昝 翔，陳春良，張仕新，王雄偉

（陸軍裝甲兵學院，北京 100072）

0 引言

裝備維修保障是為了使裝備保持、恢復、改善規(guī)定的技術狀態(tài)實施的全部活動［1］，裝備維修保障指揮是裝備維修保障的重要組成部分。一方面，裝備維修保障指揮根據(jù)作戰(zhàn)需求，貫徹指揮員在裝備維修保障方面的意圖；另一方面，裝備維修保障指揮以裝備維修保障行動為落腳點，對維修保障行動起指導作用。因此，裝備維修保障指揮在從作戰(zhàn)需求到具體行動轉化過程中具有重要紐帶作用，是裝備維修保障系統(tǒng)平穩(wěn)有效運行的關鍵環(huán)節(jié)之一。

裝備維修保障任務分配與調度是裝備維修保障指揮的重要組成部分，對裝備維修保障指揮能否正常發(fā)揮職能具有至關重要的作用。

1 裝備維修保障任務分配與調度研究基本框架構建

裝備維修保障指揮由計劃、組織與控制三大功能組成［2］。計劃功能是根據(jù)維修需求進行任務分析、維修決策和計劃制定。組織功能是根據(jù)對計劃的具體組織實施?？刂乒δ苁侵贫ㄒ粋€反饋機制，以應對計劃外的維修需求。其中，裝備維修保障任務分配和任務分配分別體現(xiàn)了計劃功能和控制功能，基本框架如下頁圖1所示。

裝備維修保障作為一個完整的系統(tǒng)運行，裝備維修保障指揮功能充分發(fā)揮是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的基礎，各子功能及相互關系如圖2所示。

裝備維修保障必須以維修保障任務優(yōu)先級分類為基礎，所以裝備維修保障任務分配與調度包含3個部分內容：裝備維修保障任務優(yōu)先級分類、裝備維修保障任務分配、裝備維修保障任務調度。

維修保障任務分配合理是前提，可以使得維修保障力量充分發(fā)揮作用。維修保障任務調度是關鍵，能夠針對實時出現(xiàn)的維修保障需求做出快速地反應。為使該裝備維修保障系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運行，必須合理進行維修保障任務的優(yōu)先級分類、分配與調度，才能使得裝備維修保障系統(tǒng)滿足未來部隊的作戰(zhàn)需求。

2 裝備維修保障任務優(yōu)先級分類的現(xiàn)狀

2.1 問題分析及現(xiàn)狀

2.1.1 基本問題

對維修保障任務優(yōu)先級影響的特性包括裝備對作戰(zhàn)的貢獻程度、維修資源需求、修理時間、待修裝備位置。維修資源需求和修理時間在維修任務確定后均可以明確，裝備對作戰(zhàn)的貢獻程度主要是定量說明該裝備對作戰(zhàn)體系的影響。保證作戰(zhàn)體系的平穩(wěn)運行是裝備維修保障的終極目標，因此，裝備在作戰(zhàn)體系中的重要度就是裝備對作戰(zhàn)貢獻程度的具體體現(xiàn)，也是裝備維修保障任務分類問題的核心之一，該問題的輸入與輸出條件如圖3所示。

2.1.2 問題現(xiàn)狀

裝備維修任務優(yōu)先級分類以戰(zhàn)場損傷等級評定為基礎。曾擁華等對該問題系統(tǒng)進行了分析與設計，確定了戰(zhàn)場損傷等級評定的基本框架和流程［3］。在這個基本框架內，文獻［4-6］分別構建了戰(zhàn)場損傷等級評估模型，并驗證了各自模型的有效性。

但是，戰(zhàn)場損傷等級沒有考慮損傷裝備對作戰(zhàn)任務的貢獻程度，不能完全反映維修任務的重要性。于是在該問題研究的基礎上，引入了不同裝備對作戰(zhàn)的貢獻程度這一影響因素，衍生出了維修保障任務優(yōu)先級分類模型。目前對該問題研究不多，文獻［7-8］應用了ELECTRE TRI方法進行裝備維修任務優(yōu)先級評估。

2.2 相關方法的現(xiàn)狀

多屬性決策是指在考慮多種相關屬性的前提下，使用一定的方法對備選方案排序，選取最優(yōu)或滿意方案的過程［9］，研究重點集中在兩個部分：指標權重確定方法與備選方案排序方法。

1）指標權重確定方法總體上分為主觀賦權、客觀賦權、主客觀組合賦權和交互式賦權4類［10］。

①主觀賦權法首先通過調查問卷或專家打分等形式獲得原始數(shù)據(jù)，進而獲得指標權重，主要包括層次分析法［11］、D-S 證據(jù)理論［12］、德爾菲法［13］等。為了優(yōu)化賦權結果，近年來出現(xiàn)了將AHP與灰色模糊相結合［14］、D-S證據(jù)理論與灰色關聯(lián)度相結合［15］等混合的主觀賦權方法。該類方法的優(yōu)點是過程簡單、易操作和對原始數(shù)據(jù)要求不高，不足之處是賦權過程缺乏統(tǒng)一規(guī)則、受主觀因素和隨機因素干擾嚴重。

