基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)研究

王 敏，吳兆東，龍綿偉

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 軍事物流系，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學(xué)院 學(xué)員旅，天津 300161)

● 軍事物流MilitaryLogistics

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)研究

王 敏1，吳兆東2，龍綿偉1

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 軍事物流系，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學(xué)院 學(xué)員旅，天津 300161)

在軍民融合背景下，為度量地方配送力量完成軍用物資配送服務(wù)的采購風(fēng)險(xiǎn)，在分析軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法建立軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，并以具體實(shí)例驗(yàn)證該模型的可行性?？蔀橹朴嗆娪梦镔Y配送服務(wù)采購策略提供決策支持。

配送服務(wù)；采購風(fēng)險(xiǎn)；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)軍事物流軍民融合式建設(shè)發(fā)展原則，軍用物資配送服務(wù)可以通過采購的方式由具有比較優(yōu)勢的地方配送力量完成，利用社會(huì)力量和物流資源來保障軍隊(duì)后勤配送服務(wù)。實(shí)施軍用物資配送服務(wù)采購，不僅可以摒棄軍隊(duì)后勤傳統(tǒng)的分離式平行線性保障，構(gòu)建出環(huán)節(jié)優(yōu)化、庫存合理，呈扁平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化保障體系，而且還可以直接面向用戶，掌握用戶個(gè)性需求，提高配送、接收、儲(chǔ)存和發(fā)放環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)按需供應(yīng)的個(gè)性化服務(wù)。但是，缺乏對配送服務(wù)商投機(jī)行為的認(rèn)知、配送服務(wù)商選擇不當(dāng)以及監(jiān)督不力等因素，也容易導(dǎo)致軍用物資配送服務(wù)達(dá)不到理想情況。因此，軍用物資配送服務(wù)采購是一把雙刃劍，能夠帶來優(yōu)勢的同時(shí)也具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，如何評價(jià)軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)，并對其進(jìn)行規(guī)避防范，是亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題。文獻(xiàn)[1]對配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，但是指標(biāo)選取簡單，研究結(jié)果僅能確定風(fēng)險(xiǎn)的大小程度，不能確定導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的關(guān)鍵指標(biāo)。本文對軍用物資配送采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，確定軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)程度值和需要重點(diǎn)防范的關(guān)鍵指標(biāo)。

1 軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)

軍用物資配送服務(wù)采購可以說是后勤保障部門與配送服務(wù)商的一種合作。由于軍地雙方的目標(biāo)差異、機(jī)會(huì)主義行為和利益沖突等存在，軍用物資配送服務(wù)采購存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。深入分析風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的來源，主要有來自于配送服務(wù)商的風(fēng)險(xiǎn)、客觀環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)和后勤采購部門的風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)方面。考慮風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建遵循的系統(tǒng)性、綜合性和動(dòng)態(tài)性等基本原則，結(jié)合文獻(xiàn)[1]，確立軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系(如圖1所示)。

圖1 軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

2.1貝葉斯網(wǎng)絡(luò)及基本原理

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(bayesian network，BN)是一個(gè)有向無環(huán)的圖，由代表指標(biāo)的節(jié)點(diǎn)及連接這些節(jié)點(diǎn)的有向邊構(gòu)成，它是目前不確定知識表達(dá)和推理領(lǐng)域較為有效的理論模型[2-3]。其適用于表達(dá)和分析不確定性和概率性的事件，應(yīng)用于有條件地依賴多種控制因素的決策，可以從不完全、不精確或不確定的知識或信息中做出推理。已廣泛應(yīng)用于人因安全性、施工安全評估、爆炸事故、導(dǎo)彈裝備質(zhì)量評估等方面[3-6]。由6個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的簡單的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)圖(未包含條件概率分布)如圖2所示。

一個(gè)具有N個(gè)節(jié)點(diǎn)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可用N={(V，E)，P}來表示,其意義包括如下兩部分。

(1)(V，E)表示一個(gè)具有N個(gè)節(jié)點(diǎn)的有向無環(huán)圖G。圖中的節(jié)點(diǎn)V=(V1，V2，…，VN)代表變量,節(jié)點(diǎn)間的有向邊E代表了變量間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。節(jié)點(diǎn)變量可以是任何問題的抽象，如部件狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等。對于有向邊(Vi,Vj)，Vi稱為Vj的父節(jié)點(diǎn)，而Vj稱為Vi的子節(jié)點(diǎn)。沒有父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)，沒有子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為葉節(jié)點(diǎn)。Vi的父節(jié)點(diǎn)集合和非后代節(jié)點(diǎn)集合分別用pa(Vi)和A(Vi)來表示。有向圖(V,E)蘊(yùn)含了條件獨(dú)立性假設(shè)，即在給定pa(Vi)下,Vi與A(Vi)條件獨(dú)立，有：

