基于群決策的保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求系統(tǒng)構(gòu)建

彭 菲，宦 婧，周偉柱

(海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺 264001)

艦艇編隊保障艦船是海軍武器裝備體系的重要組成部分，主要包括綜合補(bǔ)給船、油水補(bǔ)給船、干貨和彈藥運輸船、綜合修理船等。保障艦船作為海上后勤和裝備保障任務(wù)的主要承擔(dān)者，對艦艇編隊乃至海軍整體作戰(zhàn)能力的形成起著直接和重要的支撐作用。因此，有必要對艦艇編隊保障艦船進(jìn)行科學(xué)的需求分析，以確保艦艇編隊?wèi)?zhàn)斗力的形成。

艦艇編隊保障艦船作戰(zhàn)需求分析主要是確定保障艦船的主要戰(zhàn)技指標(biāo)。以往對保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)的確定往往是參照國內(nèi)已有的或發(fā)達(dá)國家的相應(yīng)艦船進(jìn)行，與我軍的實際需求并不十分吻合，難以形成體系能力。這種基于經(jīng)驗的定性的分析方法，已難以滿足現(xiàn)在基于信息系統(tǒng)的海上聯(lián)合作戰(zhàn)的需要，迫切需要一種能體現(xiàn)海軍現(xiàn)代化作戰(zhàn)特點、系統(tǒng)化的作戰(zhàn)需求量化分析方法［1］。

1 保障艦船需求系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)實現(xiàn)基本功能

保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的基本功能包括兩個方面:1)提供給技術(shù)分析人員進(jìn)行分析的工具，主要是實現(xiàn)功能分析過程，依次完成使命任務(wù)—作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)能力—戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)之間的重要度轉(zhuǎn)換，以及進(jìn)行戰(zhàn)技指標(biāo)方案的生成、評估和優(yōu)選;2)提供給領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姳磉_(dá)與集結(jié)工作環(huán)境，應(yīng)用系統(tǒng)需要面向保障艦船裝備發(fā)展的領(lǐng)域?qū)＜?，為他們表達(dá)意見、進(jìn)行專家打分提供工作環(huán)境，還要完成對專家意見的綜合處理和一致性集結(jié)［2］。

1.2 體系結(jié)構(gòu)

基于群決策的艦艇編隊保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)包括人機(jī)交互子系統(tǒng)、問題處理子系統(tǒng)、資源管理子系統(tǒng)和基礎(chǔ)資源子系統(tǒng)4個子系統(tǒng)，其系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 需求系統(tǒng)分析

2.1 人機(jī)交互子系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)的組成可分為4大功能模塊:注冊登錄模塊、輸入模塊、輸出模塊、幫助模塊。注冊與登錄模塊完成合法用戶的注冊和登錄，并根據(jù)登錄的身份在系統(tǒng)中注冊不同的功能組件，以按需定制原則提供不同的菜單界面、搭載相應(yīng)的功能模塊。輸入模塊主要是接收用戶的各種輸入，并將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)中各種形式的命令。輸出模塊主要是決策作業(yè)過程中的信息和結(jié)果，按照用戶希望的方式輸出給用戶。幫助模塊用于提供幫助信息，向用戶展示系統(tǒng)的功能，對用戶的使用進(jìn)行幫助和引導(dǎo)［3］。

圖1 基于群決策的保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)分析系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2.2 問題處理子系統(tǒng)

問題處理子系統(tǒng)是保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的核心組成部分。這個子系統(tǒng)由兩個并行的空間構(gòu)成，即群決策處理空間和需求分析空間。

群決策處理空間主要實現(xiàn)對海軍保障艦船需求分析領(lǐng)域?qū)＜以u價意見的集結(jié)處理，獲得綜合的評價結(jié)果。

2.3 資源管理子系統(tǒng)

