聯(lián)合作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系及評(píng)估方法研究*

吳坤鴻 戰(zhàn)曉蘇 董獻(xiàn)洲 代冬升

(1.73630部隊(duì) 福州 350002)(2.軍事科學(xué)院軍事運(yùn)籌分析研究所 北京 100091)

聯(lián)合作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系及評(píng)估方法研究*

吳坤鴻1,2戰(zhàn)曉蘇2董獻(xiàn)洲2代冬升2

(1.73630部隊(duì) 福州 350002)(2.軍事科學(xué)院軍事運(yùn)籌分析研究所 北京 100091)

通過(guò)分析影響聯(lián)合作戰(zhàn)效益的主要因素,構(gòu)建了聯(lián)合作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系,并提出一種模糊綜合評(píng)判方法。該方法通過(guò)構(gòu)建評(píng)估因素參數(shù)和評(píng)估等級(jí)參數(shù)之間的模糊關(guān)系矩陣,運(yùn)用平均加權(quán)算法求出評(píng)估因素參數(shù)的綜合隸屬度,較好地解決了作戰(zhàn)效益評(píng)估的模糊性和不確定性問(wèn)題。

模糊綜合評(píng)判; 聯(lián)合作戰(zhàn)效益分析

Class Number E917

1 引言

以仿真推演為主要手段,通過(guò)評(píng)估作戰(zhàn)效益來(lái)評(píng)價(jià)作戰(zhàn)方案優(yōu)劣,輔助作戰(zhàn)指揮員對(duì)作戰(zhàn)計(jì)劃方案進(jìn)行決策優(yōu)選,已經(jīng)成為信息化條件下籌劃戰(zhàn)爭(zhēng)的重要科學(xué)方法。研究作戰(zhàn)效益的目的是發(fā)現(xiàn)影響作戰(zhàn)效益的關(guān)鍵因素,力爭(zhēng)以已方盡量少的作戰(zhàn)損耗,換取對(duì)方盡量多的作戰(zhàn)損耗,從而實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)效益的最大化。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)作戰(zhàn)效果、作戰(zhàn)效能的研究取得不少成果[1～4],一些學(xué)者提出了基于模糊數(shù)的理論方法[5～9]研究評(píng)估問(wèn)題,但是從聯(lián)合作戰(zhàn)層次,對(duì)作戰(zhàn)效益進(jìn)行分析與評(píng)估方法比較缺乏。

本文主要分析和解決作戰(zhàn)效益評(píng)估問(wèn)題,難點(diǎn)在于針對(duì)作戰(zhàn)效益評(píng)估的模糊性和不確定性問(wèn)題,分析并建立作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系,運(yùn)用模糊綜合評(píng)判方法,計(jì)算作戰(zhàn)效益的綜合隸屬度。

2 作戰(zhàn)效益指標(biāo)分析

在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)中,效益是指勞動(dòng)成果與勞動(dòng)占用、勞動(dòng)消耗之間的比例關(guān)系。顯然,效益與勞動(dòng)成果成正比關(guān)系,與勞動(dòng)占用、勞動(dòng)消耗成反比關(guān)系。目前從作戰(zhàn)角度,對(duì)作戰(zhàn)效益還沒(méi)有明確的定義,本文試著將其定義為：在力爭(zhēng)達(dá)成作戰(zhàn)目的的情況下,對(duì)敵作戰(zhàn)兵力損耗程度與己方作戰(zhàn)兵力投入、作戰(zhàn)兵力損耗之間的比較關(guān)系。

研究作戰(zhàn)效益的關(guān)鍵是分析影響作戰(zhàn)效益的主要因素,構(gòu)建作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系,分析不同指標(biāo)對(duì)作戰(zhàn)效益的影響程度。對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)而言,由于涉及不同軍兵種的作戰(zhàn)行動(dòng),參戰(zhàn)武器平臺(tái)和彈藥種類較多,交戰(zhàn)模型差異大,很難用同樣的顆粒度或分辨率衡量指標(biāo)水平。

本文主要從該定義出發(fā),重點(diǎn)從“度”而不是從“量”出發(fā),分析影響聯(lián)合作戰(zhàn)效益的主要因素,有以下三個(gè)方面理解：

