基于灰色層次分析法的裝甲合成營裝備體系作戰(zhàn)效能評估

劉憶冰，王 凱，蒲 瑋

(陸軍裝甲兵學(xué)院， 北京 100072)

1 概述

裝甲合成營是以裝甲分隊為主體，與其他戰(zhàn)斗、支援和保障部(分)隊共同編隊的合成戰(zhàn)斗單元，集成偵察情報、指揮控制、戰(zhàn)斗支援、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)通信和綜合保障等能力要素，具有靈活機(jī)動、反映迅速、火力完備、指控精準(zhǔn)和戰(zhàn)保協(xié)同等特點[1]。其裝備體系的作戰(zhàn)效能是指該作戰(zhàn)單元在預(yù)定或規(guī)定的作戰(zhàn)使用環(huán)境以及所考慮的組織、戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、生存能力和威脅等條件下，由代表性的人員使用該武器裝備及其系統(tǒng)完成規(guī)定任務(wù)的能力[2]，其動態(tài)指標(biāo)難以通過簡單的疊加運(yùn)算得出評估結(jié)論?；疑珜哟畏治龇ㄊ腔疑到y(tǒng)理論與層次分析法結(jié)合的產(chǎn)物，是對具有多層次、多指標(biāo)評估體系進(jìn)行評價的一種科學(xué)且有效的方法[3]。運(yùn)用灰色層次分析法對體系作戰(zhàn)效能進(jìn)行分析評估，以兩級評價指標(biāo)體系為例，對各級指標(biāo)體系采用專家評判法和層次分析法相結(jié)合的方法確定各級效能指標(biāo)的權(quán)重；通過灰色理論確定評估指標(biāo)的灰類；最后結(jié)合ADC法計算綜合評估值，使評估結(jié)論更加精準(zhǔn)。

2 作戰(zhàn)效能評估

武器系統(tǒng)的效能評估總體上可分為兩個層次：一是對武器的性能分析與評估；二是對武器的效能進(jìn)行評估[4]。裝甲合成營的裝備體系作戰(zhàn)效能由武器裝備的編配數(shù)量、戰(zhàn)術(shù)性能、結(jié)構(gòu)設(shè)置、作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)過程等因素決定，與性能不同，是一個動態(tài)的指標(biāo)。其最終體現(xiàn)是在實際的戰(zhàn)場環(huán)境條件下部隊運(yùn)用武器裝備所完成作戰(zhàn)任務(wù)的程度[5]。

2.1 建立指標(biāo)體系

裝甲合成營由遂行不同作戰(zhàn)任務(wù)的不同作戰(zhàn)單元集合組成，具有裝備種類多、體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜；作戰(zhàn)效能的指標(biāo)層次分明、指標(biāo)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)等特點。在指標(biāo)體系的建立中更應(yīng)遵循以下原則：一是指標(biāo)體系全面系統(tǒng)地反應(yīng)合成營裝備體系作戰(zhàn)效能，在分析不同作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)能力的基礎(chǔ)上，根據(jù)裝備體系的結(jié)構(gòu)和特點進(jìn)行細(xì)化分解，如圖1所示。既要考慮其基礎(chǔ)性能指標(biāo)，也要兼顧拓展性指標(biāo)，在全面反應(yīng)各單元作戰(zhàn)效能的同時，避免各指標(biāo)交叉重復(fù)，保證評估指標(biāo)體系的全面性和可信度；二是各效能指標(biāo)做到最大限度的客觀、可測，評估指標(biāo)的確立避免加入個人主觀意愿，定量指標(biāo)通過計算或測量便于獲得，定性指標(biāo)根據(jù)特性建立無量綱化效用函數(shù)；三是在確保評估指標(biāo)滿足要求的同時，盡量使指標(biāo)簡明扼要，避免指標(biāo)體系過于龐大，給后面的評估工作造成困難，做到指標(biāo)的選擇既充分又必要。

基于以上原則，結(jié)合合成營裝備體系特點，建立作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系，如圖2所示。

2.2 建立評估模型[8-12]

評估模型以評估方法為依據(jù)，盡可能建立具有直觀、可理解、可拓展的評估模型[6]。在層次化結(jié)構(gòu)的指標(biāo)體系模型建立之后，將評估目標(biāo)分解為多個互不關(guān)聯(lián)的組成因素，并將不同層次權(quán)重值按照灰色系統(tǒng)理論計算，通過定量計算與定性分析相結(jié)合，實現(xiàn)對總目標(biāo)的分析評估。為簡化計算，以指揮控制效能U2為例，其余計算參照此方法進(jìn)行。

1) 計算指標(biāo)體系底層指標(biāo)的組合權(quán)重

利用層次分析法和簡易表格法相互結(jié)合的方法，獲得某一準(zhǔn)則下任意兩元素重要性兩兩比較矩陣，并根據(jù)權(quán)重求解方法計算各評價指標(biāo)的排序權(quán)重[7]。

表1 U2 各指標(biāo)權(quán)重

由此得到U2的判斷矩陣和U2的特征向量，

W2=(0.18,0.22,0.3,0.3)

特征向量的分量就是相應(yīng)指標(biāo)對應(yīng)的上級指標(biāo)的組合權(quán)重。同理可求U，U1，U3，U4，U5，U6，分別對應(yīng)權(quán)重的值W，W1，W3，W4，W5，W6。

表2 U2判斷矩陣

2) 制定評分等級標(biāo)準(zhǔn)

