劉海軍 彭紹雄 張信明 鄒 強(qiáng)

（1.海軍航空工程學(xué)院研究生管理大隊(duì) 煙臺(tái) 264001）（2.海軍航空工程學(xué)院飛行器工程系 煙臺(tái) 264001）（3.海軍旅順軍械技術(shù)保障大隊(duì) 旅順 116041）

1 引言

隨著遠(yuǎn)洋軍事活動(dòng)的開(kāi)展，越來(lái)越多的艦艇編隊(duì)邁出近海，走向深藍(lán)。但是，由于艦艇噸位限制，各種物資存儲(chǔ)量有限，無(wú)法滿足編隊(duì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的遠(yuǎn)洋物資消耗。因此，遠(yuǎn)洋艦艇編隊(duì)物資補(bǔ)給也隨著艦艇技術(shù)不斷進(jìn)步而不斷發(fā)展。美國(guó)海軍戰(zhàn)略家馬漢在其《海軍戰(zhàn)略》一書(shū)中指出：“艦隊(duì)在海上與敵人周旋，需要燃料、彈藥、糧食。沒(méi)有糧食，固然難以持久；沒(méi)有彈藥，就只能等著挨打；沒(méi)有燃料，連退卻也不可能?！比欢?，目前我國(guó)由于海軍戰(zhàn)略、艦艇性能等因素的影響，遠(yuǎn)洋補(bǔ)給發(fā)展相對(duì)比較落后。為了適應(yīng)未來(lái)海軍發(fā)展需要，對(duì)遠(yuǎn)洋艦艇編隊(duì)補(bǔ)給策略進(jìn)行研究顯得越發(fā)重要。

艦艇補(bǔ)給涉及食品、燃料、人員及軍械的轉(zhuǎn)運(yùn)、補(bǔ)充。其中比較具有特色的是軍械補(bǔ)給，受補(bǔ)給設(shè)備性能、軍械存儲(chǔ)規(guī)模、軍械消耗速度等因素影響，既能體現(xiàn)補(bǔ)給的普遍性，又能體現(xiàn)出軍械補(bǔ)給對(duì)時(shí)間要求的特殊性。本文運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)法研究艦艇編隊(duì)軍械補(bǔ)給策略優(yōu)選問(wèn)題。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊理論是美國(guó)的克萊加州大學(xué)（University of California at Berkely）的自動(dòng)控制專家Zadeh教授于1965年提出的。模糊綜合評(píng)判是建立在事物的模糊性的基礎(chǔ)上，考慮多種含有模糊性的因素影響下對(duì)某事物作出綜合的評(píng)價(jià)。模糊集合是模糊理論的基礎(chǔ)。模糊集合的概念可以表示如下：一般而言，在不同程度上具有某種特定性質(zhì)的所有元素的總和稱為模糊集合。模糊集合是應(yīng)用事物描述的模糊性而產(chǎn)生的，即對(duì)于模糊概念所表現(xiàn)出的差異的中介過(guò)渡狀態(tài)，需要引入模糊集合才能用精確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行定量的描述。

模糊綜合評(píng)價(jià)是對(duì)給定對(duì)象綜合考慮多種模糊因素進(jìn)行評(píng)價(jià)和判決的方法。模糊綜合評(píng)價(jià)一般涉及三個(gè)要素：因素集、評(píng)價(jià)集、單因素評(píng)判。模糊綜合評(píng)價(jià)的一般步驟是［1～2］：

1）確定因素集

評(píng)判時(shí)所取的因素集是影響評(píng)價(jià)對(duì)象的各個(gè)因素所組成的集合，可表示為U＝｛u1，u2，…，un｝，其中ui（i＝1，2，…，n）是影響因素。

2）確定評(píng)語(yǔ)集

對(duì)評(píng)價(jià)因素分級(jí)的評(píng)語(yǔ)的集合，m個(gè)評(píng)語(yǔ)的集合為V＝｛v1，v2，…，vm｝。

3）確定U中各因素的權(quán)重

4）確定評(píng)價(jià)矩陣

用rij表示第i個(gè)因素對(duì)第j種評(píng)語(yǔ)的隸屬度，則因素域與評(píng)語(yǔ)域之間的模糊關(guān)系可用評(píng)價(jià)矩陣：

來(lái)表示。其中0≤rij＝μR（ui，vj）≤1，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m。

5）綜合評(píng)判［3］

把A與R的合成B看做評(píng)價(jià)者綜合各個(gè)因素后對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象作出的最終評(píng)價(jià)，即模糊綜合評(píng)判。模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型為

