基于灰色ANP的輕型高機動步兵戰略機動能力評估

徐 波

(軍事科學院,北京 100091)

輕型高機動步兵是為應對邊境地區地形割裂、作戰部署調整難度大等問題,在傳統步兵基礎上,通過編制重構、能力重組形成的新型合成作戰力量,其突出特點是戰略機動能力提升明顯,作戰靈活性大大提高。與傳統步兵相比,究竟輕型高機動步兵的戰略機動能力提升了多少,哪些能力還有提升空間,未來應重點提升哪些子能力是當前建設亟需解決的問題。

本文從決策者的關注點出發,對輕型高機動步兵的戰略機動能力進行逐層分解,形成能力指標體系,運用構建的模型進行分析評估,得出能力評分,供決策者參考。在此基礎上,對各三級子能力指標進行靈敏度分析,發現子能力的規律,對后續建設提出建議。

1 問題分析

2011年版《軍語》認為:“戰略機動”是為達成一定的戰略目的而有組織地轉移兵力或火力的作戰行動。從定義中可知,戰略機動不僅包括機動本身,還包括機動過程中對各種敵情的應對。要求作戰單元能快速機動調整部署,隨時應對各種敵情,迅速投入戰斗。戰略機動過程主要分為乘車機動和下車戰斗兩個階段。乘車機動主要通過飛機、火車運輸或搭乘戰斗車輛快速到達預定作戰地域,應對機動中出現的各種敵情,包括防敵空中目標、空地導彈打擊、殲滅機動路線上的各種火力點等任務;下車戰斗主要實施火力打擊、快速突擊任務,包括攻擊敵裝甲目標(堅固工事)、打擊空中目標、殲滅步機火力點等。

輕型高機動步兵的突出特點是機動速度快、火力編配強、保障力量多、合成度高,是一支重點建設的戰略機動力量。通過分析不難發現:1)其戰略機動能力由多種子能力構成,各能力之間具有一定的相聯性,相互影響,而非完全獨立;2)底層能力包括人員和武器裝備,涉及武器裝備戰技術性能、人員士氣、指揮員指揮素養等多種因素,部分因素難以量化,通過簡單的數量對比難以得到客觀結論;3)專家打分法雖可避開復雜計算,但專家意見難免存在個人偏見,主觀性較強。綜合上述觀點,采用適用于指標相互關聯的網絡層次分析法(ANP)來確定子能力間的權重,使之更加符合實際情況;各底層子能力采用專家打分確定初始評價值后,運用灰色模糊評判確定最終評分值,減弱專家的主觀偏見。

2 建立戰略機動能力指標體系

輕型高機動步兵遂行戰略機動時,主要會遇到空中目標、地面堅固目標和步機火力點等,需要重點關注對這三類對象的作戰能力;戰略機動能力來源于作戰能力的綜合,其能力構成必然要包括感知、指揮、機動、打擊、防護和保障等方面。鑒于上述考慮,建立輕型高機動步兵戰略機動能力評估指標體系如圖1所示:

圖1 輕型高機動步兵戰略機動能力評估指標體系

3 ANP確定子能力權重

3.1 計算超矩陣

(1)

對一級能力指標集Aj的重要性進行比較,建立相應的元素判決矩陣Mj,并計算其歸一化特征向量為

uj=[uj1,uj2,…,ujl]T

繼而將所得向量uj(j=1,2,…,N)聯立,得歸一化權值矩陣為

u=[u1,u2,…,ul]

(2)

利用歸一化權值矩陣u對超矩陣W進行修正,得加權超矩陣為

(3)

3.2 對超矩陣的計算分析

wi=[wi1,wi2,…,wiN]

(4)

進行一致性檢驗后,確定6個二級功能指標的組合權重和三級功能指標的組合權重如下:

W=[w1,w2,…,w6]=[0.1157,0.2016,0.2520,0.2020,0.0732,0.1555]

w1=[w11,w12,w13]=[0.4221,0.1747,0.4032]

w2=[w21,w22]=[0.5832,0.4168]

w3=[w31,w32,w33]=[0.1034,0.1573,0.3024,0.4369]

w4=[w41,w42,w43,w44,w45,w46]=[0.2534,0.2020,0.1524,0.0869,0.2030,0.1021]

w5=[w51,w52,w53,w54]=[0.3034,0.1873,0.3024,0.2069]

w6=[w61,w62,w63,w64]=[0.2399,0.3251,0.3024,0.1326]

3.3 進行一致性檢驗

采用方根法確定與權向量對應W對應的最大特征根λmax=6.22。對A-Ai層單排序進行一致性檢驗,需要計算的一致性指標為:

CI=(λmax-n)/(n-1)

(5)

CR=CI/RI

其中,RI為平均隨機一致性指標,其值與判斷矩陣階數相關,如表1所示。

表1 RI取值

從而得到一致性比為:0.0367<1。

判斷一致性可接收,類似可判斷三級指標權重向量均滿足一致性檢驗。由此可知,由ANP方法確定的指標體系權重向量符合要求。

4 灰色模糊評判確定能力評價值

4.1 確定評價灰類

確定4級灰類如表2所示。

表2 評價等級分值

其中,以傳統山地步兵的戰略機動能力的各分項能力為參考系,評價分數確定為5,專家以此為參考確定高輕步兵戰略機動能力。得到各系統功能的評價值為D=(dij),dij表示第j個專家對第i個系統功能的綜合評分。

(6)

其中,Ni為系統功能數量,Nj為專家數量。

各等級評價值聚類:fk

優:對應灰數?∈[(0,9,∞),白化函數f1

(7)

良:對應灰數?∈[(0,7,14),白化函數f2

(8)

中:對應灰數?∈[(0,5,10),白化函數f3

(9)

