秦瀟曾斌

（海軍工程大學管理工程系信息管理研究室 武漢 430033）

針對機動保障資源的戰(zhàn)時后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)設計?

秦瀟曾斌

（海軍工程大學管理工程系信息管理研究室 武漢 430033）

為了滿足戰(zhàn)時動態(tài)、地域分散情況下部隊的后勤保障需求，必須有效利用有限的后勤保障力量，對保障需求進行合理高效的實時調(diào)度，以實現(xiàn)戰(zhàn)時后勤的精準保障。整體介紹了建立的后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)，系統(tǒng)在構建全面的數(shù)據(jù)管理框架基礎上，確定需求優(yōu)先級，設計了針對機動保障力量的調(diào)度算法并對系統(tǒng)的模塊設計進行介紹。實例應用的結果也證明了系統(tǒng)確實達到了設計目的。

戰(zhàn)時后勤保障；機動保障資源；指揮調(diào)度；系統(tǒng)設計

ClassNum ber TP391

1 引言

后勤為作戰(zhàn)而存在，沒有作戰(zhàn)就沒有后勤。機械化戰(zhàn)爭時代，后勤保障逐步從作戰(zhàn)體系分離出來自成體系，隨著以現(xiàn)代信息技術廣泛應用為標志的軍事變革的發(fā)展，后勤與作戰(zhàn)又呈現(xiàn)新的融合趨勢［1］。

現(xiàn)有的后勤保障系統(tǒng)，主要由指揮機關和保障力量構成，保障力量由保障分隊組成，下設若干保障成員［2］。作戰(zhàn)時，保障力量根據(jù)指揮機關的指令、戰(zhàn)場環(huán)境信息對作戰(zhàn)分隊進行保障支援。后勤保障組織指揮上，為確保實現(xiàn)后勤精確保障目標，后勤保障組織指揮的控制權提高到戰(zhàn)役和戰(zhàn)略層次。后勤保障除了擁有后勤保障資源并了解部隊需求，具備將后勤資源及時投送到所需地點的能力外，關鍵還要依賴于以信息技術為基礎的后勤指揮自動化系統(tǒng)來實施精確的后勤指揮與控制［3～4］。為滿足未來戰(zhàn)場高質(zhì)量、高效率的部隊后勤保障需求，必須合理分配保障力量和實施高效的任務調(diào)度［5］。在后勤補給戰(zhàn)略方面，美軍在2003年伊拉克戰(zhàn)爭中，提出的即時后勤補給戰(zhàn)略，通過從后方基地直接送達補給并不能保障遠距離長時間作戰(zhàn)［7］。因此，在現(xiàn)代物流思想的指導下，設立保障中心統(tǒng)一管理保障資源，通過指揮調(diào)度機動保障力量以達到及時響應需求是發(fā)展趨勢［8］。

綜上，建立戰(zhàn)時后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)，在保證與作戰(zhàn)力量、保障力量資源進行及時、有效地溝通的基礎上，為高質(zhì)量的后勤保障支援提供關鍵技術手段，而信息技術支持一直是我軍后勤保障研究的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)此，本文設計了針對機動保障資源力量（保障成員）的戰(zhàn)時調(diào)度系統(tǒng)，目的是有效管理作戰(zhàn)分隊和保障成員的數(shù)據(jù)，合理分配保障力量，為戰(zhàn)場環(huán)境下部隊的作戰(zhàn)提供簡便、高效的后勤保障支援。由于裝備保障在組織結構和實施過程上都與傳統(tǒng)后勤保障有很大重合，因此本文所指后勤保障也包括裝備保障。

2 總體框架

本文建立的保障指揮調(diào)度系統(tǒng)總體框架如圖1所示：當作戰(zhàn)分隊借助手持設備發(fā)出后勤保障需求時，手持設備會將需求數(shù)據(jù)和位置信息傳輸?shù)较到y(tǒng)服務器。系統(tǒng)查詢由指揮中心共享的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)和作戰(zhàn)分隊信息，通過調(diào)用調(diào)度算法，將需求分配給合適的保障成員，分配結果則會顯示在手持設備上，由該保障成員執(zhí)行該保障任務。保障成員在完成該需求保障任務后，通過手持設備向系統(tǒng)反饋任務完成，以接受下一次保障需求。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互通過保障指揮中心的服務器和保障雙方的手持設備實現(xiàn)，在戰(zhàn)前和戰(zhàn)時，作戰(zhàn)指揮調(diào)度系統(tǒng)實時共享戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，其中包括作戰(zhàn)分隊和保障力量數(shù)據(jù)，例如部隊編號、隸屬關系、人員和武器裝備情況等。戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)會儲存在保障指揮數(shù)據(jù)庫中，以備調(diào)度算法使用，同時保障指揮中心的指揮員也可實時查詢服務器中存儲的保障任務執(zhí)行情況。

