基于AHP聯合戰斗群的作戰能力評估

祝愛民 宋蘭軍 高永凱 由繼莊

(石家莊陸軍指揮學院 石家莊 050084)

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基于AHP聯合戰斗群的作戰能力評估

祝愛民 宋蘭軍 高永凱 由繼莊

(石家莊陸軍指揮學院 石家莊 050084)

聯合戰斗群作戰能力評估是聯合戰斗部隊指揮員及其指揮機關組織戰斗過程中一項重要工作,文章通過對影響聯合戰斗群的作戰能力因素分析,構建遞階層次模型,并利用層次分析法對聯合戰斗群的作戰能力因素從定量角度進行評估,得出各個因素對聯合戰斗群的作戰能力影響程度,為聯合戰斗部隊指揮員及其指揮機關提供輔助決策。

層次分析法; 聯合戰斗群; 作戰能力評估

Class Number E917

1 引言

伴隨戰爭形態不斷演變和軍隊信息化建設進程的加快,聯合作戰已由原來主要在戰役層面組織與實施逐漸向戰術層面延伸,戰術層級聯合作戰更加普遍,并直接催生了信息化條件下新的戰斗形態——聯合戰斗[1]。聯合戰斗群作為一支重要作戰力量,它具備較強的實時戰場感知、高效指揮控制、聯合火力打擊、立體機動突擊和精確快速保障等新的作戰能力[2]。聯合戰斗群的指揮員及其指揮機關對所屬的編成力量的作戰能力分析與評估是當前作戰研究的一個重要內容,目前對聯合戰斗群作戰能力的分析和評估多是定性的,但隨著我軍武器裝備戰技性能水平的提高和作戰更加精確化的需要,僅用定性的方法來分析和評估聯合戰斗群的作戰能力已不能滿足需要,定量地研究聯合戰斗群的作戰能力已經提到議事日程。

文章用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)對聯合戰斗群的作戰能力進行了較為全面的分析,并建立了聯合戰斗群作戰能力遞階層次模型,采用定量分析手段科學評估其作戰能力,改變傳統的定性分析的決策思維方式,避免主觀隨意性和經驗決策的局限性,從而使得指揮員決策的可信度高,可靠性強。

2 層次分析法描述

層次分析法(AHP是美國運籌學家、匹茲堡大學A.L.Satty教授在20世紀70年代提出的一種系統分析方法[3]。層次分析法是定性分析和定量分析相結合的多目標決策分析方法,該方法特別適用于目標結構復雜且缺乏必要數據的決策問題,較好地處理了難以用定量方法進行分析的復雜問題。

3 層次分析法基本原理

層次分析法解決問題,通常分為以下四個步驟。

3.1 建立遞階層次結構

建立遞階層次結構是層次分析法解決問題最為關鍵的一步,首先將要解決的問題進行分解,其組成部分稱為元素,然后將這些元素按照不同屬性分類成不同層次(如目標層、準則層、指標層、方案層、措施層等),用框圖的形式說明層次的遞階結構與因素的從屬關系。當某個層次包含的因素較多時,可以將組又細分成子元素,以形成不同層次結構。同一層次的元素作為準則或子準則,每一準則或子準則既對下一層次的某些元素起支配作用,同時又受到上一層次元素的支配。最上層稱為目標層,通常是待解決問題的預定目標或理想結果,一般只有一個元素;中間層稱為準則、子準則,通常是實現目標所涉及的中間環節;最低一層稱為措施層或方案層,通常為實現目標可供選擇的各種措施、決策方案等。

3.2 構造兩兩比較矩陣

3.3 層次單排序并進行一致性檢驗

計算每一個比較矩陣的最大特征值及對應的特征向量,利用一致性指標、隨機一致性指標和一致性比率進行一致性檢驗。若檢驗通過,對特征向量進行歸一化處理即為權向量;反之,需重新構造比較矩陣。

