面向作战任务的装甲装备群携行备件配置优化

王铁宁， 李浩， 王生凤， 韩朝帅

(1.装甲兵工程学院 技术保障工程系, 北京 100072; 2.装甲兵工程学院 科研部, 北京 100072;3.63960部队, 北京 102205)



面向作战任务的装甲装备群携行备件配置优化

王铁宁1， 李浩1， 王生凤2， 韩朝帅3

(1.装甲兵工程学院 技术保障工程系, 北京 100072; 2.装甲兵工程学院 科研部, 北京 100072;3.63960部队, 北京 102205)

为提高携行备件配置方案的针对性，以遂行多阶段作战任务的装甲装备群为研究对象，综合考虑作战任务、装备群组成及备件仓库预置地点等因素对抢修策略的影响，合理统筹伴随维修保障能力与备件需求间关系，构建面向作战任务的装甲装备群携行备件配置优化模型，实现携行备件资源的针对性配置。通过算例，验证了该优化模型的可行性及有效性。

兵器科学与技术； 作战任务； 装甲装备群； 携行备件； 伴随保障能力； 针对性配置

0　引言

自海湾战争以来，高技术条件下的局部战争逐渐成为战争的主要形式，伴随战场透明度的不断增加，大规模机械化部队面临的威胁不断增多，小型化、合成化、高效化的集群装备具有快速的机动能力，且隐蔽性较强，是新军事斗争过程中有效的作战编组形式。

集群装备是战时按照作战计划成建制、成编组的武器装备战斗群[1]。装甲装备群作为一体化作战背景下相对独立的子体系，能够与海、空、火箭军力量相互配合，利用其机动能力实现超越打击，是立体攻防的地面主体力量，但装甲装备没有整装战储，只能通过抢救、抢修实现作战能力的维持，且机动作战将是陆军的基本作战形式[2]，伴随保障将成为装甲装备群作战能力维持的主要手段，备件配置策略在很大程度上影响了伴随保障的效果，需着重对其进行研究。

“平战一体化”背景下的装甲装备保障模式和运行机制，不仅便于战时装备保障能力的快速生成，而且能够提高其伴随保障能力评估的准确性，从而奠定以伴随保障能力为约束的携行备件配置基础，而目前以“能力确定需求”为出发点进行携行备件配置研究的文献较少：文献[3]综合考虑任务要求、经费限额和承载约束等要素，建立了面向预定任务的舰船装备携行备件方案双目标优化模型，为携行备件方案的制定提供了决策支持；文献[4]依据无人机地面控制系统战场损伤模式特点，以最短抢修时间为目标函数，以抢修备件携带能力为约束条件建立了抢修备件携行量模型，为无人机部队抢修备件携行数量的确定提供了理论支撑；但文献[3-4]均未考虑维修保障能力及备件携行能力对备件携行量的约束作用，因而削弱了其实际应用价值；文献[5]以伴随保障单元维修能力为约束，充分考虑武器装备的毁损情况、故障装备修复能力和作战任务的时限要求等因素的影响，构建了战时备件资源配置优化模型，从而实现了战时备件资源的实时、最小化配置，为装甲装备群携行备件配置提供了有益借鉴，但局部战争对装甲装备群的机动性要求较高，随着战场界限的不断模糊，携行备件资源成为满足备件需求主要来源，应充分考虑携行能力对备件配置策略的影响，故需作进一步研究。

为简化处理过程，本文限定研究对象为遂行多阶段作战任务的装甲装备群，综合考虑作战任务、装甲装备群构成、部件故障程度、备件仓库预置地点及备件战损可能性等因素对备件配置策略的影响，合理统筹伴随保障能力与备件需求间关系，构建面向作战任务的装甲装备群携行备件配置优化模型，为携行备件策略的制定提供决策支持。

1　装甲装备群携行备件配置影响因素分析

结合某次诸军兵种协同一体化演习过程：装甲装备群Q依托多维一体的情报侦察体系，在空军、炮兵的配合下，采用大纵深穿插、远程迂回的方式，奔袭敌作战体系节点，夺占重要目标，且有效组织了防御战斗，基本完成了作战意图，收集、分析装备群的战损数据，可知：

