基于科學知識圖譜的裝備保障效能可視化分析*

馬子涵 姚 奕 張 靚

（1.海軍潛艇學院 青島 266000）（2.北部戰區海軍保障部 青島 266000）

1 引言

在現代化戰爭中對裝備保障的全域實時性控制和全面有效性研究與戰爭層次的指揮與控制有著密切聯系，在新體制新需求的牽引下，裝備保障保障實施精準性，輔助決策科學性，都成為部隊戰斗力提升的重要手段。在大數據、人工智能、深度學習等技術的飛速發展下，研究者將裝備保障進行定量轉換，將效能評估的方法運用到裝備保障領域，可以使我們準確、客觀、全面地認識裝備保障能力現狀，合理運用評估方法對裝備保障的進行效能評估，也為現代戰爭中裝備保障指揮以及科學決策奠定堅實的理論基礎。

裝備保障的效能評估的研究方面，蔣斌等[2]提出通過轉換三角模糊數與聯系數之間的有效值，以三角模糊數的形式進行定量表示后結合離差最大化原理，對裝備保障的評估排序進行多屬性決策，最終確定評估指標權重。張揚等[3]在蒙特卡洛法的基礎上，構建了與其運行體制與機制有關的維修過程和保障資源配置子模型，計算出裝備保障的優化費效曲線等相關參數，實現了對裝備保障中備件、資源、設備利用率等評估方法。王壽彪等[4]基于大數據的體系認知計算，在聯合作戰的背景下，提出了基于演化思想的裝備體系結構建模、體系評估和體系優化決策等方面的裝備體系動態演化問題建模研究。徐其等[5]采用灰度關聯確定評估指標權重，基于改進的TOPSIS法對裝備器材保障方案進行評估，不僅在評估中縮減步驟，簡化計算，而且通過驗證此評估可以有效地反映戰時條件中的裝備器材保障能力。

Cite Space軟件[6]是結合了科學知識圖譜概念，可以對某一領域的探測學科前沿、選擇科研方向、開展知識管理和輔助科學決策等方面進行有效、可靠分析的工具。以中國知網（CNKI）2010年～2020年裝備保障及其評估的文獻為數據，應用中國知網的計量分析功能與Cite Space軟件工具，通過聚類標簽生成算法，時間性指標的科學知識圖譜的可視化分析，對近十年國內軍事裝備保障的方案效能及其評估方法從宏觀到微觀、從直觀到復雜、從整體到局部、從一般到特殊進行文獻數據挖掘，使裝備保障研究更加的直觀、清晰、系統。

2 裝備保障研究現狀

2.1 總文獻年序發表量分析

對中國知網主題為裝備保障效能檢索出的包含SCI、EI、北大核心、CSSC及CSCO的文獻期刊類文章共2739篇，根據圖1論文每年發表數量的圖譜進行分析可知，近十年來，關于裝備保障效能研究論文總體呈現上升趨勢，2020年發文198篇與2010年121篇對比來看，發文數量上增長了0.6倍，其形成的“S型”邏輯曲線符合文獻指數增長規律。自2010年以來，文獻發表數量一直保持在每年100篇以上，且2020年發文量198篇占十年研究總數的11.3%，標志著國內裝備保障效能研究屬于穩定階段。

圖1 2010年～2020年裝備保障效能研究文獻總數圖譜

近十年來，裝備保障效能所涉及到知識領域范疇大，所涉學科廣，應用中國知網（CNKI）自身的計量分析功能，按照研究成果文獻的數據，進行提取分析，以學科分布排名前10的學科總文獻為基礎，計算其所占比重，在軍事領域的裝備保障效能主要學科分為兩類，一類是基于武器裝備設計時，偏向工業技術方面的方案評估；另一類是武器裝備在軍事作戰中，偏向實戰應用的方案評估。兩類文章共計274篇，占近十年來方案評估研究總文獻的10%，這也說明保障效能在軍事裝備保障中已經成為研究的重點領域，裝備保障效能是一項具有復雜性，多樣性、模糊性、動態性的研究，具體問題的研究是需要根據實際工作及經驗積累，運用科學方法，將感性問題逐步轉化為量化的理性問題。