數(shù)據(jù)的有效管理對整個系統(tǒng)的運行起到至關重要的作用，為了滿足保障指揮調(diào)度系統(tǒng)對大量數(shù)據(jù)的管理，系統(tǒng)設計時對數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)管理框架的構建，以決定了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結構。

3 數(shù)據(jù)管理

3.1 保障力量和作戰(zhàn)分隊的數(shù)據(jù)管理框架

保障力量和作戰(zhàn)分隊的數(shù)據(jù)管理框架如圖2所示?？蚣軋D中的分隊包括保障分隊和作戰(zhàn)分隊，保障分隊下設若干保障成員，由保障成員執(zhí)行需求的保障任務。

此數(shù)據(jù)管理框架包含了以下幾類數(shù)據(jù)：1）兩類分隊中各成員基本信息（編號、隸屬關系）和位置信息；2）保障成員的專業(yè)類別和當前狀態(tài)，當前狀態(tài)包括所處位置、當前執(zhí)行任務的信息等；3）作戰(zhàn)分隊的相關數(shù)據(jù)，包括保障需求類別和保障等級。

圖1 后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)總體框架

圖2 保障力量和作戰(zhàn)分隊的數(shù)據(jù)管理框架

分隊的基本信息包含在前文提到的戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)中，由作戰(zhàn)指揮調(diào)度系統(tǒng)向本系統(tǒng)提供，位置信息可以依靠北斗定位即時獲取。

根據(jù)作戰(zhàn)分隊戰(zhàn)前和戰(zhàn)時的實際情況，數(shù)據(jù)庫中有分析總結得出用以描述作戰(zhàn)分隊及其某一需求緊急程度的指標集合，即風險特征，然后根據(jù)風險特征將其歸類為緊急保障、重要保障和一般保障三個等級。在保障等級的基礎上，系統(tǒng)通過Pronto推理算法計算出具體需求獲得的優(yōu)先級，以此確定保障順序。需求最終確定的優(yōu)先級分為七個等級（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ），其中Ⅰ優(yōu)先級最高，Ⅶ優(yōu)先級最低。保障等級和優(yōu)先級的具體確定算法在下一節(jié)具體介紹。

3.2 需求和任務的數(shù)據(jù)管理框架

需求和任務的數(shù)據(jù)框架如圖3所示，此框架主要包含兩類數(shù)據(jù)，1）保障需求和保障成員的當前狀態(tài)；2）各作戰(zhàn)分隊需求的種類和保障成員的保障專業(yè)之間的對應關系。

為了使保障指揮中心的指揮員能夠了解戰(zhàn)時的后勤保障實時情況，需求和保障成員的當前狀態(tài)都會有所顯示，其中每個需求的狀態(tài)包括新需求到達、正在分配和完成分配三種；保障成員的狀態(tài)則包括成員空閑、正在執(zhí)行和保障完成三種，空閑是指成員在其保障節(jié)點等待執(zhí)行任務，而保障完成是指成員完成了任務的保障但還在返回歸隊途中，因此呈現(xiàn)不同狀態(tài)顯示。

保障需求的種類、保障成員的專業(yè)類別和其對應關系是后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度的依據(jù)。不同專業(yè)的保障需求可以由作戰(zhàn)分隊所發(fā)出，而后勤保障成員的專業(yè)種類有運輸保障、油料保障、技術保障和衛(wèi)勤保障等。圖3反映了兩者之間的相應關系，為了簡化起見，除了運輸保障成員可以保障軍需物資和武器彈藥的運輸需求外，其余各專業(yè)保障成員和各類保障需求的關系都一一對應，但實際現(xiàn)在綜合保障可能存在1對多的對應關系，本系統(tǒng)也能夠支持。此外，當某保障成員出現(xiàn)突發(fā)情況不能及時完成保障時，它也可以發(fā)出支援需求，系統(tǒng)也按照作戰(zhàn)分隊的調(diào)度流程實施調(diào)度，搜尋其他保障成員代替完成保障任務。

4 調(diào)度流程

保障需求的調(diào)度主要包括優(yōu)先級的確定以及需求的分配，本節(jié)將分別對這兩部分進行詳細介紹。

4.1 保障需求優(yōu)先級的確定

本小節(jié)先介紹系統(tǒng)中存儲的風險特征數(shù)據(jù)，作戰(zhàn)分隊的風險特征由后勤保障中心的指揮員判定，存儲在保障指揮數(shù)據(jù)庫中，用于后面的需求優(yōu)先級的概率推算。

