部隊跨海輸送船舶需求模型研究

吳曉東

(軍事交通學院聯合投送系，天津300161)

長期以來，渡海登陸作戰一直是人類歷史上最復雜、最困難的作戰樣式之一，渡海運輸工具則是渡海登陸作戰的首要考慮因素。對部隊跨海輸送的船舶類型、數量等需求進行分析，是進行渡海登陸作戰籌劃準備、制訂輸送及作戰計劃的重要工作。本文從部隊跨海輸送船舶需求特點與要求出發，分析其關鍵因素，建立部隊跨海輸送船舶需求模型，提出求解方法，為實際工作和相關研究提供新的思路與基本方法。

1 部隊跨海輸送船舶需求的特點與要求

(1)輸送任務繁重，船舶需求量大，應根據輸送任務確定船舶規模。與平時相比，戰時條件下，部隊跨海輸送的運輸量需求劇增，需要在短時間內集結大量的船舶，呈現出明顯的不均衡性。以諾曼底登陸為例，盟軍5個第1梯隊師，使用4 266艘艦船登陸上岸;美軍仁川登陸時，1個1梯隊師2個團，使用登陸艦船91艘突擊上陸［1］。在分析船舶需求時，要根據具體任務要求確定船舶數量。尤其是渡海登陸作戰，任務繁重、運量巨大、時間緊急，要根據作戰部隊的規模進行測算。

(2)輸送對象種類繁多，船型需求多樣化，應根據輸送對象選擇船舶類型。水路輸送的對象種類繁多，由于不同的船型裝運不同的運輸對象，水路輸送對船舶類型的需求也是多樣的。人員運輸，應盡量選用客船、客貨船、客駁、登陸艇;物資運輸，應選用載荷能力較大的雜貨船、集裝箱船、散貨船、多用途船等;輪式、履帶式裝備運輸，一般選用滾裝船、雜貨船、多用途船等;建制部隊跨海輸送時，優先選用軍隊制式登陸艦船、民用客滾裝，同時滿足人員乘坐與裝備滾裝的需要。也可使用汽車滾裝船，實施裝備的滾裝滾卸，人員可乘坐在車輛甲板。條件不足時，也可選用雜貨船、多用途船，實施裝備吊裝吊卸載。

(3)運輸環境復雜，軍運船舶可靠性要求高，應根據運輸環境確定軍運船舶的性能。部隊跨海輸送易受到自然條件的影響制約，特別在戰時和應急條件下，運輸環境復雜，要求軍運船舶具有較高的戰術技術指標。復雜的運輸可以概括為3個方面:一是潮汐、風浪等自然環境;二是隱蔽、編隊等作戰要求;三是敵人的封鎖、破壞和打擊。基于此，應選用技術狀態良好的軍運船舶。船舶應當具備航速快、續航力強、抗風浪能力大、靈活機動、便于分散隱蔽、適于裝卸載等優點［2］。船舶還應有比較完善的救生、消防、供應、衛生、防寒、防雨、照明等設備，不具備的應予臨時增配。

2 部隊跨海輸送船舶需求關鍵因素與模型分析

2.1 部隊跨海輸送船舶需求關鍵因素分析

運輸任務不同，運輸對象及選用船舶類型各有不同，船舶需求計算關鍵因素不盡相同。人員運輸選用客船時，主要考慮船舶的載客定額;物資運輸時，主要考慮船舶的載重量或貨艙容積，輕貨時貨艙容積是關鍵因素，重貨時載重量是關鍵因素;輪式、履帶式裝備運輸時，主要考慮船舶的載貨甲板的面積;部隊跨海輸送時，既有人員也有裝備，關鍵因素也是船舶載貨甲板的面積。一方面，裝備裝載主要考慮載貨甲板的面積;另一方面，在沒有客艙時，人員乘載也利用貨艙甲板面積。

2.2 最少船舶數量模型

2.2.1 模型建立

部隊跨海輸送船型需求多樣，每一船型中每艘船舶的載貨面積千差萬別，計算時如以每艘船為考察對象，則必然過于復雜，難以計算。為便于需求計算，可以將船舶歸類進行:同一類型的船舶，比如滾裝船或雜貨船，分為1 000、3 000、5 000、10 000 t等各個載重噸級，每一類型的每一載重噸級就歸為一類，稱為典型級別載重噸船舶，簡稱“典型船舶”。求解船舶需求可以簡化為求解典型船舶的需求。

