海上待战模式下的导弹保障辅助决策模型

程继红，阮传峰，崔 嘉，司维超

（海军航空工程学院a.科研部；b.研究生管理大队；c.控制工程系；d.兵器科学与技术系，山东烟台264001）

海上待战模式下的导弹保障辅助决策模型

程继红a，阮传峰b，崔 嘉c，司维超d

（海军航空工程学院a.科研部；b.研究生管理大队；c.控制工程系；d.兵器科学与技术系，山东烟台264001）

在大规模、高强度、海上待战的作战模式下，海军导弹武器装备的高效及时补充，对于作战部队战斗力的恢复和持续具有越来越重要的意义。文章根据时效性和经济性原则，围绕保障关系的决策建立辅助决策模型，帮助指挥员快速地、科学地确定保障关系，为制定精确、快捷、高效的保障方案提供辅助决策，具有一定的参考和借鉴意义，并通过实例对模型进行了验证。

导弹保障；保障方案；辅助决策

装备保障服务于作战[1]。如何准确预测作战模式，不仅是谋划战争准备战争的前提，也是筹划装备保障建设与行动的前提[2]。为适应大规模，高强度，海上待战的作战模式下的保障新要求，在武器平台多，导弹需求数量大，保障点多，导弹储存量有限的新情况下，需要科学地确定保障关系决策信息，这是完善制定精确保障方案的第一步[3]。

1 需求分析

保障方案辅助决策模型可以看似为一个多需求点、多类型导弹的紧急调运的优化保障问题的解[4-5]。为实现模型的决策目标，根据时效性和经济性原则，对保障关系进行决策，得到保障单位实施保障的对象（平台）和保障对象的导弹需求类型和数量信息。保障关系、保障地点、导弹类型、数量信息都已明确，从而完成对保障方案的辅助决策[6-7]。保障方案辅助决策模型的数据输入输出具有3个特点：一是数据输入输出的变量多；二是导弹保障的时效性强；三是受导弹型号和储量的制约。为计算方便，将模型简单化，把平台近似看作把导弹运输到战区预定的集结点的运输工具，称为导弹最终的需求点[8]。因此，模型可看作是多需求点、多类型导弹、无运力限制的紧急运输问题。保障关系辅助决策模型中，作战单位设定为基本作战单元，如单只的舰船、潜艇等导弹武器平台[9]。

2 模型建立

导弹平台自身的基本信息包括平台最大航速、装备导弹的类型、装载标准等。保障点的基本信息包括保障导弹型号和数量，装载地理信息等[10]。武器平台的实时位置坐标可由GPS、GIS系统获取[11]。战区指挥系统根据指挥决策知识，结合作战计划和战局态势，依据平台执行任务的重要性，给出导弹平台保障的优先级、保障时限、补充导弹的信息（类型、数量）和平台经导弹保障后到达最终需求点的坐标位置[12]。平台经导弹保障的运动示意图见图1。

2.1 参数描述

平台相关的信息参数：设J1、J2、…、Ji、…、JN为N个导弹武器系统平台代号，如舰船、潜艇等；Pi为导弹平台保障优先级。Vi为平台Ji的航行速度。Xik为平台Ji的第k型导弹的需求量；ΦiB、ΦiE分别为平台Ji的接受保障命令的开始位置和经保障后到达最终需求点位置。

保障点相关的信息参数描述如下：B1、B2、…、Bj为M个可提供导弹保障的保障点，如港口。特别指出的是，这里的保障点包括固定保障点和临时根据实际情况和任务需要开设的机动保障点两类，固定与机动保障点的有机结合的保障体系具有优势互补的特点，是提高战区战时保障能力的必然要求[13]。导弹K个型号，Ejk为保障点Bj对应仓库的k型号导弹的库存量。Φj为保障点Bj的位置信息。

中间变量描述如下：平台Ji从其开始位置ΦiB到保障点Bj所需要的时间为tBij（tBij＞0），距离为dBij；平台Ji从保障点Bj到最终需求点ΦiE所需要的时间为tEji（tEji＞0），距离为dEji。决策变量描述如下：Sij表示，Sij取0时不在Bj保障，Sij取1时在Bj保障，[Sij]是N×M的[0，1]矩阵。由于决策中时间的重要性[14]，应先考虑时间最短，这时Vi取值应为巡航速度最大。tBij、tEji是中间变量，是进行装载时间决策的参考，这里不作重点论述。

2.2 约束条件

如何进行导弹保障关系辅助决策，就平台而言，首先应确定哪个保障点能够进行保障；其次应考虑时效性和经济性，根据就近保障的原则选择保障点[15]。如图1所示，一是保障点Bj能够保障平台Ji所需导弹类型和数量；二是考虑平台到达导弹的最终需求点的时效性和经济性，要求导弹dBij+dEji距离最短，即除满足上述约束条件的保障点Bj外，其他保障点位置均应在以ΦiB、ΦiE（为焦点）、Φj3点所形成的椭圆外围。特殊情况下，满足上述约束条件的保障点Bj或在ΦiB、ΦiE2点的连线上，这里假设ΦiB、Φj2点不重合，即平台在保障点外的海上接受到保障命令的情形。