作戰(zhàn)分隊的部分風險特征如圖4，在此，以裝備保障為例列出和裝備相關的風險特征［16］。

分隊的風險特征主要分為三大類：作戰(zhàn)任務性質(zhì)、裝備特征和需求保障特征。作戰(zhàn)任務性質(zhì)主要反映該分隊所在的戰(zhàn)場或所執(zhí)行作戰(zhàn)任務的重要程度和緊急程度；裝備特征則是該分隊所配備的裝備的特性和歷史使用記錄；而需求保障特征是反映該分隊所發(fā)出的某一具體保障需求的特點，主要包括具體需求的時效性和調(diào)度歷史。其中的需求急需應答是指，系統(tǒng)已經(jīng)對該需求運行過調(diào)度程序，但是沒有調(diào)度到合適的保障成員實施保障任務，若此時該需求即將超過調(diào)度的時間限制，則會根據(jù)獲得該風險特征重新獲得一更高的優(yōu)先級，再次運行調(diào)度算法，以避免需求被系統(tǒng)擱置的現(xiàn)象。

圖3 需求和任務的數(shù)據(jù)管理框架

圖4 作戰(zhàn)分隊的部分風險特征

后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)中，依靠Pronto概率推演作為確定需求優(yōu)先級的基礎。Pronto是一款用概率描述來進行邏輯推理的程序，它根據(jù)邏輯語句的概率推演出其他一些具有不確定性的信息的概率，能夠較為方便地為系統(tǒng)提供推演支持［18］。要保證Pronto推演過程，除了所儲存的分隊風險特征，數(shù)據(jù)庫還需存儲以下兩類根據(jù)專家的分析總結概率數(shù)據(jù)：1）分隊具有具體風險特征時獲得相應保障等級的概率區(qū)間；2）不同保障等級作戰(zhàn)分隊獲得各優(yōu)先級的概率值。下面將以某一分隊為例介紹需求優(yōu)先級的確定。

假設某一作戰(zhàn)分隊A，發(fā)出了一裝備維修的保障需求，該裝備的需求特點包括保障時效性高、短時間內(nèi)接受過保障兩個風險特征。如前文所說，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中包含了作戰(zhàn)分隊具有不同風險特征時獲得各保障等級的概率區(qū)間（表1）和不同保障等級的作戰(zhàn)分隊獲得各需求優(yōu)先級的概率（表2）。

表1 作戰(zhàn)分隊A獲得各保障等級的概率

表2 不同保障等級作戰(zhàn)分隊獲得各優(yōu)先級的概率

Pronto首先根據(jù)表1中的概率數(shù)據(jù)總結出作戰(zhàn)分隊A分配到緊急保障、重要保障和一般保障的概率區(qū)間分別為［0.5，1］，［0，0.3］和［0，0.1］。然后通過綜合表2的數(shù)據(jù)，Pronto推演出該分隊獲得七種優(yōu)先級（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ）的概率區(qū)間分別為［0，1］，［0.1，0.6］，［0.3，0.8］，［0.1，0.6］，［0，1］，［0，1］和［0，1］。

現(xiàn)在，就需要通過臨界值判定方法最后確定優(yōu)先級。系統(tǒng)會事先錄入確定每一種優(yōu)先級的臨界值，然后首先將Pronto程序最后得出的該需求獲得Ⅰ級的概率區(qū)間，與Ⅰ級的臨界值進行比較，如果概率區(qū)間整體大于或者等于Ⅰ級的臨界值，則該需求獲得Ⅰ級，反之，則按照從最高級Ⅰ到最低級Ⅶ的順序，按此類比較方法，依次與相應優(yōu)先等級的臨界值進行比較，直到獲得確定的優(yōu)先級為止。假設系統(tǒng)設定七種優(yōu)先級（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ）的臨界值分別為0.21，0.3，0.24，0，0.03，0和0。據(jù)此，作戰(zhàn)分隊A發(fā)出的需求B就獲得了Ⅲ級的優(yōu)先等級。

4.2 保障成員調(diào)度算法

當后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)確定了需求的優(yōu)先級，就需要運行調(diào)度算法以確定保障成員來執(zhí)行保障任務，如圖5所示。系統(tǒng)首先會在該作戰(zhàn)分隊戰(zhàn)前部署的優(yōu)先保障成員范圍進行篩選，如果此類保障成員沒有應答或沒有能力保障，則篩選所有同該作戰(zhàn)分隊具有相同編制的保障分隊，在此類保障分隊中篩選有保障能力的保障成員。若還沒有可用保障成員，系統(tǒng)則繼續(xù)擴大范圍篩選所有在編的保障分隊，在所有保障分隊篩選有能力的成員以執(zhí)行任務。

