補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化分析

劉 江胥 艷

（1.海軍航空工程學(xué)院 煙臺(tái) 264001）（2.中國(guó)人民解放軍91208部隊(duì) 青島 266000）

1 引言

綜合補(bǔ)給艦作為海上裝備保障的重要力量，其導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力越來越受到關(guān)注。近年來，我海軍以綜合補(bǔ)給艦為補(bǔ)給平臺(tái)的導(dǎo)彈海上補(bǔ)給演練逐漸趨于常態(tài)，旨在通過演練提升補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力，滿足海戰(zhàn)場(chǎng)海上裝備保障快速高效的需求。演練中為保證導(dǎo)彈海上補(bǔ)給行動(dòng)的順利實(shí)施，往往需要位補(bǔ)給艦建立以補(bǔ)給部門人員為主體的導(dǎo)彈海上補(bǔ)給實(shí)施組織。實(shí)踐表明補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的合理與否在一定程度上影響導(dǎo)彈海上補(bǔ)給行動(dòng)組織實(shí)施的效率［1］。那么，如何結(jié)合優(yōu)化改進(jìn)的方法，對(duì)補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組進(jìn)行優(yōu)化分析將成為一個(gè)亟待探討解決的問題。

2 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組

根據(jù)導(dǎo)彈海上補(bǔ)給的各個(gè)環(huán)節(jié)，補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員通常編為導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組、吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)組和安全警戒組這3個(gè)實(shí)施小組，其中吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)組負(fù)責(zé)人為補(bǔ)給艦補(bǔ)給部門長(zhǎng)，導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組和安全警戒組的負(fù)責(zé)人由兩名補(bǔ)給分隊(duì)長(zhǎng)擔(dān)任，3個(gè)實(shí)施小組統(tǒng)一由補(bǔ)給艦艦長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)。當(dāng)補(bǔ)給艦與接收艦并靠完畢，發(fā)布導(dǎo)彈海上補(bǔ)給部署后，3個(gè)實(shí)施小組遂分頭展開行動(dòng)。負(fù)責(zé)導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組的補(bǔ)給分隊(duì)長(zhǎng)指揮組內(nèi)人員將導(dǎo)彈由補(bǔ)給艦彈藥艙輸轉(zhuǎn)至補(bǔ)給艦甲板指定位置，然后由補(bǔ)給長(zhǎng)下口令指揮吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)組將導(dǎo)彈吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)至接收艦，同時(shí)另一名補(bǔ)給分隊(duì)長(zhǎng)帶領(lǐng)安全警戒組負(fù)責(zé)導(dǎo)彈整個(gè)吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)期間的安全警戒工作，當(dāng)出現(xiàn)因機(jī)械故障、操作失誤或其他原因危機(jī)艦艇與人員安全的情況時(shí)，立即請(qǐng)示中止任務(wù)。

在實(shí)際組織實(shí)施導(dǎo)彈海上補(bǔ)給過程中我們發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組的補(bǔ)給分隊(duì)長(zhǎng)在導(dǎo)彈由補(bǔ)給艦彈藥艙運(yùn)送至甲板前，需要隨時(shí)通過無線電設(shè)備向補(bǔ)給艦艦長(zhǎng)匯報(bào)導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)的工作進(jìn)度，當(dāng)補(bǔ)給艦艦長(zhǎng)得知導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)的進(jìn)度后，再告知補(bǔ)給長(zhǎng)做好吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)工作的準(zhǔn)備，可見各級(jí)指揮員之間溝通的過程不免顯得費(fèi)時(shí)周折。導(dǎo)彈海上補(bǔ)給的中心工作是吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)導(dǎo)彈，不妨由導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組直接向補(bǔ)給長(zhǎng)匯報(bào)輸轉(zhuǎn)進(jìn)度，由補(bǔ)給長(zhǎng)直接掌控導(dǎo)彈海上補(bǔ)給組織實(shí)施工作的節(jié)奏。與此同時(shí)，補(bǔ)給長(zhǎng)在指揮導(dǎo)彈吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，與安全警戒組共同位于補(bǔ)給艦甲板，可考慮同時(shí)兼顧安全警戒工作，因此，如果將導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組、吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)組和安全警戒組同時(shí)歸補(bǔ)給長(zhǎng)指揮領(lǐng)導(dǎo)，再由補(bǔ)給長(zhǎng)將導(dǎo)彈海上補(bǔ)給組織實(shí)施工作進(jìn)展情況向補(bǔ)給艦艦長(zhǎng)匯報(bào)，那么從海上補(bǔ)給工作進(jìn)展的角度，可以達(dá)到提高工作效率的目的。下面我們通過建立導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化模型來進(jìn)行驗(yàn)證。

