基于人員分配的艦載機出動調運指揮模型

高東博，石章松，王 旋

（海軍工程大學兵器工程學院，武漢 430000）

0 引言

艦載機作為大型水面艦艇戰斗力的核心關鍵，其航空保障能力至關重要。在各國的大型水面艦艇發展建設中，艦載機航空保障能力都被視作核心作戰能力，而艦載機調運指揮能力是衡量其作戰能力的重要標準。因此，提高艦載機調運指揮能力，可以縮短艦載機保障時間，從而提高艦載機出動率。根據作戰保障任務需要，開展艦載機精準化調運指揮，是提高艦載機出動率的有效途徑。目前，關于艦載機調運指揮的相關研究較少，如楊炳恒等進行了艦載機調運作業流程優化研究［1-2］；桂周等通過分析艦載機機庫內調運流程，將其劃為5 個階段，使用短進程優先的方法設計并分析了兩種調運方法［3］。

艦載機調運指揮是指使用飛機牽引車將艦載機從一個位置轉運至另外一個位置。艦載機出動調運指揮主要是指根據作戰任務需要，機庫保障人員通過飛機牽引車將機庫停機位處的艦載機轉運至飛機升降機，再由飛行甲板保障人員通過飛機牽引車將艦載機轉運至甲板停機位?？梢?，在艦載機出動調運指揮過程中，保障人員的合理分配是關鍵所在。合理進行人員分配，可以提高保障工作效率，減少保障人員工作時間。在人員分配的研究領域，目前已有相關學者對此進行研究。吳曉輝基于排隊論建立戰時戰術級維修力量分配模型，使裝備平均維修時間最短，解決了戰術級維修力量分配問題［4］；魏曉梅等人以殘奧會工作人員的工作崗位科學分配為例，采用模糊數學方法進行數據處理，運用運籌學方法進行優化，取得了良好的效果，達到了科學優化、節約成本的目的［5］；鄧斌等人根據雷達裝備計量保障工作的特點，提出了計量保障人員分配的數學模型，給出了效益矩陣的求解方法，并通過算例進行了驗證［6］。

1 艦載機出動調運保障任務分析

在艦載機調運保障中有多個保障階段，需要安排保障小組分工協作，共同完成保障任務，具體如表1 所示。

表1 調運保障工作時序Table 1 Timing of dispatching and transportation support work

在實際保障工作中，階段1～3 由機庫調運保障小組負責，階段4 是飛機升降機保障小組負責（工作時間t4主要由飛機升降機裝備性能決定，相對固定），階段5～7 由飛行甲板調運保障小組負責。

合理分配調運保障小組去完成各階段保障任務，從而在縮短艦載機出動時間基礎上，最大限度減少調運保障人員平均工作時間。

下面以4 架艦載機出動為例，對艦載機出動調運指揮人員分配問題進行描述。根據飛行保障工作經驗，為保障艦載機最快出動，需前后飛機升降機同時轉運艦載機出庫，具體流程如圖1 所示。

圖1 艦載機出動調運保障流程Fig.1 Support process of shipboard aircraft dispatching and transportation

從調運保障工作流程來看，為保障4 架艦載機同時起飛，艦載機出動調運指揮時間主要取決于飛行甲板最后1 架機保障完成時間；1 架艦載機要完成出動需要經過機庫轉運、飛機升降機保障、甲板轉運3 個環節，為保障4 架機調運需要，縮短艦載機出動時間，機庫轉運時至少需要前后飛機升降機處各安排m1個調運保障小組，飛行甲板轉運時至少需要前后飛機升降機處各安排m2個調運保障小組?，F有調運保障小組m 個（m≥8），各組在各調運路線上保障能力（以轉運時間衡量）不同，合理進行人員分配，才能在縮短艦載機出動時間基礎上，最大限度減少調運保障人員平均工作時間。

由保障經驗得知各調運保障小組保障能力，如下頁表2 所示。

表2 調運保障小組保障能力對應Table 2 Correspondence of support capacity of the dispatching and transportation support team

2 基于人員分配的艦載機出動調運指揮模型

根據艦載機飛行常識，艦載機起飛滑行起始點都在艦艉方向。為保障艦載機迅速出動，減少艦載機調運次數，艦載機出庫轉運至甲板時，往往直接轉運至起飛滑行起始點（甲板空間和保障資源滿足保障條件），進行必要的加油、供電、充氣、掛彈作業后進行滑行放飛。從4 架艦載機出動調運保障流程來看，4 條艦載機調運保障流程路線圖中調運路線1→3 和調運路線2→4 是最長的調運保障流程路線，也是耗時最長的調運路線。為縮短艦載機出動時間，因此，在人員分配時應優先保障這兩條調運保障流程路線最短，也即確保調運路線1、2、3、4 總的保障時間最短，這是由m 個調運保障小組負責4條調運路線的競爭性指派問題［7］。