在篩選優(yōu)先對象階段時，距離只是考慮因素之一，與此不同的是，在篩選非優(yōu)先對象時，距離成為決定性因素，最近的空閑保障成員會優(yōu)先考慮，以此來確保保障的時效性。在篩選優(yōu)先保障成員階段，當保障成員正在執(zhí)行任務時，算法會比較需求和該任務的優(yōu)先級，以決定是否將需求分配給保障成員；而在篩選與作戰(zhàn)分隊同一編制的的保障分隊成員階段，只有該需求是具有Ⅰ、Ⅱ級時，才會考慮需求與當前正執(zhí)行任務的優(yōu)先級高低，反之，則直接進入篩選所有保障成員的階段。之所以定義該規(guī)則，是為了避免篩選到的保障成員一直不能處理其優(yōu)先保障對象。在最后篩選全部保障分隊成員的階段，非空閑的成員將會被系統(tǒng)排除，因此，優(yōu)先級不再參與篩選。

此流程還包括一個時間模塊，用于確保需求等待應答時間不會超過預先規(guī)定的時間限制。當一需求經(jīng)過時間模塊判定為“是”時，如前一小節(jié)提到，該需求便會獲得“需求急需應答”的特征，然后再次計算優(yōu)先級，重新獲得的優(yōu)先級則會高于初次獲得的優(yōu)先級。

5 系統(tǒng)模塊設計

系統(tǒng)設計借助web service實現(xiàn)，如圖6所示。Web Service技術提供了一種簡單機制，它將各種系統(tǒng)封裝成了服務的形式，而這些服務是平臺、操作系統(tǒng)、編程語言無關的，可以通過網(wǎng)絡環(huán)境方便地進行部署和訪問［19］。Web service作為可復用的軟件模塊，其使用保證系統(tǒng)中各個服務模塊能夠靈活調(diào)用接口，方便快捷的共享、交互各個框架層的數(shù)據(jù)［22］。

整個系統(tǒng)主要分為四層：應用層、環(huán)境框架層、信息采集層和設備層，每一層由諸多服務模塊組成。環(huán)境框架層是最重要的一層，主要包括環(huán)境解釋器、數(shù)據(jù)查詢服務和數(shù)據(jù)存儲等模塊。環(huán)境解釋器控制系統(tǒng)運行需要的所有數(shù)據(jù)。環(huán)境解釋器中的Pronto用于計算需求優(yōu)先級；數(shù)據(jù)庫包含了所有的數(shù)據(jù)框架需要的數(shù)據(jù)，第二節(jié)數(shù)據(jù)管理中的數(shù)據(jù)框架決定了其具體結構；數(shù)據(jù)模型則用于訪問各個數(shù)據(jù)框架。

圖5 后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度流程設計

圖6 后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)模塊設計

環(huán)境框架層與應用層及設備層的數(shù)據(jù)交互依靠數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)查詢服務兩類模塊實現(xiàn)。所有數(shù)據(jù)存儲模塊確保數(shù)據(jù)能夠簡便快捷的輸入，查詢服務模塊則用于將框架層處理后數(shù)據(jù)的輸出，在應用層將數(shù)據(jù)可視化，顯示在設備上，以便用戶查看使用。不同數(shù)據(jù)類別的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)查詢服務模塊，通過數(shù)據(jù)采集層和應用層中的相應服務模塊來實現(xiàn)。例如，需求數(shù)據(jù)存儲模塊的需求相關數(shù)據(jù)來自于需求存儲服務模塊。

6 實例應用

現(xiàn)設有兩組實例對象，每組對象中均包括20個作戰(zhàn)分隊在戰(zhàn)場作戰(zhàn)和10個保障分隊，每個保障分隊有3個保障成員，一共有30個保障成員。實例應用中一組使用后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)進行保障調(diào)度，另一組則使用現(xiàn)有保障模式保障，現(xiàn)有保障模式是指保障指揮員根據(jù)模型模擬計算的結果，結合戰(zhàn)場經(jīng)驗制定具體調(diào)運方案，而后由保障力量按方案執(zhí)行保障任務。兩組對象均在指定范圍內(nèi)（假設為戰(zhàn)場）隨機移動，發(fā)出需求后則停止移動，等待保障成員達到該位置進行保障，其發(fā)出需求的過程被模擬為服從λ=0.001164021的泊松過程。在實例應用過程中，對每個需求從作戰(zhàn)分隊發(fā)出時開始計時，直到保障成員到達分隊發(fā)出需求的位置為止（即到達時間），最后統(tǒng)計兩組對象中每個需求的達到時間分布，和保障調(diào)度指揮調(diào)度系統(tǒng)組中不同優(yōu)先級需求的到達時間分布，以分析比較現(xiàn)有保障模式和后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)的工作效能。下面將根據(jù)實例的數(shù)據(jù)結果比較分析。