3 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化分析的數(shù)學(xué)模型

3.1 熵理論簡(jiǎn)介

熵概念來自熱力學(xué)，1864年由德國(guó)的克勞修斯提出，1882年波爾茲曼發(fā)展了熵理論，并把熵解釋為“失去的信息”。他認(rèn)為，“熵取決于系統(tǒng)內(nèi)微觀粒子排列的幾率”，即一個(gè)孤立的系統(tǒng)必定自發(fā)回歸到熵極大的平衡態(tài)［2］。換言之，熵可以對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的微觀狀態(tài)作定量化的描述，從而反映出系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)有序度的高低。而系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的有序度是指將指令傳輸?shù)乃俾屎蜏?zhǔn)確性加權(quán)綜合，得出關(guān)于系統(tǒng)的不確定性的度量情況。系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)有序度通常用R表示，有：R=αE+βM 。其中，E表示指令傳輸?shù)乃俾?，即組織結(jié)構(gòu)的時(shí)效；M表示指令傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，即組織結(jié)構(gòu)的質(zhì)量；α、β則分別為組織結(jié)構(gòu)時(shí)效和質(zhì)量的權(quán)重系數(shù)。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)而言，熵值R越大，表示系統(tǒng)有序程度越高，系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)則越優(yōu)；反之，熵值R越小，表示系統(tǒng)有序程度越低，系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)則越不合理［3～6］。

補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化分析的基本思路：首先將補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組看作是一個(gè)系統(tǒng)，并把它抽象成對(duì)應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性建立熵模型計(jì)算，定量分析指令在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中傳輸時(shí)效和傳輸質(zhì)量的不確定性，進(jìn)而給出補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有序度評(píng)價(jià)，結(jié)合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化前后的有序度大小的對(duì)比分析，得出補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化分析的結(jié)論。需要強(qiáng)調(diào)的是，在建立補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，由于同一層級(jí)的指揮節(jié)點(diǎn)之間不存在相互指揮的關(guān)系，因此在分析的導(dǎo)彈海上補(bǔ)給指揮機(jī)構(gòu)中只考慮縱向的指揮節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)［7～10］。

3.2 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給人員編組的時(shí)效熵

在限定的指揮關(guān)系下，指令在指揮組織結(jié)構(gòu)各層級(jí)指揮節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)乃俾?，稱為指揮組織結(jié)構(gòu)的時(shí)效。我們把反映指令在指揮組織結(jié)構(gòu)中傳輸時(shí)效性的不確定性的度量用熵來表示，稱為指揮組織結(jié)構(gòu)的時(shí)效熵［11～12］。

這里還需要明確指揮組織結(jié)構(gòu)微觀態(tài)的概念，組織結(jié)構(gòu)微觀態(tài)是指從微觀角度觀察組織結(jié)構(gòu)時(shí)某些指揮節(jié)點(diǎn)所處的數(shù)量狀態(tài)，而實(shí)現(xiàn)概率是該指揮節(jié)點(diǎn)所處的微觀態(tài)數(shù)量與組織結(jié)構(gòu)中全部指揮節(jié)點(diǎn)微觀態(tài)數(shù)量總和之比［13］。

設(shè)在補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，指揮層級(jí)為l層，指揮節(jié)點(diǎn)為n個(gè)。按照從上到下，從左到右的順序依次為每個(gè)指揮節(jié)點(diǎn)編號(hào)。補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中縱向從上到下任意兩個(gè)指揮節(jié)點(diǎn)i與 j（1≤i＜j≤n）的時(shí)效熵定義為

其中，At是指揮組織結(jié)構(gòu)的時(shí)效微觀態(tài)總數(shù)，定義為指揮組織結(jié)構(gòu)中上下層級(jí)間兩兩存在縱向聯(lián)系的指揮節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系長(zhǎng)度總的數(shù)量，有：

式中Lij為指揮組織結(jié)構(gòu)中上下層級(jí)間的指揮節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系長(zhǎng)度。當(dāng)Lij=1時(shí)，指揮節(jié)點(diǎn)i與 j縱向相鄰；當(dāng)Lij=m+1時(shí)，指揮節(jié)點(diǎn)i與 j縱向之間存在m個(gè)指揮節(jié)點(diǎn)。

而當(dāng)Lij=0時(shí)，指揮節(jié)點(diǎn)i與 j不存在縱向之間的聯(lián)系，則有=0，于是有

定義補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的總時(shí)效熵為

補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的最大時(shí)效熵為

若補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的時(shí)效用E來表示，則有

將式（1）、（2）代入（3）得：

顯然，E越大，表示補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組指令傳輸?shù)臅r(shí)效性越強(qiáng)。