2.2 關鍵詞共現及時序分析

中國知網中有關裝備保障的期刊文獻，共318篇，經過數據轉換，利用Cite Space的可以進行關鍵詞共現圖譜。關鍵詞是一個論文的核心，能體現出論文的主要內容和中心理論，它可以傳遞論文信息，同時對在儲存及積累上具有重要意義，也更有利于引擎搜索。Cite Space中關鍵詞共現圖譜，就是基于對所有文獻數據關鍵詞的提取，進行多種算法的聚類可視化分析的科學知識圖譜。

2010年～2020年“裝備保障”的關鍵詞共現圖（圖2），節點230個，連線352條，在Cite Space軟件中，利用節點表示研究的主題，主題節點的圈越大、字體越大就說明這個節點越重要，相關節點之間的連線，可以形成中介中心性指標，這個指標超過0.1，就說明這一節點為關鍵節點，按照主題詞中心性排列，在“裝備保障文獻中”關鍵的中心節點有保障方案41次（0.41）、裝備保障22次（0.29）、仿真4次（0.15）、評估10次（0.12）、層次分析法6次（0.1）、指標體系3次（0.1），這些關鍵的節點在科學知識圖譜中起到了鏈接中介的作用，也反映出研究裝備保障的核心主題與主要方法。

圖2 裝備保障效能關鍵詞共現分析

在Cite Space中使用時序的算法，以關鍵詞出現時間的進行聚類，形成了關鍵詞時序圖（圖3）的科學知識圖譜中，就清晰地展現了裝備保障效能在2010～2020年之間關鍵詞首次出現的一個時間排序圖。

圖3 裝備保障效能關鍵詞時序圖

根據圖3所示，可以看出裝備保障效能的研究是不斷拓展的，呈現了一種總分總的研究趨勢。2010年對裝備保障效能的研究是泛化的，2011年～2015年逐漸出現了針對數字化部隊保障資源、航空裝備、裝備保障指揮等細化的裝備保障研究，2018年后又重新開始對保障系統、整體決策的可執行力進行具體化研究。裝備保障效能的研究方法也從最基本的層次分析法，延伸到TOPSIS、綜合評價、數據包分析、模糊理論的多種評估研究使用。裝備保障的研究更是具有時代性的特點，2015年的信息化研究至2020年出現智能研究，都跟隨著戰爭形態的不斷演變。從2020年首現的關鍵詞“智能”“感知”“決策”“執行”是裝備保障研究趨勢，在未來智能化戰爭形態下，基于對戰場全域全時感知，進行精準、快速決策和執行的裝備保障研究。

2.3 研究作者、機構合作關系分析

普賴斯在文獻計量學中的認為，一個研究領域核心作者的發文數（Nmax為該領域發表文章最多作者的總文獻數目）。近來，以裝備保障效能為主題的文獻中，發文數量較多的是張柳（5篇），經計算m=1.6748，取整為2，也就是發表2篇以上的作者，在裝備保障研究中是核心作者。將Cite Space作者及合作機構圖譜的引用次數節點設置為3，有15人，發表文獻49篇，占總數的41.5%，沒有達到普賴斯文獻定律中核心作者群發文綜述占總文獻數的二分之一，這個沒有成立理論公式，說明這一領域研究沒形成核心作者群。這也與Cite Space所形成的作者、機構合作關系圖譜，圖4顯現出的信息相一致，在合作關系科學圖譜中，沒有大面積聚類，都是松散分布的小范圍聚集，所以科學知識圖譜與普賴斯定律的一致性，說明我國在裝備保障研究上并沒有形成真正意義上的核心作者群。

圖4 作者、機構合作關系圖譜

在裝備保障效能的研究中，近10年的文獻共有269個作者，494個合作關系，作者及機構合作關系的關聯度為0.0137，說明作者之間的合作關系較為松散，主要的合作關系是以院校的師生合作網絡為主，院校與部隊間合作為輔，還有少量的院校學術上的網絡合作，比如其中最大的網絡合作群是由解放軍軍械工程學院的師生合作構成的，包含了張柳、高飛、阮擁軍、于永利、繩慧、陳宇奇等20人組成的合作子網絡，他們通過這種延續性的團隊協作，使裝備保障研究具有長效周期性，提升了研究的有效性。海軍工程大學的孫媛，軍械工程學院的張柳、繩慧之間合作，形成了以她為樞紐的軍械工程學校與海軍工程學院之間的合作橋梁，將裝備保障研究相關內容延伸到了航空飛行裝備保障領域。

