基于矢量分析的后勤保障力模型理论研究

姚淼鑫，潘竞科，巩义权

(国防大学联合勤务学院,北京 100858)

后勤保障力是军队战斗力的重要组成部分。如何科学准确评估后勤保障力(即后勤保障能力)要素,对于指导军队后勤建设、为联合作战指挥员提供决策支撑等方面具有重要现实意义,也是当前部队亟须研究的课题。

1 相关理论

1.1 后勤保障力理论

军队很早就提出后勤保障力的概念,认为后勤保障力的本质就是物质保障能力，并且提出了以一定社会群体(军队)对后勤保障力的需要作为价值标准,建立后勤保障力效用、效率、效益、转换率、整合率等指标将勤务活动和物质转化统一,最终采用因素综合评估,因素比较评估,加权综合评估,模糊综合评估等方法对后勤保障力进行评估[1]。还有学者将后勤保障力分为保障速度和保障效益两个部分,通过建立了保障时间和保障效用的函数对后勤保障力进行了量化。一方面,对每一种保障确立一个有关保障时间的效用保障函数,六个效用之和则为总函数,另一方面,从保障成本出发建立另一函数,相互制衡,通过总效用的正负,判断战争成败[2]。这些都是对后勤保障力的不断探索,但是笔者认为后勤保障力与物理上的力具有类似性质,可以运用矢量方法进行分析。即,后勤保障力的本质是物质,可以分为直接物质保障即各类物资保障,以及间接物质保障(各类专业技能保障)。 同时物质流动有大小、方向和作用点,具备矢量的全部特性。这点与王宗喜教授在《物流矢量分析方法初探》中提出的物资流动有大小、方向和作用点等矢量的全部特征,可以利用矢量方法分析物资流动问题不谋而合[3-4]。

1.2 关于矢量

在物理学研究中,对有些运动状态的描述中既要给出其量值大小,又要表明其方向,即矢量。矢量可以用一条有向线段来表示,如图1所示。线段的长度表示矢量A的大小,又称A的模,箭头的指向表示其方向。矢量A和B合成服从平行四边形法则:以这两个矢量为邻边作平行四边形,从两矢量始端的交点引出该平行四边形的对角线矢量C,如图2所示,C就是矢量A和B的合矢量。根据图2中的几何关系,可求出合矢量C的大小,并确定其方向[5]。

图1 矢量

图2 矢量的合成

2 后勤保障力矢量分析方法

后勤保障力矢量分析主要是在作战环境下,各级作战指挥员针对后勤关键物资、关键勤务保障满足度分析的一种定性和定量相结合的判断方法。其结果主要面向各级作战指挥员,为各级指挥员提供作战决策支撑。由于后勤保障力的本质是物质,且物资保障和勤务保障是可以转化的,下文笔者以物资保障为例进行矢量分析。

2.1 基本思路

首先,单模型主要是将某一类影响作战效果的关键物资保障力分解成为数质(Q)、时空(St)和军事意图(I)方向上三维空间矢量,并分别计算各维度后勤保障满足度(实际保障与作战需求的比率,且不能低于作战需求的最低承受度),再利用矢量合成原理将三维空间矢量合成总后勤保障力矢量。通过分析总后勤保障力的方向和大小判断此次后勤保障是否有效,以及后勤保障单位优势、短板和保障力的强弱。

其次,在数质(Q)方向上根据多种关键物资(勤务)重要性进行加权综合评估,在时空(St)方向上根据作战部队保障需求程度进行加权综合评估,以及军事意图(I)方向上根据作战阶段保障与作战的拟合度进行加权综合评估,最后通过矢量方法聚合,得到后勤保障力P,若P的值不为零则此次后勤保障有效,其数值的大小与最优保障(三个方向均为1)、最低保障的函数关系构成物资保障的可用度。

2.2 单位模型

1)物资保障影响因素分析。军事物资保障是为达军事目的而存在,解决军事物资时空矛盾的活动,具有数质时空四大特性。假定外部环境对其干扰为0。则后勤保障力P可以抽象为由数质方向上的矢量Q、时空方向上的矢量St、军事意图方向上的矢量I合成而来。

则有

P=(Q,St,I)

(1)

其合成方法如图3所示:

图3 物质流示意图

在作战环境下,如不考虑动员、时间等因素,数质方向矢量Q主要的影响因素即为后勤储备的数量结构规模以及运输途中损耗。军事意图方向上矢量I是后勤指挥员对作战意图的理解和领悟,可以采用后勤保障预案与作战方案的吻合度来衡量。

时空方向上矢量St包含时间和空间两个维度,但是笔者认为两个维度均可以由军事物资保障速度统一起来,即军事物资时间矛盾和空间矛盾都可以转化成军事物资保障速度问题。当S=V·T,S是一个固定值,当军事物流速度达到足够大,T可以忽略不计,因此解决军事物资时间矛盾其实质是解决军事物资保障速度的问题;军事物资的空间矛盾我们通常以仓储的方式解决,因此,出现军队系统在各个方向上存在大量的战备仓库,这些其实质是由于军事物资保障速度较慢,才以空间换时间的方式增强军事物资保障速度,当速度达到一定程度,完全可以采取以时间换空间,实现军事物资时空矛盾的统一。综上,时空方向上矢量St本质其实是军事物资保障速度。

2)基于作战需要各影响因素满足度分析。在作战部队需求比较明确的情况下,指挥员按照对作战重要程度把物资划分成若干个等级,如关键物资,重要物资,一般物资等分类进行分析并制定满足度标准范围,再根据后勤保障准备情况得出各方向的满足度。以关键物资为例,在数质方向上,不考虑动员和时间因素,仅考虑后勤储备的多少以及运输途中的货损,关键物资保障数量质量低于α(0≤α≤1),则该类物资在数质方向的满足度为0;在时空方向上,在规定的时间内,根据物资运输速度及装卸搬运时间,送达的物资低于β(0≤β≤1),则该类物资在时空方向的满足度为0;在军事意图方向,采用专家打分法考察后勤保障预案与作战方案的吻合度,如果军事吻合度低于γ(0≤γ≤1),则该类物资在军事意图方向满足度为0(注:α、β、γ可以根据具体不同作战样式进行计算机仿真模拟,利用蒙特卡洛模拟方法得出)。则有

Qn=Qn(Qn≥α);

Qn=0(Qn<α);

Stn=Stn(Stn≥β);

Stn=0(Stn<β);

In=In(In≥γ);

In=0(In<γ)。

最后由三个方向满足度Q、St、I矢量合成后勤保障力P。在作战环境下我们,规定若P位于Q、St、I任意二者确定的平面中,则保障力不足以支撑作战,P值为0。

则式(1)表述为

Pn=(Qn,Stn,In)

(2)

其中:

Pn=Pn(当Qn≥α且Stn≥β且In≥γ时);

Pn=0(当Qn<α或Stn<β或In<γ时)。

3)矢量分析结果的运用。某类物资矢量分析结果为,Q、St、I的大小分别为0.6、0.4、0.8(假定0.6≥α、0.4≥β、0.8≥γ),则根据勾股定理,|P|=1.07。如图4所示,我们可以发现该类物资保障在拟制保障方案时进行了充分的考虑,储备结构规模相对合理,但运输效率相对较低，制约了该类物资保障效能。

图4 A类物资矢量分析结果

P值的大小在某类物资保障中没有实际意义,但是多类物资不同保障实体分析得出大量结果进行比较时将具有现实意义，如表1所示，可以分析同一个部队哪些物资保障能力较强,哪些物资保障能力较弱，也可分析同一种物资各实体保障能力的强弱。

表1 后勤物资保障力分析表

2.3 聚合模型

战场环境下,指挥员关心的关键性物资可能为若干种,比如弹药、油料、药品等(见图5),得到

(3)

根据各物资对于战场的重要程度赋权重系数(一般采用主、客观相结合的赋权方法,如层次分析法、G1法、G2法,主成分分析法、熵值法以及CRITIC法),可得

(4)

得到

Q=A×Q′

(5)

而在St的方向上,保障部队能对不同梯队的部队进行保障,如一线部队、二线部队、后备队等,其与保障部队距离、道路情况以及吸引敌方火力情况都不一样,因此

(6)

可根据该场战役中保障的重要程度进行赋权(见表2)，赋权方法同上

(7)

得到

St=B×St′

(8)

图5 后勤关键物资分类

表2 保障目标部队等级

I的方向上,把作战分为作战阶段1、作战阶段2、作战阶段3等,则

(9)