1)相对于进攻作战过程(采用穿插、迂回的奔袭过程)，防御作战过程参战装备的战损比例相对较低，但装备报废率及严重损伤比例变化相对较小；

2)装备损伤部位的分布相对分散，但轻损部位多为易损部件；

3)作战前期的装备战场抢救抢修效果，明显强于后期。

通过上述过程可获知，机动作战是装甲装备群基本的作战形式。由于轻损部位多为易损部件，若携行备件(包括作战单元所携行备件及伴随保障单元所携行备件，文中统称携行备件)配置策略制定合理，综合伴随维修保障力量，便可现场展开战场抢救、抢修，进而实现装备的“再生”，最快时间、最大限度恢复装备群的作战能力。

战场态势是作战任务形成的依据，作战任务是驱动作战系统动态集成的动力[5]，面向作战任务的装甲装备群是备件需求产生的本体，因此，作战任务及装备群组成是影响备件携行策略制定的关键因素：

1)作战任务不同，作战持续时间、机动路线、面临敌方打击程度不同，装备战损数量、部件故障程度不同，备件的需求不同，且抢修时间裕度的不同，影响了故障部件的抢修方式，也在一定程度上影响了备件的需求；

2)装甲装备群由型号不同但性能相互补充的装备组成，不同型号组合下部件的通用性及互换性不同，因此，装备群构成不同，其备件需求不同。

可修复备件具有需求低、费用高、保障周期长的特点，通常是装备的关键部件，是制约作战单元保障能力和任务持续能力的重要因素[6]；“换修结合、换件为主”的战场抢修原则，能够确保最短时限内最大限度地恢复部队的战斗力，但伴随维修保障能力、抢修时间裕度允许范围内可修复部件的原件修理方式，不仅能够恢复作战能力，而且能够减少备件的携行量，降低备件资源的消耗，从而降低对装备群机动能力的影响，增加携行备件配置策略的灵活性。

由于前期伴随保障力量的消耗较少且备件相对充足，故相对于作战后期，作战前期的装备战场抢救、抢修效果较好，若能够合理预置临时备件仓库，进而实现备件的及时补充，也可有效满足备件需求。

通过上述分析可知，影响携行备件配置的因素主要包括作战任务、装备群组成、伴随保障能力及备件仓库预置地点的合理性。

2　面向作战任务的装甲装备群携行备件配置优化模型构建

面向作战任务的装甲装备群携行备件配置优化过程相对复杂，为简化处理过程，作约束条件及基本符号假设如下：

2.1约束条件假设

1) 引入平战装备保障能力转换系数ζ，以衡量伴随单元战时保障能力，但出于简化，本文并不具体研究平时装备保障能力的评估方法；为定量衡量伴随保障能力的弱化过程，引入维持因子β，断续评估作战阶段对伴随保障能力的影响；出于简化，假定备件资源的耗损过程与伴随保障能力的弱化过程一致。

2) 区分故障部件抢修策略为完全抢修策略及不完全抢修策略，且规定：若采用完全抢修策略，则进行换件抢修；若采用不完全抢修策略，则进行原件修复或拆拼抢修，引入故障改善因子θ，以量化评估故障部件的性能恢复水平，为简化处理过程，规定故障部件性能恢复所需工作量仅与故障改善因子相关；引入换件抢修策略比α(0≤α≤1)，以衡量故障部件采用换件抢修策略的比例。

2.2基本符号假设

(1)

若Q中某装备发生故障，结合作战阶段的时限想定，可知：

(2)

方式的组合，故应统筹伴随保障能力及部件的重要度，确定合适的备件携行策略。

(3)

(4)

(5)

3　算例分析

限于篇幅，构建相对简化算例：根据作战想定，拟派遣装甲装备群Q执行某作战任务，其备件携行上限F(Q)为(体积2.7 m3,质量3 t)，其装备群构成、隶属伴随保障抢修范围内的故障部件信息、伴随保障单元单位小时工作量及维持因子β、单位工作量上限Ok(r(w))(出于简化，并不在本算例中体现平时伴随保障能力的评估及平战转化过程，而直接确定其战时伴随保障维修单元单位工作量)等信息，如表1所示。作战共分3个阶段，各作战阶段的时间想定及任务耗时想定信息如表2所示。

表1　装甲装备群构成、故障部件及伴随保障单元信息

表2　各作战阶段时间想定信息

结合表1及表2，便可预估故障部件抢修时长，以及抢修时间裕度，如表3所示。

表3　各作战阶段抢修时间裕度信息

综上，可确定携行备件的配置策略，具体过程如下：

1)当k=1时：

表4　作战阶段1备件需求信息表

②携行备件配置策略确定。通过查阅相关资料，获取备件的质量SQ(w)j及装箱体积VQ(w)j参数信息，如表5所示。

表5　作战阶段1备件参数信息表

结合表4及表5，可知：

0.67 m3

550 kg

因此，可确定作战阶段1的携行备件配置策略，如表4所示。

2)当k= 2时：

②备件需求初步确定。假设本阶段的备件携行量为x(Q(w)j)，以伴随维修保障能力为约束，构建函数表达式如下：

求解，可得：x(Q(1)3)=1；x(Q(1)4)=3；x(Q(2)3)=2；x(Q(2)4)=2；x(Q(3)3)=3；x(Q(3)4)=0；x(Q(4)3)=0；x(Q(4)4)=0.