表1 AHP兩兩比較標度

3.4 層次總排序并進行一致性檢驗

計算最下層的對目標的組合權向量,并進行一致性檢驗。AHP的最終結果是得到相對與目標的各決策方案優先順序權重,并給出這一組合排序權重所依據的整個遞階層次結構所有判斷的總的一致性指標,據此做出決策。

4 聯合戰斗群作戰能力遞階層次模型構建

圖1 聯合戰斗群作戰能力遞階層次模型

聯合戰斗群是未來聯合作戰基本作戰單位,對聯合戰斗群的作戰能力評估準確、科學與否,與評估因素有很大關系,對于聯合戰斗群而言,主要是對作戰時影響其火力、機動突擊、防護、指揮、保障等綜合效能發揮的多種因素進行有重點的分析和比較,因素通常包括武器裝備的戰技性能和數量、作戰人員的素質和訓練水平、編制和戰斗編組、指揮員的水平以及物資保障情況等,從上述因素中得出最大程度地影響聯合戰斗群作戰能力發揮的因素,為指揮員提供輔助決策。據此建立聯合戰斗群作戰能力遞階層次模型如圖1所示[4]。

5 聯合戰斗群作戰能力層次數據處理

聯合戰斗群作戰能力遞階層次模型建立后,就表明影響其作戰能力的諸因素都被確定了,這些因素在形成聯合戰斗群作戰能力時,各自影響不盡相同,而且不同的作戰任務,不同條件下同一因素的影響也是不一樣的,因此在分析評估各因素的權重時,既要反映客觀實際,又要做到相對合理,使不同的因素之間具有相對合理的比較,從而使判斷矩陣更加科學。在上述遞階層次模型的基礎上,根據軍事人員和專家的評估,得到準則相對于目標層的判斷矩陣A-B如表2所示。

表2 判斷矩陣A-B

采用方根法求解A-B層的權重順序得到排序權向量為WA-B=(0.45,0.27,0.16,0.08,0.04)T,由此得知λmax=5.22。

對A-B層單排序進行一致性檢驗[6],需要計算的一致性指標為

CI=(λmax-n)/(n-1)

(1)

其中n為判斷矩陣的階數。

RI為平均隨機一致性指標,其取值如表3所示[5]。

表3 平均隨機一致性指標RI

從而得出一致性比為

CR=CI/RI=((λmax-n)/(n-1))/RI

=((5.22-5)/(5-1))/1.12=0.046<0.1

所以判斷一致性可以接受,類似得出B1-C,B2-C,B3-C,B4-C,B5-C層判斷矩陣分別如表4～表8所示。

表4 判斷矩陣B1-C

B1C1C2C115C21/51

表5 判斷矩陣B2-C

表6 判斷矩陣B3-C

B3C5C6C7C5137C61/315C71/71/51

表7 判斷矩陣B4-C

同理得出C1-D,C2-D,C3-D,C4-D,C5-D,C6-D,C7-D,C8-D,C9-D,C10-D,C11-D層判斷矩陣分別如表9～表19所示。

表8 判斷矩陣B5-C

B5C10C11C1015C111/51

表9 判斷矩陣C1-D

表10 判斷矩陣C2-D

C2D3D4D311/3D431

表11 判斷矩陣C3-D

表12 判斷矩陣C4-D

C4D7D8D711/3D831

表13 判斷矩陣C5-D

表14 判斷矩陣C6-D

C6D11D12D1113D121/31

表15 判斷矩陣C7-D

表16 判斷矩陣C8-D

C8D14D15D1413D151/31

表17 判斷矩陣C9-D

表18 判斷矩陣C10-D

C10D19D20D21D19179D201/713D211/91/31

表19 判斷矩陣C11-D

在層次分析法計算各層元素的權重時,假設已經計算出第k-1層元素相對總目標的組合權重排序權重向量ak-1=(a1k-1,a2k-1,…,amk-1)T,第k層在第k-1層第j個元素作為準則下元素的排序權向量為bjk=(b1jk,b2jk,…,bmjk)T,其中不受支配(即與k-1層第j個元素無關)的元素權重為零,令Bk=(b1k,b2k,…,bmk),則第k層n個元素相對于總目標的組合排序權重向量為ak=Bkak-1[7～8]。

