部隊(duì)機(jī)動投送計(jì)劃選擇的多屬性決策模型及求解

彭成宇

(陸軍軍事交通學(xué)院，天津 300161)

1 問題現(xiàn)狀

通過對“兵力投送”、“部隊(duì)機(jī)動”以及“聯(lián)合投送”的定義[1-2]，機(jī)動投送可定義為“部隊(duì)為達(dá)成一定的作戰(zhàn)目的，爭取戰(zhàn)場主動或營造有利態(tài)勢，綜合運(yùn)用自身建制運(yùn)力和其他運(yùn)載工具，將軍事力量輸送到作戰(zhàn)或任務(wù)區(qū)域的軍事行動”。部隊(duì)實(shí)施機(jī)動投送通常是在上級作戰(zhàn)任務(wù)和投送指示明確的情況下擬制具體機(jī)動投送計(jì)劃，涉及確定投送方式、部隊(duì)梯隊(duì)編組、選擇投送路徑、明確裝卸及轉(zhuǎn)運(yùn)事宜以及協(xié)調(diào)投送保障資源等重難點(diǎn)問題。投送計(jì)劃的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在投送方式和路徑選擇，二者是相互影響的過程，選定投送方式是選擇對應(yīng)投送路徑的前提，投送路徑的選擇又是衡量投送方式優(yōu)劣的依據(jù)，在進(jìn)行評估時(shí)不能將二者獨(dú)立思考。

目前部隊(duì)機(jī)動投送方式和路徑選擇往往采取定性的選擇方法。通常根據(jù)被投送裝備物資的技術(shù)特征，投送距離、投送路徑所處的環(huán)境以及上級指定要求，結(jié)合不同投送方式的經(jīng)濟(jì)技術(shù)特性選擇最適合的方案，隨意性較大。趙言濤[3]、王多姿[4]等在地方物流運(yùn)輸方式評估模型方面的研究和張衡[5]、海軍[6]、王春穎[7]等在部隊(duì)投送能力評估和方式選擇方面的研究，對本問題研究具有借鑒意義和指導(dǎo)價(jià)值。

2 多屬性決策模型建立

2.1 評估指標(biāo)體系的構(gòu)建

王多姿[4]將運(yùn)輸成本、時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)、便捷性、準(zhǔn)時(shí)性五大因素作為選擇運(yùn)輸方式評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)以ELECTRE-I算法完成計(jì)算分析，得出相對合理結(jié)論；海軍[6]利用層次分析法在投送方式分擔(dān)率上考慮運(yùn)載能力、在途時(shí)間、運(yùn)費(fèi)、裝載速度、運(yùn)行間隔、運(yùn)達(dá)準(zhǔn)確性因素；王春穎[7]提出的基于能力的戰(zhàn)略投送能力評估指標(biāo)中考慮通道運(yùn)輸能力、樞紐銜接轉(zhuǎn)運(yùn)能力等影響因素。綜合考慮部隊(duì)機(jī)動投送的特殊性、結(jié)合文獻(xiàn)研究，本文選擇投送持續(xù)時(shí)間、投送風(fēng)險(xiǎn)[8]、投送便捷性、投送成本構(gòu)建計(jì)劃選擇的評估指標(biāo)體系，并運(yùn)用信息熵權(quán)法確定屬性權(quán)重，采用ELECTRE-I算法進(jìn)行求解，為部隊(duì)機(jī)動投送計(jì)劃選擇提供參考依據(jù)。

2.1.1 投送持續(xù)時(shí)間

投送持續(xù)時(shí)間由途中行駛時(shí)間和發(fā)出準(zhǔn)備時(shí)間組成。途中行駛時(shí)間可依據(jù)區(qū)段內(nèi)的路徑里程與投送方式對應(yīng)運(yùn)載工具的運(yùn)行速度計(jì)算可得；發(fā)出準(zhǔn)備時(shí)間，與運(yùn)載工具籌備時(shí)間、裝卸(轉(zhuǎn)運(yùn))點(diǎn)的日投送(卸載)梯隊(duì)數(shù)量、部隊(duì)裝卸訓(xùn)練水平等有關(guān)。

2.1.2 投送風(fēng)險(xiǎn)

