[发明专利]一种应急抢修资源优化决策方法

说明书

技术领域

本发明是为提高战场应急抢修水平，科学调配抢修资源的一种方法，特别是在现有资源不能满足维修需求的条件下而能充分发挥资源的最大效益，该方法也能直接应用于应急救援领域。

背景技术

应急抢修相对于应急系统管理具有其典型的军事特征，时效性和应急性更强，《应急管理与应急系统》一书和相关文献分别就单资源、多资源应急物资调度开展了大量研究工作，但这些研究成果都是针对单个应急地点的情况。针对战场维修保障中多需求点和多资源应急调配的研究尚处于起步阶段，对于战场抢修资源连续消耗的问题研究几乎没有。本发明提出了一种战场应急抢修资源优化决策方法，主要解决战场维修保障多需求点、多资源连续性消耗情况下的资源优化决策问题。

发明内容

本发明主要为解决在战时协同维修保障过程中，各维修任务间经常发生维修资源短缺及资源冲突的问题，通过分析连续消耗条件下战场抢修资源调度的特点和决策目标，建立在接到维修任务后资源最早到达需求点，并且支援点数目最少的战场抢修多需求点多资源二层优化决策模型，并提出一种算法，以科学合理分配资源，提高战场抢修资源的使用率。

本发明所采用的技术方案主要包括以下步骤：

(1)确定解决问题的具体边界条件。本方法是针对战场抢修中多个资源支援点中多种资源为多个抢修资源需求点在某时刻提供维修资源的问题，而且每种资源随着时间按照某种速率动态消耗。

(2)确定决策目标。战场抢修资源调度决策追求军事效益最大化，主要考虑资源调度的时效性和经济性，因此确定在接到维修任务请求后，以资源到达需求点的时间最短，并且动用支援点数目最少为决策目标。

(3)建立优化决策数学模型。二层决策方法是研究具有主从递阶结构系统的优化方法，它包括一个上层问题和若干个下层问题，而上层问题和下层问题都有各自的目标函数和约束条件。上层问题的目标函数和约束条件不仅与上层决策变量有关，而且还依赖于下层问题的最优解，下层问题的最优解又受上层决策变量的影响。本方法将支援点数目作为上层问题，抢修开始时间作为下层问题，建立“在抢修开始时间最短的条件下，支援点数目最少”的二层最优化数学模型。

(4)模型求解。本发明的求解思想是：作战任务的时效性使得维修保障任务应在最短的时间内完成，其次再考虑维修成本。因此，本算法保证抢修活动展开最早、且满足资源的持续消耗，在资源到达需求点时间最短的前提下再使得动用的支援点数目最少。可分为两个阶段进行计算，第一个阶段计算维修点每种资源的决策方案使得到达时间最短、动用支援点数量最少；第二阶段是在第一阶段计算结果的基础上综合考虑所有资源决策方案中时间最短、动用支援点数量最少，使得每一个局部方案最优，从而综合确定全局调度方案最优。

本发明的优点表现在：一是考虑了整个战场环境的维修保障情况，是对战略全局维修保障资源的优化决策；二是对维修需求点按一定顺序调配，能够确保重点部队、重点方向和重点装备维修保障资源的优先供应；三是从时间上提高了资源保障效率，缩短待修装备的等待时间，又降低了维修成本。对于解决战场维修资源紧缺、供需矛盾突出问题具有重要的军事应用价值。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的技术方案，以下对实施方式作进一步说明。

(1)解决问题的描述。

战场抢修资源优化决策问题可以描述为：假设A₁，A₂，…，A_m为m个资源支援点，共有r种资源，A_i可以是上级或同级维修保障支援力量，A_i的第p种资源可用量为i＝1，2，…，m，p＝1，2，…，r，B₁，B₂，…，B_n为维修需求点，B_j的第p种资源需求量为，资源现有量为j＝1，2，…，n。维修活动开始后，第p种资源的消耗速率为，从A_i到B_j需要的运输时间为t_ij(＞0)。战场抢修资源优化决策的目的就是在满足供求约束的条件下，给出一个维修保障资源优化决策方案，确定参与抢修的支援点及各自的资源量，要在保证抢修资源连续供应及抢修开始时间最短的前提下，使支援点数目最少。

战场抢修资源决策过程需要考虑从接受维修任务开始到完成资源送达的时间最短及动用支援点数目最少两个决策目标。

对于战场抢修多需求点多资源连续消耗资源决策问题定义如下：

任一可行方案记为其中