指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價方法研究*

王　兵　權冀川　羅　晨

(解放軍理工大學指揮信息系統(tǒng)學院　南京　210007)

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指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價方法研究*

王兵權冀川羅晨

(解放軍理工大學指揮信息系統(tǒng)學院南京210007)

為適應信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)的信息服務需求，結合指控系統(tǒng)服務特征，深入分析了信息質(zhì)量、服務功能、用戶感受等要素的關聯(lián)關系與依賴關系，構建了指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價指標體系。充分利用模糊數(shù)學理論，結合現(xiàn)有層次分析、綜合評價等方法的優(yōu)點，提出了一種能夠較好地應用于指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價的綜合評價方法。通過實例闡述了進行指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價的方法與步驟，對論文研究內(nèi)容進行了數(shù)據(jù)驗證，結果顯示指標體系和評價方法適用性較好。

指控系統(tǒng);信息服務;指標體系;評價方法

Class NumberTP309

1　引言

指控系統(tǒng)作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的“兵力倍增器”，對信息化戰(zhàn)爭的指揮決策具有極其重要的地位和作用[1]。隨著軍事變革的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的Client/Server架構和基于構件的指揮控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足聯(lián)合作戰(zhàn)的需求。近年來，由于服務具有松耦合性、互操作性強等優(yōu)點，面向服務的思想已經(jīng)深入人心，未來的指控系統(tǒng)必將構建在服務的基礎之上，信息服務將成為指揮控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容，并為用戶進行指揮決策提供數(shù)據(jù)和功能支撐[2～3]。信息服務質(zhì)量將直接影響到構建的指揮控制系統(tǒng)的質(zhì)量和效能[4]。

在目前的研究文獻中，從信息資源、硬件支持、用戶體驗等角度，針對信息服務的概念體系、理論框架、效能評估等內(nèi)容開展的研究有很多，而從用戶感知的角度，結合用戶主觀評價與系統(tǒng)客觀評價的優(yōu)缺點，構建指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量指標體系與評價方法的研究還很少。

2　質(zhì)量評價指標體系

根據(jù)指控系統(tǒng)的特點和信息用戶的服務需求，綜合考慮主觀評價和客觀評價的優(yōu)缺點，從有形性、交互性、功能性、可靠性、時效性和信息質(zhì)量六個方面，構建指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量的評價指標體系。

1)有形性(Materiality)

有形性評價服務設施設備、服務軟件系統(tǒng)等有形服務資源。主要包括兩個下級指標，一是設備先進性，評價服務設施設備的先進性、多樣性等指標，它是系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)、精準信息服務的基礎；二是流程規(guī)范性，評價信息服務的數(shù)據(jù)格式、服務程序、計算步驟和處理方法等內(nèi)容的規(guī)范性。

2)交互性(Interaction)

交互性評價用戶對系統(tǒng)界面、操作提示等內(nèi)容的滿意程度[5]。主要包括三個下級指標，一是界面友好性，評價系統(tǒng)操作是否簡單、界面內(nèi)容是否清晰、界面設計是否美觀等方面滿足用戶需求的程度[6]；二是操作提示性，評價用戶在接受信息服務過程中，系統(tǒng)能夠按照用戶需要推送個性化操作提示的情況；三是過程體驗性，評價用戶對整個信息服務過程的體驗感受。

3)功能性(Functionality)

功能性評價信息服務支撐用戶需求的能力以及傳遞、交換信息的便捷程度等內(nèi)容。主要包括三個下級指標，一是輔助決策性，評價系統(tǒng)能否采用邏輯推理、人工智能、作戰(zhàn)仿真等多種技術手段為用戶提供科學合理的輔助決策方案；二是功能完備性，評價指控系統(tǒng)提供的信息服務的常用功能是否能夠滿足用戶的應用需要；三是功能擴充性，評價系統(tǒng)提供的功能擴充接口能夠滿足用戶需求的程度。

4)可靠性(Reliability)

可靠性評價信息系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和提供信息服務的安全性[7]。主要包括四個下級指標，一是系統(tǒng)健壯性，評價系統(tǒng)能夠不中斷運行的可能性；二是服務連續(xù)性，評價系統(tǒng)能夠連續(xù)提供信息服務的可能性；三是服務穩(wěn)定性，評價系統(tǒng)能夠無差錯穩(wěn)定提供信息服務的可能性；四是安全保密性，評價服務信息不被敵方竊聽、截獲、破譯、破壞或篡改的可能性。

5)時效性(Timeliness)

時效性評價指控系統(tǒng)更新信息的及時性和提供服務的快捷性。主要包括兩個下級指標，一是信息更新性，主要是評價服務信息能否在用戶要求的時間范圍內(nèi)呈現(xiàn)；二是響應及時性，主要是評價用戶提交申請并獲得服務響應的時間特性。

6)信息質(zhì)量(Information Quality)

