基于灰色层次分析法的装甲合成营装备体系作战效能评估

刘忆冰，王 凯，蒲 玮

(陆军装甲兵学院， 北京 100072)

1 概述

装甲合成营是以装甲分队为主体，与其他战斗、支援和保障部(分)队共同编队的合成战斗单元，集成侦察情报、指挥控制、战斗支援、联合战术通信和综合保障等能力要素，具有灵活机动、反映迅速、火力完备、指控精准和战保协同等特点[1]。其装备体系的作战效能是指该作战单元在预定或规定的作战使用环境以及所考虑的组织、战略、战术、生存能力和威胁等条件下，由代表性的人员使用该武器装备及其系统完成规定任务的能力[2]，其动态指标难以通过简单的叠加运算得出评估结论。灰色层次分析法是灰色系统理论与层次分析法结合的产物，是对具有多层次、多指标评估体系进行评价的一种科学且有效的方法[3]。运用灰色层次分析法对体系作战效能进行分析评估，以两级评价指标体系为例，对各级指标体系采用专家评判法和层次分析法相结合的方法确定各级效能指标的权重；通过灰色理论确定评估指标的灰类；最后结合ADC法计算综合评估值，使评估结论更加精准。

2 作战效能评估

武器系统的效能评估总体上可分为两个层次：一是对武器的性能分析与评估；二是对武器的效能进行评估[4]。装甲合成营的装备体系作战效能由武器装备的编配数量、战术性能、结构设置、作战环境和作战过程等因素决定，与性能不同，是一个动态的指标。其最终体现是在实际的战场环境条件下部队运用武器装备所完成作战任务的程度[5]。

2.1 建立指标体系

装甲合成营由遂行不同作战任务的不同作战单元集合组成，具有装备种类多、体系结构复杂；作战效能的指标层次分明、指标关联性强等特点。在指标体系的建立中更应遵循以下原则：一是指标体系全面系统地反应合成营装备体系作战效能，在分析不同作战单元、作战能力的基础上，根据装备体系的结构和特点进行细化分解，如图1所示。既要考虑其基础性能指标，也要兼顾拓展性指标，在全面反应各单元作战效能的同时，避免各指标交叉重复，保证评估指标体系的全面性和可信度；二是各效能指标做到最大限度的客观、可测，评估指标的确立避免加入个人主观意愿，定量指标通过计算或测量便于获得，定性指标根据特性建立无量纲化效用函数；三是在确保评估指标满足要求的同时，尽量使指标简明扼要，避免指标体系过于庞大，给后面的评估工作造成困难，做到指标的选择既充分又必要。

基于以上原则，结合合成营装备体系特点，建立作战效能指标体系，如图2所示。

2.2 建立评估模型[8-12]

评估模型以评估方法为依据，尽可能建立具有直观、可理解、可拓展的评估模型[6]。在层次化结构的指标体系模型建立之后，将评估目标分解为多个互不关联的组成因素，并将不同层次权重值按照灰色系统理论计算，通过定量计算与定性分析相结合，实现对总目标的分析评估。为简化计算，以指挥控制效能U2为例，其余计算参照此方法进行。

1) 计算指标体系底层指标的组合权重

利用层次分析法和简易表格法相互结合的方法，获得某一准则下任意两元素重要性两两比较矩阵，并根据权重求解方法计算各评价指标的排序权重[7]。

表1 U2 各指标权重

由此得到U2的判断矩阵和U2的特征向量，

W2=(0.18,0.22,0.3,0.3)

特征向量的分量就是相应指标对应的上级指标的组合权重。同理可求U，U1，U3，U4，U5，U6，分别对应权重的值W，W1，W3，W4，W5，W6。

表2 U2判断矩阵

2) 制定评分等级标准

评估指标体系的底层指标为数据元，该数据一般由多次试验的数据采集工作中得到，将指标体系各数据元按照统一标准等级化，使各数据元转化为具备可比性的定量指标。

表3 评分细则

3) 建立评估样本矩阵

对由数据元计算出的各指标体系进行再次评分，假设有5个专家参加评价，分别对U2对应的下级4个指标：指挥决策效能、组织计划效能、控制协调效能、信息联通效能进行打分评价，打分的范围为1～10分，第k个专家按照评分等级给于的评分为dijk，其评分表4如下，则其评价样本矩阵DU2为

