基于模糊评价的补给策略优选研究＊

2012-06-07刘海军彭绍雄张信明

舰船电子工程 2012年1期

刘海军彭绍雄张信明邹强

（1.海军航空工程学院研究生管理大队烟台 264001）（2.海军航空工程学院飞行器工程系烟台 264001）（3.海军旅顺军械技术保障大队旅顺 116041）

1 引言

随着远洋军事活动的开展，越来越多的舰艇编队迈出近海，走向深蓝。但是，由于舰艇吨位限制，各种物资存储量有限，无法满足编队长达数月的远洋物资消耗。因此，远洋舰艇编队物资补给也随着舰艇技术不断进步而不断发展。美国海军战略家马汉在其《海军战略》一书中指出：“舰队在海上与敌人周旋，需要燃料、弹药、粮食。没有粮食，固然难以持久；没有弹药，就只能等着挨打；没有燃料，连退却也不可能。”然而，目前我国由于海军战略、舰艇性能等因素的影响，远洋补给发展相对比较落后。为了适应未来海军发展需要，对远洋舰艇编队补给策略进行研究显得越发重要。

舰艇补给涉及食品、燃料、人员及军械的转运、补充。其中比较具有特色的是军械补给，受补给设备性能、军械存储规模、军械消耗速度等因素影响，既能体现补给的普遍性，又能体现出军械补给对时间要求的特殊性。本文运用模糊评价法研究舰艇编队军械补给策略优选问题。

2 模糊综合评价法

模糊理论是美国的克莱加州大学（University of California at Berkely）的自动控制专家Zadeh教授于1965年提出的。模糊综合评判是建立在事物的模糊性的基础上，考虑多种含有模糊性的因素影响下对某事物作出综合的评价。模糊集合是模糊理论的基础。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种特定性质的所有元素的总和称为模糊集合。模糊集合是应用事物描述的模糊性而产生的，即对于模糊概念所表现出的差异的中介过渡状态，需要引入模糊集合才能用精确的数学语言对其进行定量的描述。

模糊综合评价是对给定对象综合考虑多种模糊因素进行评价和判决的方法。模糊综合评价一般涉及三个要素：因素集、评价集、单因素评判。模糊综合评价的一般步骤是［1～2］：

1）确定因素集

评判时所取的因素集是影响评价对象的各个因素所组成的集合，可表示为U＝｛u1，u2，…，un｝，其中ui（i＝1，2，…，n）是影响因素。

2）确定评语集

对评价因素分级的评语的集合，m个评语的集合为V＝｛v1，v2，…，vm｝。

3）确定U中各因素的权重

4）确定评价矩阵

用rij表示第i个因素对第j种评语的隶属度，则因素域与评语域之间的模糊关系可用评价矩阵：

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

5）综合评判［3］

把A与R的合成B看做评价者综合各个因素后对被评价对象作出的最终评价，即模糊综合评判。模糊综合评判的数学模型为

根据模糊综合评价方法，其建立综合评价模型的程序一般为：1）评价因素体系的选择与确定；2）各评价因素权重的确定；3）各评价因素隶属度的确定；4）综合评价模型的建立与应用。

3 补给优选模型建立

3.1 补给策略选择的影响因素

在远洋补给过程中，补给策略的选择对于保证船艇安全运输、及时准确完成补给任务、降低运营成本起着至关重要的作用。一种补给策略的选择要考虑很多因素，不熟悉舰艇编队补给特点和补给舰补给特性，就无法选择最优的补给策略。相关部门在进行补给策略选择时应主要考虑下列影响因素：

3.1.1 安全因素

1）自然环境、危险物［4～5］

自然环境包括海上风浪、洋流、雷雨等自然气象环境；危险物包括礁石、沉船、水下及水面上的不明危险物等。补给舰船在海上航行时间较长、活动范围较大，无法及时预测海上复杂情况，特别是远洋航行时缺乏航海资料，航标也少，定位比较困难，所以在补给策略选择时，就充分考虑舰船遇到恶劣自然环境的通行能力、规避能力等；遇到危险物时发现能力、规避能力、抗毁伤能力等。

2）敌方攻击力量

敌方攻击力量包括敌方水面舰艇、潜艇、飞机、反舰导弹、鱼雷、水雷等。海上后勤补给线一直是战争时期敌方重点攻击所在。现代高技术给海上战争提供了威力大、射程远、命中精度高的先进武器，海上运输补给舰船的生存受到严重的考验。二战时期德国以盟军海上补给线为打击目标，大量使用U-2潜艇的“狼群战术”使得盟军海上补给力量损失惨重，严重影响盟军军事行动。然而敌方攻击力量具有行踪隐蔽、攻击快速等特点，令人防不甚防，往往一个区域存在一艘潜艇就能造成整个区域通行受阻。