根據上述計算方法得出聯合戰斗群作戰能力層次總排序結果,A-D層排序權重為WA-D=(0.017,0.352,0.04,0.08,0.311,0.001,0.016,0.024,0.001,0.01,0.006,0.002,0.001,0.0025,0.0011,0.003,0.025,0.002,0.034,0.028,0.025,0.0095,0.005,0.0039)T。

通過A-D層排序權重值WA-D可知方案空中火力在整個聯合戰斗群作戰能力中起主要作用,其次是輪式機動方式。在實際的聯合戰斗中,作戰能力能否發揮到最大效能,與整個聯合戰斗群空中火力打擊效果和機動的方式是有著主要聯系的。

6 結語

文章初步利用層次分析法對聯合戰斗群的作戰能力進行了量化評估,但是在實際的評估過程中,還是有一定的不足,主要體現在構建聯合戰斗群作戰能力遞階層次結構上,考慮的因素還不是很全面,以及在構造判斷矩陣時在一定程度上采用了軍事人員長期的實踐經驗而得到的數值,雖然通過了一致性檢驗,但是還有很多可以優化的空間[9],同時在計算各個權重數值時主要還是通過人工方式,計算量很大,應采用計算機輔助的方法加以獲取[10],這樣才能在以后的實踐中發揮更大的應用價值。

[1] 平志偉.《聯合戰術學》[M].北京:軍事科學出版社,2014.

[2] 馬志松,宋蘭軍.聯合戰斗群對機動反擊之敵進攻問題探究[J].陸軍學術,2013,3:4-5.

[3] 任喜,蘇學軍,馬海洋.基于層次分析法的雷電防護系統[J].四川兵工學報,2011,32(2):132-134.

[4] 張俊學.作戰運籌學[M].北京:解放軍出版社,2000:356-362.

[5] 宋元.基于層次分析法的布雷方案優選模型[J].海軍學術研究,2003,9:22-24.

[6] 肖棟林,張強,劉洋.基于AGA-AHP的炮兵精確打擊能力評估[J].四川兵工學報,2013,34(11):14-16.

[7] 董臻圃.數學建模方法與實踐[M].北京:國防工業出版社,2006:92-97.

[8] 孟杰,郝強,王棟梁.聯合戰斗防空體系作戰能力模糊綜合評判[J].船舶電子工程,2012,32(1):14-16.

[9] 何秀仁,趙國強.淺析用戰役戰術模擬系統進行作戰能力評估的可行性[M].北京:軍事科學出版社,1996,93-97.

[10] 李智林.戰術研究方法研究[M].北京:解放軍出版社,2010:207-213.

Operational Capability Assessment of the Joint Combat Group Based on AHP

ZHU Aimin SONG Lanjun GAO Yongkai YOU Jizhuang

(Army Command Academy, Shijiazhuang 050084)

Assessment of the joint combat group operational capability which is carried out by the commanders and the headquarters of the joint combat arms in the process of drawing up the combat is an important work. The paper firstly analyses the factors which affect the joint combat group operational capability, establishes the hierarchy model and evaluates the factors of the joint combat group operational capability with the quantitative analysis by using the AHP. It makes the extent of every factor which affects the joint combat group operational capability, the commanders use the evaluation results to adjust the decision and combat deployment plan.

AHP, joint combat group, operational capability assessment

2015年1月3日,

2015年2月28日 作者簡介:祝愛民,男,博士研究生,講師,研究方向:合同戰術理論與應用。宋蘭軍,男,教授,碩士生導師,研究方向:合同戰術理論與應用。高永凱,男,博士研究生,講師,研究方向:兵種戰術理論與應用。由繼莊,男,博士研究生,講師,研究方向:作戰指揮。

E917

10.3969/j.issn1672-9730.2015.07.009