同理可得DU1，DU2,…,DU6。

表4 专家打分

4) 确定评估灰类

根据实际评价的情况确定评估灰类的等级数、灰数以及白化权函数。设定评估灰类e=1,2,3,…,g,即有g个评估灰类。本文按照优秀、良好、一般、较差四个等级，灰数的数值表示评价可能存在的区间，中间值为该类的最优评价值。各级灰类白化权函数如下：

① 第1级灰类优秀，灰数为⊗∈[9,+∞)，其白化权函数如图3(a)所示。

② 第2级灰类良好，灰数为⊗∈[0,8,16)，其白化权函数如图3(b)所示。

③ 第3级灰类一般，灰数为⊗∈[0,6,12)，其白化权函数如图3(c)所示。

④ 第4级灰类较差，灰数为⊗∈[0,1,5)，其白化权函数如图3(d)所示。

5) 计算灰色评价系数

对于评估指标U21，由D和fe(dijk)可算的第e个评价灰类的评价数记为X21e，其计算公式为

各评价灰类的总评价系数记为X21，其计算公式为

第e个评估灰类的灰色评价数记为r21e,则有：

计算得出：r211=0.22,r212=0.38,r213=0.29,r214=0

6) 计算灰色评价向量及矩阵

对于评估指标U21各灰类的总评价向量为

r21=(0.33,0.38,0.29,0)，同理可得U22，U23，U24各灰类评价向量分别为：r22=(0.34,0.38,0.28,0)，r23=(0.32,0.36,0.32,0)，r24=(0.30,0.34,0.35,0)。将各指标评价灰类的灰色评价向量综合后，得到U2所属各指标相对于各个评价灰类的灰色评价矩阵：

2.3 作战效能的综合评价

首先对评估指标U2进行第一层次的综合评价，并将其评价结果B2=W2·R2=(0.32,0.31,0.28,0)，W2为U2各下层指标的权重，同理可求得U1，U2，U3，U4，U5，U6的综合评价向量分别为:B1=(0.31,0.31,0.29,0)，B3=(0.34,0.33,0.27,0)，B4=(0.33,0.32,0.27,0)，B5=(0.31,0.31,0.29,0)，B6=(0.30,0.31,0.29,0)。

对评估指标U进行第二层次的综合评价，由Ui的评价结果向量Bi可得U对其下层指标Ui各评价灰类的灰色评价矩阵:R=[B1,B2,…,B6]T,则U的综合评价结果B=W·R=(0.32,0.31,0.28,0)。

此时作战效能的综合评估值为一个向量，按最大原则确定受评体系的所属灰度等级，有时会存在丢失信息过多导致评估误差较大，也不便于对比排优，将B单值化可得综合评估值，将各灰类等级按照“灰水平”赋值，按照4个等级对应评分标准中的数值作为各个评价灰类等级的等级值向量C=(9,7,5,3),此次评价的装甲合成营装备体系作战效能综合评估值:E=B·CT=7.45。根据评分标准来看，该装备体系作战效能评估为良。

在不同装备编配方案、作战编组模式和作战行动样式的情况下，再次采集试验数据，采取同样的方法进行作战效能评估，即可进行整体作战效能比较，也可进行各分系统指标横向比较，达到最佳编组模式和行动方法。

3 结论

本文基于灰色层次分析法，建立了装备体系作战效能评估模型，能够在利用试验数据的基础上，充分利用专家的决策信息，通过定性分析与定量计算相结合的形式，减少了主观因素的影响，使评估结果更加客观真实，科学有效，且具有较强的实用性。为了计算简便和便于理解，指标体系没有继续细化。继续细化后采取相同的方法可以得到更加准确的评估结果。如何使采集的数据元在向上一级指标体系聚合时更加准确和科学，进一步优化评估模型，还需在今后的研究和工作中进一步完善。