面向因果分析的武器裝備體系效能評估

摘? 要：在采用魚骨圖的方法構建面向因果分析的武器裝備體系效能評估指標體系的基礎上，建立定性判斷和定量計算相結合且支持因果分析的評估模型，最后，給出了武器裝備體系效能評估算例、結果分析以及應用舉例。該方法能夠為武器裝備體系效能評估結果進行因果分析提供依據，能夠應用到不同裝備編配方案的武器裝備體系效能評估和擇優，以及武器裝備體系效能與關鍵評估指標的因果關系分析。

關鍵詞：因果分析;武器裝備體系;效能評估;魚骨圖

中圖分類號：E92;TP391.9? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）05-0012-05

Effectiveness Evaluation of Weapon Equipment System for Causal Analysis

LI Shili

（Jiangsu Automation Research Institute，Lianyungang? 222061，China）

Abstract：Firstly，the index system for evaluation of weapon system of systems which can be used for causal analysis is built by the fishbone diagram，then，the evaluation model combining qualitative judgment with quantitative calculation and supporting causal analysis is established，finally，the effectiveness evaluation example，result analysis and application examples are given. This method can be used for causal analysis of the effectiveness evaluation results of weapon system of systems，and can be applied to the evaluation and selection of weapon system of systems effectiveness of different equipment allocation schemes and causal analysis of weapon system of systems effectiveness and key evaluation indexes.

Keywords：causal analysis;weapon equipment system;effectiveness evaluation;fishbone diagram

0? 引? 言

武器裝備體系效能評估是支持武器發展戰略、規劃計劃的重要手段，對優化裝備編配方案、作戰編組模式和作戰行動樣式等有著重要的理論和實踐意義。

武器裝備體系效能評估的基礎是指標體系的構建，為了構建能夠支持因果分析的武器裝備體系效能評估指標體系，本文將采用魚骨圖的方法，從因果聯系的角度，以裝備體系作戰過程為分析主線，從涵蓋探測跟蹤、信息傳輸、態勢感知、指揮控制、協同打擊、全維防護和綜合保障的整個交戰過程中，通過魚骨圖的方法分析抽取出支持因果分析的過程度量指標，從而構建面向因果分析的武器裝備體系效能評估的指標體系。

在此基礎之上，建立定性判斷和定量計算相結合且支持因果分析的評估模型，并進行了武器裝備體系效能評估算例計算、結果分析以及應用舉例，通過計算和分析，本文給出的武器裝備體系效能評估方法能夠應用到裝備編配方案擇優和體系效能因果分析。

江蘇自動化研究所是國家重點科研單位，本文屬于其主要研究方向之一仿真測試的研究內容。

1? 基于魚骨圖構建評估指標體系

魚骨圖法指的是把系統中產生問題的原因及造成的結果之間錯綜復雜的因果關系，采用簡明的文字和線條加以全面表示的方法，是一種面向解決問題的常用方法。用于表述原因與結果關系的圖形為魚骨圖，由原因和結果兩部分組成，左側為原因因素，對產生結果的原因進行層層分解、步步深入、由表及里地揭示;右側則是左側原因導致的結果，如圖1所示。

基于魚骨圖的指標體系構建思路：把武器裝備體系效能低作為一個待解決的問題，通過對該問題繪制魚骨圖，從而構建指標體系，利用這種方法構建指標體系需要找出影響武器裝備體系效能發揮的制約因子。由于導致武器裝備體系效能低可能的因素包括探測跟蹤、信息傳輸、態勢感知、指揮控制、協同打擊、全維防護和綜合保障7個方面，因此建立導致武器裝備體系效能低的魚骨圖如圖2所示。通過魚骨圖的分析可以構建面向因果分析的武器裝備體系效能評估的過程度量指標體系如圖3所示，實際應用中還能通過魚骨圖對其進行進一步的細化和擴充。

2? 建立評估模型

在構建基于魚骨圖的武器裝備體系效能評估指標體系的基礎上，建立武器裝備體系效能評估模型如下：

第一步，計算能力層指標的綜合評價向量，以U1為例：

（1）計算指標組合權重。采用權重求解方法計算各評價指標的排序權重，從而得到U1的判斷矩陣U1和特征向量W1。

（2）制定評分等級并建立樣本矩陣。將指標體系的底層指標按照統一標準進行等級化，使各指標轉化為具備可比性的定量指標。

（3）對各指標進行評分，得到能力層指標的評價矩陣。定義評分細則如表1所示。

假設第k個專家給予底層指標Uij的評分為dijk，則可得能力層指標的評價矩陣DU1。

（4）按照優、良、中、一般、差五個等級設定5個評估灰類。

第1級為灰類優，其白化權函數為：

第2級為灰類良，其白化權函數為：

第3級為灰類中，其白化權函數為：

第4級為灰類一般，其白化權函數為：

第5級為灰類差，其白化權函數為：

（5）計算灰色評價系數為：

（6）計算灰色評價向量及矩陣。U1所屬各指標相對于各個評價灰類的灰色評價矩陣：

（7）對評估指標U1進行第一層次的綜合評價，其綜合評價向量為：

B1=W1·R1

其中，W1為U1各下層指標的權重。

第二步，對U2，…，U7重復第一步，得到B2，…，B7。

第三步，計算武器裝備體系效能。對評估指標U進行第二層次的綜合評價，由Ui的評價結果向量Bi可得U對其下層指標Ui各評價灰類的灰色評價矩陣為：

R=[B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7]T

則U的綜合評價結果為：

B=W·R

由此得到的武器裝備體系效能的綜合評估值為一個向量，如果按最大原則確定武器裝備體系的等級評估誤差較大，且無法進行對比和擇優，所以本文采用灰色系統理論的方法對B進行單值化處理，從而得到綜合評估值為：

