基于任務(wù)的裝備器材供應(yīng)策略仿真對(duì)比

楊 帆，王鐵寧，曹 鈺，賈 琦

（陸軍裝甲兵學(xué)院 裝備保障與再制造系，北京 100072）

1 引言

為了更好地應(yīng)對(duì)不斷變化的國際與國內(nèi)形勢(shì)，當(dāng)前我軍舉辦或參加出國演士、閱兵、聯(lián)合軍演等大型非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事任務(wù)越來越頻繁，陸軍裝備基于任務(wù)的動(dòng)用情況也隨之增加。在傳統(tǒng)基于任務(wù)的裝備器材保障中，裝備器材供應(yīng)往往存在隸屬分割、環(huán)節(jié)較多、流程復(fù)雜、周期較長(zhǎng)、成本較高等問題，信息共享和軍民融合也嚴(yán)重不足。缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性的裝備器材供應(yīng)方式，也伴隨著供應(yīng)效率及保障效率的不足，因此難以滿足基于任務(wù)的器材保障過程中高效性及靈活性等要求。

當(dāng)前對(duì)裝備器材供應(yīng)保障的研究主要集中于平時(shí)日常訓(xùn)練消耗[1-2]和戰(zhàn)時(shí)器材保障[3]方面，對(duì)基于任務(wù)環(huán)境下裝備器材的供應(yīng)保障研究甚少。因此，本文研究了基于任務(wù)環(huán)境下兩種可能的裝備器材供應(yīng)策略：兩階段策略和單階段動(dòng)態(tài)策略，并對(duì)這兩種策略的機(jī)制進(jìn)行描述，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的仿真流程，最后通過實(shí)例仿真，對(duì)比了兩種策略的優(yōu)劣所在。

2 兩種策略機(jī)制及仿真流程

本文采用軍事虛擬倉庫（Military Virtual Warehouse，MVW）的成員組織模式，即基于任務(wù)的器材供應(yīng)組織由一個(gè)虛擬的指揮成員和多個(gè)實(shí)體成員組成[4-5]。軍事虛擬倉庫作為一種典型的軍民融合式保障模式，其實(shí)體成員包括軍隊(duì)倉庫、地方倉庫、地方生產(chǎn)商以及地方配送中心等，并在虛擬中心的協(xié)調(diào)與指揮下，共同為任務(wù)點(diǎn)提供裝備器材保障，整體保障結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于任務(wù)的MVW結(jié)構(gòu)圖

其中，聯(lián)合指揮中心不同于其他部分，其本身為虛擬節(jié)點(diǎn)，并不存在實(shí)體，但卻是整個(gè)MVM的指揮中心，軍隊(duì)成員和地方成員分別通過北斗網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)，將信息實(shí)時(shí)匯總到聯(lián)合指揮中心，而聯(lián)合指揮中心則通過防火墻進(jìn)行信息安全處理后，對(duì)任務(wù)器材供應(yīng)策略進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行實(shí)時(shí)決策，并向各成員傳達(dá)器材的供應(yīng)指令，以滿足任務(wù)需求。

2.1 兩階段策略

基于任務(wù)的裝備器材供應(yīng)的兩階段策略與當(dāng)前我軍現(xiàn)行的基于任務(wù)環(huán)境下器材保障策略基本一致，即將任務(wù)器材保障分為準(zhǔn)備階段和執(zhí)行階段兩部分，其中準(zhǔn)備階段指的是從接到任務(wù)通知到任務(wù)正式開始的階段，任務(wù)執(zhí)行階段指的是從任務(wù)開始到任務(wù)結(jié)束的階段。

在準(zhǔn)備階段，軍事虛擬倉庫指揮中心根據(jù)前期的器材需求量預(yù)測(cè)結(jié)果，確定各實(shí)體成員的供應(yīng)數(shù)量配置情況，之后組織中的各實(shí)體成員根據(jù)配置數(shù)量要求，在任務(wù)時(shí)間要求范圍內(nèi)，向任務(wù)預(yù)置儲(chǔ)備點(diǎn)供應(yīng)相應(yīng)的器材。在任務(wù)的執(zhí)行階段，裝備動(dòng)用開始，若裝備器材的消耗數(shù)量發(fā)生預(yù)期之外的變化，即當(dāng)某項(xiàng)器材數(shù)量降低到設(shè)定的最低點(diǎn)時(shí)，由虛擬倉庫指揮中心確定最優(yōu)供應(yīng)策略，指揮最優(yōu)決策成員向任務(wù)預(yù)置儲(chǔ)備點(diǎn)供應(yīng)所需器材。

基于任務(wù)的兩階段策略下裝備器材供應(yīng)仿真流程如圖2所示。

2.2 單階段動(dòng)態(tài)策略

基于任務(wù)的單階段裝備器材供應(yīng)策略下，不再嚴(yán)格區(qū)分任務(wù)的準(zhǔn)備時(shí)間和執(zhí)行時(shí)間。在任務(wù)即將開始時(shí)，軍事虛擬倉庫首先預(yù)測(cè)短期內(nèi)裝備的器材需求情況，并進(jìn)行初始化器材的供應(yīng)配置，之后根據(jù)前一天裝備動(dòng)用中器材的實(shí)際消耗情況，實(shí)時(shí)更改供應(yīng)計(jì)劃，以盡可能減少任務(wù)預(yù)置儲(chǔ)備點(diǎn)庫存和降低缺貨成本的前提下向任務(wù)點(diǎn)供應(yīng)器材。

