基于物元可拓模型的合成旅裝備保障能力評估研究

張耀龍，阮擁軍，趙陸昊

（陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)，石家莊 050003）

0 引言

目前，應(yīng)用于裝備保障能力評估的方法主要包括：數(shù)據(jù)包絡(luò)法、ADC 法、主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、模糊綜合評估法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。主成分分析法對某項能力的分析更為準(zhǔn)確，但不能全面反映合成旅裝備保障能力整體狀況。模糊綜合評判法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法可對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評價，但其評估結(jié)果容易出現(xiàn)均質(zhì)化、差異化不足等缺點。因此，在裝備保障能力評估中，應(yīng)針對具體數(shù)據(jù)和能力選擇相應(yīng)的評價方法。隨著裝備保障能力評估工作的發(fā)展，評估指標(biāo)體系中定量指標(biāo)越來越多，評估標(biāo)準(zhǔn)日趨完善，相較于其他評估方法，物元可拓評價模型在處理多指標(biāo)綜合評價方面的優(yōu)勢愈發(fā)明顯［1］，特別是針對裝備保障能力評估信息數(shù)據(jù)類別多樣，不同模型方法在數(shù)據(jù)處理過程中有不同特點，但存在的共同問題是主觀因素影響較大、原始數(shù)據(jù)話語權(quán)不足。物元可拓模型，能夠較好解決復(fù)雜不相容問題，特別是在處理不同類型、不同量綱的數(shù)據(jù)時，有很強的包容性，能夠適用于裝備保障能力評估數(shù)據(jù)繁雜的現(xiàn)實情況，減少評估數(shù)據(jù)處理過程中主觀因素的攝入，減少數(shù)據(jù)處理過程中定量分析的步驟程序，提高數(shù)據(jù)處理效益，確保評估結(jié)果的客觀性、權(quán)威性。

1 合成旅裝備保障能力評估指標(biāo)體系

1.1 合成旅裝備保障能力評估

裝備保障能力評估，是運用系統(tǒng)工程學(xué)原理、評估學(xué)原理等方法，緊貼時代發(fā)展要求、裝備應(yīng)用實際以及部隊建設(shè)的特殊要求，對部隊裝備保障能力各要素進(jìn)行信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實時檢驗考核，并通過科學(xué)建模推算得出客觀綜合結(jié)論的一系列理論認(rèn)識和實踐檢驗過程［2］。對當(dāng)前的裝備保障能力進(jìn)行評估，分析制約裝備保障能力發(fā)展的瓶頸，是裝備保障能力發(fā)展進(jìn)程中的重要環(huán)節(jié)［3］。根據(jù)上述原理，合成旅的裝備保障能力評估可以定義為：通過構(gòu)建合成旅裝備保障能力模型，運用科學(xué)的數(shù)據(jù)計算方法，根據(jù)評估科目，對合成旅裝備保障能力相關(guān)構(gòu)成要素進(jìn)行綜合評價的活動和過程。簡而言之，合成旅裝備保障能力評估是指對合成旅遂行裝備保障任務(wù)的能力進(jìn)行評價的活動和過程。

1.2 評估指標(biāo)體系

合成旅裝備保障能力影響因素包括裝備指揮控制水平、裝備維修保障水平、裝備供應(yīng)（調(diào)配）保障水平以及數(shù)據(jù)支撐（態(tài)勢感知）水平4 個方面。

1）裝備指揮控制水平，是指裝備保障指揮機構(gòu)在充分理解上級意圖、分析判斷形勢，并對情報信息進(jìn)行綜合分析判斷基礎(chǔ)上，組織進(jìn)行的保障籌劃、機動部署及裝備保障行動調(diào)控等活動時的水平。其主要任務(wù)包括確定保障方案、編組及部署裝備保障力量、調(diào)控裝備保障行動、協(xié)調(diào)支援保障力量（含上級支援力量及地方支援力量）、組織戰(zhàn)場裝備管理等。影響裝備指揮控制水平的指標(biāo)包括：指揮要素構(gòu)建能力、保障籌劃能力、保障行動控制能力、戰(zhàn)場裝備管理能力、防衛(wèi)防護(hù)能力。

