1、ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITY基于贪婪算法的战时航空油料调度优化模型研究陈嘉，徐添杰，庄国献（中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏 南京210007）摘 要：从实时保障战时多批次作战飞机起飞的首要任务角度，论述了快速响应油料保障高要求的必要性。剖析了战时航空油料保障存在潜在需求离散和短时间需求量大的特点，探讨了一种把阈值接受算法和贪婪算法相结合来优化现有调度模型的方案，提出优化航空油料调度方案的方法，以自顶向下启发式为基础，在满足油料保障的同时，极大地提高了运行效率。经过大量仿真实验，结果展示优化后的调度模型处理需求所耗费的时间不会随着需求总量的
2、增加而增加，只会随着后方油库数目的增加而减少，对于缩短油料调度时间、提升响应速度具有重要的意义。关键词：战时航空油料保障；贪婪算法；阈值接受算法；运行效率中国分类号：TP 18文献标识码：A文章编号：1003-0107（2023）06-0082-04doi:10.3969/j.issn.1003-0107.2023.06.019Research on Optimization Model of Wartime Aviation Fuel SchedulingBased on Greedy AlgorithmCHEN Jia，XU Tianjie，ZHUANG Guoxian（The 28th
3、Research Institute of China Electronics Technology Corporation，Nanjing 210007，China）Abstract：From the perspective of the primary task of securing the takeoff of multiple batches of combat aircraft inwartime in real-time，the necessity of rapid response to the high requirements of fuel support is disc
4、ussed.The char-acteristics of discrete potential demand and large short-term demand for aviation fuel security in wartime are ana-lyzed，a scheme of optimizing the existing scheduling model by combining the threshold acceptance algorithm andgreedy algorithm is discussed，and a method of optimizing the
5、 aviation fuel scheduling scheme is proposed，which isbased on the top-down heuristic and greatly improves the operational efficiency while satisfying fuel security.After ex-tensive simulation experiments，the results demonstrate that the time taken by the optimized scheduling model to pro-cess demand
6、 does not increase with the increase of the total demand，but decreases with the increase of the numberof back-end depots，which is of great significance to shorten the oil dispatching time and improve the responsespeed.Keywords：wartime aviation fuel support；greedy algorithm；threshold acceptance algor
7、ithm；operating efficiency收稿日期：2022-11-02修回日期：2022-12-05作者简介：陈嘉（1983），男，江苏南京人，中国电子科技集团公司第二十八研究所软件工程师，硕士，从事后勤信息化建设工作。0引言在未来联合战役中，飞机将作为航空兵的主要装备被相对集中地投放在局部区域1，战役的主导思想多是速战速决。油料消耗量大表现在单位时间内，呈现短时间高消耗和高需求的特殊情况。但是由于历史原因，“一飞就空”“一装就满”等现象在机场油库普遍存在2，航空油料储备下降和巨大的燃油消耗之间的矛盾在战时愈加凸显。为了实时对大批次飞机出动任务进行有效822023.06ELECTRO
8、NICS QUALITY保障，必须在短时间内完成大批量的航空油料补充，因此对现有的航空油料调度模型的运行效率进行优化显得十分急迫。本文对战时航油料调度问题进行了研究，明确了航空油料调度过程中需求单位到后方油库运输时间、日最大供油量和接卸能力等方面的约束，以提高调度方案的响应速度为目标，采用一种自上而下的迭代贪婪算法进行建模。通过算例验证了优化后的调度模型的运行效率优于人工选择和其他的算法，可以提高航空油料需求的响应速度。1目前的航空油料保障模式长期以来，我国实行地区静态定点保障按编制体制运行的油料保障模式，各部队自身油料保障需求需要在本部队内部建立起保障后勤运转的较为完善的油料保障体系。这种保
