军事物流基地保障能力模拟与仿真

王 敏，辛世成

(1.军事交通学院 军事物流系，天津300161;2.军事交通学院学员旅，天津300161)

军事物流基地是指具有一定规模、物资种类齐全、组织体系完整、信息化程度高，融物资的筹措、储存、保管、配送和信息支持等功能于一体的新型物资保障实体，是调节军事物流流向、流量和流速的重要结点，是我军现代军事物流体系的重要组成部分［1］。大力开展军事物流基地建设，切实提高军事物流基地保障能力，是建设现代军事物流体系必不可少的环节，是打赢未来信息化战争的最基本需求。

军事物流基地的建设是一个系统工程，其保障能力的生成受仓储设施、装备设备、人员素质和信息化水平等多种因素影响。在这些因素的相互制约和共同作用下，军事物流基地保障能力得到动态变化与提升。因此，研究和论证军事物流基地的建设方案，必须分析影响军事物流基地保障能力的相关要素及其因果作用关系，并在此基础上针对资源投入情况，开展军事物流基地相关要素的建设，以提升军事物流基地的保障能力。

1 军事物流基地保障能力生成要素的提取和分析

军事物流基地保障能力的生成具有其自身的特点和发展规律。构成军事物流基地保障能力的诸要素，通过一定排列组合即形式结构来实现军事物流基地的功能，并通过各要素及结构形式的不断变革和优化来实现军事物流基地的发展。各要素在军事物流基地系统中相互依存、相互影响。文献［2］提取和分析了构成军事物流基地保障能力的5种要素，即仓储设施、装备设备、物资储备、人员素质和信息化水平。在此基础上，通过分析各要素与物流基地建设之间的联系，得到不同要素对军事物流基地保障能力的贡献权重，从而动态模拟得到军事物流基地建设水平随各要素的变化趋势［2］。然而关于各要素内部的作用形式以及特点未见研究。考虑到军事物流基地各个建设要素内部也具有一定的关系，且各要素内部关系较为复杂，可能为一阶反馈模型，也可能为二阶负反馈模型。因此，在深入分析各个要素特点的基础上，针对不同的建设要素建立适宜的模型，可以更加全面真实地得到军事物流基地建设系统的动态变化过程。

2 军事物流基地保障能力模拟仿真

开展军事物流基地建设要紧紧结合各个要素进行，通常由于军事物流资源的有限性，不能在各个要素上都投入足够的资源进行建设［3］。因此需要考察各个要素的相互关系，及其对保障能力影响的作用过程，动态模拟不同要素在不同的资源投入状态下生成军事物流基地保障能力的大小，从而科学地做出资源投入决策，确定合理的建设方案。

对系统进行动态模拟的方法较多，如系统动力学、微观仿真模型、元细胞自动机模型、神经网络模型等［4－6］。考虑到相关要素作用关系的非线性，本文采用系统动力学方法进行动态模拟与仿真。系统动力学(system dynamics，SD)是美国麻省理工学院(MIT)J.W.弗雷斯特(J.W.Forrrester)教授最早提出的一种对社会经济问题进行系统分析的方法论和定性与定量相结合的分析方法［7］。近些年，SD应用到许多领域，尤其在国土规划、区域开发、环境治理和企业战略研究等方面［8］。由于SD能够对这些复杂社会经济系统进行定量分析与条件预测，基于SD的仿真方法得到长足发展。运用系统动力学对军事物流基地保障能力进行模拟仿真，就是在分析影响保障能力各要素性质及相互作用关系的基础上，建立军事物流基地保障能力因果关系图和流图，利用系统动力学Dynamo仿真语言建立方程进行计算，并据此进行定量分析，以获取正确决策所需的信息。

2.1 因果关系图的建立

文献［2］分析了军事物流基地影响要素的内部关系，军事物流基地保障能力取决于仓储设施水平、装备设备水平、仓储物资水平、人员素质水平和信息化水平。而仓储设施水平又取决于仓储设施建设速率、仓储设施在建面积以及在建设施投入使用速率等;装备设备水平取决于新装备的订购量和现有装备与期望装备水平的差距;仓储物资水平与物资订货量和物资差额等相关;军事物流基地人员素质水平取决于人员培训速率、培训量和供需差等;信息化水平取决于信息化建设速率和信息化建设量等。因此，建立仓储设施、装备设备、仓储物资、人员素质和信息化建设5条不同的反馈回路构成军事物流基地保障能力因果关系图(如图1所示)。

2.2 流图的建立

根据图1，在分析军事物流基地保障能力建设与各要素资源投入量的具体作用关系上，建立军事物流基地保障能力生成过程流图(如图2所示)。

2.3 Dynamo方程的建立

根据军事物流基地保障能力生成过程流图，在分析各变量之间存在的函数关系的基础上，建立军事物流基地保障能力的Dynamo方程。设Li(i=1，4，5)为水准变量，分别代表仓储设施在建面积、人才培训量、信息化建设量;Ii(i=1，2，…，5)为另一组水准变量，分别代表仓储设施面积、装备设备数量、仓储物资量、人才拥有量、信息化水平;Yi(i=1，2，…，5)为期望水平;Ui(i=1，2，…，5)为转化因子。则水准变量方程(L)，速率变量方程(R)和辅助变量方程(A)如下:

