電子對抗裝備器材保障仿真決策模型研究*

李 寧 劉 洪

(電子工程學院 合肥 230037)

1 引言

高技術局部戰爭條件下,電子對抗裝備已成為奪取制電磁權的主戰裝備,對戰爭的進程和結局有著深遠的影響。現代戰爭的非線性、高消耗和高需求,使得電子對抗裝備器材(以下簡稱器材)保障的作用更加突出。然而,在復雜多變的戰場環境中,快速有效地完成器材保障任務是一個涉及眾多因素的復雜問題,由于器材保障活動本身的動態性和諸多因素的不確定性,僅靠人工的判斷和處理已不能達到快速有效的目標和不適應模擬仿真的要求。有必要將器材保障活動結構化,建立器材保障模型,為電子對抗裝備器材保障的仿真打下基礎。

維修保障資源的有限性是仿真模型的核心,主要涉及維修保障資源的供應及調度的建模,包括對各種維修保障資源的分類、定量、配置和優化。器材保障決策系統總體框圖如圖1所示。

總控模塊是整個系統的核心,負責系統的協調運行、控制、系統管理和系統維護等功能。

圖1 器材保障決策系統總體框圖

器材補給決策負責為系統提供器材補給的策略。它根據戰場各維修單位的現有器材數量和各單位下一戰斗時節所擔負的維修任務等情況,為器材保障指揮員提供器材補給的輔助決策信息,便于指揮員進行器材補給的宏觀決策。

器材保障方案生成[1]負責為系統生成器材補給方案,它是在器材補給決策系統做出器材補給決策之后開始工作的。按照戰時器材補充及時、準確、適量的要求,制定器材保障計劃,決定器材從哪個倉庫補給,需要補充的數量,所用運輸工具,所走路線等。

保障力量部署負責對器材保障部(分)隊在數量、時間、地點上進行配置,其目的是使器材保障力量形成一個完成的有機整體,確保穩定安全,使保障能力充分發揮出來,完成保障任務,提高保障效率。

本文以電子對抗作戰中的器材保障工作為背景,僅就器材補給決策進行研究。

2 器材消耗預計算法[2]

2.1 戰場器材消耗分析

現在戰爭條件下,電子對抗裝備極易遭受到電子武器的軟殺傷和火力打擊,造成戰斗損傷;同時,由于正常使用消耗和嚴酷使用消耗,裝備還面臨著非戰斗損傷。

2.2 基本假定

1)戰斗損傷與非戰斗損傷是彼此獨立的;

2)各種戰斗損傷事件之間是相互獨立的;

3)目標區域中共有Q臺相同裝備,每個單元在每臺裝備中只有一個;

4)不考慮硬火力毀傷和電磁毀傷同時損壞一個單元的情況。

2.3 模型的建立

1)硬火力損傷器材消耗量Nai的確定

根據硬火力造成的戰斗損傷的特點,一個損傷事件可能包含一個或多個單元的損傷。損傷事件與損傷單元間的關系可用表1描述。

表1 損傷事件與單元的關系

裝備的硬火力損傷概率為A(n),記為P,則單元i的消耗量為:

2)電磁毀傷器材消耗量Nbi的確定

設電磁毀傷事件發生的概率為pj,電子對抗裝備的毀傷概率為pm,結合 Nai的確定方法,可以類似推出Nbi的消耗量為:

3)非戰斗損傷器材消耗量Nci的確定

非戰斗損傷器材消耗量為正常使用消耗加上嚴酷使用消耗。嚴酷使用消耗可由正常消耗量乘以比例系數k得出。正常使用消耗量在裝備研制和平時使用過程中已有經驗值,設為N0i,則有:Nci=(1+k)N0i

4)器材需求量計算

消耗的器材量即為所需的器材量,綜上所述,第i類器材需求總量為:Ni=Nai+Nbi+Nci

3 器材補給決策模型

針對維修分隊所需器材的狀況,通過器材補給輔助決策系統,決定是否對維修分隊進行器材補給。

3.1 基于存儲論確定戰時器材補充時機和補充量[3～4]

戰時,維修分隊必須攜帶一定量的維修器材,隨著維修工作的進行,器材消耗到一定程度必須進行補充。決策模型的基本假定:

1)器材消耗。為了簡化問題,我們假設器材的消耗是連續均勻的,消耗速度為R。

2)器材補充。器材的補充是將在倉庫中的器材運送給維修分隊,這個過程需要一段時間,稱為拖后時間。所以為了保障戰斗的順利進行,在進行器材補充時,必須將拖后時間考慮進去,提前進行補充。這里假設器材供給量充足,不會缺貨。

3)戰時器材保障的損失。它包括兩方面因素:一指在戰場上進行器材補給的過程中,受到敵人襲擊、破壞,造成的器材損失;二指器材存放在庫所中,會造成一定器材損失,以及維修分隊攜帶定量器材,造成機動性降低而造成的損失。

假定模型的消耗是連續的、穩定的[5],消耗速度R為常數;設每隔t時間補充一次器材,則這段時間內彈藥消耗量為Rt,設補充途中損失的彈藥費用為c2。

器材存放在庫所中,由于自然條件或受到敵人的襲擊會造成一定的損失,設器材存放在庫所中損失系數為C1,則t時間內平均損失的彈藥用所需平均費用表示為:。則t時間內總的平均費用為

由此得出,彈藥的最佳補充時間間隔是t0,每次的彈藥補充量為Q0。

3.2 戰時器材保障策略的選擇[6]

戰時器材保障策略決定何時補充及補充數量。s表示庫所器材消耗的最低限度,S表示庫所器材的最高儲備標準。常見的策略有三種:

t0循環策略,每間隔時間t0,補充器材Q。

(s,S)策略,每當庫所存儲量 x＞s時不補充,當 x≤s時補充,補充量Q=S-x。

(t,s,S)混合策略,每經過時間t0檢查存儲量x,當 x＞s時不補充,當 x≤s時補充,補充量Q=S-x。

若在戰時采取的是以(s,S)策略為主的器材保障策略。確定s時,要將保障部隊接到命令后,從出發到抵達陣地這一段時間考慮進去,還要考慮我方的保障能力、敵人的封鎖、自然條件等情況。

4 結語

信息化戰場的激烈對抗對其電子對抗裝備器材保障工作提出了更高的要求,作者將器材保障決策模型應用于教研室的“電子對抗裝備器材保障仿真系統”,取得了良好的效果,增強了器材保障的有效性、針對性,為電子對抗裝備保障的發展做出了一點有益的探索。

[1]許國銀,陳森發.基于現代物流技術的精確保障及我軍構建策略[J].物流技術,2005(9)

[2]俞康倫,于洪敏.基于FUZZY控制的彈藥供應輔助決策[J].軍械工程學院學報,2000(12)

[3]張最良.軍事運籌學[M].北京:軍事科學出版社,1997

[4]王興錄.戰時勤務學[M].北京:兵器工業出版社,2003

[5]趙新澤.線性規劃的新方法和應用[M].北京:世界圖書出版公司,1997

[6]王進發,李勵.軍事供應鏈管理[M].北京:國防大學出版社,2004