資源管理子系統(tǒng)是一個承上啟下，聯(lián)系人機(jī)交互子系統(tǒng)和問題處理子系統(tǒng)的系統(tǒng)。通過協(xié)調(diào)各功能模塊、各庫之間運行邏輯，完成資源調(diào)度和組織。資源管理子系統(tǒng)在系統(tǒng)中的位置，決定了其接口多和控制關(guān)系復(fù)雜的特點。實質(zhì)上它要通過管理控制所有功能模塊，生成決策分析環(huán)境，要求具有較高的智能性與通用性。該子系統(tǒng)主要由資源管理控制交互中心和資源管理及訪問接口群組成［4］。

2.4 基礎(chǔ)資源子系統(tǒng)

基礎(chǔ)資源子系統(tǒng)是保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)應(yīng)用和運行的基礎(chǔ)，它是保障艦船需求分析決策過程中所有資源庫的統(tǒng)稱，包括武器裝備數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫、媒體庫、文本庫、戰(zhàn)例庫等組成［5］。

3 系統(tǒng)開發(fā)策略和方法

保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)是一個系列化的輔助決策系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工程量大、開發(fā)周期長，確立科學(xué)的開發(fā)策略、選擇合適的開發(fā)方法，是系統(tǒng)開發(fā)成敗的關(guān)鍵［6］。

3.1 系統(tǒng)開發(fā)策略

系統(tǒng)開發(fā)策略是指系統(tǒng)開發(fā)的指導(dǎo)思想、基本原則。保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的開發(fā)策略可以歸納為以下幾點。

1)自頂向下，建立總體框架后開發(fā)功能模塊。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能需求多種多樣，要求首先建立系統(tǒng)總體框架，然后按照層次，分模塊具體設(shè)計，成熟一個、測試一個、集成一個，保證系統(tǒng)開發(fā)不斷深入。

2)先專用系統(tǒng)，后通用系統(tǒng)。先建立保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的一個基本應(yīng)用系統(tǒng)，比如針對綜合補(bǔ)給船的需求分析子系統(tǒng)。然后結(jié)合具體的要求，根據(jù)不同的保障艦船類型，按照系統(tǒng)的總體邏輯結(jié)構(gòu)，逐漸增加具體功能模塊，最后再擴(kuò)展應(yīng)用對象范圍，實現(xiàn)通用化。

3)采用快速原型法和ROMC法相結(jié)合的策略。保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的理論和方法尚不成熟，使得系統(tǒng)的開發(fā)具有較大的探索性，因而需采用“快速原型法”和ROMC結(jié)合的策略，邊開發(fā)、邊應(yīng)用、邊完善。

4)與保障艦船作戰(zhàn)需求分析技術(shù)、理論研究密切結(jié)合。由于保障艦船作戰(zhàn)需求分析技術(shù)與理論方法仍處于探討階段，許多具體的方法還不成熟，目前尚未定論，保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的開發(fā)必須和相關(guān)的理論、技術(shù)研究緊密結(jié)合，確保軍事需求的及時性和現(xiàn)實性。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)方法

系統(tǒng)開發(fā)基本方法主要有ROMC法和快速原型法。ROMC是一種基于決策過程基本活動的開發(fā)方法，其基本思想是建立起系統(tǒng)需求與性能之間的關(guān)系，并力求減少它們之間的差異?！翱焖僭头ā笔且环N用戶驅(qū)動需求分析的漸增模型，又稱為交互式設(shè)計法，這種方法將設(shè)計開發(fā)過程劃分為兩個主要的階段。前一階段任務(wù)是通過初步調(diào)研和分析，獲知用戶的基本需求，盡快建立系統(tǒng)原型，并將其作為溝通各方的基礎(chǔ)和用戶實踐的場所，初步檢驗決策思路是否合理、決策方法和模型是否正確;后一階段的任務(wù)是開發(fā)人員根據(jù)用戶的意見改進(jìn)、完善和擴(kuò)展原型系統(tǒng)的功能。這樣多次迭代直到用戶滿意為止，快速原型法是一個設(shè)計者與決策者對系統(tǒng)的反復(fù)修改和完善的過程，也是一種用戶驅(qū)動需求分析的漸增模型。按照ROMC法和快速原型法，海軍保障艦船作戰(zhàn)需求分析系統(tǒng)設(shè)計基本過程和步驟如圖2。

