远征作战军事后勤规划

问题定义：在地缘政治不稳定时期，海军陆战队（USMC）可能需要向争议区域快速部署远征部队。本文开发了一种决策支持工具，用于设计支持此类部队在远征环境中流动和持续保障的军事后勤计划。方法论：提出了一种定期服务网络设计模型，用于优化跨多式联运远征后勤网络中各种运输工具（连接载具）和物资的路径规划与调度。该模型表述为一个混合整数规划（MIP），其目标是最小化因部队集结延迟和需求履行延迟而产生的惩罚成本，同时考虑连接载具的容量、速度和航程，以及物资的可获得性。结果与管理启示：通过一个设定在南加州、旨在反映美国海军陆战队训练场景的虚构战争想定来说明模型的应用。结果突显了所提出的混合整数规划（MIP）在创建复杂多式联运后勤计划以确保及时满足远征需求方面的有效性。该框架提供了首个基于优化的远征后勤规划决策支持工具，与军事后勤规划人员目前进行的定性分析形成对比。研究结果为海军陆战队（USMC）提供了关于其后勤网络效率和脆弱性的有价值的细粒度和聚合性见解。

关键词：军事后勤，远征作战，服务网络设计，混合整数规划

近年来，根据2018年美国《国防战略》（马蒂斯，2018；伯杰，2020）的指示，美国海军陆战队（USMC）在“部队设计”计划下进行了广泛的部队结构调整，以增强其能力并为印度-太平洋地区潜在的同等对手竞争重塑其战斗力。该计划的关键目标是让美国海军陆战队（USMC）的部队通过与美国海军更紧密的合作，变得更加敏捷、多能以及两栖化。这些变革旨在确保美国海军陆战队（USMC）仍然是一支有效的远征部队，准备好支持在各种全球场景下的海军和联合行动。

远征作战涉及由部署到外国领土的部队执行的军事行动，通常是在敌对或争议环境中进行。其特点是快速部署经过特殊训练和装备、能够独立于已建立的后勤基地运作的远征部队。这些部队能够执行广泛的任务，包括作战行动、人道主义援助和维和行动（美国海军陆战队，2023）。这种作战形式对于维持全球稳定和有效应对危机至关重要，因为它使军事力量能够迅速应对新出现的威胁、确保战略要地并支持盟友或威慑对手（麦肯锡，2019）。

然而，快速部署和维持远征部队带来了显著的后勤挑战，主要原因是此类部队在远离已建立的供应网络和基础设施的地方运作。关键挑战之一是将基本补给（包括食物、燃料和弹药）协调并及时运输到偏远或争议区域。由于依赖当地资源的能力有限，以及需要长距离运输补给（通常需要空运、海运和陆运相结合），后勤规划的复杂性增加（布拉德福德，2006）。此外，远征作战的动态性质要求后勤规划具有高度的灵活性和适应性。规划人员必须考虑作战环境的快速变化，例如战线移动、威胁演变和多变的天气条件（阿普特，2018）。这些因素可能中断补给线，并使后勤车队的调度和路径规划复杂化，需要制定应急计划并具备快速重新分配资源的能力。

总体而言，维持远征作战的后勤挑战是多方面的，需要能够应对远征作战固有不确定性的迅速而细致的规划。然而，目前由美国海军陆战队（USMC）后勤规划人员在训练演习期间手动进行的分析仍然是定性的和劳动密集型的。尽管已有努力在远征任务中使用模拟和预测分析工具来估算后勤需求，但在对于保证任务成功至关重要的后勤资产路径规划和调度方面，尚未有规范性分析工作（赖斯等人，2016；德卡斯特罗等人，2023）。另一方面，用于后勤规划的定期服务网络设计的运筹学模型并不适用于远征环境，因为它们没有考虑关键特征，如灵活采购和连接载具特性的异质性（克雷尼奇和休伊特，2021）。因此，本研究旨在开发首个规范性分析工具，以协助美国海军陆战队（USMC）进行高效的远征后勤规划。

为设计此决策支持工具，构建了一个混合整数规划（MIP）模型，以优化多式联运远征后勤网络内连接载具和物资的路径规划与调度。该混合整数规划（MIP）旨在最小化因延迟履行需求而产生的惩罚，同时考虑关键特征，如连接载具容量、运输和维护时间、地点容量以及物资可获得性。该混合整数规划（MIP）模型结合了现实的后勤约束和目标。然后，在一个设定在南加州、旨在反映美国海军陆战队（USMC）训练场景的虚构远征想定中测试模型。结果表明了所提出的混合整数规划（MIP）在协调后勤资产以及时满足需求方面的实际适用性和有效性。通过关键绩效指标，本文所述工具为后勤资产的最优利用提供了宝贵的见解。通过进行假设情景实验，还展示了其快速调整后勤计划的能力，同时识别后勤网络中的脆弱性。重要的是，工具已在美国海军陆战队（USMC）进行的保密兵棋推演中得到使用和验证。