基于超网络的装备保障信息化模型构建及分析

杨健康，李红领，尚世锋，杨新旺（装甲兵工程学院 信息工程系，北京 100072）

基于超网络的装备保障信息化模型构建及分析

杨健康，李红领，尚世锋，杨新旺
（装甲兵工程学院 信息工程系，北京 100072）

装备保障信息化是由信息、技术、物资、装备和人员等诸多要素所构成，为清晰呈现装备保障信息化构成要素之间的关系，将装备保障信息化作为一个复杂系统，利用超网络相关理论进行分析，构建了装备研制子网络、装备使用子网络和装备维修子网络，描述各阶段人、技术、装备之间的相互关系；在此基础上形成装备保障信息化网络，覆盖装备研制-使用-维护-报废全寿命周期的过程，形象描述人、武器装备和人与武器装备结合的构成关系，对装备保障信息化的系统动力学研究提供了基于超网络的研究思路。

装备保障；信息化；超网络；模型

0　引　言

信息化是世界新军事变革的本质和核心，装备信息化是军队信息化的物质技术基础，装备保障信息化已成为装备保障发展的必由之路。相关研究人员从理论分析的角度对我军装备保障信息化提出了不同建议［1 - 6］，杨学强等编著的《装备保障信息化建设概论》中提出了我军装备保障信息化的理论模型［7］。装备保障信息化构成要素包含信息、技术、人员、装备等等，是一个动态的复杂系统，如何研究系统的内在动态机理，目前还是一个比较新的领域。

美国科学家 Nagurney 等在处理物流网络与信息网络、资金网络相交织的问题时，把高于而又超于现存网络（“above and beyond” existing net-works）的网络，称为超网络（supernetwork）。当前的研究仅是集中在利用超图和变分不等式建立模型，提出解法。针对装备保障信息化和超网络理论的研究，不少研究者们在各自研究领域上提出了自己的观点，但将装备保障信息化抽象成为复杂系统并利用超网络理论对其进行研究的参考文献较少。

1　装备保障信息化及其特点

装备保障是指从事装备工作的人员和组织，运用保障装备、设施和相关资源，通过物资保障和技术保障，保持或恢复装备良好状况，以确保军队作战和建设等军事需要的各项活动的统称［8，9］，通过以上对装备保障信息化的定义可以看出装备保障信息化是一个由信息、技术、物资、装备和人员等诸多要素所构成的复杂系统，具有 2 个特点。

1）复杂性

将装备保障信息化看做一个系统，那么这个复杂系统是由包含信息、技术、物资、装备和人员等诸多要素、子系统所构成的“巨大”系统，各个子系统又有它们的子系统，且各个子系统的组成要素较多，各要素间联系较为复杂。

2）动态演化

高技术战争条件下，装备保障任务亦具有显著的动态性：一是装备保障任务的实施会因为战场环境的动态变化而受到影响；二是装备保障任务会因为作战任务的动态变化而产生变化；三是装备保障任务会受到装备保障时间和资源动态变化的制约；四是装备保障任务总量存在不确定性，这是由于装备保障的新任务有可能在某时引入，且装备保障执行过程中存在迭代与反复现象；五是装备保障过程有时可能会持续较长的时间，使得装备保障实体的参与也存在不确定性［10］。

2　超网络理论及其研究特点

Sheffi 最早提出了超网络的概念，并将其用于运输系统。随后，美国科学家 Nagurney 使超网络的概念得以明确。Nagurney 等所研究的超网络可用来描述网络与网络之间的相互作用与影响，它可以借助优化理论、变分不等式等数学工具对网络中的变量进行定量的计算分析。

超网络具备一种或几种特征：多层特征，例如交通运输网就有物理层、业务层和管理层；信息网络协议也是多层的。层内和层间都有连接。多级特征，例如企业的信息网络有部门、公司、总部等级别。同级和级间都有连接。它的流量可以是多维的，例如铁路、公路、水运和航空都是既有客运又有货运。多属性或多准则的，例如在城市中出行不仅有路径选择，而且有方式（驾车、公交、步行）的选择，运输网络需要同时考虑时间、成本、安全舒适等。存在拥塞性，不仅交通运输网络，而且信息网络也存在拥堵问题。全局优化和个体优化需要协调［11 - 12］。

3　装备保障信息化的超网络模型

装备保障信息化涉及到装备从研制—使用—维护—报废全寿命周期的过程，为了研究方面，作为一个复杂系统，将该系统分为装备研制、装备使用和装备维修 3 个子系统。利用超网络的相关理论进行分析时，将整个装备保障信息化网络分为 3 个子网络：装备研制子网络、装备使用子网络和装备维修子网络。