图2 军事物流基地保障能力生成过程流图

上述方程式中，转化因子Ui(i=1，2，…，5)分别为单位的建设面积差值、装备数量差距、物资差额、人员供需差、信息化水平差距对应的建设水平，是根据历史数据和专家经验而获得的一组标准系数。

2.4 变量和参数的确定

假定某军事物流基地为提升总体保障能力，依据物流基地的实际情况和固定获批经费(假定1 000万元)，在兼顾各建设要素均衡性的基础上，提出3种建设投入方案(见表1)。

表1 3种方案的各要素建设投入情况 万元

专家根据军事物流基地实际情况，通过经验法和打分法确定各水准变量的初值和常量数值［9］(见表2)。

各要素建设投入与建设时间以及调整时间之间的关系也有经验规律可循(见表3)。

表2 水准变量的初值、期望值与常量值

表3 各要素建设投入相关时间参数表 月

2.5 仿真计算

根据建立的Dynamo方程和给出的参数和初值，利用系统动力学仿真软件Vensim_PLE进行计算，可得到3种方案下，军事物流基地保障能力生成过程的动态变化曲线(如图3所示)。进一步分析还可以确定在不同方案中中仓储设施、装备设备、仓储物资、人员素质和信息化等建设要素的动态变化趋势图，以方案二为例可以看出各要素的动态变化(如图4所示)。

图3 3种方案下军事物流基地保障能力动态变化

2.6 结果分析

(1)由图3可知，无论采用哪种投资建设方案，军事物流基地保障能力生成过程都是迅速提升，到达顶点后回落，轻微震荡后保持平稳。这表明军事物流基地建设系统的非线性特征，是多个不同阶的负反馈回路共同作用的结果。对3个方案进一步对比分析发现:方案一和方案二的保障能力提升曲线明显高于方案三，并且方案二曲线对应的斜率值时刻大于方案一，因而方案二保障能力提升更快，由于其在震荡后能够较早达到稳定值，在做建设决策时应选择方案二，以实现军事物流基地保障能力的快速提升与迅速稳定。

图4 方案二各建设要素水平动态变化

(2)由图4可知:装备设备水平、仓储物资水平、信息化水平在一定时间内的动态变化符合S型曲线，是一阶负反馈模型;仓储设施水平和人员素质水平在一定时间内的动态变化为震荡曲线，是二阶负反馈模型。这说明仓储设施建设和人员素质的培养经历了一个先增长、后波动、最终趋于稳定的过程，较其他3种要素来说更为复杂。从图4中可看出，各建设要素达到稳定所经历的时间不同，其中装备设备、仓储设施、信息化水平在30个月内较早到达稳定，其余要素到达稳定时间较晚。为避免个别要素建设水平的滞后成为影响军事物流基地总体保障能力提升的短板，或个别要素水平发展过快而出现产能过剩的情况，应在基地建设前期重点进行仓储设施建设和人力资源培训，在后期逐步重点发展装备设备建设、信息化普及和仓储物资的储备。

3 结语

本文以军事物流基地保障能力为研究对象，提取了仓储设施、装备设备、仓储物资、人员素质、信息化水平5个影响因素，考虑到资源有限的实际情况，运用系统动力学方法，对军事物流基地保障能力提升过程进行了模拟仿真。结果表明:军事物流基地保障能力生成是一个存在波动的动态变化过程，是其各个影响因素共同作用的结果。通过不断变化各个影响因素的投入比例，可以实现在有限资源投入下军事物流基地建设方案的对比选优，为基地建设方案的决策提供科学的参考依据。由于模型建立时各要素速率变量与相应投入之间存在一定的关系，后续研究还要针对历史数据和专家意见对相应的表函数进行修正，以期达到更加精准的效果。

［1］ 张志鹏，张亦兵.军事物流基地建设模式的选择［J］.军事经济研究，2011，32(8):41-43.

［2］ 王敏，荀烨，张莉.基于系统动力学的军事物流基地保障能力动态模拟与仿真［J］.军事交通学院学报，2014，16(10):57-61.

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［4］ 孙剑，杨晓光，刘好德.微观交通仿真系统参数校正研究［J］.系统仿真学报，2007，19(1):48-50.

［5］ 柯新利，边馥苓.基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型研究［J］.中国图象图形学报，2010，15(6):921-930.

［6］ 黎夏，叶嘉安.基于神经网络的单元自动机CA及真实和优化的城市模拟［J］.地理学报，2002，57(2):159-166.

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［9］ 张潜，陈慧.区域物流园区规划的一种方法［J］.物流技术，2005(8):60-62.