基于兵棋推演的后勤物資儲(chǔ)備精確計(jì)算

賀德富，蘇喜生

(1.湖北第二師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院， 武漢 430205； 2.陸軍勤務(wù)學(xué)院 軍需采購系， 重慶 401311)

物資儲(chǔ)備是應(yīng)對(duì)物資需求與供貨不在同一個(gè)時(shí)間、空間發(fā)生的重要手段，無論是國家、軍隊(duì)還是企業(yè)，為確保正常運(yùn)行和應(yīng)對(duì)不確定性，物資儲(chǔ)備都是必要的。但是，過去物資儲(chǔ)備考慮軍事性的多，考慮經(jīng)濟(jì)性的少，為以防萬一，追求多多益善，造成了資源占用，甚至不必要的浪費(fèi)[2]，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生反作用。針對(duì)這一情況，我們應(yīng)改變觀念，合理確定后勤物資的儲(chǔ)備規(guī)模、結(jié)構(gòu)及布局，變“模糊儲(chǔ)備”為“精確儲(chǔ)備”。其中的關(guān)鍵就是要清楚掌握戰(zhàn)場(chǎng)上后勤物資的消耗總量及其隨時(shí)間和空間的分布規(guī)律[3]。

戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗是有一定規(guī)律可循的。美軍20世紀(jì)70年代著手建立后勤模型，用以計(jì)算和預(yù)測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)物資消耗規(guī)律，并取得了較好的實(shí)戰(zhàn)效果[4-5]。如在影響戰(zhàn)場(chǎng)物資消耗的關(guān)鍵因素傷亡率方面，美軍在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)前用仿真模型推算出的傷亡數(shù)量約為2萬人，利用兵棋推演得到的傷亡人數(shù)是2千人，結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，而戰(zhàn)后實(shí)際的情況則是1千多人，這一結(jié)果證實(shí)了兵棋推演在預(yù)測(cè)方面的精確性。其原因在于兵棋推演充分考慮了戰(zhàn)場(chǎng)隨機(jī)因素和人在回路的情況，通過將整場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)分為多個(gè)回合，采取局部線性的模型來擬合戰(zhàn)場(chǎng)人員、物資消耗的非線性特征，根據(jù)中心極限定理，通過反復(fù)推演得出貼近實(shí)戰(zhàn)的結(jié)果。

國內(nèi)目前在戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗預(yù)測(cè)方面的研究基本是偏向于應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或統(tǒng)計(jì)回歸的方法[6-7]。盡管這些方法建立的模型也可以用于非線性預(yù)測(cè)，但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，統(tǒng)計(jì)回歸方法也需要大量的數(shù)據(jù)樣本。但世界上沒有兩場(chǎng)相同的戰(zhàn)爭(zhēng)，戰(zhàn)爭(zhēng)的經(jīng)驗(yàn)是難以復(fù)制的，難以通過實(shí)驗(yàn)取得，因而大量的數(shù)據(jù)獲取是非常困難的。我國已30多年未經(jīng)過戰(zhàn)爭(zhēng)，特別是沒有經(jīng)歷過高技術(shù)條件下的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)，極其缺乏戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，給這些模型和方法的實(shí)際應(yīng)用帶來不小的困難。

兵棋作為一種研究和分析戰(zhàn)爭(zhēng)的工具[8-9]，適合用于解決戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資需求的非線性和不確定性問題。通過一系列后勤模型算法以及后勤兵棋保障棋子和規(guī)則的設(shè)計(jì)，可以模擬未來特定作戰(zhàn)背景下戰(zhàn)斗發(fā)展過程中的戰(zhàn)場(chǎng)物資消耗情況，從而為需求預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐[10]。在精確預(yù)測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗情況的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步研究戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗的總量和時(shí)空分布規(guī)律，進(jìn)而對(duì)后勤物資儲(chǔ)備規(guī)模和布局、后勤物資動(dòng)員等工作提供數(shù)據(jù)支撐，從而將后勤物資儲(chǔ)備、動(dòng)員和戰(zhàn)場(chǎng)物資消耗這三個(gè)環(huán)節(jié)連在一起，貫穿于軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備到軍事斗爭(zhēng)全過程的后勤保障工作，為實(shí)現(xiàn)后勤精確保障奠定基礎(chǔ)。

