部队机动投送计划选择的多属性决策模型及求解

彭成宇

(陆军军事交通学院，天津 300161)

1 问题现状

通过对“兵力投送”、“部队机动”以及“联合投送”的定义[1-2]，机动投送可定义为“部队为达成一定的作战目的，争取战场主动或营造有利态势，综合运用自身建制运力和其他运载工具，将军事力量输送到作战或任务区域的军事行动”。部队实施机动投送通常是在上级作战任务和投送指示明确的情况下拟制具体机动投送计划，涉及确定投送方式、部队梯队编组、选择投送路径、明确装卸及转运事宜以及协调投送保障资源等重难点问题。投送计划的优劣主要体现在投送方式和路径选择，二者是相互影响的过程，选定投送方式是选择对应投送路径的前提，投送路径的选择又是衡量投送方式优劣的依据，在进行评估时不能将二者独立思考。

目前部队机动投送方式和路径选择往往采取定性的选择方法。通常根据被投送装备物资的技术特征，投送距离、投送路径所处的环境以及上级指定要求，结合不同投送方式的经济技术特性选择最适合的方案，随意性较大。赵言涛[3]、王多姿[4]等在地方物流运输方式评估模型方面的研究和张衡[5]、海军[6]、王春颖[7]等在部队投送能力评估和方式选择方面的研究，对本问题研究具有借鉴意义和指导价值。

2 多属性决策模型建立

2.1 评估指标体系的构建

王多姿[4]将运输成本、时间、风险、便捷性、准时性五大因素作为选择运输方式评价指标，同时以ELECTRE-I算法完成计算分析，得出相对合理结论；海军[6]利用层次分析法在投送方式分担率上考虑运载能力、在途时间、运费、装载速度、运行间隔、运达准确性因素；王春颖[7]提出的基于能力的战略投送能力评估指标中考虑通道运输能力、枢纽衔接转运能力等影响因素。综合考虑部队机动投送的特殊性、结合文献研究，本文选择投送持续时间、投送风险[8]、投送便捷性、投送成本构建计划选择的评估指标体系，并运用信息熵权法确定属性权重，采用ELECTRE-I算法进行求解，为部队机动投送计划选择提供参考依据。

2.1.1 投送持续时间

投送持续时间由途中行驶时间和发出准备时间组成。途中行驶时间可依据区段内的路径里程与投送方式对应运载工具的运行速度计算可得；发出准备时间，与运载工具筹备时间、装卸(转运)点的日投送(卸载)梯队数量、部队装卸训练水平等有关。

2.1.2 投送风险

指挥员根据战场动态信息和任务意图理解，对投送区域内的自然环境、社会环境、通道设施、我军操作以及敌军破坏6个方面潜在风险发生概率综合研判。自然环境风险包括自然灾害、天候、地形等对投送方式的影响，执行抗震救灾、跨区远程投送任务时须重点考虑；社会环境风险主要是指沿途社情、民情、文化背景的影响，通常在跨域投送须重点考虑；基础设施风险考虑沿途路线、枢纽及卸载的基础设施情况，如我国东西路网基础设施差距大，采用公路投送时易造成道路拥堵等迟滞投送行动的风险；我军操作风险主要是对人员进行驾驶操作、装卸载及衔接转运环节潜在风险进行评估；敌军破坏风险主要是敌情影响下对投送道路和被投送部队打击概率的预判评估。

2.1.3 投送便捷性

投送便捷性根据途中交通枢纽装卸能力、衔接转运能力、组织工作量和难度进行确定，如航空运输运量小、装备适运要求高、被运对象数量较多时，容易增加投送组织工作量，降低便捷性。

2.1.4 投送损耗

机动投送的核心是将部队整建制投送到作战任务地域，确保到达预定地域后能快速形成战斗力。在投送过程中应最大程度上减少部队损耗，保持人员、装备的良好作战状态。如为减少投送时装备性能损耗设置运距限制，履带装备机动距离达20 km以上时需采取铁路方式；摩托化机动距离应控制在中短距离，行驶里程越长，组织难度越大、事故情况多，人员装备状态损耗大，在持续中距离行驶后损耗出现倍数增长。