6.1 實例結果

圖7顯示的是兩組實例對象中，保障成員到達時間的需求數(shù)量分布情況。從圖中可以看出，在后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)組中，大部分需求在作戰(zhàn)分隊發(fā)出后60min內(nèi)，保障成員即達到分隊位置，而且到達時間基本分布在半個小時左右；而在現(xiàn)有保障模式組中，只有大概一半的需求在60min內(nèi)到達，在90min的時候還有一小部分保障成員并未到達，最后，兩組實例對象中，需求基本都能在300min內(nèi)獲得保障。

圖8則是在后保障指揮調(diào)度組中，四種不同優(yōu)先級到達時間的需求數(shù)量分布情況。與圖7反映的情況一致，在60min內(nèi)，四種優(yōu)先級的需求下，保障成員基本都能達到作戰(zhàn)分隊位置，但不同優(yōu)先級的需求的到達時間分布還是有差異?？梢钥闯?，對于最高優(yōu)先級Ⅰ，大部分需求的到達時間都在40min以內(nèi)，而對于較低優(yōu)先級Ⅲ、Ⅳ，仍有個別保障成員沒能到達需求位置。由此，可以看出，優(yōu)先級高的需求更集中于較短達到時間，而優(yōu)先級較低的需求，達到時間則可能會比優(yōu)先級高的需求長。

圖7 保障成員到達時間的需求數(shù)量分布

圖8 不同優(yōu)先級需求到達時間的數(shù)量分布

6.2 結果分析

根據(jù)實例應用的結果來看，使用后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)確實能縮短后勤保障成員到達保障需求位置的時間，保障成員能更快的到達處理后勤保障需求，此外，較高優(yōu)先級的需求也能比較低優(yōu)先級的更早的獲得保障。由此可以看出，后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)的使用確實能夠提高保障效率。

7 結語

本系統(tǒng)在通過借助數(shù)據(jù)庫，結合戰(zhàn)場實際情況，對各作戰(zhàn)力量和保障力量的基本信息和反饋信息進行集中處理，及時的為戰(zhàn)場的后勤保障調(diào)度提供全面保證準確的信息。其次，根據(jù)保障需求及時得對相對分散的后勤物資和保障力量進行統(tǒng)一的指揮調(diào)度，打破各保障力量各自為戰(zhàn)的格局，最大限度的發(fā)揮出各成員的后勤保障能力。最后，對基礎數(shù)據(jù)和往來數(shù)據(jù)進行科學的分類和管理，為后期的任務總結及保障物流結點的選取和建立提供了數(shù)據(jù)支撐。本文設計的后勤保障指揮調(diào)度系統(tǒng)在后勤保障的效率上，與現(xiàn)有保障模式相比，有顯著提高。

當然，本文設計的后勤保障調(diào)度系統(tǒng)和實例驗證時，僅考慮保障力量的任務調(diào)度，而沒有考慮執(zhí)行任務過程的路徑規(guī)劃及在途時間。此外，機動保障資源的選址規(guī)劃作為戰(zhàn)場后勤保障的傳統(tǒng)難題，也將和路徑規(guī)劃問題一同作為后續(xù)研究的重點，從而構建全面立體的戰(zhàn)時后勤保障系統(tǒng)。

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Design of Logistics Command Scheduling System in Wartime Based on Maneuvering LogisticalResources

QIN Xiao ZENG Bin
（DepartmentofManagementEngineering，NavalUniversity of Engineering，Wuhan 430033）

In order to satisfy the dynamic and geographically dispersed situation forces logistical needs，the limited logistic forcemustbe used effectively，reasonable and efficient real-time scheduling ofsecurity are needed to achieve precise logisticalsupport in wartime.This paper introduces the establishmentof logistics support command and dispatch system.Using the established datamanagement framework，determining the demand priority，the scheduling algorithm is designed for themaneuvering logistical resources.Themodule design is carried out to ensure the effective operation of the system，and the resultof the application proves that the system hasachieved the design goal.

logistics inwartime，maneuvering logistical resources，command scheduling，system design

TP391

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.09.022

2017年3月9日，

2017年4月28日

秦瀟，男，碩士研究生，研究方向：物流工程。曾斌，男，博士，教授，研究方向：信息管理。