胡玉清， 張 帥， 苑 明， 張永順

(1.軍械工程學院，河北 石家莊 050003； 2.總裝備部北京軍事代表局，河北 石家莊 050003)

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裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化決策模型研究

胡玉清1， 張 帥1， 苑 明2， 張永順2

(1.軍械工程學院，河北 石家莊 050003； 2.總裝備部北京軍事代表局，河北 石家莊 050003)

應用項目組合管理理論，綜合考慮裝備建設的實際需要與經(jīng)費供給的可能性，建立以預期軍事效益最大為目標，以裝備經(jīng)費預算控制指標約束、項目關(guān)系約束和項目可分解約束的裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化決策模型。所建立的模型為裝備經(jīng)費預算編制工作提供了可行的決策技術(shù)方法，有效增強了裝備經(jīng)費預算編制的科學性、公正性和透明度。

軍事裝備學；組合優(yōu)化；線性規(guī)劃；裝備經(jīng)費

0 引言

裝備經(jīng)費是進行裝備建設的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。在軍事斗爭準備加速推進，裝備經(jīng)費供需矛盾依然十分突出的情況下，如何讓有限的財力資源在相對無限的項目需求之間分配，科學地確定裝備經(jīng)費的投向和投量，是裝備經(jīng)費預算管理領(lǐng)域的重要論題。針對這一問題，應用項目組合管理理論，在裝備建設規(guī)劃計劃的指導下，以財力資源的優(yōu)化配置為出發(fā)點和收益最大為目標，研究裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化決策的具體方法和步驟。

1 項目組合管理理論與裝備經(jīng)費組合分配方式

20世紀50年代，美國經(jīng)濟學家哈里.馬克維茲(Harry Markowz)提出了投資組合的概念，從風險和回報的角度評估所投資資產(chǎn)的價值和收益，在此基礎(chǔ)上形成了現(xiàn)代投資組合理論(Modern Portfolio Theory)。1981年，沃倫·麥克法蘭(F.Warren McFarlan)將現(xiàn)代投資組合理論運用到項目的選擇和管理活動中，項目組合管理理論由此逐漸發(fā)展成熟。PMI對項目組合管理定義為，在組織戰(zhàn)略的指導下，根據(jù)組織可利用的資源，進行多個項目或項目群的選擇和支持。這一定義明確地界定了項目組合管理的內(nèi)涵，為項目組合管理理論的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。項目組合管理理論的基本思想是，采取自上而下的管理方式，先確定組織的戰(zhàn)略目標，通過將項目組合與組織目標有機結(jié)合，為最有價值的項目設定優(yōu)先級，來獲得項目之間的恰當平衡，確保項目實際實施和運作與組織目標保持一致[1～3]。這一理論包括項目戰(zhàn)略定位、項目分析選擇、項目組合優(yōu)化、項目組合決策、項目實施與跟蹤管理等內(nèi)容，重點關(guān)注項目的分析選擇，以保證符合組織戰(zhàn)略目標的項目獲得優(yōu)先權(quán)，從而幫助組織重點關(guān)注能產(chǎn)生最大價值的項目。衡量項目的優(yōu)先級主要考慮項目成本、存在風險以及潛在收益三個要素。

如果將每年的裝備經(jīng)費安排看成是對裝備建設領(lǐng)域的投資，根據(jù)項目組合理論，將裝備經(jīng)費預算分配活動可理解為三個層次的經(jīng)費組合分配方式。

首先是戰(zhàn)略性經(jīng)費分配(Strategic Outlay Allocation)。戰(zhàn)略性經(jīng)費分配是從國防安全戰(zhàn)略預期出發(fā)，在綜合裝備建設規(guī)劃、政策性偏好和投資限制后，依據(jù)收益最大化原則所產(chǎn)生的投資經(jīng)費在不同方向上的分配。戰(zhàn)略性經(jīng)費分配所制定的是長期經(jīng)費分配目標，是靜態(tài)的管理分配。