2）裝備維修保障水平，是指裝備保障力量為使裝備保持、恢復(fù)良好的技術(shù)狀態(tài)或性能而對裝備進(jìn)行的維護(hù)、修理等活動時的水平［4］。合成旅裝備維修保障任務(wù)主要包括：裝備維護(hù)保養(yǎng)、裝備日常修理、野戰(zhàn)搶救搶修機構(gòu)開設(shè)、戰(zhàn)場裝備搶修、裝備搶救后送。戰(zhàn)時裝備維修保障主要是戰(zhàn)場搶修和戰(zhàn)場搶救后送。影響裝備維修保障水平的指標(biāo)包括：裝備維修準(zhǔn)備能力、裝備技術(shù)準(zhǔn)備能力、裝備技術(shù)檢查能力、野戰(zhàn)搶修能力、野戰(zhàn)搶救能力。

3）裝備供應(yīng)（調(diào)配）保障水平，是指裝備保障力量為保障部隊軍事行動中裝備、器材及彈藥等的需要，而組織與實施的籌措、儲備、補給、管理等活動的能力?；救蝿?wù)包括：編制裝備器材保障計劃、編制并組織實施籌措計劃、野戰(zhàn)器材庫開設(shè)、裝備器材供應(yīng)、彈藥的申請籌措、儲存保管、技術(shù)檢測、調(diào)整補充、野戰(zhàn)彈藥庫開設(shè)和戰(zhàn)場管理等。影響裝備供應(yīng)（調(diào)配）保障水平的指標(biāo)包括：野戰(zhàn)器材庫開設(shè)能力、野戰(zhàn)彈藥庫開設(shè)能力、物資器材供應(yīng)保障能力、彈藥供應(yīng)保障能力。

4）裝備數(shù)據(jù)支撐（態(tài)勢感知）水平，是指裝備保障力量通過各種手段和措施對合成旅裝備數(shù)據(jù)、裝備保障人員數(shù)據(jù)、裝備保障行動數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、分析處理，并通過保障網(wǎng)鏈傳輸給相應(yīng)裝備保障節(jié)點以保障支撐相關(guān)任務(wù)的活動的水平。其主要任務(wù)包括：信息網(wǎng)鏈構(gòu)建、保障資源數(shù)據(jù)支撐、保障需求數(shù)據(jù)支撐以及保障行動數(shù)據(jù)支撐等。影響裝備數(shù)據(jù)支撐水平的指標(biāo)包括：保障網(wǎng)鏈構(gòu)建能力、保障網(wǎng)鏈運用能力、保障資源數(shù)據(jù)支撐能力、保障需求數(shù)據(jù)支撐能力、保障行動數(shù)據(jù)支撐能力。

綜上所述，對裝備指揮控制能力、裝備維修保障能力、裝備供應(yīng)保障能力、裝備保障數(shù)據(jù)支撐能力等4 個方面進(jìn)行分析，構(gòu)建了合成旅裝備保障能力評估指標(biāo)體系，如下頁圖1 所示。

圖1 合成旅裝備保障能力評估指標(biāo)體系Fig.1 Evaluation indicator system of synthetic brigade equipment support capability

2 物元可拓模型原理和方法

物元可拓模型是將應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計、系統(tǒng)工程學(xué)及邏輯學(xué)有機結(jié)合的綜合性方法，其原理是用名稱、特征及量值3 個元素來描述事物并建立物元模型，在確定經(jīng)典域與節(jié)域基礎(chǔ)上，通過指標(biāo)關(guān)聯(lián)度表示各元素和集合的關(guān)系、綜合關(guān)聯(lián)度表示待評物元的評價等級，多用于解決復(fù)雜不相容問題，適合多元素評價［5-8］。合成旅裝備保障能力評估涉及指標(biāo)較多，且相互之間不相容，利用物元可拓模型能夠解決這一問題，并較全面地實現(xiàn)各級指標(biāo)的評價。

2.1 構(gòu)建合成旅裝備保障能力物元

式中，R 為n 維合成旅裝備保障能力物元；Ri為R的分物元；Xi為關(guān)于Di的量值，即各指標(biāo)在實際評估過程中采集的實際值。

2.2 確定經(jīng)典域及節(jié)域

合成旅裝備保障能力的經(jīng)典域物元矩陣Rp可表示為

2.3 計算關(guān)聯(lián)度

2.4 指標(biāo)權(quán)重的確定

目前通用且方便適用的方法主要是層次分析法（AHP）。本文亦適用層次分析法來確定評估指標(biāo)的權(quán)重［9］，具體步驟如下。

2.4.1 構(gòu)造判斷矩陣

式中，（Bw'）i為向量Bw'的第i 個元素。

2.4.3 判斷矩陣的一致性檢驗

1）一致性指標(biāo)CI，定義為

2）平均隨機一致性指標(biāo)RI，其數(shù)值如表1 所示。

表1 平均隨機一致性指標(biāo)數(shù)值Table 1 Average random consistency index values

3）隨機一致性指標(biāo)CR，定義為

一致性檢驗一般要求CR＜0.10。如果一致性檢驗結(jié)果不滿足要求，需要檢查判斷矩陣中各元素間關(guān)系值設(shè)定是否合理，然后進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使之通過一致性檢驗，則確定特征向量為該層次的權(quán)重。