1 物資消耗規(guī)律與儲(chǔ)備的相關(guān)性分析

后勤物資消耗規(guī)律、后勤物資儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)、后勤物資儲(chǔ)備方式方法，三者在外部環(huán)境的作用與影響下，是互動(dòng)的，它們互為基礎(chǔ)、相互影響、相互作用，如圖1所示。只有準(zhǔn)確掌握后勤物資消耗規(guī)律，才能科學(xué)確定后勤物資儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)[11]；只有在考慮工業(yè)布局、交通運(yùn)輸條件等外部因素影響和制約的基礎(chǔ)上，合理選擇儲(chǔ)備方式方法來落實(shí)儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)保障資源合理配置，才能確保在準(zhǔn)確的時(shí)間、準(zhǔn)確的地點(diǎn)，為保障對(duì)象提供適質(zhì)、適量的后勤物資保障。

因此，本文從信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)出發(fā)，從變革傳統(tǒng)后勤被動(dòng)保障的思維定勢(shì)入手，研究后勤物資消耗規(guī)律，構(gòu)建后勤物資儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)體系，完善后勤物資儲(chǔ)備方式方法體系，為科學(xué)預(yù)測(cè)未來戰(zhàn)爭(zhēng)后勤物資消耗提供基本方法，為提升后勤物資管理現(xiàn)代化、正規(guī)化提供理論依據(jù)和方法指導(dǎo)，也為國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)前動(dòng)員提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 消耗規(guī)律、儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)與方式方法的關(guān)系框圖

2 后勤物資精確儲(chǔ)備模型

后勤物資儲(chǔ)備是軍事斗爭(zhēng)后勤準(zhǔn)備的重要組成部分，是部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力和保障力快速生成的重要因素。在未來信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，要實(shí)現(xiàn)后勤保障有力，離不開數(shù)量充足、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局合理的后勤戰(zhàn)備物資儲(chǔ)備[12]。因此，確定合理的儲(chǔ)備量是后勤物資儲(chǔ)備研究的重要內(nèi)容。

確定后勤物資儲(chǔ)備規(guī)模的根本依據(jù)是戰(zhàn)爭(zhēng)初期后勤物資的消耗量。具體而言，戰(zhàn)爭(zhēng)初期是指各類后勤物資經(jīng)過動(dòng)員、生產(chǎn)、出入庫、前送等一系列環(huán)節(jié)所需周期，在這一周期內(nèi)，戰(zhàn)場(chǎng)所需后勤物資必須由后勤戰(zhàn)備儲(chǔ)備物資予以保障。通過兵棋推演可以得出帶有時(shí)間和空間記錄的后勤物資消耗數(shù)據(jù)[13]，匯總便可得到戰(zhàn)爭(zhēng)初期各類后勤物資的消耗量，這樣各類后勤物資在消耗規(guī)律和消耗標(biāo)準(zhǔn)方面存在較大差異的情況下可以將預(yù)測(cè)誤差減小至最低。另外，在后勤物資最小儲(chǔ)備量的基礎(chǔ)上，考慮后勤物資存在戰(zhàn)損和不確定性這兩個(gè)因素后，這時(shí)的儲(chǔ)備量可稱之為適宜儲(chǔ)備量。