差:對應灰數?∈[(0,1,4),白化函數f4

(10)

4.2 確定灰色評價權向量

分別計算在各白化函數下dij的灰色評價系數,處理后得到灰色評價權向量

[ri1,ri2,…,riNj],(i=1,2,…,Ni)

(11)

Y1=W1·R1=[0.4237,0.4061,0.1702,0]

Y2=W2·R2=[0.1632,0.4134,0.4235,0]

Y3=W3·R3=[0.3849,0.3192,0.2990,0]

Y4=W4·R4=[0.3511,0.4035,0.2371,0]

Y5=W5·R5=[0.2403,0.2448,0.4361,0.0787]

Y6=W6·R6=[0.2563,0.3435,0.4001,0]。

組合成聯合矩陣:Y=[Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6]T。

4.3 計算評估結果

4.3.1 初始評估結果

計算將模糊評估結果結合前面的評價準則進行量化，得

再用二級能力權重聚合為戰略機動能力U為

U=W·U2=6.9403

4.3.2 三級能力指標靈敏度計算結果

單指標靈敏度就是分析當且僅當某一指標評分值變動時,高輕步兵整體戰略機動能力的變化程度,從而找到能最快提升戰略機動能力的建設方向。本文考察每個三級指標評分值均單獨提高10%時,對總體機動能力的影響。

以三級能力指標:火力打擊能力指標為例。計算A41的靈敏度,將A41的評分均加1,得矩陣:

U′=W·U2=6.9722

由此可得:A41對戰略機動能力的靈敏度為

類似可計算出三級指標的靈敏度如表3所示。

表3 三級指標靈敏度結果

4.3.3 三級能力指標引起的戰略機動能力變化計算結果

為探究各三級子能力變化對輕型高機動步兵整體戰略機動能力的影響規律,采用單指標均勻調整考察整體戰略機動能力變化的方法進行研究。具體方法:固定其他指標打分值,在[0,10]內間隔0.5取值依次變化每個三級子能力的專家評分值,計算每次取值戰略機動能力的評價值,計算結果表4所示。

表4 三級能力指標引起的戰略機動能力變化計算結果

5 結論分析

5.1 總體評估分析結果

高輕步兵與傳統山地步兵戰略機動分項能力對比如圖2所示,結果分析可得出如下結論:

1) 相比于傳統步兵,高輕機動步兵的戰略機動能力提升22.48%;

2) 高輕機動步兵的子能力均有所提高,其中機動感知能力、快速機動能力和火力打擊能力提升較大;

3) 高輕機動步兵的指揮控制能力、機動防護能力、綜合保障能力提升不明顯。

圖2 二級指標對比圖

5.2 指標靈敏度結果分析

對三級指標靈敏度繪制柱狀圖如圖3所示,對比分析可得如下結論:

圖3 三級指標靈敏度對比圖

1) 將靈敏度計算結果可知:按先后順序,A21、A53、A63、A62、A645個三級指標對整體戰略機動能力的提升靈敏度最高,可作為未來的重點建設方向;

2) 相比較而言,機動作戰能力指標對整體戰略機動能力靈敏度較高,提升空間較大;下車戰斗能力靈敏度較低,符合實際情況;

3) 靈敏度最高的前5個三級指標分別隸屬于指揮控制能力、機動防護能力和綜合保障能力,主要受權重因素影響,與前述繼續提升能力相呼應,符合實際情況。

5.3 三級指標貢獻度變化分析

固定其他指標的專家打分值,依次對每個三級指標的專家打分從0-10間隔0.5取值,分別計算最終的整體戰略機動能力,計算結果如圖4-9所示。

分析結果可知:

1)A31、A43、A53對應的空中機動能力、乘車打擊堅固目標能力和下車步機火力防護能力三個指標,當增加到與傳統步兵評分大致相同時,其能力的提升對整體戰略機動能力提升影響不大。此三類指標達到傳統步兵的水平后,可列為非重點發展能力。

2) 各指標對戰略機動能力變化曲線的斜率反應指標的貢獻度,斜率大的貢獻度大,斜率小的貢獻度小。從分析曲線斜率,并與上述靈敏度柱狀曲線比較,符合實際情況。

圖4 A11-A13對戰略機動能力變化曲線

圖5 A21-A22對戰略機動能力變化曲線

圖6 A31-A34對戰略機動能力變化曲線

圖9 A51-A54對戰略機動能力變化曲線

3)A21、A53、A63、A62、A64、5個三級指標在達到傳統步兵水平后,斜率仍然較大,對戰略機動能力貢獻度較大,可作為未來的重點建設方向。

由此可見,灰色ANP模型能夠逼真刻畫輕型高機動步兵戰略機動能力中各子能力之間的非獨立復雜關聯關系,有效減弱專家打分法所產生的主觀因素影響,反映子能力對總體能力的靈敏度。該模型計算結果相互印證,符合實際情況,可為輕型高機動步兵戰略機動能力后續建設明確重點發展方向,有明顯的實用價值。

6 結束語

輕型高機動步兵是一種新型作戰力量,在戰略機動能力方面優于傳統山地步兵。隨著軍事建設的不斷深入,決策者亟需對該新型力量的能力水平和不足進行評估,以確定建設重點方向。

本文在分析輕型高機動步兵營戰略機動能力基礎上,建立評估指標體系,將灰色理論與ANP相結合,構建戰略機動能力評估模型,以克服傳統專家打分法和層次分析法在指標相關性和主觀性上不足的問題。用該模型對輕型高機動步兵的戰略機動能力進行評估分析,通過對靈敏度和貢獻度分析,確定5個對戰略機動能力貢獻較大的子能力為重點建設方向,結果表明,該方法具有較好的問題適用性,對輕型高機動步兵建設有較大的實踐指導意義。