基于改进型霍尔模型的应急物流体系建设研究*

□ 徐 东，吴 量，李 轲

(国防大学 联合勤务学院，北京 100858)

1 引言

当今时代，新科技革命和产业革命加速推进，新理论、新方法、新技术、新应用和新增长点层出不穷，随着现代科技特别是信息技术不断发展、进步、融合，依托网络实现物理系统和数字信息系统在物流领域的无缝连接和全面融合，应急物流体系网络化、一体化、智能化趋势日益凸显。着眼未来应急物流发展方向，密切跟踪系统工程和信息科学发展动态，找准方向和突破口，深入研究系统工程理论和方法的发展及其在应急物流领域的应用，以创新驱动推动系统工程方法论指导应急物流实践，提高应急物资保障能力，实现应急物流跨越发展。

2 应急物流系统工程方法论

2.1 系统工程方法论

系统工程是指从整体出发，合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术，强调根据总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，从而达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。系统工程侧重从整体观念出发通盘筹划[1]，运用科学的方法组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用，规划和组织人力、物力、财力，合理安排每个局部使之服从整体目标，通过最优途径的选择，做到人尽其才，物尽其用，力求避免资源的损失和浪费，以求得整体的最优规划、最优管理和最优控制，使研究的系统在一定时间期限内取得最合理、最经济、最有效的成果。

系统工程方法论是运用系统工程研究问题的一套程序化方法，为了达到系统的预期目标，运用系统工程思想及其技术内容解决问题的工作步骤，既是哲学层次上的思维方式、思维规律，也包括操作层次上开展系统工程项目的一般过程或程序，反映了系统工程研究问题和解决问题的一般规律或模式。从方法论的角度，本文将“应急物流系统工程”理解为“从系统工程角度研究应急物流”，强调从战略高度去理解应急物流体系及其各个子系统[2]。

2.2 霍尔模型演进

霍尔模型是美国系统工程专家霍尔(A.D.Hall)于1969年提出的一种处理系统工程问题的方法模型[3]，运用时间维、逻辑维、知识维的三维空间描述复杂系统中在不同阶段时所采用的步骤和所涉及的知识，为解决大型复杂系统的规划、组织和管理提供了一种统一的思想方法。结合系统工程在核潜艇、洲际导弹、阿波罗登月等重大项目上的成功实践，1974年美国国防部正式发布基于霍尔模型的系统工程标准MIL-STD-499A。

图1 传统三维霍尔模型

传统三维霍尔模型的形成发展过程本身也经历了一个维度拓展、认识深化和系统优化的过程，由最初将工程的全生命周期视为单纯沿时间轴进行的一维线性串行简单活动；到1962年霍尔出版《系统工程方法论》(A Methodology for Systems Engineering)，将系统工程解释为一种解决实际问题的程式，采用时间和逻辑的二维形态分析方法，将系统生命周期各阶段和求解问题的逻辑步骤作为两个维度，形成二维平面系统工程活动矩阵，作为系统分析设计的可靠工具，有效定义和精确组织系统工程活动；再到增加知识维度，引入运筹学、控制论、信息论等新学科，顺应计算机、原子能、喷气推进等新技术的发展，响应二战后美苏争霸的军事需求，拓展了问题破解的路径和系统增值的机会，进一步提升了人类认识世界的视野和改造世界的能力。霍尔模型应用形态分析手段将系统工程方法论模型由一维拓展到二维并进一步增加到三维，与技术系统协调性进化法则下的“点——线——面——体”的几何形状进化路线高度契合，使系统工程全生命期管理模型系统内的工程人员的思维过程模型和工程对象的产品成熟度演进模型更加匹配。

2.3 改进型霍尔模型

作为一种相对比较成熟的系统工程方法论，霍尔模型几十年来持续丰富发展，但人类活动复杂性的指数级增长大大拓展了系统工程各个维度的内涵和外延，逐渐暴露出三维传统模型的内在局限性，主要表现在三个方面：一是未充分考虑各类外在环境因素对系统工程的影响；二是时间-逻辑二维活动矩阵起主导性作用，原有的知识维呈现学科门类按需罗列的泛化倾向，且弱化为系统工程方法的应用领域，不具备方法论指导性和实际操作性；三是基于文档的传统系统工程思路适用于20世纪机械化、电子化、自动化的科技和产业革命特点，但已不能满足当今信息化、网络化、智能化的发展需求。

