基于人员分配的舰载机出动调运指挥模型

高东博，石章松，王 旋

（海军工程大学兵器工程学院，武汉 430000）

0 引言

舰载机作为大型水面舰艇战斗力的核心关键，其航空保障能力至关重要。在各国的大型水面舰艇发展建设中，舰载机航空保障能力都被视作核心作战能力，而舰载机调运指挥能力是衡量其作战能力的重要标准。因此，提高舰载机调运指挥能力，可以缩短舰载机保障时间，从而提高舰载机出动率。根据作战保障任务需要，开展舰载机精准化调运指挥，是提高舰载机出动率的有效途径。目前，关于舰载机调运指挥的相关研究较少，如杨炳恒等进行了舰载机调运作业流程优化研究［1-2］；桂周等通过分析舰载机机库内调运流程，将其划为5 个阶段，使用短进程优先的方法设计并分析了两种调运方法［3］。

舰载机调运指挥是指使用飞机牵引车将舰载机从一个位置转运至另外一个位置。舰载机出动调运指挥主要是指根据作战任务需要，机库保障人员通过飞机牵引车将机库停机位处的舰载机转运至飞机升降机，再由飞行甲板保障人员通过飞机牵引车将舰载机转运至甲板停机位。可见，在舰载机出动调运指挥过程中，保障人员的合理分配是关键所在。合理进行人员分配，可以提高保障工作效率，减少保障人员工作时间。在人员分配的研究领域，目前已有相关学者对此进行研究。吴晓辉基于排队论建立战时战术级维修力量分配模型，使装备平均维修时间最短，解决了战术级维修力量分配问题［4］；魏晓梅等人以残奥会工作人员的工作岗位科学分配为例，采用模糊数学方法进行数据处理，运用运筹学方法进行优化，取得了良好的效果，达到了科学优化、节约成本的目的［5］；邓斌等人根据雷达装备计量保障工作的特点，提出了计量保障人员分配的数学模型，给出了效益矩阵的求解方法，并通过算例进行了验证［6］。

1 舰载机出动调运保障任务分析

在舰载机调运保障中有多个保障阶段，需要安排保障小组分工协作，共同完成保障任务，具体如表1 所示。

表1 调运保障工作时序Table 1 Timing of dispatching and transportation support work

在实际保障工作中，阶段1～3 由机库调运保障小组负责，阶段4 是飞机升降机保障小组负责（工作时间t4主要由飞机升降机装备性能决定，相对固定），阶段5～7 由飞行甲板调运保障小组负责。

合理分配调运保障小组去完成各阶段保障任务，从而在缩短舰载机出动时间基础上，最大限度减少调运保障人员平均工作时间。

下面以4 架舰载机出动为例，对舰载机出动调运指挥人员分配问题进行描述。根据飞行保障工作经验，为保障舰载机最快出动，需前后飞机升降机同时转运舰载机出库，具体流程如图1 所示。

图1 舰载机出动调运保障流程Fig.1 Support process of shipboard aircraft dispatching and transportation

从调运保障工作流程来看，为保障4 架舰载机同时起飞，舰载机出动调运指挥时间主要取决于飞行甲板最后1 架机保障完成时间；1 架舰载机要完成出动需要经过机库转运、飞机升降机保障、甲板转运3 个环节，为保障4 架机调运需要，缩短舰载机出动时间，机库转运时至少需要前后飞机升降机处各安排m1个调运保障小组，飞行甲板转运时至少需要前后飞机升降机处各安排m2个调运保障小组。现有调运保障小组m 个（m≥8），各组在各调运路线上保障能力（以转运时间衡量）不同，合理进行人员分配，才能在缩短舰载机出动时间基础上，最大限度减少调运保障人员平均工作时间。

由保障经验得知各调运保障小组保障能力，如下页表2 所示。

表2 调运保障小组保障能力对应Table 2 Correspondence of support capacity of the dispatching and transportation support team

2 基于人员分配的舰载机出动调运指挥模型

根据舰载机飞行常识，舰载机起飞滑行起始点都在舰艉方向。为保障舰载机迅速出动，减少舰载机调运次数，舰载机出库转运至甲板时，往往直接转运至起飞滑行起始点（甲板空间和保障资源满足保障条件），进行必要的加油、供电、充气、挂弹作业后进行滑行放飞。从4 架舰载机出动调运保障流程来看，4 条舰载机调运保障流程路线图中调运路线1→3 和调运路线2→4 是最长的调运保障流程路线，也是耗时最长的调运路线。为缩短舰载机出动时间，因此，在人员分配时应优先保障这两条调运保障流程路线最短，也即确保调运路线1、2、3、4 总的保障时间最短，这是由m 个调运保障小组负责4条调运路线的竞争性指派问题［7］。