1) 完成戰(zhàn)役目的的程度是衡量作戰(zhàn)效益的核心指標(biāo),因?yàn)槭欠襁_(dá)到戰(zhàn)役目的是關(guān)乎一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)成敗。如對(duì)于聯(lián)合封鎖作戰(zhàn)行動(dòng)而言,主要關(guān)注封鎖敵運(yùn)輸通道的時(shí)間是否在有效范圍之內(nèi),對(duì)于聯(lián)合火力打擊行動(dòng),主要關(guān)注打擊目標(biāo)的程度是否達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)等。在交戰(zhàn)雙方戰(zhàn)損相對(duì)固定的情況,完成作戰(zhàn)任務(wù)程度越好,作戰(zhàn)效益就越高。

2) 對(duì)敵損耗程度是衡量作戰(zhàn)效益的重要指標(biāo)。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,最大限度的殺傷敵人有生力量、摧毀其武器平臺(tái),依然是達(dá)成戰(zhàn)役目的最有效途徑。不同的作戰(zhàn)行動(dòng),對(duì)敵損耗總量占敵參戰(zhàn)兵力的比例越高,更容易達(dá)成戰(zhàn)役目的,其作戰(zhàn)效益自然越高。

3) 己方損耗程度也是衡量作戰(zhàn)效益的重要指標(biāo)。顯然,在己方參戰(zhàn)人員、武器裝備和彈藥等投入相對(duì)固定的情況下,付出作戰(zhàn)代價(jià)越低,作戰(zhàn)效益越高,反之,作戰(zhàn)效益就越低。

基于上述分析,構(gòu)建聯(lián)合作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系,如圖1所示。

圖1 聯(lián)合作戰(zhàn)效益指標(biāo)體系

對(duì)于聯(lián)合作戰(zhàn)而言,作戰(zhàn)效果與作戰(zhàn)投入或消耗之間不能直接進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換,因此作戰(zhàn)效益不能簡(jiǎn)單理解為各種指標(biāo)的比值關(guān)系,而更接近于模糊的比較關(guān)系。不同作戰(zhàn)方案的作戰(zhàn)效益高低無(wú)法用數(shù)值大小直接進(jìn)行衡量,因此,對(duì)作戰(zhàn)效益指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估,不能只用定性方法評(píng)判,也不能完全依靠定量方法計(jì)算,而要采取定量和定性相結(jié)合的方法進(jìn)行評(píng)估。

3 模糊綜合評(píng)判方法

3.1 模糊綜合評(píng)判方法概述

模糊綜合評(píng)判方法[10]以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),運(yùn)用模糊關(guān)系合成原理,對(duì)存在多因素制約的評(píng)估事物或?qū)ο?量化其邊界模糊的因素,使用多項(xiàng)模糊的準(zhǔn)則參數(shù)進(jìn)行評(píng)判,最大限度合成單因素信息,從而得到信息充分的綜合評(píng)估,再根據(jù)綜合評(píng)估結(jié)果對(duì)各備選方案進(jìn)行比較排序,選出最好方案的一種方法。

3.2 模糊綜合評(píng)判方法的核心算法步驟

基本算法步驟為：

1) 建立評(píng)估因素參數(shù)集合,因素參數(shù)集合數(shù)學(xué)表示為C={c1,c2,…,cn},其中ci為因素參數(shù),每個(gè)因素參數(shù)可以理解為影響評(píng)估對(duì)象的不同指標(biāo)。

2) 建立評(píng)估等級(jí)參數(shù)集合A={a1,a2,…,am},評(píng)估等級(jí)參數(shù)可以理解為評(píng)估對(duì)象的各種標(biāo)準(zhǔn)。

3) 進(jìn)行單因素評(píng)判,構(gòu)建因素參數(shù)和等級(jí)參數(shù)之間的模糊關(guān)系矩陣R,即建立一個(gè)C從F(A)到的模糊映射：

f:C→F(A),?ci∈C

(0≤rij≤1,1≤i≤n)

由f可以誘導(dǎo)出模糊關(guān)系,得到模糊矩陣為

其中,rij表示評(píng)估對(duì)象的因素參數(shù)ci能達(dá)到等級(jí)參數(shù)aj的隸屬程度,矩陣第i行表示評(píng)估對(duì)象單因素的評(píng)判結(jié)果,第j列表示評(píng)估對(duì)象的所有因素能達(dá)到aj的隸屬程度。