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，其建立綜合評(píng)價(jià)模型的程序一般為：1）評(píng)價(jià)因素體系的選擇與確定；2）各評(píng)價(jià)因素權(quán)重的確定；3）各評(píng)價(jià)因素隸屬度的確定；4）綜合評(píng)價(jià)模型的建立與應(yīng)用。

3 補(bǔ)給優(yōu)選模型建立

3.1 補(bǔ)給策略選擇的影響因素

在遠(yuǎn)洋補(bǔ)給過(guò)程中，補(bǔ)給策略的選擇對(duì)于保證船艇安全運(yùn)輸、及時(shí)準(zhǔn)確完成補(bǔ)給任務(wù)、降低運(yùn)營(yíng)成本起著至關(guān)重要的作用。一種補(bǔ)給策略的選擇要考慮很多因素，不熟悉艦艇編隊(duì)補(bǔ)給特點(diǎn)和補(bǔ)給艦補(bǔ)給特性，就無(wú)法選擇最優(yōu)的補(bǔ)給策略。相關(guān)部門(mén)在進(jìn)行補(bǔ)給策略選擇時(shí)應(yīng)主要考慮下列影響因素：

3.1.1 安全因素

1）自然環(huán)境、危險(xiǎn)物［4～5］

自然環(huán)境包括海上風(fēng)浪、洋流、雷雨等自然氣象環(huán)境；危險(xiǎn)物包括礁石、沉船、水下及水面上的不明危險(xiǎn)物等。補(bǔ)給艦船在海上航行時(shí)間較長(zhǎng)、活動(dòng)范圍較大，無(wú)法及時(shí)預(yù)測(cè)海上復(fù)雜情況，特別是遠(yuǎn)洋航行時(shí)缺乏航海資料，航標(biāo)也少，定位比較困難，所以在補(bǔ)給策略選擇時(shí)，就充分考慮艦船遇到惡劣自然環(huán)境的通行能力、規(guī)避能力等；遇到危險(xiǎn)物時(shí)發(fā)現(xiàn)能力、規(guī)避能力、抗毀傷能力等。

2）敵方攻擊力量

敵方攻擊力量包括敵方水面艦艇、潛艇、飛機(jī)、反艦導(dǎo)彈、魚(yú)雷、水雷等。海上后勤補(bǔ)給線一直是戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期敵方重點(diǎn)攻擊所在?，F(xiàn)代高技術(shù)給海上戰(zhàn)爭(zhēng)提供了威力大、射程遠(yuǎn)、命中精度高的先進(jìn)武器，海上運(yùn)輸補(bǔ)給艦船的生存受到嚴(yán)重的考驗(yàn)。二戰(zhàn)時(shí)期德國(guó)以盟軍海上補(bǔ)給線為打擊目標(biāo)，大量使用U-2潛艇的“狼群戰(zhàn)術(shù)”使得盟軍海上補(bǔ)給力量損失慘重，嚴(yán)重影響盟軍軍事行動(dòng)。然而敵方攻擊力量具有行蹤隱蔽、攻擊快速等特點(diǎn)，令人防不甚防，往往一個(gè)區(qū)域存在一艘潛艇就能造成整個(gè)區(qū)域通行受阻。

3.1.2 滿足度因素［6］

1）快速性

快速性是衡量補(bǔ)艦船補(bǔ)給性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，指補(bǔ)給設(shè)備對(duì)編隊(duì)進(jìn)行補(bǔ)給時(shí)的物資轉(zhuǎn)運(yùn)速度，包括補(bǔ)給設(shè)備接口與編隊(duì)艦艇物資接收接口匹配性、補(bǔ)給手段多樣性、補(bǔ)給設(shè)備對(duì)補(bǔ)給環(huán)境的適應(yīng)性、補(bǔ)給操作人員專業(yè)素養(yǎng)等。艦艇海上進(jìn)行物資補(bǔ)充時(shí)艦艇編隊(duì)陣型變換、航速降低、人員調(diào)動(dòng)頻繁，艦艇編隊(duì)防護(hù)能力最薄弱，為了編隊(duì)安全，必須保證補(bǔ)給在最短時(shí)間內(nèi)完成。

