装备保障网络优化设计问题研究

论文摘要

现代高技术战争中装备保障的重要性愈加突出,对保障系统的反应速度和保障能力要求越来越高。装备保障网络是以装备保障设施为依托,将各种保障资源按照一定的要求和原则合理部署而最终形成的一个网络化布局的保障体系,其优化设计是装备保障系统构建决策过程中的重要工作和关键环节,最终的决策方案对保障系统的服务能力、服务质量、运行成本都具有直接、重要的影响。论文结合装备保障问题的特殊性,借鉴现代供应链与物流理论、决策理论和规划方法等的研究成果,对装备保障网络优化设计问题进行深入研究,目的是结合不同的决策时机、决策目标以及不同的保障业务类型,探讨装备保障网络的优化设计方法。主要研究内容如下:(1)针对装备保障网络设计问题的多利益主体特性,提出了综合多属性决策的保障网络设计方法。该方法首先从安全性条件、交通条件、展开条件和水电能源条件以及气候、地质结构条件等方面抽取决策属性,建立评价指标体系,由装备保障部门据此对保障设施备选位置进行多准则评价,确定可用的设施备选址点集合;然后,综合考虑被保障单位对保障服务的实际要求(如对物资的品种、数量、以及保障时效性要求等)与保障部门的实际保障能力,建立网络设计决策的数学规划模型,以在备选点集合中选择建设保障设施,确立保障服务关系,并对应配置资源。该方法实现了多属性决策方法和数学规划方法的优势互补。(2)建立了装备战略保障设施的多级覆盖设施选址模型,提出了基于分布估计算法的模型求解算法。首先结合战略保障设施的作用和建设时机,分析总结了战略保障所具有的多源保障和多重时效性标准特征;然后,在现有的最大覆盖设施选址模型基础上对“覆盖”概念进行了有效地扩展,以使有限的设施及其储备的资源对潜在作战方向或作战区域的保障效果最大化为目标,建立了装备战略保障多级覆盖设施选址模型,并基于分布估计算法研究了模型求解方法;最后,通过计算示例进一步阐述了多级覆盖建模的思想,并用实验分析了算法参数对算法质量和效率的影响。(3)建立了战役供应保障网络设计模型,设计了模型的启发式求解框架。以既定战役作战任务和作战方案条件下的装备弹药供应保障问题为背景,对装备保障前进基地和补给站的设施选址问题进行了研究,建立了综合考虑战役供应保障系统的多层次性、多物资特性、多种保障方式综合运用等特性,以及装备保障的时效性要求、保障设施的容量限制和运力限制等因素的网络优化设计模型,模型目标是最大化能及时运达的作战物资对战役任务的支撑程度。然后基于禁忌搜索算法研究建立了模型的启发式求解框架,并以计算示例验证了该模型和算法的有效性。(4)以防御作战样式下陆军装甲装备的战役维修保障为背景,研究了战役装备维修保障网络优化设计问题。首先分析了该问题的特性,然后根据维修资源有限与否、资源有限条件下的资源配置方法以及保障单位与作战单位之间保障关系的确立规则,分六种情形建立了不同的决策环境下由维修基地和维修站两级设施构成的维修保障网络设计问题的数学规划模型,给出了模型的启发式求解过程。模型优化的目标是在保证装备维修保障的军事性目标,即损伤装备在各维修设施处的无等待修复率高于给定水平的前提下,优化保障设施的选址、设施与作战单位间的保障关系以及设施处的资源配置方案,以最小化系统的总期望成本,提高保障网络建设的经济性。最后用计算示例对所建立的优化模型和求解过程进行了验证。文章最后总结了全文的研究内容,并对进一步的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 现代战争中装备保障的重要性越来越突出
• 1.1.2 现代战争中装备保障的难度越来越大
• 1.1.3 提升装备保障能力的使能技术和措施
• 1.2 论文研究的出发点
• 1.3 网络优化设计问题研究现状
• 1.3.1 传统决策方法
• 1.3.2 规划方法
• 1.3.3 仿真方法
• 1.3.4 现有研究的不足之处
• 1.4 论文的研究内容与创新点
• 1.4.1 论文的主要内容与结构安排
• 1.4.2 论文的创新点
• 第二章 装备保障网络优化设计基本理论框架
• 2.1 装备保障与保障网络设计问题基本概念
• 2.1.1 装备保障
• 2.1.2 装备保障组织管理模式及其发展
• 2.1.3 装备保障网络
• 2.1.4 装备保障网络设计
• 2.1.5 装备保障网络建设过程
• 2.2 综合多属性决策的保障网络优化设计方法
• 2.2.1 收集信息，明确保障任务，制订保障目标
• 2.2.2 保障设施备选址点评价选择
• 2.2.3 建立规划模型，确定网络结构和运行机制
• 2.3 本章小结
• 第三章 战略保障设施选址问题研究
• 3.1 战略保障设施选址问题描述
• 3.1.1 战略保障设施的作用和建设时机
• 3.1.2 战略保障设施选址问题特征分析
• 3.2 战略保障设施多级覆盖选址模型
• 3.2.1 传统的最大覆盖选址模型及其局限性
• 3.2.2 多级覆盖的定义
• 3.2.3 战略保障设施多级覆盖选址模型
• 3.3 基于分布估计算法的模型求解算法
• 3.3.1 分布估计算法简介
• 3.3.2 基于EDAs 的模型求解算法
• 3.4 计算示例与算法讨论
• 3.4.1 示例设计
• 3.4.2 计算结果
• 3.4.3 算法效率分析
• 3.5 模型的扩展
• 3.6 本章小结
• 第四章 战役装备供应保障网络设计问题研究
• 4.1 战役装备供应保障网络设计问题描述
• 4.1.1 战役装备供应保障的组织
• 4.1.2 战役装备供应保障网络建设问题
• 4.1.3 战役装备供应保障网络设计问题特征分析
• 4.2 战役装备供应保障网络优化设计模型
• 4.3 模型求解算法
• 4.3.1 基于禁忌搜索算法的启发式求解框架
• 4.3.2 给定选址方案下的运输方案求解过程
• 4.4 计算示例
• 4.4.1 示例想定与参数设置
• 4.4.2 优化结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 战役装备维修保障网络设计问题研究
• 5.1 战役装备维修保障概述
• 5.1.1 战役装备维修保障的组织方法和指导原则
• 5.1.2 对本章研究内容适用范围的界定
• 5.2 战役装备维修保障网络设计问题描述与分类
• 5.2.1 维修保障网络及其设计问题
• 5.2.2 战役装备维修保障网络设计问题特殊性分析
• 5.2.3 战役装备维修保障网络优化设计问题分类
• 5.2.4 建模假设
• 5.3 情形1 下的维修保障设施选址与资源配置决策模型
• 5.3.1 建模
• 5.3.2 模型求解
• 5.4 情形2 下的维修保障设施选址与资源配置决策模型
• 5.4.1 建模
• 5.4.2 模型求解—基于基因组的禁忌搜索算法
• 5.5 情形3 下的维修保障设施选址与资源配置决策模型
• 5.5.1 建模
• 5.5.2 模型求解
• 5.6 情形4 下的维修保障设施选址与资源配置决策模型
• 5.6.1 建模
• 5.6.2 模型求解
• 5.7 情形5 下的维修保障设施选址与资源配置决策模型
• 5.8 情形6 下的维修保障设施选址与资源配置决策模型
• 5.9 计算示例
• 5.9.1 示例背景与参数设置
• 5.9.2 实验结果
• 5.10 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间取得的成果
• 附录 缩略词表