图2 改进型霍尔模型

为了应对新科技革命和产业革命带来的全面挑战，综合运用不断迭代更新的现代系统工程理论、方法和技术，合理平衡系统工程的复杂性和精确性，对传统三维霍尔模型进行了相应扩展改进。一是在霍尔的三维结构体系的基础上，应充分考虑外在环境对于系统工程演进的，增加环境维度扩充为四维霍尔结构，增强模型系统与超系统环境要素的相互关系。二是引入DIKW(Data-Information-Knowledge-Wisdom)体系的认知维替换传统三维霍尔模型原有的知识维，赋予更为丰富深刻的意义和价值，弥合硬系统方法论与软系统方法论的分界，拓展霍尔结构体系的研究范围和适用领域。三是将逻辑-时间的二维活动矩阵抽象为系统工程过程的需求、方案、验证、物理、进化等五个域，便于描述主观世界认识和改造人工物理系统时基于系统工程过程不断解决问题的各类活动。

3 应急物流体系的改进型霍尔模型维度分析

应急物流体系包括运输、储存、配送等主要功能系统，装卸搬运、包装、维护保养和信息管理等辅助功能系统，包含体制、机制、设施、装备、资金、人员、物资、科技、理论、教育训练、信息及其组织形态，以及配套的标准规范、法规政策等支撑条件系统，是一个典型的复杂系统[5]。应急物流的本质是资源整合，核心是通过运用现代信息技术对应急物流各个环节进行综合集成和一体化整合，建立快速、精确、可靠、安全、低耗的应急物资保障体系，而系统科学和系统工程正是研究和解决“综合集成”“一体化”等系统问题的理论和方法[2]。

3.1 应急物流体系建设时间维分析

时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间进程顺序排列的全过程，分为规划设计(program planning or portfolio)、方案拟订(project planning and preliminary design)、研发计划(system development or implement project plan)、生产构建(production or construction)、分步实施(distribution and phase in)、运用消费(operation or consumption)和更新收尾(retirement and phase out) 七个时间阶段。具体到应急物流系统工程的时间维分析，可分为预先规划、方案拟制、功能分析、工程试验、流程调试、业务运行和更新改进七个阶段进行。

应自始至终用时间维的理念，按照上述阶段划分有序推进，并加强过程控制、质量控制和成果控制，明晰责权义务，加强评估监管。可行性研究应遵循实事求是的原则，兼顾时效性与经济性，综合考虑近期利益和长远利益，平衡局部和整体的关系，统筹安排推进进度。应急物流体系建设需要较长的时间充分做好可行性研究和初步设计论证等前期准备工作，在管理思想上用时间维的科学理念进行指导，按照理论准备和试点探索、过渡形态的现代应急物流体系、初级形态的现代信息化应急物流体系、成熟形态的现代智能化应急物流体系的路线图，依据进度表阶段划分和时间节点依次完成建设任务，达到预期目标。

3.2 应急物流体系建设逻辑维分析

逻辑维是指系统工程每个阶段的工作所应遵从的逻辑步骤，包括问题界定(problem definition)、指标设计(value system design)、系统综合(systems synthesis)、系统分析(systems analysis)、权衡优化(optimization)、决策制订(decision making)和实施计划(planning for action)等七个步骤。具体到应急物流系统工程的逻辑维分析，可分为明确问题、指标设计、方案综合、系统分析、系统选择、方案决定和实施计划七个逻辑步骤。