3.1.2 满足度因素［6］

1）快速性

快速性是衡量补舰船补给性能的一项重要指标，指补给设备对编队进行补给时的物资转运速度，包括补给设备接口与编队舰艇物资接收接口匹配性、补给手段多样性、补给设备对补给环境的适应性、补给操作人员专业素养等。舰艇海上进行物资补充时舰艇编队阵型变换、航速降低、人员调动频繁，舰艇编队防护能力最薄弱，为了编队安全，必须保证补给在最短时间内完成。

2）及时性

及时性是衡量补给舰船任务执行能力的一项重要指标，指补给舰艇前往预定补给区域与待补给舰艇交汇的时间、地点的准确性，包括补给舰船快速机动能力、补给快速反应能力、补给样式快速转换能力、补给规模满足度等。作战舰艇何时需要补给，补给舰船就要准时将物资运到哪里；任务编队到达哪里，补给舰船就应该能在哪里进行补给；任务编队转换作战样式（训练状态、巡逻状态和作战状态之间相互转换），补给舰船就能调整相应的补给样式；任务编队需要补充多少军械物资，补给舰船就能提供多少补给物资。特别是高技术条件下局部海上战争，作战爆发突然、准备时间短、进展节奏快、海上机动频繁，对补给策略的选择有着更高的要求。

3.1.3 经济因素

1）固定成本

固定成本是指补给舰船补给需要的固定的使用成本，包括补给编队属舰的折旧成本、固定维护成本。补给舰船及其配套设备采用新技术越多、吨位越大，其性能越先进，附带的固定成本越高。因为固定成本是相对的，所以将补给编队固定成本与同等规格补给编队最低固定成本的百分比作为指标，用S／S0表示固定成本比（其中S0表示同等规格补给编队最高固定成本，S表示本补给编队固定成本）。

2）运输成本

运输成本与具体补给航程和任务环境有直接联系，主要指燃油消耗、人员成本。燃油消耗与补给舰船海上航行时间、补给规模成正比例关系，并受到舰船的技术水平的影响。舰船技术水平越高，燃油经济性越好；航程相同时航行时间越短，人员成本越低。同时，燃油消耗还受到海上航行环境的影响。补给编队运输成本计算公式为：

式中，ϑ为运输成本；L为补给任务航程；ωy为补给舰船单位里程燃油消耗；ωr为补给舰船单位时间人员成本（单位：小时）；v为补给舰船海上经济航速（单位：海里／小时）。

可以看到，运输成本与航程比成正比，与航速比成反比。以相同航程时当前补给策略的运输成本与可行补给策略的最低运输成本的百分比作为评价标准。

图1 基于多级模糊的航线综合评价模型

3.2 评价模型建立

对于船艇保障部门来说，选择怎样的补给策略，才能够保证任务完成的圆满顺利，是一个对所有补给策略进行综合评价的过程，本文在经过对3.1节影响补给策略选择的因素分析之后，根据文献方法，建立了基于多级模糊的补给策略综合评价模型，如图1所示。

3.3 确定要评价的因素集

根据图1，确定本评价体系的因素集如表1所示。

表1 因素集

3.4 指标权重的计算

指标权重的确定直接直接影响评价结果的准确度，因此权重的取值必须具有可靠性和权威性。鉴于此，本文运用文献［7］确定各因素的权重值如表2所示。

表2 各评估指标权重表

3.5 评语集的确定

理论上评语的等级分得越细，评价结果越准确，但实际过程会过于繁琐，有时等级划分太多反而使评价对象无法入手，结果不一定理想，所以评语等级要选择适当。根据评价目标和参考国内外专家常用的评价等级划分方法，将评语集v定义为五个等级，用V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝＝｛好，较好，中等，较差，差｝来表示在不同因素的影响下航线的优劣程度。

4 示例

以一舰艇编队为例，舰艇额定装载导弹200枚，日消耗20枚（主要是用于训练、执勤），为保证编队安全，导弹数量不得低于装载量的30%。一艘综合补给舰可携带导弹600枚，当编队舰艇导弹消耗达到一定程度时向编队补充导弹至满载。可用补给方案有：1）当综合补给舰导弹消耗完后返回港口补充，然后再返回编队；2）接力补给舰从港口驶出，向已经空载的综合补给舰补充导弹600枚；3）满载600枚导弹的综合补给舰驶向编队，编队内空载综合补给舰返回港口。和平时期海上安全程度较高，补给编队有护航舰艇，故各补给方案性能指标如表3所示。