圖2 系統(tǒng)分析設(shè)計基本過程和步驟

其中第一階段和第二階段為建立系統(tǒng)原型階段，可以針對保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計一個能初步滿足軍事需求分析人員要求的原型系統(tǒng)。第三和第四階段為系統(tǒng)發(fā)展完善階段，通過軍事需求分析人員和機(jī)構(gòu)對原型系統(tǒng)的使用和評價，用ROMC方法深入分析系統(tǒng)需求問題，提出更準(zhǔn)確的方法、模型、存儲及控制等要求，進(jìn)一步修改完善系統(tǒng)，如此反復(fù)直到形成成熟的系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)使用分析

本文以綜合補(bǔ)給船的戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析為例分析系統(tǒng)的流程和功能。

第一步，組織專家對綜合補(bǔ)給船物資補(bǔ)給、醫(yī)療救護(hù)、裝備保障等3個使命任務(wù)的重要性進(jìn)行打分并應(yīng)用群決策模型對打分結(jié)果進(jìn)行處理，獲得使命任務(wù)的歸一化重要度，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)的專家打分和群決策分析界面

第二步，進(jìn)行使命任務(wù)重要度評判之后，進(jìn)一步使用專家打分的方法判定各項作戰(zhàn)能力相對于使命任務(wù)的重要性，并使用群決策模型對打分結(jié)果進(jìn)行處理，建立起綜合補(bǔ)給船使命任務(wù)——作戰(zhàn)能力之間的HOQ(House of Quality)矩陣［7］，應(yīng)用 HOQ 矩陣的重要度變換算法計算得到作戰(zhàn)能力的歸一化重要度值和重要度排序，如圖4所示。

圖4 綜合補(bǔ)給船使命任務(wù)——作戰(zhàn)能力的HOQ矩陣

第三步，使用專家打分的方法判定各項戰(zhàn)技指標(biāo)，使用群決策模型對打分結(jié)果進(jìn)行處理，應(yīng)用HOQ矩陣的重要度變換算法計算得到各戰(zhàn)技指標(biāo)的歸一化重要度值和重要度排序，如圖5所示。

第四步，依據(jù)設(shè)定的規(guī)則，生成一組可行性方案，作為備選方案集，如圖6所示。

第五步，通過專家打分并利用群決策，構(gòu)建每個戰(zhàn)技指標(biāo)的效益函數(shù)，如圖7所示。

第六步，利用戰(zhàn)技指標(biāo)的重要度和效益函數(shù)，對每個可行性方案進(jìn)行綜合評估，依據(jù)評估結(jié)果從備選方案集中選定一組優(yōu)良方案，進(jìn)一步通過人工選擇，獲得一個最優(yōu)方案，從而確定綜合補(bǔ)給船的最優(yōu)戰(zhàn)技性能指標(biāo)，如圖8所示。

圖5 綜合補(bǔ)給船作戰(zhàn)能力——戰(zhàn)技指標(biāo)的HOQ矩陣

圖6 綜合補(bǔ)給船戰(zhàn)技指標(biāo)方案的生成

圖7 專家打分和群決策后形成的效益函數(shù)

圖8 綜合補(bǔ)給船戰(zhàn)技指標(biāo)方案的評估優(yōu)選

最終，通過應(yīng)用基于群決策的保障艦船戰(zhàn)技指標(biāo)需求分析系統(tǒng)，獲得綜合補(bǔ)給船如表1所示的戰(zhàn)技性能設(shè)計指標(biāo)。

表1 綜合補(bǔ)給船戰(zhàn)技性能設(shè)計指標(biāo)

5 結(jié)束語

通過以上分析可以看出，需求系統(tǒng)可以確定綜合補(bǔ)給船主要戰(zhàn)技指標(biāo)的最優(yōu)取值，改變了以往單靠經(jīng)驗進(jìn)行保障指標(biāo)分析的決策方法，達(dá)到了在信息化海戰(zhàn)場上保障艦船通過需求系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)保障分析的目的。

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