2.3 目标函数

1）求[Sij]。求解同时满足上述2个条件时的矩阵[Sij]，即可确定每个平台对应的保障点，说明平台经这个保障点保障后，到达最终需求点距离最短（经济最优）[16]。为使平台到达最终需求点的时间最短，设平台按直线航渡，航行速度取最大巡航航速。算法如下：

（当tEji=0时，可认为平台经保障后，在保障点停靠）。

3 模型验证

在某次对海作战中，我舰艇编队多次抗击敌航空兵和舰艇编队，实施了数次导弹连续突击敌舰艇编队和抗击敌航空兵[17]，达到预定战果后，由于反舰导弹和防空导弹的大量消耗，产生导弹保障需求。战区作战指挥部门根据预拟的下一阶段作战方案和舰艇平台的现状，根据任务需要，确定舰艇平台的保障优先级，给出平台的起始位置和平台下一阶段作战任务的位置坐标（最终的需求点）。使用保障方案辅助决策模型计算出平台与保障单位之间的保障对应关系，为保障方案的制定提供辅助决策。

3.1输入数据

在不影响对问题验证的前提下，对数据假设简化，其中需导弹补给的平台（如舰艇或潜艇等）数量假设20，保障点（固定或机动的保障点）数量假设5，导弹类型（如防空或反舰等）数量假设2，详见表1～7。

表1 舰艇保障优先级PiTab.1 Ship support priorityPi

表2 舰艇巡航速度ViTab.2 Ship cruising speedVi

表3 舰艇起始位置坐标ΦiBTab.3 Initial location coorinates of ships began to perform support schemeΦiB

表4 舰艇经导弹保障后的计划位置坐标ΦiETab.4 Fnal location coorinates of ships after support schemeΦiE

表5 舰艇导弹需求量XikTab.5 Demand of ship missileXik

表6 保障点位置坐标ΦiBTab.6 Location coorinates of support pointΦiB

表7 保障点导弹库存量EjkTab.7 Missile inventory of support pointEjk

3.2 结果分析

经模型优化后，得出平台对应的保障点及航渡轨迹[18]，如图2所示。不难看出保障点B2、B3、B4、B5处导弹数量及类型已能满足平台的保障，故B1保障点没有参与保障，这是因为该情况下它相对其他保障点不满足经济型和实效性。

4 结论

在给定的保障任务下，基于时效性和经济性原则，设定参数变量，应用本文提出的模型及算法，可以确定保障关系、保障地点、导弹类型及需求量等信息。对于制定精确的保障方案，具有一定的参考意义。

[1]李学臣，雷云先，高云海.海军军械勤务[M].北京：海军装备部军械保障部，2004：254-259. LI XUECHEN，LEI YUNXIAN，GAO YUNHAI.Naval ordnance service[M].Beijing：Ordnance Support Department of the Naval Equipment Department，2004：254-259.（in Chinese）

[2]周林，王君.军事装备管理预测与决策[M].北京：国防工业出版社，2007：52-56. ZHOU LIN，WANG JUN.Forecasting and decision making of military equipment management[M].Beijing：National Defense Industry Press，2007：52-56.（in Chinese）

[3]徐航，陈春良.装备精确保障概论[M].北京：国防工业出版社，2012：4-30. XU HANG，CHEN CHUNLIANG.Equipment efficient support generality[M].Beijing：National Defense Industry Press，2012：4-30.（in Chinese）

[4]罗朝晖，董鹏，杨超.多需求点、单货种军械调运模型算法研究[J].微计算机信息，2006，22（5-3）：144-146. LUO CHAOHUI，DONG PENG，YANG CHAO.Study on the mathematics model and arithmetic of single kind ordnance’s urgency transportation for multi-requirement points[J].Microcomputer Information，2006，22（5-3）：144-146.（in Chinese）

[5]董鹏，罗朝晖，杨超.一类军械物资紧急调运的数学模型及算法研究[J].武汉理工大学学报，2006，28（4）：94-96. DONG PENG，LUO CHAOHUI，YANG CHAO.The mathematical model and algorithm of a kind of ordnance urgent transportation[J].Journal of Wuhan University of Technology，2006，28（4）：94-96.（in Chinese）

[6]凌海风，郑宇军，萧毅鸿.装备保障智能优化决策方法与应用[M].北京：国防工业出版社，2015：9-14. LING HAIFENG，ZHENG YUJUN，XIAO YIHONG.Intelligent optimization decision method and application of equipment support[M].Beijing：National Defense Industry Press，2015：9-14.（in Chinese）

