基于能力的武器裝備組合規(guī)劃問(wèn)題與方法.pdf

1、武器裝備發(fā)展的頂層規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)籌各類裝備的型號(hào)選擇、發(fā)展時(shí)間安排和建設(shè)經(jīng)費(fèi)分配，決定眾多武器裝備的未來(lái)發(fā)展方向、規(guī)模結(jié)構(gòu)和作戰(zhàn)水平。當(dāng)前武器裝備頂層規(guī)劃面臨以下問(wèn)題難以解決：一是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事技術(shù)的日新月異，頂層規(guī)劃涉及的裝備類型、型號(hào)和經(jīng)費(fèi)越來(lái)越多，眾多裝備功能重疊相似的情況愈加突出，造成規(guī)劃方案空間規(guī)模大和方案相似程度高；二是隨著高新技術(shù)運(yùn)用和費(fèi)用投入增大，各類裝備發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大，需要綜合權(quán)衡其整體作戰(zhàn)能力

2、、發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)費(fèi)預(yù)算多類目標(biāo)；三是隨著國(guó)家安全威脅的日益多樣化和復(fù)雜化，我軍需遂行的軍事任務(wù)不斷多元化和軍事需求的動(dòng)態(tài)變化，均造成牽引裝備發(fā)展的頂層規(guī)劃目標(biāo)難以明確且存在高度不確定性。
　　基于能力的規(guī)劃（Capablities Based Planning，CBP）是一種頂層設(shè)計(jì)理念，用于自頂向下統(tǒng)籌各軍兵種裝備規(guī)劃發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)約束下應(yīng)對(duì)各種不確定性挑戰(zhàn)。研究CBP對(duì)于解決我國(guó)裝備發(fā)展面臨的頂層規(guī)劃問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)

3、值。但是，CBP當(dāng)前仍缺少定量的和系統(tǒng)的決策優(yōu)化方法，難以具體有效地支撐武器裝備頂層規(guī)劃。因此，本論文針對(duì)武器裝備頂層規(guī)劃的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，以 CBP的最新發(fā)展理念-能力組合管理（Capabilities Portfolio Management，CPM）為指導(dǎo)思想，提出基于能力的武器裝備組合規(guī)劃（Capabilities based Armaments Portfolio Planning，CAPP）這一研究課題，綜合運(yùn)用多目標(biāo)決策、演化算

4、法和隨機(jī)規(guī)劃等決策和優(yōu)化技術(shù)，對(duì)該課題存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及其解決方法進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。論文的主要貢獻(xiàn)如下：
　　（1）提出了CAPP的基本問(wèn)題模型、決策模型和智能優(yōu)化求解算法。通過(guò)分析 CAPP的概念和定義，分別建模裝備組合的能力需求、規(guī)劃能力和約束條件，以此構(gòu)建 CAPP的基本問(wèn)題模型；針對(duì)裝備組合需要滿足多種矛盾且不可公度的能力需求，結(jié)合決策者可能存在的不同偏好類型，分別提出權(quán)重-、優(yōu)先級(jí)-和魯棒三類基本決策模型，以此組成

5、CAPP的基本決策模型；針對(duì)型號(hào)選擇、發(fā)展時(shí)間和建設(shè)費(fèi)用等決策變量共同構(gòu)成的方案空間規(guī)模巨大，提出了基于差分進(jìn)化計(jì)算技術(shù)的智能優(yōu)化求解算法，可求解上述各類基本決策模型。
　　（2）提出了考慮能力發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜多目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題與集成決策優(yōu)化方法。針對(duì)CAPP需要滿足多種能力需求、規(guī)避多種能力發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)和節(jié)約總建設(shè)費(fèi)用多類復(fù)雜目標(biāo)，提出一種復(fù)雜多目標(biāo)集成決策優(yōu)化方法。該方法提出下方風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度建模武器裝備規(guī)劃能力的發(fā)展不確定性，并提出總能力-

6、總風(fēng)險(xiǎn)/總能力-總風(fēng)險(xiǎn)-總費(fèi)用的多目標(biāo)優(yōu)化模型；為了求得符合決策者關(guān)心區(qū)間的非劣解集，提出一種交互式多目標(biāo)差分進(jìn)化算法；最后提出一種基于預(yù)測(cè)優(yōu)化的理想點(diǎn)算法，從給定的非劣解集中生成精確滿足決策者偏好的妥協(xié)解。
　　（3）提出了面向離散型能力需求演化的多階段規(guī)劃問(wèn)題與隨機(jī)規(guī)劃方法。根據(jù)能力需求在規(guī)劃周期不斷演化以映射軍事任務(wù)變化，提出了CAPP的多階段規(guī)劃問(wèn)題模型。針對(duì)能力需求演化產(chǎn)生的離散型不確定性，提出了一種武器裝備組合的多階段

7、隨機(jī)規(guī)劃方法。該方法首先基于目的規(guī)劃技術(shù)建立多階段確定規(guī)劃模型；然后構(gòu)建 Scenario樹定量化描述離散型能力需求的演化過(guò)程；接著針對(duì)決策者存在不同風(fēng)險(xiǎn)偏好類型，分別提出均值隨機(jī)規(guī)劃模型和魯棒隨機(jī)規(guī)劃模型；最后針對(duì)決策變量的維數(shù)隨 Scenario樹分枝增加呈指數(shù)規(guī)模增大，提出基于變量分簇的并行隨機(jī)差分進(jìn)化算法，以求解該隨機(jī)規(guī)劃模型。
　　（4）提出了面向區(qū)間型能力需求演化的多階段在線規(guī)劃方法。當(dāng)能力需求在各階段的某種可能取值以