評估指標(biāo)體系的底層指標(biāo)為數(shù)據(jù)元，該數(shù)據(jù)一般由多次試驗的數(shù)據(jù)采集工作中得到，將指標(biāo)體系各數(shù)據(jù)元按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等級化，使各數(shù)據(jù)元轉(zhuǎn)化為具備可比性的定量指標(biāo)。

表3 評分細(xì)則

3) 建立評估樣本矩陣

對由數(shù)據(jù)元計算出的各指標(biāo)體系進(jìn)行再次評分，假設(shè)有5個專家參加評價，分別對U2對應(yīng)的下級4個指標(biāo)：指揮決策效能、組織計劃效能、控制協(xié)調(diào)效能、信息聯(lián)通效能進(jìn)行打分評價，打分的范圍為1～10分，第k個專家按照評分等級給于的評分為dijk，其評分表4如下，則其評價樣本矩陣DU2為

同理可得DU1，DU2,…,DU6。

表4 專家打分

4) 確定評估灰類

根據(jù)實際評價的情況確定評估灰類的等級數(shù)、灰數(shù)以及白化權(quán)函數(shù)。設(shè)定評估灰類e=1,2,3,…,g,即有g(shù)個評估灰類。本文按照優(yōu)秀、良好、一般、較差四個等級，灰數(shù)的數(shù)值表示評價可能存在的區(qū)間，中間值為該類的最優(yōu)評價值。各級灰類白化權(quán)函數(shù)如下：

① 第1級灰類優(yōu)秀，灰數(shù)為?∈[9,+∞)，其白化權(quán)函數(shù)如圖3(a)所示。

② 第2級灰類良好，灰數(shù)為?∈[0,8,16)，其白化權(quán)函數(shù)如圖3(b)所示。

③ 第3級灰類一般，灰數(shù)為?∈[0,6,12)，其白化權(quán)函數(shù)如圖3(c)所示。

④ 第4級灰類較差，灰數(shù)為?∈[0,1,5)，其白化權(quán)函數(shù)如圖3(d)所示。

5) 計算灰色評價系數(shù)

對于評估指標(biāo)U21，由D和fe(dijk)可算的第e個評價灰類的評價數(shù)記為X21e，其計算公式為

各評價灰類的總評價系數(shù)記為X21，其計算公式為

第e個評估灰類的灰色評價數(shù)記為r21e,則有：

計算得出：r211=0.22,r212=0.38,r213=0.29,r214=0

6) 計算灰色評價向量及矩陣

對于評估指標(biāo)U21各灰類的總評價向量為

r21=(0.33,0.38,0.29,0)，同理可得U22，U23，U24各灰類評價向量分別為：r22=(0.34,0.38,0.28,0)，r23=(0.32,0.36,0.32,0)，r24=(0.30,0.34,0.35,0)。將各指標(biāo)評價灰類的灰色評價向量綜合后，得到U2所屬各指標(biāo)相對于各個評價灰類的灰色評價矩陣：

2.3 作戰(zhàn)效能的綜合評價

首先對評估指標(biāo)U2進(jìn)行第一層次的綜合評價，并將其評價結(jié)果B2=W2·R2=(0.32,0.31,0.28,0)，W2為U2各下層指標(biāo)的權(quán)重，同理可求得U1，U2，U3，U4，U5，U6的綜合評價向量分別為:B1=(0.31,0.31,0.29,0)，B3=(0.34,0.33,0.27,0)，B4=(0.33,0.32,0.27,0)，B5=(0.31,0.31,0.29,0)，B6=(0.30,0.31,0.29,0)。

對評估指標(biāo)U進(jìn)行第二層次的綜合評價，由Ui的評價結(jié)果向量Bi可得U對其下層指標(biāo)Ui各評價灰類的灰色評價矩陣:R=[B1,B2,…,B6]T,則U的綜合評價結(jié)果B=W·R=(0.32,0.31,0.28,0)。

此時作戰(zhàn)效能的綜合評估值為一個向量，按最大原則確定受評體系的所屬灰度等級，有時會存在丟失信息過多導(dǎo)致評估誤差較大，也不便于對比排優(yōu)，將B單值化可得綜合評估值，將各灰類等級按照“灰水平”賦值，按照4個等級對應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值作為各個評價灰類等級的等級值向量C=(9,7,5,3),此次評價的裝甲合成營裝備體系作戰(zhàn)效能綜合評估值:E=B·CT=7.45。根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)來看，該裝備體系作戰(zhàn)效能評估為良。

在不同裝備編配方案、作戰(zhàn)編組模式和作戰(zhàn)行動樣式的情況下，再次采集試驗數(shù)據(jù)，采取同樣的方法進(jìn)行作戰(zhàn)效能評估，即可進(jìn)行整體作戰(zhàn)效能比較，也可進(jìn)行各分系統(tǒng)指標(biāo)橫向比較，達(dá)到最佳編組模式和行動方法。

3 結(jié)論

本文基于灰色層次分析法，建立了裝備體系作戰(zhàn)效能評估模型，能夠在利用試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，充分利用專家的決策信息，通過定性分析與定量計算相結(jié)合的形式，減少了主觀因素的影響，使評估結(jié)果更加客觀真實，科學(xué)有效，且具有較強(qiáng)的實用性。為了計算簡便和便于理解，指標(biāo)體系沒有繼續(xù)細(xì)化。繼續(xù)細(xì)化后采取相同的方法可以得到更加準(zhǔn)確的評估結(jié)果。如何使采集的數(shù)據(jù)元在向上一級指標(biāo)體系聚合時更加準(zhǔn)確和科學(xué)，進(jìn)一步優(yōu)化評估模型，還需在今后的研究和工作中進(jìn)一步完善。