②客觀賦權法是利用數(shù)據(jù)的內部特點定量地獲得指標權重的方法?？陀^賦權法主要包括主成分分析［16］、熵權法［17］、目標規(guī)劃法［18］等。該類方法的優(yōu)點是能夠根據(jù)數(shù)據(jù)本身的信息獲得權重，所得賦權的結果客觀準確，不足之處是對數(shù)據(jù)要求較高。

③主客觀組合賦權是將以上兩類方法相結合，可以揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，熵權法與AHP相結合［19］、主成分分析與 AHP 相結合［20］均取得了不錯的效果。

④交互式賦權法，在決策過程中根據(jù)不斷更新的信息調整指標權重的方法［21］。

2）備選方案排序方法有很多，不同方法的適應條件不同，根據(jù)具體的研究內容選擇合適的方法是影響多屬性決策結果的重要因素，主要有模糊綜合評判法［22］、TOPSIS［23］、投影法［24］、ELECTRE［25］等常用方法。

3 裝備維修保障任務分配的現(xiàn)狀

3.1 問題分析及現(xiàn)狀

3.1.1 基本問題

裝備維修保障任務分配是根據(jù)預測的維修保障需求，對維修保障任務進行合理分配的過程，是裝備維修保障系統(tǒng)計劃功能的重要組成部分。維修任務優(yōu)先級分類結果是維修任務分配的基礎，必須集中維修資源去恢復優(yōu)先級較高的裝備。維修保障任務分配問題的輸入輸出及約束條件如圖4所示。

3.1.2 國外現(xiàn)狀

國外關于任務分配方面的研究大多集中在計算機領域，目的是通過有效地任務分配實現(xiàn)多線程計算機的平穩(wěn)運行［26］。Choudhury等將柔性生產(chǎn)引入生產(chǎn)系統(tǒng)改進任務分配方式，并通過遺傳算法優(yōu)化調度過程［27］。Innocenti等無人機系統(tǒng)的協(xié)同與任務分配模型，通過有效信息實現(xiàn)了基于時間的分階段動態(tài)任務分配［28］。

3.1.3 國內現(xiàn)狀

當前，對于裝備維修保障任務分配的研究以平時裝備維修保障任務分配為主。Jia等設計并運用計算機輔助系統(tǒng)，解決了軍械裝備維修保障任務分配問題［29］。戰(zhàn)時維修保障任務分配的研究主要集中在維修保障任務的縱向分配。Chun等構建了戰(zhàn)時維修保障任務分配模型，運用蒙特卡洛方法，研究石油裝備維修保障任務分配問題［30］。

裝備維修保障任務分配以任務分配問題為基礎。李龍躍等研究了反導火力應用多波次目標的任務分配問題，建立了導彈—目標分配模型［31］。曾家有等研究了海軍艦載導彈的攻擊目標分配問題［32］。

3.2 相關方法的現(xiàn)狀

裝備維修任務分配可以轉化為指派問題進行研究。指派問題（Assignment Problem，AP）［33］主要用來解決如何一定的約束條件下，將若干單元分配去完成若干任務，如何使得效益最佳的問題，屬于整數(shù)規(guī)劃的一種特殊形式。在軍事領域，通常被用于解決火力打擊目標分配［34］、無人機作戰(zhàn)任務分配［35］、物資供應［36］等問題。指派問題分為平衡指派和非平衡指派兩類。

1）任務和資源數(shù)目相等的指派問題屬于平衡指派問題。該類問題最為簡單，最早使用“匈牙利法”［37］進行求解。隨著對問題研究的不斷深入，遺傳算法［38］、粒子群算法［39］、蟻群算法［40］、禁忌搜索算法［41］等智能算法也被用于該類問題的求解。

2）非平衡指派問題研究方向分為兩大類，一類關注資源與任務之間不同的約束，通過增加虛擬任務或資源的方式，將非平衡指派問題轉換平衡指派問題求解。對于非確定型問題和時間優(yōu)化問題，需要將問題進行轉化才能求解［42］。一類研究模型中的隨機性問題［42］，屬于不確定性規(guī)劃問題［43］。

4 裝備維修保障任務調度的現(xiàn)狀

4.1 問題分析及現(xiàn)狀

4.1.1 基本問題

裝備維修保障任務分配是一套完整的反饋機制，以應對可能出現(xiàn)的計劃外的維修保障需求，是裝備維修保障系統(tǒng)控制功能的具體體現(xiàn)。裝備維修保障任務調度的基本流程及約束條件如圖5所示。

4.1.2 國外現(xiàn)狀

Levi等研究了模塊化系統(tǒng)的維修任務調度問題，設計了相關的模型與算法，并將該模型運用于空軍飛機的維修任務調度，實現(xiàn)了降低維修費用的目的［44］。Pan等設計了傳動系統(tǒng)的維修調度策略，該策略考慮了潛在故障風險，以保證系統(tǒng)運用可靠性為決策目標，并通過車輛系統(tǒng)的實例驗證了有效性［45］。Squires研究了陸軍維修計劃與維修調度問題，并設計了兩種求解算法［46］。

