基于信息熵理論的團裝備保障設(shè)置模式評價

渠文靜，張武生

（空軍空降兵學(xué)院，廣西 桂林 541003）

基于信息熵理論的團裝備保障設(shè)置模式評價

渠文靜，張武生

（空軍空降兵學(xué)院，廣西 桂林 541003）

針對團裝備保障層次設(shè)置模式優(yōu)選時缺乏定量分析的問題，運用信息熵理論，建立了相應(yīng)拓撲結(jié)構(gòu)的時效和質(zhì)量結(jié)構(gòu)熵模型，嘗試對團裝備保障層次設(shè)置的組織結(jié)構(gòu)有序度進行客觀評價，為團裝備保障層次設(shè)置模式的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

信息熵，團裝備保障，層次設(shè)置，評價

引言

某機步團裝備保障的層次設(shè)置有3種模式：團一級編配保障力量；營一級編配保障力量；團、營兩級均編配保障力量。團裝備保障的層次設(shè)置究竟采取哪種模式裝備保障的效率會更高?本文嘗試從系統(tǒng)信息論的角度，運用結(jié)構(gòu)熵理論對團裝備保障層次設(shè)置的組織結(jié)構(gòu)的有序度進行客觀評價，得到保障層次設(shè)置的最優(yōu)方案。

1 團裝備保障層次設(shè)置3種模式的分析

1.1 模式I：團一級編配保障力量模式

圖1 模式Ⅰ

團一級裝備保障有：團編配1個保障連，保障連編配3個保障排，負責(zé)對全團裝備進行管理、維修和收發(fā)；團一級編配裝備保障的組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。該模式的主要優(yōu)點：一是有利于裝備保障的管理與訓(xùn)練。部隊裝備種類多專業(yè)雜，保管維修人員少，采取這種模式，可以更好地實施管理，提高訓(xùn)練的質(zhì)量。二是有利于資源的節(jié)約和提高經(jīng)濟效益。這種模式可以避免各個部隊裝備保障資源的重復(fù)配置，既能提高管理與訓(xùn)練資源的利用率，又能確保保障能力的形成與提高，還能減少浪費，提高經(jīng)濟效益。三是有利于裝備保障的統(tǒng)一使用。這種模式下，裝備系統(tǒng)可以根據(jù)軍事需求，部署裝備保障。該模式的缺點主要表現(xiàn)為：無法滿足作戰(zhàn)裝備實時的保障需要。

1.2 模式Ⅱ：營一級編配保障力量

營一級裝備保障有：每個營編配1個保障排，負責(zé)對全營裝備進行管理、維修和收發(fā)，營一級編配裝備保障的組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。該模式的主要優(yōu)點：一是便于戰(zhàn)斗單元的合成化和模塊化，提高裝備保障的適應(yīng)性和戰(zhàn)場運用的靈活性。二是利于提高各營獨立裝備保障能力，作戰(zhàn)營編配裝備保障后，裝備保障人員平時對所屬裝備的理論掌握較扎實、業(yè)務(wù)素質(zhì)較高，與作戰(zhàn)裝備使用人員相互熟悉，能夠及時掌握裝備的技術(shù)狀況以及裝備損壞的規(guī)律，有利于業(yè)務(wù)水平的發(fā)揮，便于實時地實施裝備保障。三是便于裝備保障指揮效率的提高，營一級相對于團一級減少了一個指揮層次，指揮效率相對提高。該模式的缺點主要表現(xiàn)為：營編配裝備保障后，編成相對固定，不利于各營之間相互支援和整體優(yōu)化組合。