2）及時(shí)性

及時(shí)性是衡量補(bǔ)給艦船任務(wù)執(zhí)行能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，指補(bǔ)給艦艇前往預(yù)定補(bǔ)給區(qū)域與待補(bǔ)給艦艇交匯的時(shí)間、地點(diǎn)的準(zhǔn)確性，包括補(bǔ)給艦船快速機(jī)動(dòng)能力、補(bǔ)給快速反應(yīng)能力、補(bǔ)給樣式快速轉(zhuǎn)換能力、補(bǔ)給規(guī)模滿足度等。作戰(zhàn)艦艇何時(shí)需要補(bǔ)給，補(bǔ)給艦船就要準(zhǔn)時(shí)將物資運(yùn)到哪里；任務(wù)編隊(duì)到達(dá)哪里，補(bǔ)給艦船就應(yīng)該能在哪里進(jìn)行補(bǔ)給；任務(wù)編隊(duì)轉(zhuǎn)換作戰(zhàn)樣式（訓(xùn)練狀態(tài)、巡邏狀態(tài)和作戰(zhàn)狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換），補(bǔ)給艦船就能調(diào)整相應(yīng)的補(bǔ)給樣式；任務(wù)編隊(duì)需要補(bǔ)充多少軍械物資，補(bǔ)給艦船就能提供多少補(bǔ)給物資。特別是高技術(shù)條件下局部海上戰(zhàn)爭(zhēng)，作戰(zhàn)爆發(fā)突然、準(zhǔn)備時(shí)間短、進(jìn)展節(jié)奏快、海上機(jī)動(dòng)頻繁，對(duì)補(bǔ)給策略的選擇有著更高的要求。

3.1.3 經(jīng)濟(jì)因素

1）固定成本

固定成本是指補(bǔ)給艦船補(bǔ)給需要的固定的使用成本，包括補(bǔ)給編隊(duì)屬艦的折舊成本、固定維護(hù)成本。補(bǔ)給艦船及其配套設(shè)備采用新技術(shù)越多、噸位越大，其性能越先進(jìn)，附帶的固定成本越高。因?yàn)楣潭ǔ杀臼窍鄬?duì)的，所以將補(bǔ)給編隊(duì)固定成本與同等規(guī)格補(bǔ)給編隊(duì)最低固定成本的百分比作為指標(biāo)，用S／S0表示固定成本比（其中S0表示同等規(guī)格補(bǔ)給編隊(duì)最高固定成本，S表示本補(bǔ)給編隊(duì)固定成本）。

2）運(yùn)輸成本

運(yùn)輸成本與具體補(bǔ)給航程和任務(wù)環(huán)境有直接聯(lián)系，主要指燃油消耗、人員成本。燃油消耗與補(bǔ)給艦船海上航行時(shí)間、補(bǔ)給規(guī)模成正比例關(guān)系，并受到艦船的技術(shù)水平的影響。艦船技術(shù)水平越高，燃油經(jīng)濟(jì)性越好；航程相同時(shí)航行時(shí)間越短，人員成本越低。同時(shí)，燃油消耗還受到海上航行環(huán)境的影響。補(bǔ)給編隊(duì)運(yùn)輸成本計(jì)算公式為：

式中，?為運(yùn)輸成本；L為補(bǔ)給任務(wù)航程；ωy為補(bǔ)給艦船單位里程燃油消耗；ωr為補(bǔ)給艦船單位時(shí)間人員成本（單位：小時(shí)）；v為補(bǔ)給艦船海上經(jīng)濟(jì)航速（單位：海里／小時(shí)）。

可以看到，運(yùn)輸成本與航程比成正比，與航速比成反比。以相同航程時(shí)當(dāng)前補(bǔ)給策略的運(yùn)輸成本與可行補(bǔ)給策略的最低運(yùn)輸成本的百分比作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 基于多級(jí)模糊的航線綜合評(píng)價(jià)模型

3.2 評(píng)價(jià)模型建立

對(duì)于船艇保障部門(mén)來(lái)說(shuō)，選擇怎樣的補(bǔ)給策略，才能夠保證任務(wù)完成的圓滿順利，是一個(gè)對(duì)所有補(bǔ)給策略進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的過(guò)程，本文在經(jīng)過(guò)對(duì)3.1節(jié)影響補(bǔ)給策略選擇的因素分析之后，根據(jù)文獻(xiàn)方法，建立了基于多級(jí)模糊的補(bǔ)給策略綜合評(píng)價(jià)模型，如圖1所示。

3.3 確定要評(píng)價(jià)的因素集

根據(jù)圖1，確定本評(píng)價(jià)體系的因素集如表1所示。

表1 因素集

3.4 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

指標(biāo)權(quán)重的確定直接直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此權(quán)重的取值必須具有可靠性和權(quán)威性。鑒于此，本文運(yùn)用文獻(xiàn)［7］確定各因素的權(quán)重值如表2所示。

