-01-20；

2017-02-04。

陳偉龍(1988-)，男，四川雅安人，博士研究生，主要從事裝備保障系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化方向的研究。陳春良(1963-)，男，河北保定人，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事裝備保障方向的研究。

1671-4598(2017)08-0108-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.08.028

E92

A