其次是戰(zhàn)術(shù)性經(jīng)費分配(Tactic Outlay Allocation)。戰(zhàn)術(shù)性經(jīng)費分配是指在戰(zhàn)略性經(jīng)費分配的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)實收益情況以及計劃所做出的中短期經(jīng)費分配。戰(zhàn)術(shù)性經(jīng)費分配是基于短期裝備形成戰(zhàn)斗力預期所做出的不同于戰(zhàn)略性經(jīng)費的分配，具體涉及每個計劃項目的組合管理，是動態(tài)的分配管理。

其三則是項目選擇(Program Selection)。項目選擇層面包括對具體項目的研究和操作，涉及重要性、合理性、投資額和預期收益等。階段性的戰(zhàn)略性經(jīng)費審閱、持續(xù)的戰(zhàn)術(shù)性經(jīng)費分配和相應的項目選擇就組成了多項目組合分配完整而動態(tài)的循環(huán)[4]。

2 裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化模型構(gòu)建

預算項目是從經(jīng)費保障的角度來認識項目的，那些經(jīng)申請已列入年度經(jīng)費開支計劃中的專項事業(yè)任務，就是預算項目。預算項目經(jīng)費管理相對于日常行政消耗性經(jīng)費管理而言，具有項目經(jīng)費保障目標明確性、項目預算的一次性、項目經(jīng)費管理的獨特性與系統(tǒng)性、經(jīng)費總額的限制性、開支范圍的確定性等特點。

2.1 裝備經(jīng)費預算分配的戰(zhàn)略目標分析

裝備發(fā)展戰(zhàn)略是軍隊對未來較長時期裝備發(fā)展的宏觀謀劃，包括裝備建設的方針政策以及裝備發(fā)展的戰(zhàn)略設想、方向重點等內(nèi)容。裝備建設規(guī)劃是軍隊對未來十年裝備建設的總體設計，包括裝備建設的指導思想、規(guī)劃目標、方向重點、建設方案、規(guī)模結(jié)構(gòu)、能力水平和政策措施等內(nèi)容。裝備發(fā)展戰(zhàn)略、裝備建設規(guī)劃計劃與裝備經(jīng)費之間的連接“紐帶”就是裝備經(jīng)費預算項目。正如美國前國防部長麥克納馬拉所說：考慮預算不過是一個計劃或一項政策的數(shù)量表達方式而已。在產(chǎn)生預算過程中，建議先定出那份計劃或那項政策，再把它化為數(shù)量的語言，化為收益和成本的語言。這一表述簡潔而清晰地闡明了裝備經(jīng)費預算與裝備建設規(guī)劃計劃的內(nèi)在聯(lián)系[5,6]。

在裝備經(jīng)費預算分配活動中，從裝備發(fā)展長期戰(zhàn)略目標出發(fā)，來選擇符合裝備建設規(guī)劃計劃的項目，使之能夠優(yōu)先分配到經(jīng)費資源，從而形成最優(yōu)的項目組合，實現(xiàn)部隊戰(zhàn)斗力的提升。簡而言之，就是根據(jù)未來任務需要來進行經(jīng)費預算。這樣，在裝備建設規(guī)劃計劃的指導下，綜合考慮總目標(預期軍事效益)和財力狀況，對各部門所提出的需要完成的任務，進行統(tǒng)一分類，按輕重緩急排列出優(yōu)先順序，可以保證把有限資源用于最需要的地方，實現(xiàn)戰(zhàn)略目標下項目組合后1+1>2的效果。

2.2 目標函數(shù)

