基于组合赋权-TOPSIS 的修理分队路线选择能力评估*

曾拥华，王海燕，武婷婷，王小龙

（1.陆军工程大学野战工程学院，南京 210007；2.南京邮电大学理学院，南京 210023）

0 引言

战场抢救抢修是部队战斗力的倍增器。定点保障、伴随保障、巡回保障是装备保障力量开展战场保障活动3 种主要组织形式。安全、快速机动至受损或遇险装备地点，是机动抢救抢修力量开展巡回保障的先决条件。因此，在紧张复杂多变的战场环境条件下，指挥员根据现地实际条件，科学、合理、快速地选择机动路线，是其组织指挥能力的重要影响因素，同理，也是分队级战场抢修行动仿真训练中对指挥员指挥能力考核评估的重要因素。

现阶段较多学者对修理分队战场抢修和装备供给路线进行优化调度［1-4］，但并未对机动路线的各项影响因素及综合能力进行评估。文献［5］提出了装备保障维修分队机动模型，为装备维修保障分队机动路线的选择和制定提供了依据。因此，本文以仿真条件下修理分队指挥员的抢修机动路线为研究对象，对机动影响因素进行分析，通过层析分析法（analytic hierarchy process，AHP）和熵权法确定各项因素权重，结合逼近理想值法（technique for order preference by similarity to ideal solution，TOPSIS）对机动路线进行评估，提高决策的可靠性。

1 构建评估指标体系

指挥员在选择进入配置展开地区的机动路线时，应秉持路线短、路况好、地形隐蔽安全，尽可能避开敌火力威胁和复杂道路的原则。本文以单个目标点的装备抢修行动为对象，采用以摩步机动为主，结合越野机动和火力威胁冲击机动的机动方式。摩步机动通常在距离较远且机动路线比较适合运输车辆机动或紧急任务时采用。文献［5］提出越野机动需要考虑地形地貌和植被状况，火力威胁冲击机动需要考虑敌火力威胁因素。

因此，将从路线的通过性、安全性、隐蔽性、靠近性和决策的时效性5 个指标进行考虑，提出图1的评估指标体系。

1.1 路线的通过性

路线的通过性是修理分队高效完成装备维修保障任务的前提和基础，可以依据地形复杂度、道路的弯曲程度和道路纵坡度进行评估。

根据不同特殊路段的地形复杂程度，可以将经过的路段分为滩涂、沼泽、桥梁、隧道及其他路段。依据不同特殊路段的行军困难程度给予相应的影响系数，则机动路线的地形复杂程度可记为

式中,ki表示不同特殊路段的影响系数，A11i表示机动路线所经过的特殊路段的个数，表1 表示地形，平原、山地、丘陵和城市道路等，地形越复杂则分值越高。

表1 不同特殊路段的影响系数Table 1 The influencing coefficient at different special section of the road

道路的弯曲程度即行军路线的整体弯曲程度，是定性指标。道路的弯曲程度越大，会降低大规模摩步机动的效率。本文依据转向角度大于90°的路口个数进行数据转换，结合专家意见如表2 所示。

表2 定性指标评价标准表Table 2 Qualitative index evaluation criteria

道路的纵坡度是定量指标。摩步机动需要考虑到装备的最大爬坡能力，坡度过大会影响装备抢修效率，因此，本文考虑路线的最大坡度。

△pn表示所有的道路纵坡度，共有n 个纵坡。

1.2 路线的隐蔽性

隐蔽性主要考虑其植被和掩体的遮蔽程度以及敌方侦查干扰的程度，植被和掩体遮蔽根据隐蔽区域与行军路线区域的比例计算得到

式中，B 表示行军过程中其路线区域，B2i，i=1，2 表示植被或掩体隐蔽区域的面积，其值越大越利于行军。B23表示可能被敌方侦查的区域面积，其值越大说明被侦查的可能性越大，不利于机动。

1.3 路线的安全性

在行军过程中，易受到敌火力的干扰，例如火力袭扰、火力压制、临时设障和空中侦察等。为确保装备保障分队的安全抵达，应尽可能降低敌火力威胁冲击。

式中，B3i表示经过路段可能受到火力封锁和敌方袭击的区域，其比值即机动分队在抢修路线中收到敌火力干扰的程度，属于成本型指标。

1.4 路线的靠近性

越短的行军路线更利于保障前线的作战能力。所选择路线的机动时间需要考虑其道路的通过性和气象因素。恶劣天气不利于修理分队行军前进，其时间也会受影响而延长。单目标点抢修行动仅需要考虑修理所与前线部队间的距离，受道路情况和道路质量影响，要求其机动时间尽可能短。

两地距离即机动分队出发地与抵达维修地点的实际距离，行军的时间即为机动时间。两组数据均可从抢修仿真训练系统中监测并导出。

1.5 决策的时效性

战场环境千变万化，战机稍纵即逝，并且战场抢修重在准而快，指挥员需要在紧张复杂的战场环境下，快速作出科学决策，因此，有必要将决策时间纳入机动路线选择的考量范围。根据不同的战场局势和任务背景，结合多次仿真训练，确定相应的最佳决策时间tj。

其中，ti表示实际的决策时间，以实际决策时间与最佳决策时间的差值作为评价依据。

2 机动路线选择能力评估模型

2.1 熵权法

熵的概念最早来源于热力学，可以用来度量系统的无序程度，可以用来表示已知数据包含的信息量，并确定其权重［6］。当评价指标值相差越大时，熵值越小，则该指标携带的信息量较大，可以对其赋予较大的权重，反之指标携带的信息量较少。运用熵权法确定战场抢修机动路线指标的权重步骤如下：