从逻辑维分析应急物流系统工程，应将应急物流体系视为一个有机的整体。第一，问题的明确，即要建设什么样的应急物流体系，涉及关键概念的界定，问题实质的把握和清晰的宏观描述。第二，确定具体的应急物体系建设要达到的目标及相关的指标体系设计。应急物流体系是一个典型的复杂系统，必须综合协调各方面的全方位、全过程、多层次自然灾害预防体系目标，多元目标的确定、优化和排序需要科学的指标评价体系，包括基础描述性指标、分析评价性指标和规划决策性指标。很多情况下，目标描述的精确性将一定程度妥协于系统的高复杂性，但指标体系应可量化、可操作、可验证。第三，对应急物流体系进行系统分析与综合,深入研究应急物流体系组成要素、结构功能、要素关联、界面交互[2]，应坚持问题驱动和目标导向，横向覆盖整个应急物流的主体和环境，纵向贯穿每一项具体活动的系统分析、工程、管理和运作，根据具体对象运用调查、假设、实验等分析方法，采用科学的统计、试验、图表、模型、软件等进行，涉及宏观、中观和微观各个层面的分析，并综合研究各部分的相互关系进行重构[4]。第四，从体制机制改革、系统综合集成、资源集约配置、创新工作模式、流程优化再造等方面对应急物流体系进行整体优化，制定应急物流组织指挥系统、力量系统、信息系统、法规标准系统和运行机制建设的决策构想，健全决策、运行、反馈、调控机制。第五，根据决策的结果实施，重点推进组织保障、理论先导、标准化建设、信息综合集成、应急物资储备、交通综合管控、军民融合发展、灾情管理系统、应急预案修订等重点工程建设，实现重点突破，稳步推进，整体跃升。

采用时间和逻辑的二维形态分析方法，将应急物流体系建设各阶段和应急物流系统工程的逻辑步骤作为两个维度，形成二维平面系统工程活动矩阵，作为应急物流体系分析设计的可靠工具，有效定义和精确组织应急物流体系建设活动。以对角线元素为例介绍如下：

A11：界定规划问题——应急物流体系建设的总体规划；

A22：方案指标设计——体系建设方案的指标系统构建；

A33：系统分析综合——对应急物流体系分析进行综合；

A44：试验系统分析——试验验证阶段对体系进行分析；

A55：进行调试优化——系统调试阶段进行的权衡优化；

A66：运行方案确定——制定应急物流体系的运行方案；

A77：实施系统更新——对应急物流体系进行建设升级。

进一步将逻辑-时间的二维活动矩阵抽象为系统工程过程的需求、方案、验证、物理、进化等五个域，描述主观世界认识和改造人工物理系统时基于系统工程过程不断解决各种问题的活动。

需求域:(A11,A21,A31,A41,A51,A61,A71)

方案域:(AX2,AX3,AX4,AX5,AX6) X=1,2,3，4

验证域:(AY2,AY3,AY4,AY5,AY6) Y=5,6

物理域:(A17,A27,A37,A47,A57,A67)

进化域:(A72,A73,A74,A75,A76,A77)

表2 应急物流体系逻辑-时间二维活动矩阵的五个域

3.3 应急物流体系建设认知维分析

认知维描述的是人乃至组织的智力资源层次结构的价值递增，反映了主观世界改造客观世界的认知过程，既包括人工物理系统全生命期的DIKW的管理和转化跃迁，也包括组织内现有DIKW在人工物理系统全生命期中的应用。传统三维霍尔模型基于文本的知识维在改进型霍尔模型的认知维中拓展为一个平面。新的认知维呈现了主观世界认识和改造客观世界过程中的认知过程和结果，随着对人工物理系统的认识不断深化、积累，形成数据→信息→知识→智慧的认知流，延伸和提升了应急物流体系的能力维度，应对了人工物理系统复杂程度指数级增长带来的挑战，将应急物流认知能力建设及其成熟度过程纳入应急物流体系建设的系统工程全流程全领域强化对应急物流体系的支撑作用。

图3 DIKW(Data-Information-Knowledge-Wisdom)体系

应急物流数据是通过对应急物流系统的原始观察、采集和量度获取，物流保障数据来源广泛，包括各类技术性能参数、教学科研院所的理论研究数据、应急投送保障基地、各应急物流示范园区、大型物流企业、重要交通枢纽、救灾物资储备库等的业务数据以及一线应急救援力量实际数据。

应急物流信息是指应急物流全过程中所产生的和所需要的物流及相关信息，包括物资资源信息、储备能力和仓储库存信息、运力和交通信息、管控和作业信息、基础支撑信息等，主要通过挖掘分析各类应急物流数据以及研究数据间的关系获取。通过运用现代信息技术和手段，依托应急物流信息系统，实现对应急物流信息的获取、分类、传递、识别、汇总、加工、分析、处理、跟踪、查询等一系列活动，提供准确、全面和实时的应急物流信息，及时为应急物流的建设发展、运转保障、管理决策和战略制定提供不可缺少的依据。