信息質(zhì)量評價系統(tǒng)提供的服務信息與用戶需求的信息之間的一致性程度。主要包括四個下級指標，一是信息準確性，評價指控系統(tǒng)提供的服務信息與戰(zhàn)場事實相符的程度；二是信息完整性，評價系統(tǒng)提供的敵方目標相關信息與客觀態(tài)勢中敵方目標的實際情況相吻合程度；三是信息真實性，評價服務信息的客觀程度和可靠程度；四是信息重要性，評價信息本身與作戰(zhàn)使命、任務等要求的關聯(lián)程度。

綜上所述，構建指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價指標體系如圖1所示。

圖1　指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價指標體系

3　綜合評價方法

許多學者和用戶都認為，指控系統(tǒng)直接服務于軍事作戰(zhàn)指揮，因此質(zhì)量評價應該完全采用數(shù)理統(tǒng)計的方法進行，這樣才能更加精確地得到評價結果[8]。但是，在實際場景中，有些評價指標很難進行數(shù)據(jù)測量與統(tǒng)計分析。針對指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價多維度、多指標的特點，充分利用模糊數(shù)學理論，結合現(xiàn)有層次分析、綜合評價等方法優(yōu)點，構建如下的模糊層次綜合評價法。

3.1計算指標權重

1)構造判斷矩陣

利用層次分析法中的五級標度法建立指標重要性判斷矩陣L。指標的權重可以通過計算矩陣L的最大特征值對應的單位特征向量得到。可以利用求根法近似計算指標的權重向量，基本步驟如下：

(1)將判斷矩陣的每一行元素做如下處理：

(1)

(2)將li做歸一化處理：

(2)

W=(w1,w2,…,wn)T即為所求特征向量，即判斷矩陣的層次單排序結果，也就是權重向量。

2)一致性檢驗

在開展質(zhì)量評價工作時，專家組對評價指標進行的相對重要性判斷可能會犯前后不一致的錯誤，所以進行指標相對權重的一致性檢驗非常必要。

表1　平均隨機一致性指標

通過上式計算得到C.R.比值，當C.R.<0.1時，則認為判斷矩陣的一致性可以接受。

3)求解綜合權重

3.2指標規(guī)范化

指標規(guī)范化適用于將不同量綱和不同量級的指標數(shù)據(jù)統(tǒng)一到相同的數(shù)值區(qū)間，以進行綜合評價。指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量的評價指標主要有效益型、成本型和固定型三種指標。

1)效益型指標規(guī)范化公式

(3)

2)成本型指標規(guī)范化公式

(4)

3)固定型指標規(guī)范化公式

(5)

3.3確定隸屬度

用隸屬度表示評價指標相對于評價集的貢獻程度是模糊評判方法的優(yōu)勢之一，可將人類判斷的模糊信息進行充分的量化。確定評價指標的隸屬度可采用模糊分布量化方法，主要有正態(tài)模糊量化[9]和柯西模糊量化[10]兩種方法，本文采用正態(tài)模糊量化方法。設指標的規(guī)范化數(shù)值為zi，針對評價集V={v1,v2,…,vn}的隸屬度向量為R=(ri1,ri2,…,rij,…,rin)。

正態(tài)模糊量化函數(shù)如下：

(6)

對式(6)在一定區(qū)間進行積分，可得到相應指標相對于某個評價等級的隸屬度，即：

(7)

其中，積分的上、下限及積分前面的系數(shù)與所用的評價集有關。式(7)的積分限變量xij取值如下：

(8)

圖2顯示的是規(guī)范化值zi經(jīng)過正態(tài)模糊量化后，形成的相對于各評價等級的隸屬度曲線。

圖2　正態(tài)模糊量化的隸屬度曲線

對所有m個指標的規(guī)范化值，分別計算其針對n個評語的隸屬度，可得到單因素評判矩陣

其中，i=1,2,…,m，j=1,2,…,n。

3.4綜合評價

計算綜合評價結果，即：

B=W·R=[b1,b2,…,bn]

(9)

則向量B即為最終的系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價的隸屬度向量。在計算綜合評價結果時，式(9)中的“·”運算可以采用多種算法，本文采用M(/,·)運算，即：

(10)

4　實例分析

4.1計算指標權重

1)建立遞階層次結構

根據(jù)前文構建的指標體系，建立評價指標遞階層次結構，如圖3所示。

指標等級指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量一級指標有形性交互性功能性可靠性時效性信息質(zhì)量二級指標設備先進性流程規(guī)范性界面友好性操作提示性過程體驗性輔助決策性功能完備性功能擴充性系統(tǒng)健壯性服務連續(xù)性服務穩(wěn)定性安全保密性信息更新性響應及時性信息準確性信息完整性信息真實性信息重要性