假設有n種典型船舶，這里的典型船舶是指每種船舶類型的每一典型級別載重噸船舶。第i種典型船舶的需求量是xi，每一種典型船舶的平均載貨面積為ai，第i種典型船舶數量不超過ci，部隊占用面積為D，則有如下模型:

目標函數為各典型船舶需求量xi之和最小，≥D第1個約束條件 ，表示各典型船舶的載貨面積之和要大于等于部隊配載面積，也即船舶需求要滿足任務需要;第2個約束條件xi=0，1，2，3，表示船舶需求量是非負的整數;第3個約束條件xi≤ci，表示典型船舶數量要小于該典型船舶的保有量。

2.2.2 模型求解

線性整數規劃，用運籌學中的分支定界法求解。在實際工作中，可以運用更為便捷的求解方式——載貨面積最大原則選船，即依次以最大數量選取載貨面積最大的典型船舶進行配載，直至所有部隊配載完畢。以上方法可進行如下證明:

綜合以上兩種情況可知，載貨面積小的船型使用量越少越好，載貨面積大的船型使用量要盡可能的多。

2.2.3 模型改進

在建制部隊輸送中，優先選取的是滾裝船等具備滾裝滾卸能力的船舶。根據2.2.1建立的模型，僅以面積大小選取，很可能在有滾裝船的情況下，選取面積更大的雜貨船，因為船舶數量模型忽略了船型因素。為更加合理的計算船舶需求，考慮船型因素，對目標函數進行如下修訂。

有n種典型船舶，第i種典型船舶的需求量為xi，第 i種典型船舶的權重設為ki，每一種船型的平均載貨面積為 ai，第 i種船型數量不超過ci，部隊總配載面積為D。目標函數為使用船舶數量與權重乘積之和最少。

目標函數修訂后權重如何取值，等級高的船型與等級低的船型相比，權重大還是小好，作以下變換。

2.2.4 改進模型求解

上述模型可以采用分支定界法求解。根據上述證明，依據船型、船舶配載面積依次選取船舶可得到最優解，得到以下求解方法:

(1)計算部隊配載面積;

(2)根據船型優先等級、載貨面積大小對船舶排序;

(3)根據排序依次選船配載，直至部隊配載面積分配完畢。

如果每一船型的數量都是1，則以上模型就變成了0，1規劃。這就是日常工作中最常見的，根據已知能夠集結的滿載運輸任務要求的具體船舶情況，明確具體選用的船舶。需要指出，用以上方法求得的結果是該模型的最優解，但不是唯一解。因為滿足船舶選型要求且使得船舶數量最少的方案有多個，而此種方法只是求出其中一個。

2.3 最大面積利用率模型

2.3.1 模型建立

目標函數min(aii)，即閑置的面積最小。由于D是常數，可以轉換為 min，也就是在滿足軍運配載要求下，船舶載貨面積最小。則有

這是整數線性規劃，用分支定界法求解得到。

2.3.2 模型改進

以上模型并未考慮船型的差異，若考慮船舶選型要求進行改進，第 i種船型的權重設為ki，目標函數變為船舶載貨面積與權重乘積之和最少。

那么ki如何取值以保證優選等級高的船舶首=ka先充分利用，令ii，則有目標函數min除ki與的參數表達區別以外，與模型2.2.3完全一致，當時，能夠保證船型優選需要。代入 k'i=ka，則有即 k＞ k時，能夠保證iiij等級高的船舶優選。

2.3.3 模型求解

上述模型可以采用分支定界法求解。實際工作中，根據船舶選型、配載的特點可以對模型簡化求解(如圖1所示)。

圖1 部隊跨海輸送船舶需求計算流程

首先計算部隊配載面積，再根據船型優先等級對船舶分組并排序。根據優先級依次考察每一組船舶，如果船舶載貨面積大于部隊配載面積，則依據面積最大利用率模型對該組船舶進行求解。反之，表示該船型全部使用，配載后，再選取下一組船舶考慮。如此反復，直至所有部隊配載完畢。以上方法使得求解的規模大幅減小，只是針對最后一個優先級的船舶進行模型的最優化求解。

3 結語

部隊跨海輸送的船舶需求分析涉及因素眾多，運輸任務要求、船舶的類型特點、具體運輸環境等對船舶需求都有特定的要求。針對具體任務的船舶需求分析，還應結合特定情況進行具體分析。本文所提出的模型及求解方法是提供一個基本的參考，為解決具體問題提供借鑒。

［1］ 總后軍交運輸部.登島作戰軍交運輸保障戰例［M］.北京:總后軍交運輸部，2007:39.

［2］ 陳兆仁.水路軍事運輸［M］.北京:解放軍出版社，2004:74.