4.1.3 國內現(xiàn)狀

呂學志等研究了不同種類的維修任務調度策略，分別對伴隨維修［47］、巡回維修［48］和定點維修［49］的調度策略進行研究。維修任務調度受不同因素地影響，朱昱等對維修流程［50］、王正元等對專業(yè)分工［51］、呂學志等對人員工作時間［52］、曾斌等對不確定因素［53］分別進行了考慮，并建立了相關調度模型。維修保障任務調度需要算法上不斷創(chuàng)新。例如，萬明等研究了任務調度的兩種算法［54］、姚雙印等將細菌覓食優(yōu)化算法應用于軍械裝備維修任務調度中［55］、陳立云等將遺傳算法應用于戰(zhàn)時維修任務調度［56］。

4.2 相關方法的現(xiàn)狀

裝備維修任務調度可以轉化為旅行商問題進行研究。旅行商問題（Traveling Salesman Problem，TSP）［57］是解決旅行者拜訪多個目標，如何使路徑最短的現(xiàn)實問題，是一類典型的NP難題，因此，對該問題的研究大多集中于探索求解模型的有效算法，除了傳統(tǒng)的遺傳算法、蟻群算法、粒子群優(yōu)化算法等智能算法外，近年來又出現(xiàn)了離散狀態(tài)轉移算法［61］等新的算法。

隨著對問題研究的深入，傳統(tǒng)TSP因假設條件過于理想化，已經(jīng)逐漸不符合實際情況的要求。為了滿足對動態(tài)分配和資源調撥等實際問題的需求，隨著信息與通訊技術及其他相關技術的發(fā)展，發(fā)展出了動態(tài)車輛路徑問題（Dynamic Vehicle Routing Problem，DVRP）［63］，該類問題屬于動態(tài) TSP。

4.2.1 國外方面

國外相關研究中，運輸調度模型是DVRP應用的重點。Wen等對最小車輛調度問題［60］、Ghiani等對快遞員服務問題［61］、Branchini等對城市后勤問題［62］、Campbel等對食品店后勤服務問題［63］分別開展了深入的研究。國外將動態(tài)和隨機性問題作為DVRP研究的重點內容之一，該類問題著重分析了服務需求的及時性和隨機性，即服務路線必須隨著可能出現(xiàn)需求信息地及時地調整。例如，F(xiàn)errucci等提出了解決在實際時間條件限制下的貨物應急運輸方法，基于預測的需求信息設計運輸路線模型，通過禁忌搜索算法求解［71］。Thomas等構建了基于馬爾可夫過程的路徑模型，通過實例證明了應用該模型可以在滿足需求的前提下降低費用期望［72］。

4.2.2 國內方面

國內對于DVRP的研究大多集中在多目標決策和求解算法優(yōu)化方面。易云飛等構建了考慮多樣影響因素的多目標實時DVRP模型，并利用伊藤算法進行求解［73］。熊浩等分別研究了DVRP的分批靈活 TSP 策略［74］、隱分區(qū)靈活分批策略［75］和多階段實施優(yōu)化策略［76］。

5 結論

1）關于裝備維修保障的研究同作戰(zhàn)實踐結合不夠緊密，沒有結合作戰(zhàn)背景，忽略了不同作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)裝備對裝備維修保障的重大影響。

2）裝備維修保障保障任務的特點是種類繁多、需求多樣，在維修保障資源有限的前提下，必須優(yōu)先修復能夠保證裝備體系完整、運行平穩(wěn)的關鍵裝備，因此，確定任務的先后順序是裝備維修保障的首要工作。現(xiàn)階段對于維修保障任務優(yōu)先級分類的研究大部分忽略了待修裝備對作戰(zhàn)的貢獻程度這一關鍵要素，部分考慮這一影響因素也僅僅是基于裝備優(yōu)先級原則進行定性排序，應該在定量分析裝備對作戰(zhàn)貢獻程度的基礎上，綜合多種影響因素確定維修保障任務的優(yōu)先級順序。

3）未來信息化條件下的戰(zhàn)爭，作戰(zhàn)空間更大，作戰(zhàn)正面和作戰(zhàn)縱深也會大幅度提升。目前對裝備維修保障任務分配研究大部分集中在縱向分配，即維修保障任務在不同維修級別上進行合理劃分，忽略了對橫向分配。戰(zhàn)時裝備維修保障理論認為只有在有效的時間內進行的修復才是有效修復，因此，在戰(zhàn)術層次上對維修保障任務的合理劃分，充分發(fā)揮本級裝備維修保障系統(tǒng)的效能，是裝備維修保障任務分配研究的重點和發(fā)展方向。

4）信息化戰(zhàn)爭的特點是作戰(zhàn)部隊擁有強大的信息網(wǎng)絡，使得維修保障需求可以更加及時有效地傳達，這就對裝備維修保障的時效性提出了更高的要求。但是現(xiàn)階段裝備維修保障任務調度大部分為靜態(tài)調度，不能滿足的維修保障需求。因此，建立一套調配合理、反應及時的維修保障任務調度系統(tǒng)，是維修保障任務調度迫切需求和發(fā)展方向。

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