圖2 模式Ⅱ

1.3 模式Ⅲ：團、營兩級編配保障力量

團級裝備保障有：團編配1個保障連，考慮到營級也編配了裝備保障，保障連只編配2個保障排，負責(zé)對本團裝備進行管理、維修和收發(fā)；營級裝備保障有：每個營編配1個保障班，負責(zé)對本營裝備進行管理、小修和收發(fā)，按團、營兩級編配裝備保障的組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。該模式的主要優(yōu)點：一是便于指揮、管理與控制裝備保障，團、營各級均有裝備保障，使裝備保障與作戰(zhàn)融為一體，有利于作戰(zhàn)與保障一體化。二是利于充分發(fā)揮各級裝備保障的業(yè)務(wù)水平，團、營2個層次的裝備力量的業(yè)務(wù)水平依次提高，裝備保障能力依次增強。該模式的缺點主要表現(xiàn)為：團、營均編配保障力量，使裝備保障過于分散，不利于形成裝備保障的整體合力。

圖3 模式Ⅲ

2 團裝備保障層次設(shè)置結(jié)構(gòu)信息熵模型建立

信息是個很抽象的概念，它是事物現(xiàn)象及其屬性標(biāo)識的集合。信息是事物運動狀態(tài)或存在方式的不確定性的描述，可以運用研究隨機事件的數(shù)學(xué)工具——概率來度量不確定性的大小。信息的信息量是與信息減少的“不確定性”相關(guān)的，當(dāng)信息給定后，相應(yīng)的不確定性就在一定程度上減少了，即確定了一定的信息量。一個信息集是由其全體信息樣本（元素）構(gòu)成的，每一樣本在集合中出現(xiàn)的概率可能是不同的。因此，要準(zhǔn)確地描述一個信息集合，不僅要給出其樣本（狀態(tài)），還要給出每一樣本（狀態(tài)）對應(yīng)的概率。

設(shè)信息樣本（狀態(tài)）集為：

每一信息狀態(tài)的概率為P（xn），則該信息集合對應(yīng)的信息概率集合為：

狀態(tài)集描述了信息集的狀態(tài)總量，概率集描述了信息集的狀態(tài)結(jié)構(gòu)。可以將其合二為一共同構(gòu)成信息集合：

當(dāng)一個信息樣本xn給出后，其信息量定義為：

其平均信息量（信息熵）定義為：

信息熵H（x）是信息集X中每個事件出現(xiàn)的平均信息量，同時表示信息集輸出的消息所含的平均信息量，實質(zhì)上表征信息集的平均不確定性的大小。

2.1 組織結(jié)構(gòu)的時效熵

在指揮信息傳遞過程中，指揮機構(gòu)任意一個指揮節(jié)點之間聯(lián)系的時效熵為，定義：，其中，i、j表示指揮節(jié)點的編號，序數(shù)i，j=1，2，3，…N。為結(jié)構(gòu)組織第i、j個基層要素聯(lián)系時實現(xiàn)轉(zhuǎn)移的概率，定義：。Lij為組織結(jié)構(gòu)中指揮層次的聯(lián)系長度，由兩指揮節(jié)點（i、j）間的最短路徑來確定。由于效率是單位時間內(nèi)信息流過的路程，因此，將直接聯(lián)結(jié)的長度看作為1，每中轉(zhuǎn)一次長度加l。

系統(tǒng)的時效用R來表示，即

2.2 裝備保障層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的質(zhì)量熵

裝備保障層次設(shè)置結(jié)構(gòu)任意一個基層要素在指揮信息傳遞中，出錯機會的不確定性，稱為基層要素的質(zhì)量熵，記作，定義為，其中為組織結(jié)構(gòu)第i個基層要素質(zhì)量實現(xiàn)的概率。定義，其中ki為組織結(jié)構(gòu)中指揮聯(lián)系跨度數(shù)，它是與第i個基層要素有直接聯(lián)系的元素數(shù)量。

層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量熵：

層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的最大質(zhì)量熵：

層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的質(zhì)量用來表示，即

最后求出組織結(jié)構(gòu)的綜合值。設(shè)結(jié)構(gòu)的時效值為R，質(zhì)量值為Q，層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的綜合值為Y，即

其中，α、β分別是R、Q的層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的有序度Y中所占的比重。

裝備保障層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的綜合值越高，指揮越穩(wěn)定，指揮結(jié)構(gòu)的綜合效能就越高，反之，裝備保障層次設(shè)置結(jié)構(gòu)的綜合值越低，指揮越不穩(wěn)定，指揮結(jié)構(gòu)的總體效能就越低。