2.1.1 指标正向化

根据评价指标得到矩阵X=（xij）m×n，共有m 个评价对象，n 个评价指标，根据数据的类型进行以下正向化过程，

1）极大型数据

2）极小型数据

3）某点最优型数据

其中，a 表示指标最优点。

2.1.2 数据标准化

2.1.3 计算信息熵

对于标准化后得到的数据矩阵Y=（yij）m×n，指标yj的信息熵为

2.1.4 计算熵权

2.2 组合赋权法

组合赋权法是利用加法或乘法将两者进行集成，使最终得到的指标权重同时反映主观经验和客观信息，得出更加准确的指标权重值［7］。通过AHP法求得指标主观权重向量，熵权法得到的指标客观权重向量，本文采用乘法集成进行组合赋权，最终权重如下：

2.3 TOPSIS 法

TOPSIS 法又称理想解法，是通过逼近理想解进行排序解决多属性决策问题，构造多属性问题的理想解与负理想解，并以靠近理想解和负理想解两个基准作为评价各方案的依据［8］。在进行TOPSIS 法过程中，需要确定各项指标的权重。对于其权重计算方法，现阶段较多学者采用AHP 法、灰色关联度、模糊理论、模糊层次分析法和组合赋权法［9-17］。

根据欧式几何距离计算出带评价路线与最优路线和最劣路线之间的距离。计算第i 个评价对象与最优路线的相对贴近度，即接近程度。

3 算例分析

在仿真系统中，通过平台的回放复盘对参训人员的机动路线能力进行评估。针对单目标的装备抢修任务，采取摩步机动的方式进入前线部队，且两地的直线距离为4 km。根据仿真情况下，途中易受敌火力威胁，为便于隐藏自己，结合越野机动和火力冲击机动实施机动抢修任务。根据以往训练情况和仿真任务的战势紧张程度，确定本次仿真行动的最佳决策时间为2 min。

选取3 位参训人员的系统仿真训练过程，采用视频回放的形式，由系统监测输出并计算出相应的指标数据，结果如表3 所示。

表3 方案评价结果表Table 3 Evaluation result table of the scheme

首先，采用AHP 确定主观权重。指标两两判断矩阵如下，表示两个因素之间的重要性程度比较。

AHP 法一致性检验根据一致性指标CI 和平均随机一致性指标RI 计算一致性比例CR，若CR＜0.1，则通过一致性检验。上述判断矩阵均通过一致性检验。

其次，通过表3 中3 条机动路线的数据得到客观权重Wi。最后，将主客观权重进行乘法集成得到组合权重ωi，如表4 所示。

表4 修理分队机动路线能力评估指标权重Table 4 Weight of capability evaluation index for maneuvering routes of repair teams

根据上述二级指标权重，得到一级指标权重分别为路线的通过性权重0.299 9，路线的隐蔽性权重0.227 7，路线的安全性权重0.257 7，路线的时效性权重为0.138 5，决策的时效性为0.076 2。说明通过性对机动路线的影响程度最大，其次为路线的安全性和隐蔽性，最后为路线的靠近性和决策的时效性。指挥员在选择路线的时候，优先考虑道路状况和道路质量，便于人员的摩步前进。进而考虑行军途中的植被和掩体遮蔽性，尽可能减少敌火力威胁冲击。

接下来，根据上述权重和决策矩阵获得规范化矩阵，通过TOPSIS 法计算各条路线的贴近度，并进行决策排序，结果见表5 所示。

表5 各路线贴近度Table 5 Closeness degrees of each route

结果显示，路线C 的贴近度最高，说明其与最优路线的距离最近，是三条路线中的最佳路线。根据表3 的数据可知，路线C 的地形复杂度最低，且道路的弯曲程度得分较高，因此，该机动路线的通过性较好。对于路线的隐蔽性，其植被和掩体遮蔽区域较多，因此，受到敌方侦查干扰的可能性进一步降低，也不易受到敌火力封锁和袭击。该路线两地距离并非最短，但其道路可通过性高，途中所消耗时间较小。该路线决策时间为3 条路线中最长，但是其指标的影响程度较小，且3 min 的决策时间对战场局势的影响也较小。

路线B 和路线A 的贴近度较低。路线B 在掩体遮蔽性、两地距离、机动路线时间和路线决策时间上均优于路线C，且地形复杂度与路线C 相近，但在道路弯曲程度、植被遮蔽性和路线安全性上远不及路线C，因此，需要对路线的安全性和通过性进行改善。对于路线A，其地形过于复杂，不利于装备保障分队的摩步前进，且该路线的植被和掩体遮蔽性较差，因此，易受到敌方侦查干扰和敌火力封锁打击。路线A 不适于装备保障分队机动。

4 结论

准确科学的维修分队机动路线评估有助于提升整体分队的作战能力水平，提高装备维修保障能力。本文从路线的通过性、隐蔽性、安全性、靠近性和决策的时效性5 个角度构建指标体系，采用组合赋权——TOPSIS 评估模型对仿真条件下指挥员的机动路线选择能力进行评估。在指标权重的处理方法上更为客观，且为选择最优路线提供了理论依据和科学方法，对军事具有实际意义。