军事物流仿真模型技术研究

石玉峰　顾帮余　王金伟

摘要:为了更好地进行物流体系规划和方案评估,文章提出了军事物流仿真问题。描述了国内外军事物流仿真进展情况及主要问题。提出了从实体建模、业务建模、行动建模的仿真思路和技术框架模型。

关键词:军事物流;仿真;技术框架

中图分类号:TP391.9文献标识码:A

Abstract: In order to better design logistics system and evaluate plan, the simulation technology of military logistics is studied. The evolution survey from abroad and inland is summarized along with problems. The modeling methods of entity, operation and activity are proposed as well as technology framework.

Key words: military logistics; simulation; technology framework

现代战争呈陆、海、空、天、电多维态势,作战双方对抗空前激烈,军需物资、食品药品、油料弹药消耗越来越大。战争对各类物资的高需求和突发性,要求军事物流系统必须提前布局、精细筹划、快速反应和精准控制,并随战场形势的改变而灵活调控物资的流向、流量。战前如何科学筹划、战中如何精准调控、战后如何客观评估,是各级保障单位必须做好的工作。计算机仿真是借助计算机技术、网络技术和数学建模技术,采用虚拟现实方法,对系统的功能性、行为活动或事件进行模拟和评估的一项应用技术。由于计算机仿真具有低成本、可重复实验、可视化效果好等特点,将计算机仿真运用于军事物流,可辅助进行物流系统、设施及功能的规划和物资采购、补充、储存、配送、运输等方案的推演和压力测试,分析评估物流系统的应急反应能力、高强度大批量配送能力、抗恶劣天气、道路损毁运输能力。为此,军事物流仿真技术已成为军事物流研究的重点。

1国内外研究综述

自20世纪60年代,美军首次利用计算机进行作战仿真以来,计算机仿真技术在作战、训练、后勤保障等方面得到了快速发展。尤其在伊拉克战争后,为了加快部队转型,美军借助计算机仿真技术对未来战争进行逼真再现,相继建立了美国参谋长联席会议兵力结构、资源和评估部、美国国防部国防建模与仿真办公室(DMSO)等部门实现对作战和后勤等情况的分析与评估。其中,涉及后勤领域的采办、物流及RMS仿真一直是美国国防部建模与仿真技术应用的重点领域,也是国防部节约采办开支、缩短开发周期、提高战备完好性和保障费效比的有效手段。从20世纪70年代以来,主要发达国家军队先后开发了TOPSAM、LCOM、OPUS10等仿真模型应用于勤务保障机构设置、库存控制、供应策略、运输等后勤决策。在民用领域,也有大量的仿真技术应用于物流规划和运作。美国UPS运用仿真技术,以满足客户服务质量为目标,研究在庞大的人员车辆配置和成本之间取得最佳平衡策略。宝洁提出要设计一个覆盖北美的高效的供应链网络,该网络不但要满足客户的日常订单处理和配送要求,还要具有极强的抗波动性,宝洁公司采用的解决办法也是物流仿真技术。

在国内,相关科研院所和公司从20世纪90年代就开始仿真技术及其在物流中的应用研究。例如,国家邮政局在进行多个邮政物流中心的规划时,中邮科技采用计算机仿真技术为其进行了设施布局和邮件处理流程的仿真,苏宁电器采用RaLc三维仿真软件对其营销网络进行了仿真。一些军事院校也陆续发表了库存控制、运输方面的仿真研究文章。根据目前研究情况,物流仿真基本还处于起步阶段,与国外相比还有不小的差距,主要表现在:一是仿真基础理论、仿真建模技术研究多,实用化的物流仿真成果少;二是单一保障单元、单一保障业务仿真多,成体系的物流仿真少;三是结果计算型仿真多,过程推演型、人机交互型、对抗型、分析型仿真少。

2仿真建模研究

通过对军事物流组织与业务的分析,要做好军事物流仿真建模,必须从“节点”和“流程”入手,区分物流指挥与业务活动两个层次,以体系规划和方案评估为目标,从实体、业务、行动方面进行全系统、全过程的仿真建模。

2.1军事物流实体建模

物流实体仿真,就是采用虚拟现实的方法,开发物流保障实体、物流装备、运输工具、交通设施和自然环境等二维、三维模型,并给一些特殊的实体定义相关业务属性,如仓库的库存与收发能力属性、车辆的载重与速度属性等。仿真实体包括:

(1)物流机关、后方仓库、野战货场、供应站等物流保障实体的二维、三维模型。

(2)立体货架、码跺机、传送带、叉车、吊车等物流装备的二维、三维模型。

(3)火车、汽车、飞机、轮船、输油管道等运输工具的二维、三维模型。

(4)火(汽)车货运站、机场、码头以及道路、桥梁等交通设施的二维、三维模型。

2.2军事物流业务建模

运用随机过程、排队论等数学方法,对物资的需求计划、筹措、收发、配送、运输等活动进行业务建模。具体包括:

(1)需求计划模型。主要建立部队物资的周期性消耗、战役(战术)级消耗和仓库周期性自然损耗规律,建立包括物资的品种、数量、质量以及需要时间、地点计划模型。

(2)物资筹措模型。主要以数学方法描述在一定时间、一定区域范围内通过采购、调拨、地方动员可以补充的物资数量模型。

(3)收发作业模型。主要以数学方法描述单位时间内仓库收货、取货、拣选、分货、配货、包装、发付等物资数量模型。

(4)装卸发运仿真。主要以数学方法描述车站、码头、机场等在单位时间内可装、卸物资的数量或发行的车皮数、飞机架数等。

(5)运输仿真。主要以数学方法描述不同运输方式、不同运输工具在不同路段、航线的行驶速度模型。

2.3军事物流行动建模

通过对物流保障行动的业务流程与指挥流程分析,建立物流机关、仓库(后方仓库、野战货场)、运输部队等仿真实体的业务模型和指挥模型。具体包括:

(1)物流指挥建模。以作战条令、指挥程序、状态转移规则等方式,描述物流机关在物流过程的有关需求计划、任务筹划、指挥控制、行动协同、总结评估等指挥过程。

(2)业务活动建模。以作战条令、指挥程序、状态转移规则等方式,描述各保障实体根据物流计划、物流过程中的行动控制命令进行物资筹措、收发、配送、运输等物流活动。

(3)保障态势建模。以二维方式在电子地图上显示保障态势,包括战区内在储、在运、在用物资的分布态势、订货(补充)态势、后方仓库、野战货场、供应站等单位的保障能力态势、部队物资需求态势、保障行动过程中的物资流向与流量态势。

2.4导调控制与评估

在进行仿真时,还必须考虑对仿真过程的导调与评估问题。具体包括:

(1)导调控制。以计划导调和随机导调方式,对军事物流仿真进行导调控制,包括数据初始化、想定设计、进程控制、人工干预等。

(2)压力测试。从应急反应、高强度大批量配送、恶劣天气、道路损毁等方面进行物流体系的保障能力压力测试,分析保障效果、效能与各影响因素的关系。

(3)综合评估。从保障筹划计划的决策质量、保障指挥控制的准确性与及时性、保障任务执行的效率、保障投入与对作战支持效果建立评估指标体系,采用计算机自动评估与人工评估、静态评估与动态评估相结合方法,对物流体系以及保障方案进行综合评估。

(4)辅助规划。在综合评估和压力测试分析基础上,进行物流体系重要节点的选址规划、储存布局规划、保障能力规划等。

3仿真技术框架

由于军事物流系统是一个包含多个实体单元、多类业务活动、多种指挥流程的复杂军事系统,采用高层体系结构(High Level Architecture,HLA)进行军事物流仿真软件设计是一种比较好的方法。如图1示,为基于HLA的军事物流仿真软件技术（上接第89页）框架。其核心思想就是通过计算机网络, 将分布于不同位置的仿真设备（指计算机）和相关成员（指各功能单元仿真软件）以仿真联邦的形式有机地联接，形成一个统一的联邦整体，通过RTI（Run Time Infrastructure）进行信息交换，形成一个时空一致，人机交互的综合仿真环境。

在进行仿真时，还必须设定战役战术级物流想定，通过事件和流程驱动仿真进程，控制各成员的仿真业务活动和信息交互，推演物流保障行动。如图2示为典型想定下的仿真流程示意。

在仿真开发工具方面，针对不同仿真内容可选用不同的软件工具。物流业务的数学模型仿真可选用Matlab工具软件，二维物流保障态势仿真可选用MapInfo或Arcgis地图工具开发，物资收发、配送、装载等物流业务的三维仿真可选用FLexsim和AutoMod工具软件，人机交互界面可采用VC、Delphi开发工具，数据平台可选用Oracle、SQLSERVER等数据库。

4结束语

本文以军事物流仿真为研究对象，总结了国内外军事物流仿真的研究情况和存在的主要问题，提出了从实体建模、业务建模、行动建模进行军事物流体系仿真研究思路，给出了军事物流仿真技术框架。鉴于保密和文章篇幅，本文没有给出详细的仿真技术细节。

参考文献：

[1] 王宗喜，徐东. 军事物流学[M]. 北京：清华大学出版社，2007.

[2] 王晓娟. 美军仿真训练新趋势[J]. 指挥控制与仿真，2008,30(2):118-120.