3 團裝備保障層次設(shè)置模式評價

運用結(jié)構(gòu)熵理論，通過對團裝備保障層次設(shè)置組織結(jié)構(gòu)時效熵和質(zhì)量熵的計算，得出各種層次設(shè)置模式的系統(tǒng)時效與系統(tǒng)質(zhì)量，對3種模式進行評估，從中選出最優(yōu)者。保障力量結(jié)構(gòu)的拓撲圖分別為：

3.1 時效熵的計算

圖4 模式Ⅰ拓撲圖

圖5 模式Ⅱ拓撲圖

圖6 模式Ⅲ拓撲圖

根據(jù)圖4～圖6計算各種模式編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)的時效熵如表1～表3所示。

表1 團一級編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)的時效熵

表2 營一級編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)的時效熵

表3 團、營兩級編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)的時效熵

3.2 質(zhì)量熵的計算

根據(jù)圖4～圖6計算各種模式編配裝備保障層次結(jié)構(gòu)的質(zhì)量熵如表4～表6所示。

表4 團一級編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)質(zhì)量熵

表5 營一級編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)質(zhì)量熵

表6 團、營兩級編配裝備保障時層次結(jié)構(gòu)質(zhì)量熵

3.3 團裝備保障層次設(shè)置模式的選擇

從系統(tǒng)時效、系統(tǒng)質(zhì)量兩方面對團裝備保障層次設(shè)置的3種模式進行評估，系統(tǒng)時效、系統(tǒng)質(zhì)量兩個指標(biāo)對模式選擇的影響大致相當(dāng)，它們的權(quán)重均取0.5。

表7 3種模式綜合值的比較

由此得出營一級編配保障力量模式效能最佳，其次是團、營兩級編配保障力量模式，再次是團一級編配保障力量模式。

4 結(jié)束語

團裝備保障層次設(shè)置模式的選擇，應(yīng)本著有利于未來信息化裝備保障的實施，有利于裝備保障效能的提高，有利于裝備保障滿足作戰(zhàn)需求的原則進行選擇。通過對以上3種層次設(shè)置模式的定性分析，各有長短，難有取舍，嘗試引入信息熵的概念，對裝備信息在團裝備力量層次結(jié)構(gòu)組織中的時效性和質(zhì)量性進行定量分析，對團裝備保障層次設(shè)置的組織結(jié)構(gòu)有序度進行客觀評價。通過比較，營一級模式綜合效能最佳。而為了滿足未來作戰(zhàn)實時、快節(jié)奏的需要，裝備保障層次在設(shè)置團一級模式的基礎(chǔ)上，戰(zhàn)時可以編組相應(yīng)保障力量實施靠前保障，將保障力量支援到幾個作戰(zhàn)營地域?qū)嵤﹨^(qū)域保障，直至加強到作戰(zhàn)營實施伴隨保障。

［1］張漢鋒.基于結(jié)構(gòu)熵理論的師裝備保障層次設(shè)置模式評價研究［J］.軍械工程學(xué)院學(xué)報，2010，22（2）：21-24.

［2］程啟月.作戰(zhàn)指揮決策運籌分析［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，2004.

Evaluative Research of Hierarchy Setting Models of the Corps Equipment Supporting Based on the Theory of information Entropy

QU Wen-jing，ZHANG Wu-sheng
（Air Force Airborne Academy，Guilin 541003，China）

The current analyses about optimizing hierarchy setting models for corps equipment supporting force are lacking in quantitative methods of evaluation.By applying the theory of information entropy,it builds topological structure entropy model related to time-effect and quality.the paper evaluates the order degree of corps equipment supporting hierarchy structure.This will provide scientific proof for decision-making of the corps equipment supporting force hierarchy setting models.

information entropy，corps equipment supporting，hierarchy setting，evaluate

TP391.9

A

1002-0640（2014）09-0101-04

2013-07-10

2013-09-20

渠文靜（1981- ），女，山西大同人，碩士。研究方向：裝備管理與決策。