2.1 最小儲(chǔ)備量模型

戰(zhàn)場(chǎng)上，軍需和油料是作戰(zhàn)的必需品，是維持和提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的物質(zhì)基礎(chǔ)。戰(zhàn)爭(zhēng)初期，戰(zhàn)場(chǎng)軍需和油料消耗巨大，對(duì)軍需和油料的需求必須得到滿足[14]，因此戰(zhàn)爭(zhēng)初期整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)軍需和油料的消耗量是后勤物資儲(chǔ)備儲(chǔ)備的下限，屬于強(qiáng)制儲(chǔ)備，在任何時(shí)候都必須保持這個(gè)最低限度的儲(chǔ)備數(shù)量。由此便可提出后勤物資儲(chǔ)備最小儲(chǔ)備量的概念：戰(zhàn)爭(zhēng)初期戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)軍需和油料的消耗量即為后勤物資儲(chǔ)備最小儲(chǔ)備量。最小儲(chǔ)備量是必須保有的儲(chǔ)備數(shù)量，主要用于供應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)初期部隊(duì)攜、運(yùn)行和后方保障力量前送所需的軍需和油料，平時(shí)要保質(zhì)保量進(jìn)行儲(chǔ)備。

后勤物資儲(chǔ)備儲(chǔ)備主要用于戰(zhàn)爭(zhēng)初期對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)軍需和油料消耗需求的供應(yīng)，假定戰(zhàn)爭(zhēng)初期的時(shí)間跨度Tbm，兵棋推演系統(tǒng)所設(shè)定的回合時(shí)間步長為t，則在戰(zhàn)爭(zhēng)初期Tbm時(shí)間內(nèi)，正好推演到第h回合，其表達(dá)式為：

(1)

在對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗需求進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，已給出了整個(gè)兵棋推演過程中第k類后勤物資materialk的消耗矩陣Ck：

(2)

(3)

2.2 適宜儲(chǔ)備量模型

確定合適的后勤物資儲(chǔ)備儲(chǔ)備量對(duì)后勤物資儲(chǔ)備儲(chǔ)備效益的提高起著關(guān)鍵作用，如果儲(chǔ)備量過少，就會(huì)阻礙戰(zhàn)爭(zhēng)初期對(duì)部隊(duì)進(jìn)行充分有效的后勤物資供應(yīng)保障，進(jìn)而影響戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程甚至戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局；而如果儲(chǔ)備量過多，又會(huì)造成不必要的浪費(fèi)和損失，因?yàn)楹笄趹?zhàn)儲(chǔ)物資的采購、運(yùn)輸、保管、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，都需要耗費(fèi)大量的資金、人力和其他物質(zhì)資源?？藙谌S茨在其著作《戰(zhàn)爭(zhēng)論》中寫道：“一個(gè)王侯或者將軍，要想精確地指揮和管理一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，就必須達(dá)到資源與需求目標(biāo)相一致，既不能太少也不能太多，只有這樣才能很好地展現(xiàn)出他的軍事天賦”[15]。由此可見進(jìn)行適量儲(chǔ)備的重要性。因此，后勤物資儲(chǔ)備儲(chǔ)備量要以最小儲(chǔ)備量為下限，但又不能無限制的增大儲(chǔ)備量，應(yīng)該綜合考慮各方面的因素確定一個(gè)比較合適的儲(chǔ)備量[16]，這樣就可以提出適宜儲(chǔ)備量的概念：隨著戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程的推進(jìn)，后勤物資在作戰(zhàn)中不可避免會(huì)發(fā)生戰(zhàn)損，同時(shí)為了有效應(yīng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上隨時(shí)都可能發(fā)生的各種突發(fā)情況，很有必要對(duì)后勤物資儲(chǔ)備適當(dāng)加大儲(chǔ)備，在后勤物資儲(chǔ)備最小儲(chǔ)備量的基礎(chǔ)之上，考慮戰(zhàn)損和加大儲(chǔ)備后所得到的儲(chǔ)備量為后勤物資儲(chǔ)備適宜儲(chǔ)備量。

(4)

通過兵棋推演得到戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗矩陣和戰(zhàn)損率矩陣后，由此便可計(jì)算得出戰(zhàn)場(chǎng)第k類后勤物資materialk的戰(zhàn)損矩陣Dk為：

(5)

(6)

戰(zhàn)場(chǎng)上各類后勤物資的消耗總量可以根據(jù)該類后勤物資的消耗矩陣進(jìn)行計(jì)算，第k類后勤物資materialk的消耗總量計(jì)算模型為：

(7)

