電子對(duì)抗裝備器材保障仿真決策模型研究*

李 寧 劉 洪

(電子工程學(xué)院 合肥 230037)

1 引言

高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)條件下,電子對(duì)抗裝備已成為奪取制電磁權(quán)的主戰(zhàn)裝備,對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程和結(jié)局有著深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的非線(xiàn)性、高消耗和高需求,使得電子對(duì)抗裝備器材(以下簡(jiǎn)稱(chēng)器材)保障的作用更加突出。然而,在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中,快速有效地完成器材保障任務(wù)是一個(gè)涉及眾多因素的復(fù)雜問(wèn)題,由于器材保障活動(dòng)本身的動(dòng)態(tài)性和諸多因素的不確定性,僅靠人工的判斷和處理已不能達(dá)到快速有效的目標(biāo)和不適應(yīng)模擬仿真的要求。有必要將器材保障活動(dòng)結(jié)構(gòu)化,建立器材保障模型,為電子對(duì)抗裝備器材保障的仿真打下基礎(chǔ)。

維修保障資源的有限性是仿真模型的核心,主要涉及維修保障資源的供應(yīng)及調(diào)度的建模,包括對(duì)各種維修保障資源的分類(lèi)、定量、配置和優(yōu)化。器材保障決策系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

總控模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行、控制、系統(tǒng)管理和系統(tǒng)維護(hù)等功能。

圖1 器材保障決策系統(tǒng)總體框圖

器材補(bǔ)給決策負(fù)責(zé)為系統(tǒng)提供器材補(bǔ)給的策略。它根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)各維修單位的現(xiàn)有器材數(shù)量和各單位下一戰(zhàn)斗時(shí)節(jié)所擔(dān)負(fù)的維修任務(wù)等情況,為器材保障指揮員提供器材補(bǔ)給的輔助決策信息,便于指揮員進(jìn)行器材補(bǔ)給的宏觀決策。

器材保障方案生成[1]負(fù)責(zé)為系統(tǒng)生成器材補(bǔ)給方案,它是在器材補(bǔ)給決策系統(tǒng)做出器材補(bǔ)給決策之后開(kāi)始工作的。按照戰(zhàn)時(shí)器材補(bǔ)充及時(shí)、準(zhǔn)確、適量的要求,制定器材保障計(jì)劃,決定器材從哪個(gè)倉(cāng)庫(kù)補(bǔ)給,需要補(bǔ)充的數(shù)量,所用運(yùn)輸工具,所走路線(xiàn)等。

保障力量部署負(fù)責(zé)對(duì)器材保障部(分)隊(duì)在數(shù)量、時(shí)間、地點(diǎn)上進(jìn)行配置,其目的是使器材保障力量形成一個(gè)完成的有機(jī)整體,確保穩(wěn)定安全,使保障能力充分發(fā)揮出來(lái),完成保障任務(wù),提高保障效率。

本文以電子對(duì)抗作戰(zhàn)中的器材保障工作為背景,僅就器材補(bǔ)給決策進(jìn)行研究。

2 器材消耗預(yù)計(jì)算法[2]

2.1 戰(zhàn)場(chǎng)器材消耗分析

現(xiàn)在戰(zhàn)爭(zhēng)條件下,電子對(duì)抗裝備極易遭受到電子武器的軟殺傷和火力打擊,造成戰(zhàn)斗損傷;同時(shí),由于正常使用消耗和嚴(yán)酷使用消耗,裝備還面臨著非戰(zhàn)斗損傷。

2.2 基本假定

1)戰(zhàn)斗損傷與非戰(zhàn)斗損傷是彼此獨(dú)立的;

2)各種戰(zhàn)斗損傷事件之間是相互獨(dú)立的;

3)目標(biāo)區(qū)域中共有Q臺(tái)相同裝備,每個(gè)單元在每臺(tái)裝備中只有一個(gè);

4)不考慮硬火力毀傷和電磁毀傷同時(shí)損壞一個(gè)單元的情況。

2.3 模型的建立

1)硬火力損傷器材消耗量Nai的確定

根據(jù)硬火力造成的戰(zhàn)斗損傷的特點(diǎn),一個(gè)損傷事件可能包含一個(gè)或多個(gè)單元的損傷。損傷事件與損傷單元間的關(guān)系可用表1描述。

表1 損傷事件與單元的關(guān)系

裝備的硬火力損傷概率為A(n),記為P,則單元i的消耗量為:

2)電磁毀傷器材消耗量Nbi的確定

設(shè)電磁毀傷事件發(fā)生的概率為pj,電子對(duì)抗裝備的毀傷概率為pm,結(jié)合 Nai的確定方法,可以類(lèi)似推出Nbi的消耗量為:

3)非戰(zhàn)斗損傷器材消耗量Nci的確定

非戰(zhàn)斗損傷器材消耗量為正常使用消耗加上嚴(yán)酷使用消耗。嚴(yán)酷使用消耗可由正常消耗量乘以比例系數(shù)k得出。正常使用消耗量在裝備研制和平時(shí)使用過(guò)程中已有經(jīng)驗(yàn)值,設(shè)為N0i,則有:Nci=(1+k)N0i

