王海丹，蘇坤洋，趙 美

（1.軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003 ；2.解放軍95900部隊(duì)，河南 開(kāi)封 475000）

信息化作戰(zhàn)使得制導(dǎo)彈藥消耗量劇增，彈藥需求的時(shí)效性增強(qiáng)、不確定因素增多[1]。因此未來(lái)彈藥采購(gòu)工作要能隨時(shí)根據(jù)彈藥需求信息，統(tǒng)籌安排采購(gòu)與生產(chǎn)力量，以確保實(shí)施適時(shí)、適地、適量的彈藥保障。為達(dá)到此目標(biāo)，必須將平戰(zhàn)時(shí)的彈藥采購(gòu)系統(tǒng)均作為動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文借助系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)這一面向復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的有力工具，建立動(dòng)態(tài)沖擊下彈藥采購(gòu)量的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)，量化彈藥采購(gòu)量的動(dòng)態(tài)沖擊對(duì)其相關(guān)因素的影響程度，尤其是對(duì)于生產(chǎn)能力的沖擊程度，為深入探索彈藥采購(gòu)工作中物質(zhì)流與信息流的動(dòng)態(tài)行為規(guī)律、選擇最優(yōu)的彈藥采購(gòu)策略以及彈藥的生產(chǎn)與決策提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊原因分析

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)往往是在沒(méi)有準(zhǔn)備下爆發(fā)的，由于需求信息的動(dòng)態(tài)性和滯后性，彈藥需求量的確定必然會(huì)因此受到一定的沖擊。這種沖擊往往體現(xiàn)在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)下，對(duì)彈藥需求的品種多、數(shù)量大和時(shí)間短等幾個(gè)方面，尤其以供給速度快為響應(yīng)需求的關(guān)鍵。就彈藥采購(gòu)量的沖擊問(wèn)題而言，彈藥采購(gòu)量的確定依賴于需求量，因而所需彈藥的不確定及其短時(shí)間無(wú)法滿足需求的情況下，對(duì)采購(gòu)工作和彈藥生產(chǎn)企業(yè)必然會(huì)造成沖擊。所以，彈藥采購(gòu)量的沖擊核心問(wèn)題是在限制的較短時(shí)間內(nèi)滿足所需采購(gòu)彈藥的多品種和大數(shù)量的需求。由于其需求對(duì)采購(gòu)和生產(chǎn)造成相當(dāng)?shù)碾y度，因此對(duì)采購(gòu)工作與生產(chǎn)決策構(gòu)成沖擊。

2 基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊的可行性

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是認(rèn)識(shí)系統(tǒng)問(wèn)題和解決系統(tǒng)問(wèn)題的綜合性新學(xué)科，通過(guò)分析復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部的因果關(guān)系，構(gòu)建系統(tǒng)模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬軟件展示對(duì)模型實(shí)施各種不同的決策方案的未來(lái)結(jié)果，尋求解決問(wèn)題的正確途徑，因此被譽(yù)為“實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室”[2]。

在彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊的研究系統(tǒng)中，某些參數(shù)關(guān)系難以量化，有些數(shù)據(jù)不足而且難以用結(jié)構(gòu)化的模型來(lái)描述。而系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法具有解決這類問(wèn)題的優(yōu)越性:一是由于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的行為模式主要取決于其內(nèi)部的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和反饋機(jī)制[3]，因此在數(shù)據(jù)缺乏的條件下仍然可進(jìn)行研究；二是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法擅長(zhǎng)處理多維、非線性、高階、時(shí)變的系統(tǒng)問(wèn)題，而所研究的彈藥采購(gòu)與生產(chǎn)系統(tǒng)恰恰是具有這些特點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)；三是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的方法是定性與定量相結(jié)合、系統(tǒng)綜合推理的方法。因此，可根據(jù)系統(tǒng)中各因素的因果性構(gòu)造出能反映非線性、多重反饋和存在時(shí)滯的動(dòng)態(tài)模型，并用計(jì)算機(jī)仿真的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，從而分析其中量的變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。

3 彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊模型的建立及仿真分析

信息化條件下作戰(zhàn)，彈藥采購(gòu)量的確定雖然具有諸多不確定的因素，但是運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法，可以動(dòng)態(tài)地分析由于彈藥需求量的變化導(dǎo)致采購(gòu)量的變化，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存量得到生產(chǎn)缺口量，從而定量得到對(duì)生產(chǎn)能力及中間環(huán)節(jié)的影響程度。

3.1 基本假設(shè)