2.5 確定綜合關(guān)聯(lián)度

綜合關(guān)聯(lián)度是待評事物物元隸屬等級的程度，即

2.6 確定評估等級

3 應(yīng)用實例

以某中型合成旅參加邊境反擊作戰(zhàn)裝備保障演練為對象，組織對其裝備保障能力實際水平進(jìn)行評估。

3.1 構(gòu)建物元可拓模型

構(gòu)建合成旅裝備保障能力的評估物元模型，R代表合成旅裝備保障能力評估模型；M 為該旅裝備保障能力評估等級；D 為裝備保障能力評估指標(biāo)；X為每個評估指標(biāo)對應(yīng)的水平值域。則該旅裝備保障能力物元矩陣為

確定合成旅裝備保障能力評估物元模型后，邀請相關(guān)專家對演練中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，給出對應(yīng)評估指標(biāo)值，算數(shù)平均后，確定待評物元指標(biāo)的最終值。

3.2 確定節(jié)域、經(jīng)典域

合成旅裝備保障能力評估物元模型的節(jié)域為評估指標(biāo)在所有評價等級中取值范圍的和。本文合成旅裝備保障能力評估各指標(biāo)的節(jié)域設(shè)為0～10 分的分值區(qū)間。其具體節(jié)域為

合成旅裝備保障能力評估指標(biāo)的取值范圍為其對應(yīng)的經(jīng)典域。基于物元可拓模型進(jìn)行合成旅裝備保障能力評估的關(guān)鍵點在于對評估標(biāo)準(zhǔn)的選定與處理。評估標(biāo)準(zhǔn)散見在相關(guān)能力的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)章制度里，目前尚無統(tǒng)一的評估標(biāo)準(zhǔn)，研究對象不同，評估目標(biāo)不同，評估標(biāo)準(zhǔn)必然不一致?；诖耍瑸楸M量減少盲目性，合理劃分評估標(biāo)準(zhǔn)范圍，根據(jù)合成旅裝備保障能力標(biāo)準(zhǔn)只有一個數(shù)值，而評估標(biāo)準(zhǔn)一般需要劃分為幾個區(qū)間，可以根據(jù)評估指標(biāo)數(shù)據(jù)類型對評估等級區(qū)間進(jìn)行劃分。一般將標(biāo)準(zhǔn)值適當(dāng)分別向上和向下延伸作為Ⅱ級，標(biāo)準(zhǔn)值向下延伸值到標(biāo)準(zhǔn)值的半數(shù)值區(qū)間的值域為Ⅲ級，將0 至標(biāo)準(zhǔn)值的半數(shù)值區(qū)間的值域作為Ⅳ，將標(biāo)準(zhǔn)值向上延伸的上限值適當(dāng)加大作為I級，延伸量由專家根據(jù)不同指標(biāo)性質(zhì)及特征確定［10］。把評估標(biāo)準(zhǔn)分成4 個級別：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，即優(yōu)、良、中、差4 個等級。結(jié)合物元指標(biāo)的最終值，可得該合成旅裝備保障能力評估物元經(jīng)典域及實際值，具體如表2 所示。

表2 評估指標(biāo)的經(jīng)典域及實際值Table 2 Classical domains and actual values of evaluation indicators

3.3 確定指標(biāo)權(quán)重

對于合成旅裝備保障能力評估，根據(jù)層次分析法，確定各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果如下

第1 層指標(biāo)的權(quán)重：

各級評估指標(biāo)權(quán)重，具體如表3 所示。

表3 各級評估指標(biāo)權(quán)重Table 3 Weights of evaluation indicators for each level

3.4 計算關(guān)聯(lián)度

根據(jù)式（1）～式（3）計算各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，具體如表4 和表5 所示。

表4 二級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度Table 4 Correlation degree of level-2 indicators