[7]董家瑞，王精业，王琴琴.装备保障路径选择算法研究[J].装甲兵工程学院学报，2008，22（3）：10-22. DONG JIARUI，WANG JINGYE，WANG QINQIN.Research on path selection algorithm for equipment support [J].Journal of Academy of Armored Force Engineering，2008，22（3）：10-22.（in Chinese）

[8]王诺贝.当代外军后勤保障及其对我军的借鉴价值研究[D].武汉：武汉大学，2010. WANG NUOBEI.The contemporary foreign military logistics research and its reference value to our army[D]. Wuhan：Wuhan University，2010.（in Chinese）

[9]MELO MT，NICKEL S，SALDANHA DA GAMA F.Dynamic multi—commodity capacitated facility location：a mathematical modeling framework for strategic supply chain planning[J].Computers and Operations Research，2005，33（1）：181-208.

[10]刘伟，智利民，蔡君.基于物联网的军地港口物流信息共享平台构建[C]//2014年军事物联网主题论坛论文集.北京：总参谋部信息化部，2014：432-435. LIU WEI，ZHI LIMIN，CAI JUN.The construction of port logistics information sharing platform and based on internet of things[C]//Proceedings of 2014 annual forum of the theme of military Internet of Things.Beijing：Information Department of the General Staff，2014：432-435.（in Chinese）

[11]刘化军，刘传清.物联网技术[M].北京：电子工业出版社，2013：29-67. LIU HUAJUN，LIU CHUANQING.Internet of things technology[M].Beijing：Electronic Industry Press，2013： 29-67.（in Chinese）

[12]李勇，梁敏，王桐.信息化条件下战略导弹部队战斗力生成模式的思考[C]//军事运筹学学会2013年学术年会论文集.北京：国防工业出版社，2013：25-29. LI YONG，LIANG MIN，WANG TONG.Thinking on the model of the combat effectiveness of the strategic missile force under the condition of informatization[C]//Proceedings of the 2013 annual conference of the academy of military operations research.Beijing：National Defense Industry Press，2015：9-14.（in Chinese）

[13]陈格非，史文山，李德臣.多阶段装备保障过程的资源配置模型[J].四川兵工学报，2009，30（8）：108-109. CHEN GEFEI，SHI WENSHAN，LI DECHEN.Resource allocation model of multi stage equipment support process [J].Journal of Sichuan Ordnance，2009，30（8）：108-109.（in Chinese）

[14]王文峰.装备保障网络优化设计问题研究[D].长沙：国防科学技术大学，2008. WANG WENFENG.Research on optimization design of equipment support network[D].Changsha：National University of Defense Technology，2008.（in Chinese）

[15]H EDWIN ROMEIJN，JIA SHU，CHUNG PIAW TEO. Designing two-echelon supply networks[J].European Journal of Operational Research，2007，178（2）：449-462.

[16]齐玉东.海军航空兵机动转场决策模型研究[D].烟台：海军航空工程学院，2012. QI YUDONG.Research on the decision model of naval aviation motor transportation[D].Yantai：Naval Aeronautical andAstronautical University，2012.（in Chinese）

[17]方洋旺，伍友利.航空装备作战建模与仿真[M].北京：国防工业出版社，2012：166-169. FANG YANGWANG，WU YOULI.Modeling and simulation of aviation equipment operation[M].Beijing：National Defense Industry Press，2012：166-169.（in Chinese）

[18]司守奎，孙玺菁.数学建模算法与应用[M].北京：国防工业出版社，2011：39-45. SI SHOUKUI，SUN XIJING.Mathematical modeling[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2011：39-45.（in Chinese）

Auxiliary Decision Model of Naval Missile Support Under the War-Prepared at Sea Mode

CHENG Jihonga,RUAN Chuanfengb,CUI Jiac,SI Weichaod
（Naval Aeronautical and Astronautical University a.Department of Scientific Research; b.Graduate Students’Brigade;c.Department of Control Engineering; d.Department of Ordnance Science and Technology Engineering,Yantai Shandong 264001,China）

In the large-scale,high-intensity,war-prepared at sea mode,the supplement of naval missile weapons and equipment in a timely manner was of more and more significance for the recovery and continuation of combat effectiveness. Based on the principle of timeliness and economy,in this paper,the auxiliary decision model surrounded with the relation⁃ship of support was built,and the corresponding relationship was obtained between the support departments and the ob⁃jects.The results could help commanders to determine the relationship of support,which could provide the auxiliary deci⁃sion for the accurate,fast and efficient protection scheme,and had some reference and reference significance.And auxilia⁃ry decision model of support program was validated by an example.

missile support;support concept;auxiliary decision

TJ760.7

：A

1673-1522（2017）01-0101-04

10.7682/j.issn.1673-1522.2017.01.001

2016-11-03；

：2016-12-06

程继红（1964-），男，教授，硕士。