3.3 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給人員編組的質(zhì)量熵

在限定的指揮關(guān)系下，不考慮時(shí)間因素，指令在指揮組織結(jié)構(gòu)各層級(jí)指揮節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，稱為指揮組織結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。對(duì)指令傳輸時(shí)準(zhǔn)確性的不確定性的度量，稱為指揮組織結(jié)構(gòu)的質(zhì)量熵［14～15］。

在指令傳遞過程中，指揮組織結(jié)構(gòu)第i個(gè)指揮節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)機(jī)會(huì)的不確定性，稱為指揮節(jié)點(diǎn)i的質(zhì)量熵，記作(i=1。2?！)。類似于補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組時(shí)效熵的確定方法，補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組質(zhì)量熵可定義為

其中，Am是指揮組織結(jié)構(gòu)的質(zhì)量微觀態(tài)總數(shù)，定義為指揮組織結(jié)構(gòu)中上下層級(jí)間兩兩存在縱向聯(lián)系的指揮節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系跨度總的數(shù)量，有

式中ki是指揮組織結(jié)構(gòu)中指揮節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系跨度數(shù)。相應(yīng)地，補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的總質(zhì)量熵為

補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的最大質(zhì)量熵為

若補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的質(zhì)量用M來表示，則有將式（5）、（6）代入（7）得：

同樣的，M值越大，表示補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組指令傳輸?shù)臏?zhǔn)確性越高。

3.4 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給人員編組的有序度

補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組有序度為

則補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組有序度為

R值越大，表明補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的有序度越高，指揮關(guān)系越優(yōu)。

4 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給人員編組優(yōu)化計(jì)算分析

4.1 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給人員優(yōu)化計(jì)算步驟

為了便于利用熵理論分析優(yōu)化前后補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的有序度，可對(duì)比優(yōu)化前后人員編組的變化。計(jì)算過程如下：

第一步，建立補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。將補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組抽象成如下圖所示的人員編組拓?fù)鋱D。其中，圖1為優(yōu)化前補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)鋱D；圖2為優(yōu)化后補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)鋱D。

圖1 優(yōu)化前補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)鋱D

圖2 優(yōu)化后補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組拓?fù)鋱D

第二步，計(jì)算優(yōu)化前后的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的時(shí)效熵。確定聯(lián)系長(zhǎng)度，計(jì)算時(shí)效微觀態(tài)總數(shù)和時(shí)效微觀態(tài)實(shí)現(xiàn)概率值，結(jié)果見表1、表2。

表1 優(yōu)化前補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的時(shí)效熵

表2 優(yōu)化后補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的時(shí)效熵

第三步，計(jì)算優(yōu)化前后的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的質(zhì)量熵。確定聯(lián)系跨度，計(jì)算質(zhì)量微觀態(tài)總數(shù)和質(zhì)量微觀態(tài)實(shí)現(xiàn)概率值，結(jié)果見表3、表4。

表3 優(yōu)化前補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的質(zhì)量熵

表4 優(yōu)化后補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的質(zhì)量熵

第四步，計(jì)算優(yōu)化前后的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的有序度，結(jié)果見表5。

表5 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組優(yōu)化分析指標(biāo)值

4.2 優(yōu)化計(jì)算結(jié)果分析

從表5中的計(jì)算結(jié)果可以看出，若將原有的導(dǎo)彈輸轉(zhuǎn)組、吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)組和安全警戒組統(tǒng)一由補(bǔ)給長(zhǎng)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)，則優(yōu)化后的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組無論在時(shí)效、質(zhì)量還是指揮組織結(jié)構(gòu)的有序度方面都明顯高于優(yōu)化前。因而，優(yōu)化后的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組能夠提高指令傳輸?shù)臅r(shí)效和質(zhì)量，能夠使補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給人員編組得到優(yōu)化。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了將原有補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組進(jìn)行整合，建立新的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的設(shè)想，并針對(duì)新的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組，建立了基于熵理論的優(yōu)化模型進(jìn)行驗(yàn)證分析。分析結(jié)果表明，整合現(xiàn)有的導(dǎo)彈海上補(bǔ)給實(shí)施機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到優(yōu)化補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的目的。與此同時(shí)，建立定量評(píng)價(jià)的結(jié)構(gòu)熵模型對(duì)于研究補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給人員編組的優(yōu)化分析具有一定的參考價(jià)值和可行性。