P(Vi|pa(Vi),A(Vi))=P(Vi|pa(Vi))

(1)

(2)P表示一個(gè)與每個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的條件概率分布。由貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件獨(dú)立性假設(shè)可知，條件概率分布可用P(Vi|pa(Vi))來描述,它表達(dá)了節(jié)點(diǎn)與其父節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如果給定根節(jié)點(diǎn)先驗(yàn)概率分布和非根節(jié)點(diǎn)條件概率分布，就可以得到包含所有節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合概率分布。圖2中包含全部節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合概率分布函數(shù)為

P(V1，V2，V3，V4，V5，V6)=P(V6|V5)·P(V5|V3，V2)·P(V4|V2，V1)·P(V3|V1)·P(V2|V1)·P(V1)

(2)

2.2風(fēng)險(xiǎn)故障樹向貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化思想

故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。邏輯門的輸入事件是輸出事件的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”。將風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)作為故障樹中的節(jié)點(diǎn)，就可以利用風(fēng)險(xiǎn)故障樹轉(zhuǎn)化為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。

步驟1 對故障樹中的每個(gè)底事件，在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中建立一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)該事件名稱進(jìn)行命名，對于重復(fù)事件只建立一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

步驟2 按照故障樹中相應(yīng)底事件的失效分布確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)分布；

步驟3 對故障樹中的邏輯門，在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中建立一個(gè)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)該邏輯門的輸出事件名稱進(jìn)行命名，對于重復(fù)的輸出事件只建立一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

步驟4 按照故障樹中頂事件，中間事件和底事件之間的連接關(guān)系，建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的連接；

步驟5 按照故障樹中與、或、非以及表決邏輯關(guān)系確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中非根節(jié)點(diǎn)的條件概率分布。

其中與、或、非以及2/3表決邏輯關(guān)系對應(yīng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及條件概率分布參見文獻(xiàn)[2，7]。

2.3配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評價(jià)思路

利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對軍用物資配送采購風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評價(jià)，其基本思路：①根據(jù)表1建立的軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，以及各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，構(gòu)建軍用物資配送采購風(fēng)險(xiǎn)故障樹；②利用上面風(fēng)險(xiǎn)故障樹向貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化思想，轉(zhuǎn)化為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；③根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，將各指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)概率依次輸入網(wǎng)絡(luò)中，利用MSBNX軟件進(jìn)行貝葉斯分析，得到總風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的后驗(yàn)概率值，即軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的程度；④根據(jù)先驗(yàn)概率與后驗(yàn)概率的相互關(guān)系，假定軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的情況下，確定哪些風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)是導(dǎo)致軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的關(guān)鍵因素，從而確定軍用物資配送服務(wù)采購管理的重點(diǎn)。

3 評價(jià)實(shí)例

3.1背景介紹

某部隊(duì)向某軍事物流基地提出5個(gè)基數(shù)的軍需物資保障需求。軍事物流基地接受到任務(wù)之后，迅速組織基地保障力量籌備好物資，但由于基地配送力量不足，決定借助某地方物流企業(yè)作為研究試點(diǎn)，采購其配送服務(wù)。為保證服務(wù)可靠，提高軍用物資配送的軍事經(jīng)濟(jì)效益，需對軍用物資配送采購風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)。

3.2建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上分析，建立軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(如圖3所示)。圖3中，各個(gè)底層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)稱為基本事件。在各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)中，應(yīng)急應(yīng)戰(zhàn)與交通事故的發(fā)生有顯著關(guān)系，在圖中用箭頭聯(lián)系起來。其他有聯(lián)系的指標(biāo)之間用箭頭表示父子節(jié)點(diǎn)關(guān)系。同時(shí)，在邏輯關(guān)系上，這里認(rèn)為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、配送工具狀態(tài)、交通條件狀況為2/3表決邏輯關(guān)系。

3.3確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)

確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，實(shí)質(zhì)上是在已知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的條件下來確立每個(gè)節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率分布。先驗(yàn)概率是指根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和分析得到的概率。在本文的模型中，用 1、 0 分別表示對應(yīng)的各類指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生和不發(fā)生兩個(gè)狀態(tài)。通過歷史數(shù)據(jù)觀測和專家知識確定圖1中各指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)概率值(見表1—表3)。