2.2 多属性模型评价过程

部队机动投送方式选择是多属性决策问题，但不同属性之间具有一定的补偿性，如铁路投送适合投送距离较远、运量大、受天候影响小的情况，在靠近部队待机地域或作战前沿会带来较高的投送风险；水路运输运量大，转运方便，投送损耗低，但运输时间长，体现各属性之间具有“部分补偿性”的特征。

基于部队机动投送计划选择影响因素之间具有“部分补偿性”的特征，采取改进ELECTRE-I算法，通过计算一致阈值和矛盾阈值的方法分别构建属性一致占优矩阵和矛盾占优矩阵，分析属性间的“部分补偿性”的特征，通过集成占优矩阵进行备选计划排除，选取最优投送计划。

首先构建决策矩阵R=(xij)i×j，其中xij是计划Ai的影响因素Xj的评价值。

3 模型求解——ELECTRE-I算法

ELECTRE-I算法是针对多属性决策问题中选择问题的算法，计算步骤如下：

步骤1，计算加权规范化决策矩阵V。V(Ai)=WR,W=(ω1,ω2,…ωm)，其中ωj是属性Xj的权重，rij是决策矩阵R中xij的标准化处理结果。

步骤2，确定一致集和矛盾集。为判断决策方案Ak和Al之间的优于关系，将属性比较的集合划分为两个不相交的子集：一致集Ckl和矛盾集Dkl，Ckl由所有偏好Ak不劣于Al的准则组成，其补集为矛盾集Dkl。

Ckl={j|xkj≥xlj}，Dkl={j|xkj

基于阈值构造属性一致占优矩阵F：若ckl≥c，则fkl=1，否则为0。矩阵中元素1代表一个方案对另一个方案的优势。

基于阈值构造属性矛盾占优矩阵G：若dkl≤d，则gkl=1，否则为0。

步骤7，计算属性集成占优矩阵E。属性一致占优矩阵F与矛盾占优矩阵G的交点，得到属性集成占优矩阵E=[ekl]，其构成要素ekl=fkl·gkl。

步骤8，筛选，剔除不合适的方案。

根据ELECTRE-I算法，在属性集成占优矩阵E计算中比较各方案进行排除。

4 实例分析

某部由 A营区综合利用铁路、公路、水路3种运输方式机动至B地区完成部署，附近水域为渤海湾，共12个梯队，拟制3个计划:选择公路投送,铁路投送和公水联投。依据构建的指标体系选取投送持续时间、投送风险、投送便捷性、投送损耗4个属性构成投送方案的属性集合，并对其中定性指标进行综合量化处理，投送风险和投送损耗为成本指标，投送便捷性为效益指标。指标属性评价值见表 1，定量等级量化见表 2。

表1 机动投送计划属性评价值

表2 定量等级量化

步骤1：建立决策矩阵和属性权重确定。根据机动投送计划属性评价值，得到决策矩阵R:

对决策矩阵R进行规范化处理可得：

根据信息熵权法计算权重，计算结果如下：

当指挥员没有偏好的权重系数时，直接采用wj作为权重系数;如果指挥员对指标有偏好主观权重，需要对权重系数进行修正。

计算加权规范化决策矩阵V：

步骤2：确定一致集Ckl和矛盾集Dkl。

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

步骤3和步骤4：构造一致矩阵C和构造矛盾矩阵D。

步骤5：计算属性一致占优矩阵F。

步骤6：计算属性矛盾占优矩阵G。

步骤7：计算属性集成占优矩阵E。

步骤8：对方案进行排除选取。由集成占优矩阵可得铁路投送和水公联投的方案比公路投送方案好，排除方案1；铁路投送比水公联投好，排除方案3，最终选取铁路输送的方式。一般情况下符合部队远距离机动投送的选择结果，能够较好地减少投送损耗，保持部队人员和装备的战斗状态。

5 结束语

机动投送计划选择是一个多案比较优选的客观过程，要求依据一套评估标准对每个候选的行动计划逐一进行分析和比较，从而向指挥员推荐一套更为合理的行动计划。本文构建以投送持续时间、投送风险、投送便捷性、投送损耗为评估指标的多属性决策模型，结合ELECTRE-I算法进行机动投送计划的优选，最后通过实例验证了模型和方法的可行性和科学性。