設置分析變量Xij

完成4 條調運路線總時間為Z，矩陣系數為A，Aij代表調運保障小組i 采用調運保障j 的路線。

目前有4 條調運路線，m 個調運保障小組可以承擔，允許負責第i 調運保障小組的路線數為Ki，，保證每條調運路線均有調運保障小組負責，建立艦載機調運指揮人員分配競爭性指派問題的數學模型：

為縮短艦載機出動時間，最大限度減少調運保障人員平均工作時間，在參加保障的調運保障小組數量固定情況下，也就是要求各調運保障小組總的保障時間最短，這是一個m～4 個調運保障小組負責4 條調運路線（調運路線5、6、7、8）的指派問題，具體求解方法及建模同上。

3 實例分析

20XX 年，美國以懷疑Y 國有大規模殺傷性武器為由，派遣以“里根號”航空母艦為核心的航母打擊編隊進行遠洋跨區域作戰。戰爭期間，在印度洋某海域時，航母編隊指揮所發現Y 國4 架米格-25戰斗機已突進入編隊中，立即命令“里根號”航空母艦出動4 架F-18A 戰斗機空中攔截打擊。為在最短時間內完成艦載機出動任務，又能在持續高強度作戰中降低保障人員作業強度（最大限度減少調運保障人員平均工作時間），應如何開展調運指揮工作，合理安排艦載機調運保障人員。

實例分析不難發現：該問題是4 架艦載機出動調運指揮人員分配問題，可以進行調運保障流程分析、建立模型進行解決。

根據美國“里根號”航空母艦實際情況（有4 部飛機升降機），結合前期保障工作經驗，可知調運保障小組保障能力如下頁表3 所示。（以下數據均為模擬數據）

表3 美國“里根號”航空母艦調運保障小組保障能力對應Table 3 Correspondence of the support capability of the US aircraft carrier“Reagan”aircraft carrier dispatching and transportation support team

分析：

為縮短艦載機出動時間，人員分配時應優先保障調運路線1、2、3、4 總的保障時間最短。

1）建立2 架沿調運路線1→3 和調運路線2→4 進行出動的艦載機的調運保障小組能力對應表（1），如表4 所示，是典型的競爭性指派問題。

表4 調運保障小組保障能力對應（1）Table 4 Correspondence of support capacity of the dispatching and transportation support team（I）

2）將表4 看成一個矩陣A。

3）按照競爭性指派問題的匈牙利方法不難求解得最優解［7］，調運保障小組2 負責調運路線1，調運保障小組6 負責調運路線2，調運保障小組1 負責保障調運路線3，調運保障小組4 負責調運路線4，總的最短時間為14.7 min。

另外兩架沿調運路線5→7 和調運路線6→8進行出動的艦載機由調運保障小組3、5、7、8 負責保障。

1）建立兩架沿調運路線5→7 和調運路線6→8進行出動的艦載機的調運保障小組能力對應表（2），如表5 所示，是典型的標準形式最佳指派問題［7］。

表5 調運保障小組保障能力對應（2）Table 5 Correspondence of support capacity of the dispatching and transportation support team（II）

2）將表5 看成一個矩陣B

3）按照指派問題的匈牙利方法不難求解得最優解［7］，調運保障小組7 負責調運路線5，調運保障小組3 負責調運路線6，調運保障小組5 負責保障調運路線7，調運保障小組8 負責調運路線8，總的最短時間為11.5 min。

經過建模計算，要實現最短時間內完成艦載機出動任務，又能在持續高強度作戰中降低保障人員作業強度，“里根號”航空母艦4 架艦載機出動調運指揮人員分配如表6 所示。

表6 4 架艦載機出動調運指揮人員分配Table 6 Allocation of command personnel for the dispatching and transportation of four carrier-based aircrafts

調運保障小組累計保障時間最短為T：

調運保障小組平均工作時間最短為t：

4 結論

艦載機出動調運指揮作為艦載機出動的關鍵環節，是制約艦載機出動率的重要因素，而高強度的艦載機出動需要保障人員的高負荷工作。為提高艦載機出動率，最大限度減少保障人員平均工作時間，必須對艦載機出動調運指揮進行優化。合理進行人員分配可以優化調運指揮流程，從而提高艦載機出動率，減少保障人員工作時間。因此，本文在經驗總結、綜合分析的基礎上，建立了基于人員分配的艦載機出動調運指揮模型，進行了艦載機出動調運指揮優化，為提高飛行保障效率、減少保障人員工作量提供了理論參考。