整個(gè)兵棋推演結(jié)束后，可以匯總計(jì)算出戰(zhàn)場(chǎng)上第k類后勤物資materialk的平均戰(zhàn)損率為：

(8)

(9)

3 后勤物資儲(chǔ)備兵棋推演檢驗(yàn)步驟

基于兵棋的后勤物資儲(chǔ)備推演步驟如圖2所示。

圖2 基于兵棋的后勤物資儲(chǔ)備推演步驟

第一，后勤兵棋設(shè)計(jì)。按照兵棋設(shè)計(jì)原則，以未來潛在作戰(zhàn)樣式和環(huán)境為背景，搭建戰(zhàn)役級(jí)別后勤兵棋推演系統(tǒng)，完善兵棋數(shù)據(jù)和推演規(guī)則，真實(shí)反映后勤物資消耗規(guī)律。

第二，兵棋推演。根據(jù)兵棋設(shè)定的未來特定作戰(zhàn)想定，由分級(jí)聯(lián)動(dòng)的指揮員(包括后勤首長)進(jìn)行兵棋推演，形成不同方向、不同任務(wù)條件下，后勤物資儲(chǔ)備消耗的規(guī)律；結(jié)合部隊(duì)儲(chǔ)存條件、攜運(yùn)行能力、作戰(zhàn)地區(qū)物資供應(yīng)能力、后方動(dòng)員生產(chǎn)能力等條件，確定各類各級(jí)實(shí)物儲(chǔ)備的品種、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、布局，動(dòng)員企業(yè)生產(chǎn)能力、生產(chǎn)任務(wù)等。

第三，形成初步方案。根據(jù)兵棋推演結(jié)果，考慮歷史數(shù)據(jù)和近期外軍幾場(chǎng)高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)后勤物資儲(chǔ)備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)后勤物資消耗規(guī)律，形成后勤物資儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)，確定后勤物資儲(chǔ)備方式方法。

第四，部隊(duì)檢驗(yàn)評(píng)價(jià)。通過網(wǎng)上推演、實(shí)兵演習(xí)等各種方式，檢驗(yàn)兵棋推演效果和后勤物資消耗規(guī)律、儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)、物資儲(chǔ)備方式方法的科學(xué)性和合理性。若檢驗(yàn)結(jié)果符合部隊(duì)實(shí)際，即可根據(jù)檢驗(yàn)情況，對(duì)初步方案進(jìn)行相應(yīng)的修訂，形成最終研究成果；若推演結(jié)果與實(shí)際檢驗(yàn)存在較大分歧，則需根據(jù)實(shí)際，繼續(xù)完善各類模型及方法，重新進(jìn)行兵棋推演、分析與檢驗(yàn)[18]，直至結(jié)果符合任務(wù)需求。

4 結(jié)論

基于兵棋推演的后勤物資儲(chǔ)備的構(gòu)建過程，具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，兵棋推演能夠很好的反映戰(zhàn)爭(zhēng)過程的隨機(jī)性，推演物資消耗的結(jié)果也是各種隨機(jī)因素作用的結(jié)果，能夠很好體現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)物資消耗的非線性和動(dòng)態(tài)特性；其次，兵棋是由人來驅(qū)動(dòng)的，整個(gè)推演過程是“人在回路中”的對(duì)抗過程，兵棋推演能夠很好地體現(xiàn)指揮員的后勤保障指揮能力，避免單純依靠數(shù)學(xué)模型而忽視人為因素的問題；再次，計(jì)算機(jī)兵棋推演系統(tǒng)能夠便捷、準(zhǔn)確地對(duì)整個(gè)推演過程中的所有物資消耗細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，這些過程數(shù)據(jù)與結(jié)果數(shù)據(jù)一道非常有利于揭示戰(zhàn)場(chǎng)后勤物資消耗的規(guī)律，從而建立相關(guān)預(yù)測(cè)模型；最后，通過對(duì)兵棋推演的想定和規(guī)則進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，可以構(gòu)建未來潛在的作戰(zhàn)樣式和環(huán)境，這對(duì)于未來作戰(zhàn)方向的軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備有著特殊的意義。