③携行备件配置策略确定。通过查阅相关资料，获取备件的质量SQ(w)j及装箱体积VQ(w)j信息如表7所示。

表6　作战阶段2备件需求信息表

表7　作战阶段2备件参数信息表

因此，可确定作战阶段2的备件携行策略，如表6所示。

3)当k=3时：

②换修比确定。假设本阶段的故障部件的换件抢修策略比为αQ(1)5、αQ(1)6、αQ(2)5，以伴随维修保障能力为约束，以最少的备件需求为目标，构建函数表达式如下：

min (αQ(1)5+αQ(1)6+αQ(2)5)，

s.t.0.8(3αQ(1)5×6+3(1-αQ(1)5)×8)+

0.7(3αQ(1)6×4+3(1-αQ(1)6)×6)+

0.65(2αQ(2)5×3+2(1-αQ(2)5)×5)≤34.6.

表8　作战阶段3备件需求信息表

③备件携行配置策略确定。通过查阅相关资料，获取备件的质量SQ(w)j及装箱体积VQ(w)j信息如表9所示。

表9　作战阶段3备件参数信息表

伴随保障单元的运力能够满足携行备件的承重要求，但无法满足携行备件装箱的空间需求。故需进一步优化备件携行策略：由于k=3时的换修比确定中，对备件的相对多样性予以考量，而目前的备件携行策略又无法满足需要，故首先考虑忽视备件多样性影响，则有

即满足伴随保障能力约束，故可确定作战阶段3的备件携行策略，如表8所示(加粗字体所示)。

4)综上，可确定携行备件的配置信息，如表10所示。

表10　携行备件配置优化信息表

结合算例分析过程，可知：以部件故障概率统计为基础、伴随保障能力为约束、合理考虑备件资源战损可能性的装甲装备群携行备件配置过程，充分考虑了伴随维修保障能力、备件携行能力的限制，避免了因伴随维修保障能力不足而携行过多备件，进而影响装备群机动性的情况，同时也降低了因备件携行能力不足而造成伴随维修保障力量冗余配置的可能性，增强了携行备件配置的针对性，提高了伴随保障过程的精确化程度。

4　结论

作战任务不同，装甲装备群的构成也不相同，其携行备件配置方案也应作针对性区分，本文在充分考虑作战任务、装备群构成、备件仓库预置地点、备件资源战损可能性等影响因素的前提下，统筹伴随保障能力与备件需求的关系，构建了装甲装备群携行备件配置优化模型，实现了携行备件的合理化、针对性配置。但本文所考虑的作战任务相对简单，未考虑作战过程的随机性、偶然性因素，而这又会在一定程度上影响作战的进程，从而产生新的备件需求，故需在此基础上作进一步研究。

References)

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Optimization of Operational Mission-oriented Carried Spares Allocation of Armored Equipment

WANG Tie-ning1, LI Hao1, WANG Sheng-feng2, HAN Chao-shuai3

(1.Department of Technical Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072,China; 2.Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072,China; 3.Unit 63960 of PLA, Beijing 102205,China)

An optimization model of operational mission-oriented carried spare parts allocation for armored equipment is established to improve the pertinence of carried spare parts allocation scheme. In the proposed model, the armored equipment that perform the multi-stage operational mission are taken as the study object, the effects of operational mission, equipment and preset spare parts depot on urgent repair strategy are taken into comprehensive consideration, which plans as a whole of the accompanying maintenance support capacity and spare parts demand. The feasibility and effectiveness of the proposed model are demonstrated through an example.

ordnance science and technology; operational mission; armored equipment; carried spare part; accompanying support capacity; pertinence allocation

2016-01-07

军队科研计划项目(2015年)

王铁宁(1962—)，男，教授，博士生导师。E-mail: wtn0728@163.com；

李浩(1989—)，男，博士研究生。E-mail: sddy1990@yeah.net

E917

A

1000-1093(2016)10-1881-08

10.3969/j.issn.1000-1093.2016.10.015