表5 一級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度Table 5 Correlation degree of level-1 indicators

3.5 計算綜合關(guān)聯(lián)度

根據(jù)式（4），得到綜合關(guān)聯(lián)度為

從以上評估結(jié)果看，雖然該旅整體裝備保障能力屬于Ⅱ級，但基本上偏向于較低層次。分析其主要原因為：在信息化作戰(zhàn)背景下，保障網(wǎng)鏈運用能力、需求數(shù)據(jù)、行動數(shù)據(jù)感知能力還偏弱，行動控制能力還無法適應(yīng)瞬息萬變的戰(zhàn)場節(jié)奏，彈藥供應(yīng)保障能力與滿足戰(zhàn)斗需要還有差距，這些都是該旅在下一步建設(shè)及訓(xùn)練過程中需要中重點關(guān)注的方向。

3.6 改進(jìn)建議

由表5 可知，該合成旅裝備保障能力中指揮控制能力等級為Ⅱ級，維修保障能力等級為Ⅱ級，供應(yīng)保障能力等級為Ⅱ級，數(shù)據(jù)支撐能力等級為Ⅲ級。由表3 可知，保障行動控制能力D13、彈藥供應(yīng)保障能力D34、保障網(wǎng)鏈運用能力D42、保障需求數(shù)據(jù)支撐能力D44、保障行動數(shù)據(jù)支撐能力D45等級為Ⅲ級，即中等，實際是不及格的狀態(tài)，屬于該旅裝備保障能力的薄弱環(huán)節(jié)，需要對其進(jìn)行改進(jìn)。

1）對于保障行動控制能力的改進(jìn)。主要是指揮機構(gòu)人員要增強作業(yè)能力，提高信息流轉(zhuǎn)效率，精通指揮鏈路使用，明晰行動調(diào)控流程，規(guī)范行動報文格式，提高特情處置能力。

2）對于彈藥供應(yīng)保障能力的改進(jìn)。主要是精準(zhǔn)計算彈藥攜運行量、加大量，針對性開展彈藥收發(fā)技能訓(xùn)練，加強配屬彈藥前送力量、裝備，強化彈藥前送防衛(wèi)防護(hù)配置。

3）對于保障網(wǎng)鏈運用能力的改進(jìn)。主要是優(yōu)化指揮層次、規(guī)范保障網(wǎng)鏈運用流程，細(xì)化裝備保障任務(wù)清單，著力增強各群組利用網(wǎng)鏈系統(tǒng)動態(tài)協(xié)調(diào)保障任務(wù)、臨機自主調(diào)控保障任務(wù)的能力。

4）對于保障需求數(shù)據(jù)支撐能力的改進(jìn)。主要是規(guī)范需求上報流程、上報文書格式，加強數(shù)據(jù)處理能力，縮短數(shù)據(jù)處理時間，拓寬數(shù)據(jù)核準(zhǔn)渠道，明確需求數(shù)據(jù)呈報節(jié)點要求。

5）對于保障行動數(shù)據(jù)支撐能力的改進(jìn)。主要是暢通數(shù)據(jù)鏈路，明確保障行動數(shù)據(jù)清單，指定具體負(fù)責(zé)人員，充分利用大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，提高裝備保障行動狀態(tài)實時更新能力。

4 結(jié)論

本文針對合成旅裝備保障能力評估影響指標(biāo)較多、量化困難的問題，嘗試使用基于物元可拓理論的評估方法進(jìn)行評估。在分析評估影響因素基礎(chǔ)上，構(gòu)建了合成旅裝備保障能力評估指標(biāo)體系，建立了物元可拓評估模型，并針對合成旅裝備保障能力評估指標(biāo)特點確定經(jīng)典域與節(jié)域，運用層次分析法確定評估指標(biāo)權(quán)重，計算了各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度及綜合關(guān)聯(lián)度，最終確定了評估等級，并進(jìn)行了實例應(yīng)用分析。

需要注意的是，在適用物元可拓模型進(jìn)行評估時，由于裝備保障能力評估標(biāo)準(zhǔn)本身無等級區(qū)間，需要組織專家逐個對指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)等級區(qū)間進(jìn)行界定，界定基本憑借專家經(jīng)驗，主觀因素較多，對評估結(jié)果的客觀性有一定影響，但是該方法最大程度地利用了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使其價值得到了最大化。因此，本文認(rèn)為該方法可以作為合成旅裝備保障能力評估實務(wù)的備選方法。