3.1装备研制子网络

装备研制一般是由科研院所、企业来承担，装备研制网络由不同的科研院所之间、同一个单位的不同项目组共同组成。网络中的节点可以表示研制过程中的一个个体，也可以是不同装备研制的项目组，网络的边表示各个项目组之间的联系。装备研制网络可由图 1 表示。

图 1　装备研制子网络Fig. 1　Equipment development sub-network

装备研制网络可以表示为：

3.2装备使用子网络

装备使用网络是由军队各级建制单位构成，将网络里的节点表示为人员符合现在军队实际情况。装备使用网络的边表示不同人员的联接关系，最直接的联接关系就是军队的编制，这种编制关系将使用方人员网络中每一个个体紧密联系在一起。从装备最优战斗力生成来看，不同武器装备的配备会使一些武器的使用效果大大增强，从这个意义上来看，装备使用网络的边可以由装备自身性质来表示。当然，这 2 种表示方法有着一定共通性。装备使用网络如图 2 所示。

装备使用网络可以表示为如下形式：

图 2　装备使用子网络Fig. 2　Equipment using sub-network

真实的装备使用网络存在上级节点和下级节点之分，高一级的装备使用单位向低级别的装备使用单位发出指令，而同级装备使用单位只共享信息。表示 uj是 ui的直接下级单位。ui的所有直接下级使用单位可表示为：

除了直接的隶属关系外，节点间还存在着间接的隶属关系。所有直接和间接的隶属关系统称为包含关系，用布尔变量来表示。则 ui的所有下级装备使用单位可表示为：

3.3装备维修子网络

装备维修网络是由军队的修理单位构成的。装备维修网络的节点可以简单的表示为维修部队的人员个体，但从装备中修时是按照流水作业的方式进行修理这点来看，修理部队中负责同一零部件修理的小组即可表示 1 个节点。

装备维修网络的边表示不同人员的连接关系。虽然军队的现有编制体制划分使得维修人员存在职务和级别上的不同，但事实上高一级的修理单位与低一级的修理单位之间的关系并不是上下级关系，而是指导与被指导的关系。装备维修人员网络的主体是由技术人员组成，因此装备维修人员网络节点之间的联系并不是指挥与命令，而是合作与交流。装备维修网络如图 3 所示。

图 3　装备维修子网络Fig. 3　Equipment maintainence sub-network

装备维修网络可由下式表达：

在装备保障的过程中，各维修单位或维修人员、小组实体之间并非都存在着信息的交互，例如对某型舰船进行中修时，负责通信装备或火力装备部分维修任务的人员之间存在交流，但与负责维修机械部分的人员一般不会存在信息交互，也即在装备维修网络中，节点与节点之间可不存在连接，各装备维修节点关系可以由下式判别：

3.4基于超网络的装备保障信息化模型构建

以上描述只限于各个网络内部的相互联系，同时在装备维修网络、装备使用网络和装备研制网络的节点之间也存在着某种连接，这种连接可以表示为一种映射，这就构成了不同属性的超网络，如图 4 所示。

图 4　基于超网络的装备保障信息化模型Fig. 4　Superwork-based model of equipment support informazation

1）装备维修网络到装备使用网络的映射：表示维修方对使用方提供装备维修支援，表达式如下：

2）装备研制网络到装备使用网络的映射：负责装备研制的院所、企业可以对装备使用单位提供装备操作使用及日常维护保养的守则，表达式如下：

3）装备研制网络到装备维修网络的映射：装备研制单位可以向哪些装备维修单位提供维修技术上的支持，表达式如下：

利用上述映射关系，对装备维修网络、装备使用网络和装备研制网络集成，可得装备保障信息化的超网络模型。

3.5模型分析

装备保障信息化构成要素是由人、武器装备以及人与武器装备结合组成，超网络模型的各子网络可以形象的描述装备保障这种人、武器装备和人与武器装备结合的构成关系，而且可以将最难描述的不同装备保障实体相互关系很清晰呈现出来：如装备维修子网络中，参与的维修实体是由不同维修单位、人员或小组构成，各装备使用人员将待修理的信息传递给不同的维修人员，表现了装备保障信息化网络内节点相互之间的信息流动。同时，纵向的研究 3 个子网络的映射关系也可以表示维修、研制和使用的相互关系，信息流动亦得以充分的表现。

4　结　语

超网络具备一个平衡态即最优状态，整个装备保障信息化超网络的平衡态（最优化状态）是在同一个层次参与其中的人、武器装备都有效运转的基础上，信息流、指控流和能量流满足某种优化条件的一种状态，单个子网络的最优化状态并不一定能够达到整个超网络的最优化，即装备保障的最优化。如装备使用网络中，某装备的损毁信息能够得以迅速传递到装备维修网络，这是装备使用网络与装备维修网络之间的映射得到最优化的表现之一。但如果损坏信息传递的速率远远大于装备维修本身的速度，装备损坏的情况不能得到及时处理，战斗力仍会大打折扣。而如果是仅仅提高装备维修的速度，而不提高装备损毁信息的传输速度，战斗力亦会大打折扣。因此，研究装备保障信息化的超网络模型是为了寻找整个保障网络的最优化状态，而不是简单的针对某一或全部的子网络进行优化，相关研究还有待于进一步深入。