根据各阶段作战后勤保障方案满足作战意图程度进行赋权(一般采用专家调查法):

(10)

得到

I=C×I′

(11)

将(2)、(3)、(4)代入公式(1)得到:

P=(A×Q′,B×St′,C×I′)

(12)

2.4 实例应用分析

某战区联合作战演习中联合作战指挥中心后勤要素对此次演习的后勤保障能力进行评估,经分析认为此次联合战役的关键物资分别为通用弹药Q1、油料Q2、药品Q3,根据此次联合战役样式、对后勤物资重要程度赋权分析以及后勤需求预计得出,其重要程度依次为a1=0.5,a2=0.3,a3=0.2,现有后勤物资储备数量质量满足度分别为|Q1|=90%,|Q2|=80%,|Q3|=70%;保障作战对象分别为一类部队St1,二类部队St2,三类部队St3,根据作战样式中作战部队保障重要程度赋权分析、物资分布、运投能力和作战强度综合得出,保障的重要程度分别为b1=0.8,b2=0.1,b3=0.1,保障部队的时空满足度分别为 |St1|=50%,|St2|=80%,|St3|=90%;联合作战分为3个阶段I1,I2,I3,经专家评估,各阶段作战后勤保障方案满足作战意图的重要程度为c1=0.2,c2=0.6,c3=0.2,每个阶段后勤保障方案与实际作战方案的吻合度为|I1|=80%,|I2|=60%,|I3|=40%,假设Qi(i=1,2,3),Sti(i=1,2,3),Ii(i=1,2,3)均分别大于α,β,γ(假定此次联合战役样式经蒙特卡洛随机方法确定,α=0.7,β=0.5,γ=0.4),则|P|≠0,可得

P=(Q,St,I)=(a1×Q1+a2×Q2+a3×Q3,b1×

St1+b2×St2+b3×St3,c1×I1+c2×I2+c3×I3)

=(0.5×0.9+0.3×0.8+0.2×0.7,0.8×0.5+0.1×0.8+0.1×0.9,0.2×0.8+0.6×0.6+0.2×0.4)

=(0.84,0.57,0.6)

|P|=1.18,可用度L=29.4%,即针对此次演习,后勤物资保障实际可用为29.4%。

3 后勤保障力矢量分析方法不足与改进

3.1 分析的前提条件

后勤保障物资流动有大小、方向和作用点,具备矢量的全部特性。但是矢量有一个前提条件,即在矢量的任何一点上都是同质的,而且速度是匀速的。所以我们在进行矢量分析前要将后勤保障物资进行分类,越细同质化越高,矢量分析结果越精确。另外,此类后勤保障物资分析主要为指挥员提供大致后勤保障能力判断,属于事前分析,因此笔者假定作战保障物资需求为匀速。即使作战保障物资出现非线性需求,可以通过细化保障时间段的方法将作战保障物资设定为匀速。

3.2 方法的缺点和不足

首先,由于分析方法前提条件比较严格,对于后勤物资保障而言,将对后勤物资分级分类处理分析,甚至还要按时段区分开来,这无疑使工作量巨大。其次,影响后勤物资保障的因素很多,如战场环境、人员素质等,建立怎样的后勤物资保障影响因素维度空间也颇具争议,但是笔者只是提出一种方法和思路,具体分析仍需见仁见智。再次,对于满足度标准范围,这是一个比较难以标准化问题,不同的指挥员不同的作战样式甚至不同的作战部队都会有不同的满足度标准范围,这需要借助作战指挥员的经验以及历史经验数据综合得出。

4 结束语

通常对后勤保障能力的评估是从后勤专业的角度进行分析,而本文以后勤物资保障为例,从作战指挥员关心的数质、时空以及与军事意图吻合度三个维度对后勤保障力进行分析,并得出复杂环境下后勤保障力矢量分析方法,为作战指挥员决策提供支撑。笔者设想,下一步除了后勤物资保障问题,还可以建立勤务技能矢量分析模型,既可以分析战略后勤保障问题,也可以研究战役战术后勤保障问题。总的思路是把后勤保障关键问题分类建立矢量分析模型,根据实际利用指数法、综合法、集成分析法和灰色模糊法等传统分析方法聚合汇总。