应急物流知识是基于各类相关的哲学、科学、工程、技术层面的多学科知识交叉融合，通过在应急物流建设、保障、管理过程中上运用应急物流信息而进一步发展完善。应急物流系统涉及很多不同的领域，包括系统论、信息论、控制论、运筹学、概率论与数理统计、经济学、现代管理科学、结构科学、交通工程、信息与通信工程、建筑工程、机械工程、项目管理、供应链管理等领域。通过知识域分析应急物流系统工程，必须充分重视有关专家的知识和不同领域之间知识的交叉与融合。在应急物流体系建设的各阶段和步骤，必须灵活地运用各领域专业知识综合指导实践，以确保应急物流体系建设的顺利进行。

应急物流通过利用5G、大数据、云计算、物联网等现代信息技术和区块链、量子技术、人工智能等新兴技术的革命性进展，在各类不确定场景下充分融会贯通、综合应用应急物流知识的过程中产生，体现防范化解重大风险和军民融合深度发展的迫切需要。依托物联网数据采集系统的信息识别技术手段，加快推动应急资源一张图工程，实现数据的跨部门精确高效采集，充分利用应急物流大数据，通过深度挖掘、云计算、机器学习和辅助决策等技术手段，建立健全“反应灵敏、运转高效、全面准确”的灾情统计报送管理体系，并将物资保障需求、计划、采购、储存、调拨、运输、核算、轮换、供应等环节的信息一体化，统筹中央和省级救灾物资管理的信息化和高效化，实现国家、军队和社会力量资源兼容共享、需求活动全程可视、供应环节无缝衔接、物流过程全局管控，结合灾害形势风险预判和应急救灾态势实时感知，能够先期制定保障预案、个性化物资采购储备、科学规划选址布局、救灾物资靠前部署、合理选择投送方式、应急调运辅助决策、动态规划配送路径，整合感知、认知和决策系统，促进应急物流体系智能化转型。大数据改变了传统信息处理机理，也影响着我们认识、理解物流的方式。大数据对于应急物流领域不仅是一种可供利用的技术手段，更为变革保障方式提供了全新思维方式和全面认知依据，带来更强的应急物流“洞察力”和“执行力”[6]。

3.4 应急物流体系建设环境维分析

环境维是指应急物流系统运行的外界环境和条件，宏观层面分为国际战略环境、国家政治环境、经济社会环境、科技环境、自然环境等，中观层面分为物流科技水平、信息技术基础、应急场景环境、灾后社会舆情、气象水文条件、政策法规制度、技术标准体系等，微观层面包括影响应急物流体系建设若干环节和内容的具体外在条件。

从环境维分析应急物流系统，应急物流体系的建设必须在环境的外在约束下进行。由于应急物流的特性，受到自然环境的影响较大，应适应复杂恶劣的自然环境，特别是具备应对抵御重大自然灾害的预案和能力。其次是社会环境，防灾减灾救灾事关社会稳定，应急物流系统的建设要适应社会环境的变化。此外，还应考虑政治、行政、经济、法律、社会、地理、文化、环保、科技、舆论、交通等环境的综合影响。

4 改进型霍尔模型分析对应急物流体系建设的启发

在应急物流体系的建设发展过程中应加强宏观统筹，强化系统思维和全局观念，综合运用现代物流理论和系统工程方法，推动应急物流体系建设，有效整合军地各类保障资源，实现聚优增效的系统集成，建立对应急救灾物资的筹集、生产、采购、流通、仓储、调拨、运输、配送等物流环节进行全过程管控和全系统优化的物资保障体系。从应急物流体系的整体出发，运用系统工程的理论和方法，有利于将采购、储存、包装、运输和配送等功能要素和业务流程视为一个整体，通过应急物流体系的分析、预测、建模、仿真、规划、评价、决策、管理和控制[7]，选择最优方案，合理调整应急物流领域建设布局、结构、重点、方式，着力突出效益问题，搞好前端设计和预案制定，不过分固化占用平时生产建设的资源，以适度的冗余度满足应急物流保障的需要，确保应急时能够以最小的代价换取最大的效益。通过合理管理、控制和利用应急物资保障过程中的信息流，促进与指挥流、物质流、能量流的贯通流动，有效助力“指挥流”，调控“物质流”，扩增“能量流”，优化资源配置结构和物流供应流程，实现应急物资快速、精确、安全、可靠、低耗、高效地作用于应急需求方向和用户，以满足未来应急物资保障的需要[8]。