4)器材需求量計(jì)算

消耗的器材量即為所需的器材量,綜上所述,第i類(lèi)器材需求總量為:Ni=Nai+Nbi+Nci

3 器材補(bǔ)給決策模型

針對(duì)維修分隊(duì)所需器材的狀況,通過(guò)器材補(bǔ)給輔助決策系統(tǒng),決定是否對(duì)維修分隊(duì)進(jìn)行器材補(bǔ)給。

3.1 基于存儲(chǔ)論確定戰(zhàn)時(shí)器材補(bǔ)充時(shí)機(jī)和補(bǔ)充量[3～4]

戰(zhàn)時(shí),維修分隊(duì)必須攜帶一定量的維修器材,隨著維修工作的進(jìn)行,器材消耗到一定程度必須進(jìn)行補(bǔ)充。決策模型的基本假定:

1)器材消耗。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,我們假設(shè)器材的消耗是連續(xù)均勻的,消耗速度為R。

2)器材補(bǔ)充。器材的補(bǔ)充是將在倉(cāng)庫(kù)中的器材運(yùn)送給維修分隊(duì),這個(gè)過(guò)程需要一段時(shí)間,稱(chēng)為拖后時(shí)間。所以為了保障戰(zhàn)斗的順利進(jìn)行,在進(jìn)行器材補(bǔ)充時(shí),必須將拖后時(shí)間考慮進(jìn)去,提前進(jìn)行補(bǔ)充。這里假設(shè)器材供給量充足,不會(huì)缺貨。

3)戰(zhàn)時(shí)器材保障的損失。它包括兩方面因素:一指在戰(zhàn)場(chǎng)上進(jìn)行器材補(bǔ)給的過(guò)程中,受到敵人襲擊、破壞,造成的器材損失;二指器材存放在庫(kù)所中,會(huì)造成一定器材損失,以及維修分隊(duì)攜帶定量器材,造成機(jī)動(dòng)性降低而造成的損失。

假定模型的消耗是連續(xù)的、穩(wěn)定的[5],消耗速度R為常數(shù);設(shè)每隔t時(shí)間補(bǔ)充一次器材,則這段時(shí)間內(nèi)彈藥消耗量為Rt,設(shè)補(bǔ)充途中損失的彈藥費(fèi)用為c2。

器材存放在庫(kù)所中,由于自然條件或受到敵人的襲擊會(huì)造成一定的損失,設(shè)器材存放在庫(kù)所中損失系數(shù)為C1,則t時(shí)間內(nèi)平均損失的彈藥用所需平均費(fèi)用表示為:。則t時(shí)間內(nèi)總的平均費(fèi)用為

由此得出,彈藥的最佳補(bǔ)充時(shí)間間隔是t0,每次的彈藥補(bǔ)充量為Q0。

3.2 戰(zhàn)時(shí)器材保障策略的選擇[6]

戰(zhàn)時(shí)器材保障策略決定何時(shí)補(bǔ)充及補(bǔ)充數(shù)量。s表示庫(kù)所器材消耗的最低限度,S表示庫(kù)所器材的最高儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的策略有三種:

t0循環(huán)策略,每間隔時(shí)間t0,補(bǔ)充器材Q。

(s,S)策略,每當(dāng)庫(kù)所存儲(chǔ)量 x＞s時(shí)不補(bǔ)充,當(dāng) x≤s時(shí)補(bǔ)充,補(bǔ)充量Q=S-x。

(t,s,S)混合策略,每經(jīng)過(guò)時(shí)間t0檢查存儲(chǔ)量x,當(dāng) x＞s時(shí)不補(bǔ)充,當(dāng) x≤s時(shí)補(bǔ)充,補(bǔ)充量Q=S-x。

若在戰(zhàn)時(shí)采取的是以(s,S)策略為主的器材保障策略。確定s時(shí),要將保障部隊(duì)接到命令后,從出發(fā)到抵達(dá)陣地這一段時(shí)間考慮進(jìn)去,還要考慮我方的保障能力、敵人的封鎖、自然條件等情況。

4 結(jié)語(yǔ)

信息化戰(zhàn)場(chǎng)的激烈對(duì)抗對(duì)其電子對(duì)抗裝備器材保障工作提出了更高的要求,作者將器材保障決策模型應(yīng)用于教研室的“電子對(duì)抗裝備器材保障仿真系統(tǒng)”,取得了良好的效果,增強(qiáng)了器材保障的有效性、針對(duì)性,為電子對(duì)抗裝備保障的發(fā)展做出了一點(diǎn)有益的探索。

[1]許國(guó)銀,陳森發(fā).基于現(xiàn)代物流技術(shù)的精確保障及我軍構(gòu)建策略[J].物流技術(shù),2005(9)

[2]俞康倫,于洪敏.基于FUZZY控制的彈藥供應(yīng)輔助決策[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào),2000(12)

[3]張最良.軍事運(yùn)籌學(xué)[M].北京:軍事科學(xué)出版社,1997

[4]王興錄.戰(zhàn)時(shí)勤務(wù)學(xué)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,2003

[5]趙新澤.線(xiàn)性規(guī)劃的新方法和應(yīng)用[M].北京:世界圖書(shū)出版公司,1997

[6]王進(jìn)發(fā),李勵(lì).軍事供應(yīng)鏈管理[M].北京:國(guó)防大學(xué)出版社,2004