［1］张福光，崔旭涛，洪亮，等. 基于主成分分析法的军械保障信息化评估方法［J］. 舰船科学技术，2011，33（7）：130-134. ZHANG Fu-guang，CUI Xu-tao，HONG Liang，et al. Ordnance support information-based evaluation based on main ingredient analysis method［J］. Ship Science and Technology，2011，33（7）：130-134.

［2］姜巍巍，马绍力，徐定海，等. 基于IETM的舰船装备维修保障信息的收集要求［J］. 舰船科学技术，2010，32（4）：98-101. JIANG Wei-wei，MA Shao-li，XU Ding-hai，et al. The collecting requirements of information for maintenance and support warship equipments based on IETM［J］. Ship Science and Technology，2010，32（4）：98-101.

［3］毕海玲，贺宇，董坤. 关于装备保障信息化建设标准化的思考［J］. 中国管理信息化，2011，14（12）：46-47.

［4］张晓康，贾红丽，赵苏. 装备保障信息化评价指标体系的构建与分析［J］. 物流科技，2006，29（12）：81-83. ZHANG Xiao-kang，JIA Hong-li，ZHAO Su. Evaluation index system research on the equipment support informationization［J］. Logistics Sci-tech，2006，29（12）：81-83.

［5］袁筱刚，荆强，张振忠. 关于加快我军装备保障信息化建设的几点思考［J］. 国防技术基础，2005，（1）：35-36. YUAN Xiao-gang，JING Qiang，ZHANG Zhen-zhong. Thought of construction of the informationization of the equipment support for PLA［J］. Technology Foundation of National Defence，2005，（1）：35-36.

［6］安令雷，柏彦奇，王苏钢. 装备保障信息化建设存在的问题及对策［J］. 物流科技，2007，30（3）：57-58.

［7］杨学强，黄俊. 装备保障信息化建设概论［M］. 北京：国防工业出版社，2011：3-10.

［8］葛涛，张玉柱. 加快装备保障信息化建设的几点思考［J］. 装备指挥技术学院学报，2005，16（1）：36-39. GE Tao，ZHANG Yu-zhu. Thoughts of informative construction to quicken equipment support［J］. Journal of Institute of Command and Technology，2005，16（1）：36-39.

［9］王永德. 装备保障信息化建设浅析［J］. 舰船电子工程，2010，30（8）：148-151. WANG Yong-de. Research on the construction of equipment support informationization［J］. Ship Electronic Engineering，2010，30（8）：148-151.

［10］夏良华，龚传信. 装备保障动态任务柔性调度策略研究［J］.计算机应用与软件，2005，22（1）：64-65. XIA Liang-hua，GONG Chuan-xin. A study of flexible scheduling policy for equipment support dynamic task［J］. Computer Applications and Software，2005，22（1）：64-65.

［11］王众托. 关于超网络的一点思考［J］. 上海理工大学学报，2011，33（3）：229-237. WANG Zhong-tuo. Reflection on supernetwork［J］. Journal of University of Shanghai for Science and Technology，2011，33（3）：229-237.

［12］胡枫. 复杂超网络的结构、建模及应用研究［D］. 西安：陕西师范大学，2014.

The model construction and analysis based-on supernetwork of equipment support informatization

YANG Jian-kang，LI Hong-ling，SHANG Shi-feng，YANG Xin-wang
（Department of Information Engineering，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China）

Equipment support informatization is made up of information，technology，materials，equipment and humen. Build up a complex system of equipment support informatization to show the clear relation between each element. Make use of the thesis of supernetwork to analyze and construct equipment study，equipment utility，and equipment maintenance subnetwork，each sub-network describe the relationship about humen，technology and equipment for each phases. Based on the three sub-network，we build a equipment support informatization network that cover the cycle of equipment developement，using，maintainence，and we could depict the relations between human，weapon，and combination of them，and provide ideas of supernetwork for system dynamics research of equipment support informatization.

equipment support；informatization；supernetwork；model

O157.6；E91

A

1672 - 7619（2016）08 - 0124 - 04

10.3404/j.issn.1672 - 7619.2016.08.026

2016 - 06 - 25；

2016 - 07 - 09

杨健康（1978 - ），男，硕士，讲师，研究方向装备保障信息化技术、战术通信。