圖3評價指標遞階層次結構

2)構造判斷矩陣

經(jīng)過專家組研究確定，采用“同等重要、比較重要、明顯重要、非常重要和絕對重要”五個級別來表示指標之間的相對重要程度，指標比較標度級別如圖4所示。

經(jīng)過專家組集體進行判斷比較，得到6項一級指標的相對重要性判斷矩陣

下面，采用求根法近似計算上面矩陣的最大特征值對應的單位特征向量，即指標對應的權重向量。

評價級別表達式同等重要比較重要明顯重要非常重要絕對重要1～9標度k135792,4,6,8為上述程度的中間值

圖4指標比較標度級別

(1)將判斷矩陣的每一行元素做如下處理，得到L′：

4.7111.3832.608)

(2)對L′做歸一化處理，得到相對權重WQ0：

0.1380.261)

3)一致性檢驗

按照同樣的方法和步驟，分別計算六項一級指標所屬二級指標之間的重要性比較值，通過一致性檢驗與修正，分別得到18項二級指標相對其所屬一級指標的重要性權重向量為

4)計算組合權重

根據(jù)一級指標相對總評價目標的權重值WQ0和二級指標相對所屬一級指標的權重值WQ1,WQ2,WQ3,WQ4,WQ5,WQ6，計算得到最底層18項二級評價相對于總評價目標的最終權重向量W1×m，即：

W1×m=[0.016,0.005,0.004,0.025,0.010,0.018,0.044,0.007,0.266,0.124,0.026,0.056,0.103,0.034,0.033,0.019,0.145,0.065]

4.2指標評價與規(guī)范化

本文將所有指標評價值統(tǒng)一規(guī)范到[0,1]范圍內(nèi)，當指標評價值越靠近0時說明此項指標的服務效能與質(zhì)量越差，當指標評價值越靠近1時說明此項指標的服務效能與質(zhì)量越好。全部指標規(guī)范化后的測評值如表2所示。

4.3確定單指標隸屬度

建立評價集V={v1,v2,…,v5}={高、較高、中、較低、低}，采用正態(tài)模糊量化方法確定單指標的隸屬度，正態(tài)標準差σ取0.15。由于文章篇幅限制，僅以第一個評價指標“設備先進性”為例敘述詳

細計算過程，其他指標直接給出計算結果。

表2　全部指標評價值

由于(zi=0.845)<0.9，因此，該指標對于評價級別“高”的隸屬度計算如下：

該指標對于評價級別“較高”的隸屬度計算如下：

該指標對于評價級別“中”的隸屬度計算如下：

該指標對于評價級別“較低”的隸屬度計算如下：

該指標對于評價級別“低”的隸屬度計算如下：

按照同樣的方法，可以計算其他指標對于各評價級別的隸屬度。

4.4建立模糊矩陣

根據(jù)最底層各指標的隸屬度，建立模糊矩陣R18×5，即：

4.5計算綜合評價結果

利用各指標的最終權重與其對于同一評價級別的隸屬度進行加權綜合，得到綜合隸屬度。

B′=W⊙R=[0.81270.48340.12870.02990.0049]

0.0205　0.0034]

向量B即為最終的信息服務質(zhì)量評價的隸屬度向量。即，經(jīng)過綜合評判，指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價指標相對于評價級別高、較高、中、較低、低的隸屬度分別為：0.5568、0.3312、0.0881、0.0205、0.0034。

上述綜合得分說明，實例中評價的“指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量”的評價結果在“高”與“較高”之間，可以認為其綜合評價結果較好，但還存在一些值得關注與改進的指標。

5　結語

本文在對服務質(zhì)量評價方法與相關技術進行深入研究的基礎上，結合信息化條件下戰(zhàn)爭的規(guī)律與信息服務需求，針對傳統(tǒng)的評價指標體系和評價方法難以較好地應用到信息服務領域的實際情況，構建了指控系統(tǒng)信息服務質(zhì)量評價指標體系和綜合評價方法，并通過實例對上述理論進行了驗證，結果顯示指標體系和評價方法適用性較好。下一步可以針對指標的具體評價方法進行深入研究。

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Evaluation Method of Information Service Quality in C2 System

WANG BingQUAN JichuanLUO Chen

(Institute of Command Information System,PLA University of Science and Technology,Nanjing210007)

In order to meet the requirements of information service of the joint operations under informationization conditions,the quality elements,such as information quality,service function and user’s perception were researched in detail combining with the characteristics of C2 system services.Their relations and dependence were also analyzed.The evaluation indexes system of information service quality was established.A synthetic evaluation method was promoted,which could be applied in quality evaluation of information service in C2 system.It used the fuzzy theory and combined the advantages of analysis hierarchical process and synthetic evaluation.Finally,an example was given to discuss the evaluation method and its steps.The example had verified the research contents and proved the good applicability of the index system and the evaluation method.

C2 system,information service,index system,evaluation method

2016年3月16日,

2016年4月27日

通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)技術重點實驗室基金(編號：9140C170303150C17086)資助。

王兵，男，碩士研究生，研究方向：效能評估。權冀川，男，博士，副教授，研究方向：效能評估、多源信息融合。羅晨，女，博士，講師，研究方向：多源信息融合。

TP309DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.09.024