基于任務(wù)的單階段策略下裝備器材供應(yīng)仿真流程如圖3所示。

3 實(shí)例仿真設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)例說明

現(xiàn)對(duì)某次任務(wù)中五種裝備器材的兩種供應(yīng)策略進(jìn)行仿真，其中器材2為新裝備器材，只能由生產(chǎn)商進(jìn)行供應(yīng)。已知任務(wù)即將于2 160h后進(jìn)行，任務(wù)持續(xù)時(shí)間為一個(gè)月。經(jīng)過篩選，確定MVW成員分別包括2個(gè)生產(chǎn)商、2個(gè)部隊(duì)倉庫、3個(gè)地方配送中心，各成員所在位置信息（虛擬）、可用交通運(yùn)輸方式、器材最大供應(yīng)量等見表1。現(xiàn)由該臨時(shí)組建的MVW向任務(wù)點(diǎn)供應(yīng)這五種器材，分別對(duì)兩種策略進(jìn)行仿真。

圖2 兩階段策略仿真流程圖

圖3 單階段策略仿真流程圖

表1 MVW成員相關(guān)信息

3.2 仿真設(shè)計(jì)

本文采用基于Agent的建模與仿真方法對(duì)上述仿真實(shí)例的兩種策略進(jìn)行分析，通過仿真對(duì)基于任務(wù)情況下裝備器材的供應(yīng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，統(tǒng)計(jì)相關(guān)成本指標(biāo)，并將兩種策略進(jìn)行比較，從而對(duì)比二者的優(yōu)劣所在。基于Agent的建模與仿真是當(dāng)前比較流行的系統(tǒng)仿真方法，其中，Agent作為仿真模型的基本單元，可視為具有主動(dòng)性、社會(huì)性、自治性和反應(yīng)性等特征的智能化個(gè)體，能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)周圍環(huán)境的變化，并主動(dòng)執(zhí)行相關(guān)任務(wù)[6]。

本文利用Anylogic建模仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真。當(dāng)前大多數(shù)的建模仿真工具主要是圍繞某種特定的建模方法，如SD方法有四個(gè)著名的建模仿真工具，SE方法有幾十種建模仿真工具，DS方法由MATLAB Simulink主宰。而Anylogic作為一種新型的實(shí)用交叉方法工具，支持SD、SE、DS和智能體的所有建模風(fēng)格，是一種多方法的仿真建模統(tǒng)一先進(jìn)平臺(tái)，可為使用者提供基于Agent的可視化界面、Agent行為規(guī)范、通訊、環(huán)境建模等最低要求的編碼。因此，本文選擇Anylogic對(duì)上述實(shí)例進(jìn)行仿真，兩種策略的仿真系統(tǒng)框架如圖4所示。

圖4 基于任務(wù)的器材供應(yīng)仿真系統(tǒng)框架圖

4 仿真結(jié)果分析

基于任務(wù)的器材供應(yīng)成本作為本文兩種策略模型的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要由任務(wù)點(diǎn)庫存成本、運(yùn)輸成本及缺貨成本三部分構(gòu)成。設(shè)置仿真時(shí)間單位為h，仿真結(jié)束時(shí)間為任務(wù)準(zhǔn)備時(shí)間與任務(wù)執(zhí)行時(shí)間之和，即2 880h，仿真過程成本實(shí)時(shí)時(shí)間堆疊圖如圖5至圖7。

圖5 兩階段準(zhǔn)備階段總成本

圖6 兩階段執(zhí)行階段總成本

圖7 單階段總成本

圖5為任務(wù)準(zhǔn)備階段結(jié)束時(shí)器材總成本，圖6為任務(wù)執(zhí)行階段結(jié)束時(shí)器材總成本，二者之和即為兩階段的任務(wù)器材供應(yīng)總成本。而由圖7單階段任務(wù)結(jié)束時(shí)汽柴總成本，可以看出，任務(wù)結(jié)束時(shí)兩階段總成本為6 500，而單階段總成本只需要3 800，成本大大降低。這主要是由于兩階段策略增加了任務(wù)預(yù)置儲(chǔ)備點(diǎn)巨大的庫存成本，同時(shí)，該策略過于依賴需求的預(yù)測(cè)結(jié)果，在任務(wù)執(zhí)行階段，器材即將缺貨才開始臨時(shí)發(fā)貨，缺貨成本也較單階段高。相比較而言，單階段策略由于不存在器材運(yùn)輸?shù)摹耙?guī)模效益”，因此運(yùn)輸費(fèi)用略多于兩階段策略，但是任務(wù)預(yù)置儲(chǔ)備點(diǎn)庫存成本幾乎可以忽略不計(jì)，其靈活的實(shí)時(shí)變化供應(yīng)策略，也在很大程度上降低了器材的缺貨成本。隨著時(shí)間的推移，單階段策略越來越顯現(xiàn)出其成本優(yōu)勢(shì)。從仿真結(jié)果可以看出，任務(wù)結(jié)束時(shí)，單階段成本明顯低于兩階段成本之和。

5 結(jié)論

本文在軍事虛擬倉庫的任務(wù)器材保障模式下，提出了兩種不同的供應(yīng)策略，并對(duì)兩種策略分別進(jìn)行建模與仿真，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)兩種策略在成本上進(jìn)行分析比較，結(jié)果表明，在技術(shù)手段允許的情況下，采取單階段策略能更好的響應(yīng)任務(wù)器材需求。本文的研究成果也對(duì)基于任務(wù)情形下，裝備器材的保障提供了一定的參考價(jià)值。