3 裝備保障中的評估方法

經過對裝備保障效能的可視化分析后發現，評估方法是裝備保障效能的關鍵環節，對整個裝備保障效能的評估準確性產生著決定性作用。傳統的評估方法可分為靜態評估和動態評估。

3.1 靜態的評估方法

靜態評估包括有多元統計理論下的層次分析法、綜合評估法，這類方法是先確立一種最終的評估目標，再將與之相關的要素進行拆分、設立層級的一種多層次的定量決策分析方法，其優點是系統解析的方法，把方案目標作為一個模塊，按照分析、對比、總結等綜合方法進行決策，步驟簡單，方法適用，所需定量數據信息較少。但此方法無法提供給新決策方案，理論分析數據少，實際主觀因素干擾大，不被人信服，評價量大時，統計難度大，且權重不準確，影響計算精確值，普遍適用于安全風險評估、環境評估。

基于不確定理論的粗糙集、云模型類的評估方法，主要是運用不確定性的數學工具來進行評估的一種方法，這種方法可以不舍棄其模糊性，將定性的語句和指標量化，可表現出結論的隨機性和模糊性，而且能夠很好地反映真實系統的特性，其局限性是對樣本量大的數據運算復雜，無法應對隨機因素的干擾，所以一般在維修、裝備可用性評估中較多使用。

基于數據挖掘理論的神經網絡、貝葉斯評估方法，模擬生物神經元系統和信度網絡支撐，接收建立信息源后，再反向推理進行表達輸出，它本身的不定性因果模型，對不明確的問題可進行較好的處理，可對多源信息實施表達與融合，但是也會對缺失數據不敏感、但屬性個數比較多或者屬性之間關聯性較大時，分類效率下降，這種方法在裝備保障力、裝備維修評估的研究中進行過使用。

3.2 動態的評估方法

動態評估則包含研究隨機事件發展規律及結果的馬爾科夫鏈（Markov Chain）可以是不連續或者連續的定量，能夠有效地評估誤差精確度、可靠性強、智能化程度高，假設狀態變化的概率是固定的，在評估事項具有獨立性，沒有與過去未來相聯系，計算過程繁瑣，轉換條件苛刻，多應用于蒙特卡羅方法。

研究確定與不確定系統的集對分析，其評估原理和結果直觀，準確可靠，計算過程較為簡單，能提高信息的利用率，保證評估結果的可信度，但由于需要建立想解，只可以進行排序評估而不可適用單體評價，當評估值相近時可信度下降。仿真分析法是并行運算，評估速度快，輸出為連續量，易于與實物連接，更接近實際的控制系統，但計算精度比較低；對復雜模塊開展仿真，路線上難以成功，精確度無法保障，當模塊的邏輯判斷數量加大后，增加仿真難度，自動化水平低，需要仿真主體去進行排題布置。

4 結語

根據上述分析，裝備保障效能現處于一個穩定增長的研究領域并廣泛運用在軍事裝備之中，是研究的一個重點，裝備保障效能將人們感性認識形成的定性結論，運用評估方法轉換成了定量分析，為裝備保障指揮人員及指揮機關，提供一個科學的輔助決策手段。

裝備保障效能中無論靜態或動態的評估方法，沒有絕對的好與不好，是一個模糊定義，需依據評估的具體方案，評估具體要求和最終評估目標，選擇合適的評估方法，為力求方案評估的準確、科學、合理，應該使用多種方法組合的評估方法。通過對近年裝備保障效能評估的研究，也為下一步研究方法提供了方向。一要定性與定量結合。將以事實方案為依據的定性，對應相應數據進行支撐，提高保障方案評估的合理性。二是靜態與動態結合。方案具體內容的評價是靜態，實戰背景下應該將保障方案的評價融入到作戰全過程的保障評價，動靜結合評估，提高保障方案的完整性。三是主觀與客觀結合。遵循裝備保障發展的時代規律，發揮指揮員、指揮機關的主觀能動性，加強裝備保障方案的適應性。四是整體與局部結合。保障方案是一個復雜多系統評估對象，要微觀地對其中的子系統進行逐一評估，也要適應當前體系對抗的作戰形式，進行整體的體系評估，提高裝備保障效能評估的有效性。