裝備經(jīng)費預算項目預期軍事效益主要考慮武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能。武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，是武器系統(tǒng)在作戰(zhàn)運用中所具有的作戰(zhàn)能力以及由此而獲得的軍事效益的統(tǒng)一。作戰(zhàn)效能的量度可取多種維數(shù)，不同維數(shù)體現(xiàn)決策者不同的主觀價值判斷。選擇哪種維數(shù)取決于決策者要求的作戰(zhàn)行動目的。因而，同一作戰(zhàn)行動，隨著它的目的不同，可以有不同的效能指標。一般說來，武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標，主要表現(xiàn)在以下五方面：(1)部署機動能力，區(qū)分為快速部署能力和靈活機動能力兩項。(2)指揮控制能力，區(qū)分為偵察預警能力、通信傳輸能力、指揮控制能力三項。(3)打擊突擊能力，區(qū)分為火力打擊能力、兵力突擊能力與電子壓制能力三項。(4)防護生存能力，區(qū)分為裝備生存能力和工程防護能力兩方面。(5)持續(xù)作戰(zhàn)能力，區(qū)分為后勤供給能力、技術(shù)維護能力兩方面[7]。對于這種多層次、多因素、復雜的評估問題可以用當前較科學的、應用較廣的層次分析法、德爾菲法、多層次灰色評價法、基于熵權(quán)的模糊層次分析法、多目標模糊優(yōu)選法、模糊綜合評判法、灰色關(guān)聯(lián)度評判法等多準則評價方法進行量化處理。為方便以下所建組合優(yōu)化模型的應用，需要將各效能指標標準化轉(zhuǎn)換為值域為[0，10]的定量指標以得出作戰(zhàn)效能評價值，使取值范圍為[0，10]。以預期收益即作戰(zhàn)效能最大化和資源有效利用為出發(fā)點，建立裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化目標函數(shù)，如下：

(1)

式(1)中：xi為各申請預算項目列入計劃安排的決策變量；n為申請預算項目個數(shù)；Fi為第i個項目的單裝作戰(zhàn)效能。

2.3 約束條件

裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化中，首先要受到年度經(jīng)費投入總額的限制。除此之外，還受到項目是否可分解的約束和項目間關(guān)系的約束[8]。

(1)年度裝備經(jīng)費投入總額約束。年度預算安排的項目不應超過計劃安排的總經(jīng)費限制C，在預算項目組合優(yōu)化模型中用函數(shù)L表示，具體公式為：

(2)

式(2)中：ci為預算項目中單個子項目(單裝)的投資建設成本；C為年度裝備經(jīng)費總投入經(jīng)費限額。

(2)預算項目可分解約束。由于裝備通常是批量部署到部隊，各單位所提出的裝備經(jīng)費需求，不僅與單個裝備經(jīng)費需求額有關(guān)，還與數(shù)量需求有關(guān)。比如，同一單位提出有關(guān)同一型號裝備的預算項目涉及到多臺套單裝，共同組成一個預算項目進行申報。裝備經(jīng)費預算項目這種自身內(nèi)部具有可分解性、子項目的同步性的特點，決定了在多項目組合優(yōu)化管理中，每個項目可能完整地實現(xiàn)，即全部建設需求都予以滿足，納入年度預算予以投入經(jīng)費；也可能因為經(jīng)費指標限制只保障項目的一部分；也可能某一項目在年度經(jīng)費中全部不予考慮。本文在多項目組合優(yōu)化模型中用項目決策變量xi表示，公式如下：

0≤xi≤yi

(3)

式(3)中，yi為各申請預算項目中的裝備數(shù)量需求，是確定的常數(shù)，通常是事業(yè)部門提出的需求計劃數(shù)。

2.4 組合優(yōu)化模型

由上文對預算項目預期目標和約束條件的分析，構(gòu)建裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化模型。模型如下：

(4)

式(4)中，各符號內(nèi)涵與上述式(1)、式(2)和式(3)中符號說明相同。

2.5 模型求解

所構(gòu)建的裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化模型屬于純整數(shù)線性規(guī)劃問題，目標函數(shù)和各約束條件都為線性函數(shù)，且各變量只取整數(shù)。整數(shù)規(guī)劃的解法中，枚舉法是一種比較有效的方法。運用MATLAB軟件求解得到滿足約束條件、使目標函數(shù)最大化的最優(yōu)預算項目組合方案。整數(shù)規(guī)劃枚舉法計算步驟如下：