设置分析变量Xij

完成4 条调运路线总时间为Z，矩阵系数为A，Aij代表调运保障小组i 采用调运保障j 的路线。

目前有4 条调运路线，m 个调运保障小组可以承担，允许负责第i 调运保障小组的路线数为Ki，，保证每条调运路线均有调运保障小组负责，建立舰载机调运指挥人员分配竞争性指派问题的数学模型：

为缩短舰载机出动时间，最大限度减少调运保障人员平均工作时间，在参加保障的调运保障小组数量固定情况下，也就是要求各调运保障小组总的保障时间最短，这是一个m～4 个调运保障小组负责4 条调运路线（调运路线5、6、7、8）的指派问题，具体求解方法及建模同上。

3 实例分析

20XX 年，美国以怀疑Y 国有大规模杀伤性武器为由，派遣以“里根号”航空母舰为核心的航母打击编队进行远洋跨区域作战。战争期间，在印度洋某海域时，航母编队指挥所发现Y 国4 架米格-25战斗机已突进入编队中，立即命令“里根号”航空母舰出动4 架F-18A 战斗机空中拦截打击。为在最短时间内完成舰载机出动任务，又能在持续高强度作战中降低保障人员作业强度（最大限度减少调运保障人员平均工作时间），应如何开展调运指挥工作，合理安排舰载机调运保障人员。

实例分析不难发现：该问题是4 架舰载机出动调运指挥人员分配问题，可以进行调运保障流程分析、建立模型进行解决。

根据美国“里根号”航空母舰实际情况（有4 部飞机升降机），结合前期保障工作经验，可知调运保障小组保障能力如下页表3 所示。（以下数据均为模拟数据）

表3 美国“里根号”航空母舰调运保障小组保障能力对应Table 3 Correspondence of the support capability of the US aircraft carrier“Reagan”aircraft carrier dispatching and transportation support team

分析：

为缩短舰载机出动时间，人员分配时应优先保障调运路线1、2、3、4 总的保障时间最短。

1）建立2 架沿调运路线1→3 和调运路线2→4 进行出动的舰载机的调运保障小组能力对应表（1），如表4 所示，是典型的竞争性指派问题。

表4 调运保障小组保障能力对应（1）Table 4 Correspondence of support capacity of the dispatching and transportation support team（I）

2）将表4 看成一个矩阵A。

3）按照竞争性指派问题的匈牙利方法不难求解得最优解［7］，调运保障小组2 负责调运路线1，调运保障小组6 负责调运路线2，调运保障小组1 负责保障调运路线3，调运保障小组4 负责调运路线4，总的最短时间为14.7 min。

另外两架沿调运路线5→7 和调运路线6→8进行出动的舰载机由调运保障小组3、5、7、8 负责保障。

1）建立两架沿调运路线5→7 和调运路线6→8进行出动的舰载机的调运保障小组能力对应表（2），如表5 所示，是典型的标准形式最佳指派问题［7］。

表5 调运保障小组保障能力对应（2）Table 5 Correspondence of support capacity of the dispatching and transportation support team（II）

2）将表5 看成一个矩阵B

3）按照指派问题的匈牙利方法不难求解得最优解［7］，调运保障小组7 负责调运路线5，调运保障小组3 负责调运路线6，调运保障小组5 负责保障调运路线7，调运保障小组8 负责调运路线8，总的最短时间为11.5 min。

经过建模计算，要实现最短时间内完成舰载机出动任务，又能在持续高强度作战中降低保障人员作业强度，“里根号”航空母舰4 架舰载机出动调运指挥人员分配如表6 所示。

表6 4 架舰载机出动调运指挥人员分配Table 6 Allocation of command personnel for the dispatching and transportation of four carrier-based aircrafts

调运保障小组累计保障时间最短为T：

调运保障小组平均工作时间最短为t：

4 结论

舰载机出动调运指挥作为舰载机出动的关键环节，是制约舰载机出动率的重要因素，而高强度的舰载机出动需要保障人员的高负荷工作。为提高舰载机出动率，最大限度减少保障人员平均工作时间，必须对舰载机出动调运指挥进行优化。合理进行人员分配可以优化调运指挥流程，从而提高舰载机出动率，减少保障人员工作时间。因此，本文在经验总结、综合分析的基础上，建立了基于人员分配的舰载机出动调运指挥模型，进行了舰载机出动调运指挥优化，为提高飞行保障效率、减少保障人员工作量提供了理论参考。