9、障体制对保障部队各项任务的完成在一定历史时期曾经起到了积极作用，但是其高度依赖于各保障层次中的航油储备，在保障实施过程中需由底向上申请，效率相对较低，信息传递仅限于本单位上下两级之间3，与平行的其他单位之间存在沟通困难问题。因此在保障实施的过程中，信息传递工作受到了限制，这就造成了安防信息闭塞、运行不畅的问题。油料保障流程部分依赖于办公自动化4，但其冗余环节过多，信息流程过长，抗毁能力差，对于航空油料保障的战时需求反应也不够迅速5。2基于贪婪算法的战时航空油料调度模型贪婪算法是在不从整体最优考虑的情况下，通过优化局部解法得到局部最优解法6，每一次操作贪婪算法都直接影响到结果。该算法容易理解，易
10、于通过编程实现，同时也极大地提高了运行效率并节省了时间。在战时航空油料调度问题中，运用贪婪算法解决问题时，主要有3个中心点7：一是根据问题的实际情况，设置约束假设，该约束假设应该具有合理性，是求得局部最优解的基础；二是通过设定一个优化函数，优化每一次的局部解，通过贪婪算法迭代，得到局部最优解8；三是在综合考虑问题的规模，并且保证算法充分收敛的基础上，设定约束条件。2.1 模型假设a）不考虑后方油库的油料补给来源，该油库的供油能力是通过单日最大供油量和接卸能力来反映的8。b）后方油库到用油单位之间默认按照最佳路径运输，经济耗费与运输时间成正比。2.2 约束条件a）在本调度方案中后方油库向外输出的
11、油料之和，不能大于其日最大供油量10。b）在本调度方案中后方油库对用油单位的总供油量应不小于油料需求量。2.3 目标函数在满足约束条件的前提下，最大程度地缩短油料调度时间，尽可能地提高该模型处理油料需求的响应速度。3求解算法3.1 确认参与保障后方油库列表如图1所示，后方保障油库列表可以通过以下3个步骤来确定。a）计算各油库的供给成本K，供给成本与卸油速度zk、运输时间tk相关。计算公式为：K=zktk（1）b）按照各油库的供给成本K的大小对油库列表中的油库进行排序形成Hi（i=1，2n）油库列表。c）从Hi（i=1，2n）数据集中逐一取出油库的单日最大供应量加入理论供应总量，并且把选中的油库
12、加入一个新的数据集Si（i=1，2n）；当图1确定保障油库过程Artificial Intelligence人工智能83ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITY理论供应总量满足总需求量X后，Si（i=1，2n）数据集闭合作为后方保障油库列表。3.2 确认各油库供应量如图2所示，各油库的实际供应量可以通过以下5个步骤来确定。a）从后方保障油库列表中取出各个油库的装卸能力z，并且累加形成总装卸能力，计算公式为：Z=n-10zk（2）b）平均装卸时间通过总需求和装卸总量来计算，公式为：T=XZ（3）c）判断单日最大供应量dk是否大于理论供应量Tzk。如果dkTzk，
13、则把dk=dk-Tzk作为该油库的新的当前最大供应量，同时把实际供应量更新为dr=Tzk；如果dkdr的 油库，并把该油库加入供应余量的油库列表Ni（i=1，2n）。e）把X1作为新需求分配给还有供应余量的油库列表（i=1，2n），重复前4个步骤直到不足量之和X1为0为止。3.3 确认油料调度总时间如图3所示，可以通过以下3个步骤来确定油料调度的总时间。a）计算Si（i=1，2n）中各后方油库的真实卸油时间tr，真实卸油时间主要由该油库的实际供应量dr和卸油速度zk决定，计算公式为：tr=drzk（4）b）计算Si（i=1，2n）中各后方油库的调度时间，计算公式为：t=tr+tk（5）c）统计
14、Si（i=1，2n）中各后方油库的调度时间t最长的为油料调度总时间。4算例仿真试验参考了相同的实验环境下，本文从需求总量和后方油库数量两个维度来验证。如图4所示，在后方油库数量恒定的条件下，观察航空油料需求总量从800 t增加到2 200 t过程中航油需求总量对算法的响应速度的影响；如图5所示，在航空油料需求总量恒定的条件下，观察后方油库从6个依次增加到20个过程中，后方油库数目对算法的响应速度的影响。由前2个用例可知，在相同的实验环境下，制定调配算法所消耗的时间不会随着需求总量的增加而增加，只会随着后方油库数目的增加而减少，说明增加后方油库可以提高模型的响应速度。图2各油库的实际供应量计算图
15、3油料调度总时间确认图4需求总量对响应时间的影响2016128408001 0001 2001 4001 6001 8002 0002 200t/ms需求问量/t842023.06ELECTRONICS QUALITY5结束语本文研究了战时油料航空油料调度优化模型，该模型以贪心算法为基础。首先，对后方油库、用油单位和油料保障需求等涉及车型的基本要素做了形式化的说明。然后，在对后方单日最大供油量约束进行综合考量的基础上，建立了油料调配模型，通过贪婪算法和阈值接受算法来求解该模型。算例表明，在满足油料需求的前提下，该模型可以最大化地节约油料调度时间，并在一定程度上提升响应速度。参考文献：1李国华，
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