E=B·CT

其中，C是依據5個等級對應評分標準中的數值得到的各個評價灰類等級的等級值向量。

3? 評估算例

在構建如圖3所示的基于魚骨圖的武器裝備體系效能評估指標體系的基礎上，假設該指標體系權重與打分結果如表2所示。

定義具體評分細則如表3所示。

計算得到體系綜合效能評估值為6.875，通過與評分細則比較，得出評估結論為：該武器裝備體系效能為良。

4? 應用場景分析

該評估方法可應用到以下兩個方面：

（1）編配方案擇優。假設目前有4種裝備編配方案，分別為A、B、C、D，各方案之間的區別如表4所示。

通過計算可以得到不同編配方案的效能值如表5所示，從而得出體系效能最高的是方案A，實現了對多個方案的擇優。

（2）因果分析。因果分析是本文方法的最大優勢，通過魚骨圖構建評估指標體系，然后建立支持因果分析的評估模型，通過Matlab繪制指標與效能之間的關系圖，用于分析指標與體系效能之間的關系。

以指標U11、U12為例，在上述算例的基礎上分析這兩個指標與體系效能之間的關系，如圖4所示。

從圖4中可以看出，當指標U11、U12從0至10不斷提高時，體系效能E也不斷提高，但是提高的幅度是不同的，且在其他指標不變的情況下，體系效能E的值保持在6.2至7.0之間，效能等級為良。

5? 結? 論

武器裝備效能評估是一項復雜龐大的工作，指標體系的構建是其中的關鍵所在，本文采用魚骨圖的方法構建了面向因果分析的武器裝備體系效能評估指標體系，并采用定性判斷和定量計算相結合且支持因果分析的評估模型評估了武器裝備體系效能，該方法不僅有助于定量地分析各種因素與體系效能的因果關系，還能為不同裝備編配方案的武器裝備體系效能評估和擇優提供更合理、更準確的數據，并且能夠從因果分析的角度為提高武器裝備體系效能的關鍵指標優化提供理論和數據依據，具有較強的實用性。

參考文獻：

[1] 郭齊勝，郅志剛，楊瑞平，等.裝備效能評估概論 [M].北京：國防工業出版社，2005.

[2] 馬亞龍，邵秋峰，孫明，等.評估理論和方法及其軍事應用 [M].北京：國防工業出版社，2013.

[3] 劉思峰，黨耀國，方志耕，等.灰色系統理論及其應用：第5版 [M].北京：科學出版社，2010.

[4] 古小明，張華，黃仕偉，等.基于魚骨圖的F-AHP評判在提高數字化炮兵旅作戰效能中的應用 [J].指揮控制與仿真，2010，32（5）：67-70+75.

[5] 劉憲，王平.基于灰色層次分析法的艦載機部隊訓練評估 [J].艦船電子工程，2016，36（3）：25-27+105.

[6] 鄭玉軍，田康生，陳果，等.基于灰色AHP的反導預警雷達作戰效能評估 [J].裝備學院學報，2016，27（1）：111-115.

[7] RASTEGAR N，KHORRAM E. A combined scalarizing method for multiobjective programming problems [J]. European Journal of Operational Research，2014，236（1）：229-237.

[8] 閆雪飛，李新明，劉東.武器裝備體系評估技術與研究 [J].火力與指揮控制，2016，41（1）：7-10.

[9] 劉憶冰，王凱，蒲瑋.基于灰色層次分析法的裝甲合成營裝備體系作戰效能評估 [J].兵器裝備工程學報，2018，39（10）：96-99.

[10] 李寧，陳暉.基于灰色層次分析法的作戰指揮效能評估 [J].兵器裝備工程學報，2017，38（5）：22-26+30.

[11] CHI Y，LI J C，YANG K W，et al. An Equipment Offering Degree Evaluation Method for Weapon System-of-Systems Combat Network Based on Operation Loop [C].Proceedings of 22nd International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management，Paris：Atlantis Press，2015：477-488.

[12] 焦遜，岳秀清，常凱.裝備效能評估與建模仿真技術 [J].航天電子對抗，2019，35（2）：7-10+32.

[13] 羅樂，李鐘敏，夏斌，等.灰色層次分析GAHP的通指系統作戰效能評估 [J].火力與指揮控制，2014，39（2）：86-89.

[14] 孔令超，常洪亮.基于G-AHP的非致命性武器驅散效能評估 [J].火力與指揮控制，2016，41（9）：94-97.

[15] 李琳，陳云翔，劉源.基于ANP與GAHP的軍用航空器安全性評估方法 [J].系統工程，2011，29（3）：108-112.

[16] 任佳成，徐常凱，陳博.基于灰色-層次分析法的裝備保障效能評估 [J].艦船電子對抗，2018，41（5）：31-34.

[17] TIAN H B，GAO W TI，WU Y，et al. Performance Evaluation of the Integrated Avionics Simulation System based on Grey theory [C]. 2011 IEEE 3rd International Conference on Communication Software and Networks，2011：77-80.

[18] SHU Z，JIA Q，LI X b，et al. An OODA Loop-Based Function Network Modeling and Simulation Evaluation Method for Combat System-of-Systems [C].Proceedings of the Asian Simulation Conference ，Singapore：Springer，2016：393-402.

作者簡介：李施荔（1986-），女，漢族，浙江衢州人，碩士，工程師，研究方向：體系建模與仿真。