指揮員根據(jù)戰(zhàn)場動態(tài)信息和任務(wù)意圖理解，對投送區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境、社會環(huán)境、通道設(shè)施、我軍操作以及敵軍破壞6個方面潛在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率綜合研判。自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)包括自然災(zāi)害、天候、地形等對投送方式的影響，執(zhí)行抗震救災(zāi)、跨區(qū)遠(yuǎn)程投送任務(wù)時(shí)須重點(diǎn)考慮；社會環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要是指沿途社情、民情、文化背景的影響，通常在跨域投送須重點(diǎn)考慮；基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)考慮沿途路線、樞紐及卸載的基礎(chǔ)設(shè)施情況，如我國東西路網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施差距大，采用公路投送時(shí)易造成道路擁堵等遲滯投送行動的風(fēng)險(xiǎn)；我軍操作風(fēng)險(xiǎn)主要是對人員進(jìn)行駕駛操作、裝卸載及銜接轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估；敵軍破壞風(fēng)險(xiǎn)主要是敵情影響下對投送道路和被投送部隊(duì)打擊概率的預(yù)判評估。

2.1.3 投送便捷性

投送便捷性根據(jù)途中交通樞紐裝卸能力、銜接轉(zhuǎn)運(yùn)能力、組織工作量和難度進(jìn)行確定，如航空運(yùn)輸運(yùn)量小、裝備適運(yùn)要求高、被運(yùn)對象數(shù)量較多時(shí)，容易增加投送組織工作量，降低便捷性。

2.1.4 投送損耗

機(jī)動投送的核心是將部隊(duì)整建制投送到作戰(zhàn)任務(wù)地域，確保到達(dá)預(yù)定地域后能快速形成戰(zhàn)斗力。在投送過程中應(yīng)最大程度上減少部隊(duì)損耗，保持人員、裝備的良好作戰(zhàn)狀態(tài)。如為減少投送時(shí)裝備性能損耗設(shè)置運(yùn)距限制，履帶裝備機(jī)動距離達(dá)20 km以上時(shí)需采取鐵路方式；摩托化機(jī)動距離應(yīng)控制在中短距離，行駛里程越長，組織難度越大、事故情況多，人員裝備狀態(tài)損耗大，在持續(xù)中距離行駛后損耗出現(xiàn)倍數(shù)增長。

2.2 多屬性模型評價(jià)過程

部隊(duì)機(jī)動投送方式選擇是多屬性決策問題，但不同屬性之間具有一定的補(bǔ)償性，如鐵路投送適合投送距離較遠(yuǎn)、運(yùn)量大、受天候影響小的情況，在靠近部隊(duì)待機(jī)地域或作戰(zhàn)前沿會帶來較高的投送風(fēng)險(xiǎn)；水路運(yùn)輸運(yùn)量大，轉(zhuǎn)運(yùn)方便，投送損耗低，但運(yùn)輸時(shí)間長，體現(xiàn)各屬性之間具有“部分補(bǔ)償性”的特征。

基于部隊(duì)機(jī)動投送計(jì)劃選擇影響因素之間具有“部分補(bǔ)償性”的特征，采取改進(jìn)ELECTRE-I算法，通過計(jì)算一致閾值和矛盾閾值的方法分別構(gòu)建屬性一致占優(yōu)矩陣和矛盾占優(yōu)矩陣，分析屬性間的“部分補(bǔ)償性”的特征，通過集成占優(yōu)矩陣進(jìn)行備選計(jì)劃排除，選取最優(yōu)投送計(jì)劃。

首先構(gòu)建決策矩陣R=(xij)i×j，其中xij是計(jì)劃Ai的影響因素Xj的評價(jià)值。

3 模型求解——ELECTRE-I算法

ELECTRE-I算法是針對多屬性決策問題中選擇問題的算法，計(jì)算步驟如下：

步驟1，計(jì)算加權(quán)規(guī)范化決策矩陣V。V(Ai)=WR,W=(ω1,ω2,…ωm)，其中ωj是屬性Xj的權(quán)重，rij是決策矩陣R中xij的標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果。

步驟2，確定一致集和矛盾集。為判斷決策方案Ak和Al之間的優(yōu)于關(guān)系，將屬性比較的集合劃分為兩個不相交的子集：一致集Ckl和矛盾集Dkl，Ckl由所有偏好Ak不劣于Al的準(zhǔn)則組成，其補(bǔ)集為矛盾集Dkl。