表1 配送服務(wù)商風(fēng)險(xiǎn)子指標(biāo)先驗(yàn)概率

表2 客觀環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)子指標(biāo)先驗(yàn)概率

表3 后勤采購部門風(fēng)險(xiǎn)子指標(biāo)先驗(yàn)概率

圖3 軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

在圖3貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，不同的根節(jié)點(diǎn)之間存在相互依賴關(guān)系，如配送服務(wù)商信息交換與信息處理會(huì)影響采購部門過程監(jiān)督，其條件概率確定如下：

(3)

同理，根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中根節(jié)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，確定其條件概率如下：

P(X8=1|X9=1)=0．01

P(X8=1|X9=0)=0．002

P(Y1=1|X1=1)=0．003

P(Y1=1|X1=0)=0．001

P(Z6=1|Z1=1)=0．002

P(Z6=1|Z1=0)=0．001

3.4計(jì)算與結(jié)果分析

由于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有很成熟的算法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合概率分布和在各種條件下的條件概率分布, 因而構(gòu)建軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和確定網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)之后，就可以很方便地進(jìn)行概率評估, 包括計(jì)算各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的先驗(yàn)概率和后驗(yàn)概率。在小概率復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，通過后驗(yàn)概率可以明顯地看出軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)需要管理和防范的重點(diǎn)。

對于上面總風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的聯(lián)合概率為

(4)

式中：j∈O，O為葉結(jié)點(diǎn)outcome的狀態(tài)空間；節(jié)點(diǎn)Ei(1≤i≤M)對應(yīng)于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中非葉節(jié)點(diǎn)；M為非葉結(jié)點(diǎn)的數(shù)目；ei={0，1}為事件Ei的發(fā)生與否。

用MSBNX軟件進(jìn)行計(jì)算，可以得到軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率(見表4)。

表4 軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率

該實(shí)例中軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率為3.65%。可以看出，來自于配送服務(wù)商和后勤采購部門的風(fēng)險(xiǎn)高于客觀環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，但軍用物資配送服務(wù)采購總體風(fēng)險(xiǎn)屬于較低風(fēng)險(xiǎn)的范疇。

假定因?yàn)橐恍┪粗娘L(fēng)險(xiǎn)，軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)發(fā)生，即P(U)=1。利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，可以推測圖1中各個(gè)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的后驗(yàn)概率。配送服務(wù)商、客觀環(huán)境和后勤采購部門各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的先驗(yàn)概率與后驗(yàn)概率對比如圖4—圖6所示。

圖4 配送服務(wù)商風(fēng)險(xiǎn)先驗(yàn)概率與后驗(yàn)概率對比

圖5 客觀環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)先驗(yàn)概率與后驗(yàn)概率對比

從圖4中可以看出，配送服務(wù)商的裝備完好率X5和信息處理能力X7是配送服務(wù)商發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)。配送服務(wù)商一方面需要進(jìn)一步充實(shí)裝備力量提高軍用物資配送質(zhì)量；另一方面，需要提高與軍隊(duì)以及相關(guān)部門之間的信息交換能力和處理效率。在圖5中可以看出，客觀環(huán)境需要關(guān)注Y4宏觀政策和Y5微觀市場的變化。在圖6中可以看出需要后勤采購部門重點(diǎn)關(guān)注Z2和Z5，即軍隊(duì)和軍用物資配送商之間的合同完善程度以及采購方式。

4 結(jié) 語

本文對軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，分析了軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論建立了軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，并驗(yàn)證了該模型的可行性。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立在概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)和圖論的基礎(chǔ)之上，能夠充分地利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和專家知識信息，考察軍用物資配送服務(wù)采購風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，以及在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的情況下各類風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的后驗(yàn)概率，為確定軍用物資配送采購風(fēng)險(xiǎn)和需要重點(diǎn)管理與防范的關(guān)鍵指標(biāo)提供了方法和依據(jù)。

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(編輯：史海英)

PurchaseRiskofMilitaryMaterialsDistributionServiceBasedonBayesianNetwork

WANG Min1, WU Zhaodong2, LONG Mianwei1

(1.Military Logistics Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China; 2.Cadets Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to measure purchase risk of military materials distribution service with local forces under the background of civil-military integration, the paper firstly analyzes the indicators of purchase risk for military materials distribution service. Then, it establishes an evaluation model for purchase risk of military materials distribution service with Bayesian network, and proves the feasibility of the model through an example, which can provide decision support for formulating purchase strategy of military materials distribution service.

distribution service; purchase risk; Bayesian network

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.11.010

E233

A

1674-2192(2017)11- 0046- 05

2017-06-23；

2017-08-17．

王 敏(1979—)，女，博士，副教授．