5) 綜合評(píng)判計(jì)算,評(píng)判模型為B=W°R。其中,“°”為合成算子,合成算子通常有：小中取大算子M(∧,∨)、求積取大算子M(·,∨)、求和取小算子M(∧,⊕)、求積取小算子M(·,⊕)、加權(quán)平均算子M(·,+),具體合成算法見(jiàn)文獻(xiàn)[4]。W與R如何合成對(duì)綜合評(píng)判結(jié)果有很大影響,選取不同的合成算子可以反映不同的評(píng)估要求和結(jié)果,一般為了從整體上進(jìn)行評(píng)估,要求合成算子能夠最大限度利用單因素評(píng)判值,形成體現(xiàn)評(píng)判結(jié)果的向量。

4 評(píng)估實(shí)例

下面以聯(lián)合火力打擊作戰(zhàn)樣式為例,說(shuō)明模糊綜合評(píng)判方法在評(píng)估聯(lián)合作戰(zhàn)方案作戰(zhàn)效益中的實(shí)際運(yùn)用。

4.1 建立效益評(píng)估指標(biāo)體系

構(gòu)建效益評(píng)估指標(biāo)體系是開(kāi)展評(píng)估的基礎(chǔ)。根據(jù)前面分析,對(duì)于聯(lián)合火力打擊戰(zhàn)役來(lái)說(shuō),效益評(píng)估指標(biāo)主要包括以下三個(gè)方面：

1) 任務(wù)完成度。對(duì)于聯(lián)合火力打擊行動(dòng)來(lái)說(shuō),主要任務(wù)是依據(jù)作戰(zhàn)意圖,對(duì)敵不同重要程度的目標(biāo)執(zhí)行不同程度的火力打擊,評(píng)估任務(wù)完成程度的主要指標(biāo)是目標(biāo)毀傷程度,通常用毀傷面積百分比進(jìn)行衡量。目標(biāo)毀傷程度與作戰(zhàn)效益成正比關(guān)系。

2) 敵方損耗程度。是指對(duì)敵人員、裝備平臺(tái)和彈藥的毀傷或消耗情況,為方便計(jì)算主要考察消耗數(shù)量與投入總量之比。分指標(biāo)包括敵人員傷亡率、敵裝備平臺(tái)損毀率和敵彈藥消耗率,與作戰(zhàn)效益成正比關(guān)系。

3) 我方損耗程度。是指我方人員、裝備平臺(tái)和彈藥的毀傷或消耗情況,主要考察消耗數(shù)量與投入總量之比。分指標(biāo)包括我人員傷亡率、我裝備平臺(tái)損毀率和我彈藥消耗率,與作戰(zhàn)效益成反比關(guān)系。

聯(lián)合火力打擊的效益指標(biāo)體系如圖2所示,對(duì)應(yīng)地可描述為評(píng)價(jià)因素集合C={c1,c2,…,c7}。

圖2 聯(lián)合火力打擊效益指標(biāo)體系

4.2 確定評(píng)價(jià)等級(jí)集合

評(píng)價(jià)等級(jí)集合是對(duì)評(píng)估指標(biāo)參數(shù)的評(píng)價(jià)情況集合。根據(jù)聯(lián)合火力打擊行動(dòng)可能產(chǎn)生最終效果,可以將評(píng)價(jià)等級(jí)集合設(shè)為：A={a1,a2,a3,a4,a5}={很高,較高,中等,較差,很差},其中“很高”或“較高”表示使用該行動(dòng)方案我方將占據(jù)優(yōu)勢(shì),“中等”表示敵我雙方處于勢(shì)均力敵態(tài)勢(shì),“較差或很差”表示我方處于劣勢(shì)。假設(shè)由作戰(zhàn)指揮機(jī)關(guān)和軍事問(wèn)題研究專家對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)效益的三個(gè)方面七個(gè)指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)量化,結(jié)果如表1所示。

表1 評(píng)級(jí)等級(jí)量化表

4.3 確定模糊關(guān)系矩陣

表2 評(píng)估結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

假設(shè)某聯(lián)合作戰(zhàn)火力打擊方案可以分解成20組對(duì)具體目標(biāo)的作戰(zhàn)行動(dòng),通過(guò)作戰(zhàn)仿真得到20組作戰(zhàn)結(jié)果數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)包含目標(biāo)毀傷信息、敵損耗信息和我方損耗信息。對(duì)照評(píng)價(jià)等級(jí)量化表1,對(duì)20組作戰(zhàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分別進(jìn)行等級(jí)評(píng)估,得到評(píng)估結(jié)果統(tǒng)計(jì)表,如表2所示。