Ckl={j|xkj≥xlj}，Dkl={j|xkj

基于閾值構(gòu)造屬性一致占優(yōu)矩陣F：若ckl≥c，則fkl=1，否則為0。矩陣中元素1代表一個方案對另一個方案的優(yōu)勢。

基于閾值構(gòu)造屬性矛盾占優(yōu)矩陣G：若dkl≤d，則gkl=1，否則為0。

步驟7，計(jì)算屬性集成占優(yōu)矩陣E。屬性一致占優(yōu)矩陣F與矛盾占優(yōu)矩陣G的交點(diǎn)，得到屬性集成占優(yōu)矩陣E=[ekl]，其構(gòu)成要素ekl=fkl·gkl。

步驟8，篩選，剔除不合適的方案。

根據(jù)ELECTRE-I算法，在屬性集成占優(yōu)矩陣E計(jì)算中比較各方案進(jìn)行排除。

4 實(shí)例分析

某部由 A營區(qū)綜合利用鐵路、公路、水路3種運(yùn)輸方式機(jī)動至B地區(qū)完成部署，附近水域?yàn)椴澈常?2個梯隊(duì)，擬制3個計(jì)劃:選擇公路投送,鐵路投送和公水聯(lián)投。依據(jù)構(gòu)建的指標(biāo)體系選取投送持續(xù)時(shí)間、投送風(fēng)險(xiǎn)、投送便捷性、投送損耗4個屬性構(gòu)成投送方案的屬性集合，并對其中定性指標(biāo)進(jìn)行綜合量化處理，投送風(fēng)險(xiǎn)和投送損耗為成本指標(biāo)，投送便捷性為效益指標(biāo)。指標(biāo)屬性評價(jià)值見表 1，定量等級量化見表 2。

表1 機(jī)動投送計(jì)劃屬性評價(jià)值

表2 定量等級量化

步驟1：建立決策矩陣和屬性權(quán)重確定。根據(jù)機(jī)動投送計(jì)劃屬性評價(jià)值，得到?jīng)Q策矩陣R:

對決策矩陣R進(jìn)行規(guī)范化處理可得：

根據(jù)信息熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重，計(jì)算結(jié)果如下：

當(dāng)指揮員沒有偏好的權(quán)重系數(shù)時(shí)，直接采用wj作為權(quán)重系數(shù);如果指揮員對指標(biāo)有偏好主觀權(quán)重，需要對權(quán)重系數(shù)進(jìn)行修正。

計(jì)算加權(quán)規(guī)范化決策矩陣V：

步驟2：確定一致集Ckl和矛盾集Dkl。

C12={1,3},D12={2,4},C13={3},D13={1,2,4},C23={2,4},D23={1,3}。

步驟3和步驟4：構(gòu)造一致矩陣C和構(gòu)造矛盾矩陣D。

步驟5：計(jì)算屬性一致占優(yōu)矩陣F。

步驟6：計(jì)算屬性矛盾占優(yōu)矩陣G。

步驟7：計(jì)算屬性集成占優(yōu)矩陣E。

步驟8：對方案進(jìn)行排除選取。由集成占優(yōu)矩陣可得鐵路投送和水公聯(lián)投的方案比公路投送方案好，排除方案1；鐵路投送比水公聯(lián)投好，排除方案3，最終選取鐵路輸送的方式。一般情況下符合部隊(duì)遠(yuǎn)距離機(jī)動投送的選擇結(jié)果，能夠較好地減少投送損耗，保持部隊(duì)人員和裝備的戰(zhàn)斗狀態(tài)。

5 結(jié)束語

機(jī)動投送計(jì)劃選擇是一個多案比較優(yōu)選的客觀過程，要求依據(jù)一套評估標(biāo)準(zhǔn)對每個候選的行動計(jì)劃逐一進(jìn)行分析和比較，從而向指揮員推薦一套更為合理的行動計(jì)劃。本文構(gòu)建以投送持續(xù)時(shí)間、投送風(fēng)險(xiǎn)、投送便捷性、投送損耗為評估指標(biāo)的多屬性決策模型，結(jié)合ELECTRE-I算法進(jìn)行機(jī)動投送計(jì)劃的優(yōu)選，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了模型和方法的可行性和科學(xué)性。