(1)用語句for-end作決策變量的整型參數(shù)變化的循環(huán)；

(2)用語句if-end作不等式和等式結(jié)束滿足的判斷；

(3)對符合約束條件的一組決策變量，進行目標函數(shù)計算并存儲，否則滑過；

(4)用指令max，搜索目標函數(shù)的最大值及相應決策變量。

以各預算項目間關(guān)系相互獨立為例，其模型求解程序簡述如下：

max=0

forxi=初值:步長:終值

ifL<=C

ifF>max

max=F

end

end

end

3 實例應用

某年度裝甲裝備大修經(jīng)費預算控制指標為30000萬元，業(yè)務部門經(jīng)立項論證后提出8項117臺套裝備大修需求，經(jīng)費總需求為33480萬元。其中，其項目G依存于項目B，只有選擇了項目B，項目G才能被選擇，其它項目相互獨立。立項項目庫的項目簡要信息，如表1。

表1 預算項目簡要信息

為項目A～H設置相應的變量x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，根據(jù)項目立項信息，可知各預算項目的預期收益值。分析、計算、整理預算項目實際數(shù)據(jù)資料，代入預算項目組合優(yōu)化模型，形成量化的目標函數(shù)和約束條件。得到裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化模型：

maxF=max(7.337x1+6.886x2+7.662x3+7.241x4+7.554x5+7.337x6+7.385x7+7.440x8)

運用MATLAB軟件編程求解，得到最后的輸出結(jié)果為(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8)=(20，13，25，9，4，7，1，30)。

從以上計算結(jié)果可知，在某年度裝甲裝備大修經(jīng)費預算安排工作中，各單位上報立項項目8項，在經(jīng)過統(tǒng)一論證、測算、分類排序后，以預算項目組合預期收益最大化為目標，以年度裝甲裝備大修經(jīng)費預算控制指標、項目間關(guān)系、項目可分解為約束條件，經(jīng)過量化計算從而確定選取項目A、項目C、項目D、項目F、項目G和項目H全部納入年度預算。在經(jīng)費預算控制指標不能滿足所有立項項目的需求時，選取了性價比較高的項目進入單位決策程序。而項目B和項目E因為所需經(jīng)費較高而其預期的軍事效益卻相對較低，因而部分裝備進入年度預算安排。8個申報項目117臺套裝甲裝備中有109臺套進入年度經(jīng)費預算安排方案，事業(yè)任務經(jīng)費保障率達到93.16%，經(jīng)費安排使用率99.93%。這一方案預期收益總和最大，同時經(jīng)費保障率、安排使用率也較高，符合經(jīng)費分配綜合平衡原則，提高了經(jīng)費使用效益。

4 結(jié)束語

本文研究構(gòu)建的裝備經(jīng)費預算項目組合優(yōu)化模型，在設定了一般優(yōu)化模型中所有的收益最大化目標函數(shù)、投入資金等資源約束條件的基礎(chǔ)上，增加了項目可分解性和項目間相互關(guān)系的約束條件，從而提高了該優(yōu)化模型的實用性。決策模型為裝備經(jīng)費預算編制工作提供了可行的決策技術(shù)方法，有效增強了裝備經(jīng)費預算編制的科學性、公正性和透明度。

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Research on Equipment Outlay Budget Project Assembly Optimization Decision-making Model

HU Yu-qing1, ZHANG Shuai1, YUAN Ming2, ZHANG Yong-shun2

(1.OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China; 2.BeijingAreaMilitaryRepresentativeBureauofGeneralEquipmentDepartment,Shijiazhuang050003,China)

Applying the theory of Portfolio Management, in accordance with the actual need and available finance, the assembly optimization model for the equipment outlay budget project is designed, and for this function, the maximum expected revenue is the goal, and the resource restraint, the project relationship restraint and the project decompounded restraint are controlled by the equipment outlay budget. The model provides decision-making means for equipment outlay budget authorized and enhances them in a scientific ,fair and transparant way.

science of military equipment; assembly optimization; linear programming; equipment outlay

2013- 01-19

總部資助項目(2011TBJX- 6- 41)

胡玉清(1975-)，女，講師，碩研，研究方向：裝備采購理論及應用。

E07

A

1007-3221(2015)02- 0108- 05