以下建立的彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊模型是對(duì)在任務(wù)沖擊下，需求、采購(gòu)和生產(chǎn)關(guān)鍵影響因素，特別是彈藥需求量和采購(gòu)量的動(dòng)態(tài)變化對(duì)于生產(chǎn)能力的沖擊程度進(jìn)行研究，故對(duì)研究過(guò)程進(jìn)行了適當(dāng)?shù)某橄蠛秃?jiǎn)化，提出如下假設(shè):

1）彈藥運(yùn)輸路線保持暢通；

2）忽略彈藥生產(chǎn)設(shè)施可能出現(xiàn)的故障情況；

3）彈藥采購(gòu)保障過(guò)程在時(shí)間上是連續(xù)的。

3.2 彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊因果關(guān)系圖

本文研究的彈藥采購(gòu)系統(tǒng)應(yīng)考慮的影響要素包括部隊(duì)現(xiàn)有彈藥數(shù)量、需求缺口量、彈藥庫(kù)存量、生產(chǎn)缺口量、生產(chǎn)能力、可采購(gòu)量以及采購(gòu)速率等。部隊(duì)彈藥需求量是問(wèn)題的起因，是整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的起點(diǎn)，其相關(guān)因素又與彈藥消耗有關(guān)，而彈藥消耗量與眾多因素相關(guān)，如戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)模、作戰(zhàn)強(qiáng)度、作戰(zhàn)持續(xù)時(shí)間等；對(duì)于彈藥生產(chǎn)系統(tǒng)而言，應(yīng)考慮的要素有:所需彈藥生產(chǎn)周期、彈藥庫(kù)存量、在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)所需的生產(chǎn)能力（而與生產(chǎn)能力相關(guān)的影響因素包括人力資源、物質(zhì)資源、生產(chǎn)方法以及作業(yè)環(huán)節(jié)等）等。通過(guò)分析各變量間的因果關(guān)系，建立其相互影響的因果關(guān)系圖，如圖1所示。

圖1 彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊因果關(guān)系圖

可見(jiàn)，因果關(guān)系圖構(gòu)成了兩個(gè)負(fù)反饋調(diào)節(jié)回路，正是由于這兩個(gè)回路使得整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的回路，即隨著科學(xué)進(jìn)行決策以及生產(chǎn)能力的及時(shí)響應(yīng)，采購(gòu)工作得以順利完成，部隊(duì)的需求得到滿足，工廠生產(chǎn)得到穩(wěn)定。因而整個(gè)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，從而使得系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。

3.3 彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖

圖2 彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖

根據(jù)因果關(guān)系圖，繪制出如圖2所示的彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖[5]。在該系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖中起主導(dǎo)作用的反饋回路為:需求缺口量→生產(chǎn)缺口量→生產(chǎn)能力→倉(cāng)庫(kù)彈藥庫(kù)存量→彈藥采購(gòu)速率→部隊(duì)現(xiàn)有彈藥數(shù)量。

3.4 變量定義和方程式的確定

該系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中，部隊(duì)現(xiàn)有彈藥數(shù)量是需求信息的依據(jù)，倉(cāng)庫(kù)彈藥庫(kù)存量是制定生產(chǎn)策略的前提。根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的行為最終由流位變量和流率變量決定，由于篇幅所限，僅列出流位變量和流率變量方程。

3.5 實(shí)例仿真與分析

選用Vensim PLE作為仿真平臺(tái)[6]，就某次戰(zhàn)役中某類彈藥需求量的變化，按照給定的初始參數(shù)對(duì)彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)過(guò)程及其對(duì)生產(chǎn)能力進(jìn)行的沖擊進(jìn)行仿真分析。通過(guò)運(yùn)行 Vensim軟件，得到需求缺口量、生產(chǎn)缺口量、生產(chǎn)能力隨時(shí)間周期變化的仿真曲線，如圖3所示。

圖3 生產(chǎn)與需求缺口量對(duì)生產(chǎn)能力的影響關(guān)系圖

在模擬仿真的時(shí)間期限內(nèi)，將需求缺口量、生產(chǎn)缺口量與生產(chǎn)能力疊加比較，可以看出，從有需求開(kāi)始到2.5個(gè)月、4到4.5個(gè)月、8到9月時(shí)，彈藥需求突增對(duì)生產(chǎn)能力的沖擊強(qiáng)烈。下面就需求開(kāi)始到 2.5個(gè)月時(shí)的數(shù)據(jù)分析如下:

圖4 彈藥需求生產(chǎn)缺口與生產(chǎn)能力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖

最初，需求缺口量為20435發(fā)，此時(shí)由于庫(kù)存滿足，所以生產(chǎn)無(wú)缺口，生產(chǎn)能力初始設(shè)定為10000發(fā)/月可以滿足需求。隨著需求缺口量的累計(jì)增加，當(dāng)需求缺口量累計(jì)增大到326352發(fā)時(shí)，對(duì)生產(chǎn)能力的需求是初始生產(chǎn)能力的9.543倍?？梢?jiàn)由于需求在短期內(nèi)的突增，對(duì)于生產(chǎn)能力造成了很強(qiáng)的沖擊。如果生產(chǎn)能力可以及時(shí)響應(yīng)，則需求得到滿足，使得庫(kù)存量大大增加，從而生產(chǎn)缺口減少，直至全部滿足到?jīng)]有生產(chǎn)缺口，即使第3個(gè)月由于彈藥消耗又產(chǎn)生了86190發(fā)的需求缺口，由于生產(chǎn)響應(yīng)能力的大幅度提高，使得彈藥的產(chǎn)量也大幅增長(zhǎng)，從而有大量的彈藥庫(kù)存，到第3 個(gè)月用平時(shí)的生產(chǎn)能力已經(jīng)能夠滿足需求。

根據(jù)圖 4，彈藥需求與生產(chǎn)缺口對(duì)生產(chǎn)能力影響關(guān)系圖，計(jì)算得到不同需求沖擊強(qiáng)度下對(duì)生產(chǎn)能力的沖擊強(qiáng)度如下:

1）初始到第2.5個(gè)月期間，需求缺口量累計(jì)增加到305917發(fā)，時(shí)間期限2.5月，生產(chǎn)能力需提高9.543倍。

2）第4到4.5個(gè)月，需求缺口量累計(jì)增加241555發(fā)，時(shí)間期限 0.5月，由于前期生產(chǎn)能力的提高，使得彈藥有一定的儲(chǔ)備，沒(méi)有生產(chǎn)缺口，生產(chǎn)能力需提高3.45倍。

3）第8.5到9月，需求缺口量累計(jì)增加196394發(fā)，時(shí)間期限0.5月，由于7到7.5月有一個(gè)較大需求，即:彈藥消耗量突增，產(chǎn)生了25713發(fā)的缺口量，生產(chǎn)能力需提高6.31倍。

由此可見(jiàn)，生產(chǎn)能力受需求的影響與采購(gòu)的數(shù)量和時(shí)間密切相關(guān)。時(shí)間短、需求量大造成的沖擊強(qiáng)度就大。為應(yīng)對(duì)沖擊，生產(chǎn)能力需要多大程度響應(yīng)，可根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖模型代入實(shí)際需求與庫(kù)存彈藥的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，就可以動(dòng)態(tài)科學(xué)地計(jì)算出生產(chǎn)能力等因素因突發(fā)需求受到的沖擊應(yīng)該響應(yīng)的程度及響應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃策略，從而為科學(xué)決策提供參考。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)彈藥需求的新特點(diǎn)，建立了動(dòng)態(tài)沖擊下彈藥采購(gòu)量的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析了彈藥采購(gòu)系統(tǒng)中各個(gè)因素的關(guān)系，針對(duì)彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊對(duì)生產(chǎn)能力影響程度在 Vensim PLE平臺(tái)上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)仿真結(jié)果可以看出，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法研究彈藥采購(gòu)量動(dòng)態(tài)沖擊的問(wèn)題，不僅彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的缺陷，而且可以動(dòng)態(tài)地研究不確定因素對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)因素的影響，為應(yīng)對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)彈藥需求提供科學(xué)決策的方法。

[1]高玉龍. 彈藥系統(tǒng)壽命匹配與技術(shù)壽命評(píng)估研究[D].石家莊:軍械工程學(xué)院, 2010.

[2]王其藩, 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M]. 第二版. 北京:清華大學(xué)出版社, 1994.

[3]賈仁安, 丁榮華. 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)——反饋動(dòng)態(tài)性復(fù)雜分析[M ].北京:高等教育出版社, 2002.

[4]鐘永光, 賈曉菁, 李旭. 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2009.

[5]Craig W. Kirkwood:System Dynamics Methods:A Quike Introduction[M]. U.S.New York press, 2000.

[6]Venata Cooperation:Vensim PLE User’ s Guide[M].U.S.MIT press,1999.