表2 各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重表

3.5 評(píng)語(yǔ)集的確定

理論上評(píng)語(yǔ)的等級(jí)分得越細(xì)，評(píng)價(jià)結(jié)果越準(zhǔn)確，但實(shí)際過(guò)程會(huì)過(guò)于繁瑣，有時(shí)等級(jí)劃分太多反而使評(píng)價(jià)對(duì)象無(wú)法入手，結(jié)果不一定理想，所以評(píng)語(yǔ)等級(jí)要選擇適當(dāng)。根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)和參考國(guó)內(nèi)外專家常用的評(píng)價(jià)等級(jí)劃分方法，將評(píng)語(yǔ)集v定義為五個(gè)等級(jí)，用V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝＝｛好，較好，中等，較差，差｝來(lái)表示在不同因素的影響下航線的優(yōu)劣程度。

4 示例

以一艦艇編隊(duì)為例，艦艇額定裝載導(dǎo)彈200枚，日消耗20枚（主要是用于訓(xùn)練、執(zhí)勤），為保證編隊(duì)安全，導(dǎo)彈數(shù)量不得低于裝載量的30%。一艘綜合補(bǔ)給艦可攜帶導(dǎo)彈600枚，當(dāng)編隊(duì)艦艇導(dǎo)彈消耗達(dá)到一定程度時(shí)向編隊(duì)補(bǔ)充導(dǎo)彈至滿載?？捎醚a(bǔ)給方案有：1）當(dāng)綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈消耗完后返回港口補(bǔ)充，然后再返回編隊(duì)；2）接力補(bǔ)給艦從港口駛出，向已經(jīng)空載的綜合補(bǔ)給艦補(bǔ)充導(dǎo)彈600枚；3）滿載600枚導(dǎo)彈的綜合補(bǔ)給艦駛向編隊(duì)，編隊(duì)內(nèi)空載綜合補(bǔ)給艦返回港口。和平時(shí)期海上安全程度較高，補(bǔ)給編隊(duì)有護(hù)航艦艇，故各補(bǔ)給方案性能指標(biāo)如表3所示。

表3 補(bǔ)給方案性能指標(biāo)

如果編隊(duì)導(dǎo)彈消耗達(dá)到30%而不能進(jìn)行補(bǔ)給時(shí)取補(bǔ)給及時(shí)性為較好，當(dāng)導(dǎo)彈全部消耗完時(shí)才能進(jìn)行補(bǔ)給時(shí)取及時(shí)性為較差，其余對(duì)照處理。

以0～8000海里作為目標(biāo)區(qū)域，得到計(jì)算結(jié)果為：

圖2 0～8000海里補(bǔ)給策略選擇模型計(jì)算結(jié)果

臨界點(diǎn)分別為1800海里、3600海里。當(dāng)里程L＜1800海里時(shí)，選擇方案1作為補(bǔ)給策略，當(dāng)1800海里＜L＜3600海里時(shí)，選擇方案3作為補(bǔ)給策略，當(dāng)L＞3600海里時(shí)，選擇方案2作為補(bǔ)給策略。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)驗(yàn)證，本模型可以方便、有效地解決隨著航行距離增加補(bǔ)給策略選擇問(wèn)題。但是隨著任務(wù)環(huán)境的改變，影響因素會(huì)發(fā)生很大變化，影響因素權(quán)重也會(huì)相應(yīng)改變，對(duì)模型計(jì)算復(fù)雜度有著重要的影響。如何完善模型在計(jì)算復(fù)雜任務(wù)環(huán)境下的補(bǔ)給策略選擇問(wèn)題，將成為下一階段目標(biāo)。

［1］劉元豐，唐興莉.基于模糊綜合評(píng)判方法的船舶航行安全評(píng)價(jià)［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，23（3）：123-126.

［2］楊綸標(biāo)，高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005.

［3］沈繼紅，付肖燕，趙玉新.模糊綜合評(píng)估模型的改進(jìn)［J］.模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)，2011，25（3）：127-133.

［4］林瑞群.船舶海上安全因素分析及評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)水運(yùn)，2011（5）：28-32.

［5］張欣欣，席永濤，黃常海，等.基于證據(jù)推理的沿海水域交通安全評(píng)估［J］.上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（2）：37-42.

［6］徐巖山，楊軍，鄒曉建.ANP在評(píng)估編隊(duì)海上運(yùn)輸補(bǔ)給能力中的應(yīng)用［J］.軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，9（1）：32-35.

［7］曹陽(yáng)，金凱，單鑫，等.基于模糊理論的導(dǎo)彈系統(tǒng)性能群評(píng)價(jià)模型［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2011，23（1）：12-16.