則由表2可得模糊關(guān)系矩陣：

無(wú)量化處理之后,得：

4.4 確定評(píng)判權(quán)重向量

權(quán)重代表分指標(biāo)在聯(lián)合作戰(zhàn)效益評(píng)估中的作用大小,權(quán)重可以采用專家估測(cè)法進(jìn)行確定。假設(shè)由k個(gè)專家對(duì)因素集合C={c1,c2,…,c7}的重要性進(jìn)行確定,取平均值作為權(quán)重,則可得權(quán)重向量：

=(0.30,0.10,0.08,0.04,0.23,0.13,0.12)

4.5 合成算子確定

由于聯(lián)合火力打擊方案的分指標(biāo)較多,為了更好地做到按照權(quán)重大小兼顧所有因素對(duì)方案的作用,這里使用加權(quán)平均算子進(jìn)行合成。加權(quán)平均算子具體計(jì)算模型如下：

4.6 計(jì)算評(píng)估結(jié)果

根據(jù)公式,利用權(quán)重向量和模糊關(guān)系矩陣,進(jìn)行加權(quán)平均算子計(jì)算得到：

B=[0.6035,0.249,0.1135,0.034,0]

評(píng)估結(jié)果表明：該聯(lián)合火力打擊方案的作戰(zhàn)效益“很好”的隸屬度為0.6035,“較好”的隸屬度為0.249,“中等”的隸屬度為0.1135,“較差”的隸屬度為0.034,“很差”的隸屬度為0,是一種比較可行的方案。對(duì)于不同的聯(lián)合作戰(zhàn)方案,使用同樣的方法則可以得到不同的作戰(zhàn)效益評(píng)估結(jié)果,根據(jù)最大隸屬度即可比較方案的優(yōu)劣。

5 結(jié)語(yǔ)

使用模糊綜合評(píng)判法評(píng)估作戰(zhàn)效益,不僅可對(duì)評(píng)估方案按綜合分值的大小進(jìn)行評(píng)估和排序,而且還可根據(jù)模糊評(píng)估集合上的值最大隸屬原則去評(píng)估方案所屬的等級(jí),克服了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法結(jié)果單一性的缺陷,結(jié)果包含了豐富信息。

應(yīng)用證明,該方法簡(jiǎn)便可行,較好地解決了作戰(zhàn)效益評(píng)估的模糊性和不確定性問(wèn)題。但該方法合成算子的確定算法還有待探討,評(píng)估過(guò)程還存在較大的主觀判斷成分,這些問(wèn)題值得進(jìn)一步深入研究。

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Index System of Joint Warfighting Benefits and Its Evaluation Method

WU Kunhong1,2ZHAN Xiaosu2DONG Xianzhou2DAI Dongsheng2

(1. No. 73630 Troops of PLA, Fuzhou 350002) (2. Institute of Military Operational Research and Analysis of the Academy of the Military Science, Beijing 100091)

By analyzing major factor that affecting benefits of joint warfighting, the index system of joint warfighting benefits is built, and a fuzzy concentrated evaluation method. Through building an obscure matrix between evaluation factor parameter and evaluation rank parameter, and utilizing weighted algorithm to calculate synthesis subordinate degree, the method offers a good solution for solving the problem that evaluation of benefits of joint warfighting is fuzzy and uncertain.

fuzzy synthetic decision, joint warfighting benefits analysis

2014年6月8日,

2014年7月27日

吳坤鴻,男,博士研究生,工程師,研究方向:軍事運(yùn)籌分析、信息對(duì)抗與網(wǎng)絡(luò)安全。戰(zhàn)曉蘇,男,博士后,研究員,研究方向:作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)工程、信息對(duì)抗與網(wǎng)絡(luò)安全。董獻(xiàn)洲,男,博士,副研究員,研究方向:軍事運(yùn)籌分析、情報(bào)分析與信息可視化。代冬升,男,博士研究生,工程師,研究方向:軍事運(yùn)籌分析、數(shù)據(jù)挖掘。

E917

10.3969/j.issn1672-9730.2014.12.008