復(fù)雜戰(zhàn)場態(tài)勢下裝備保障方案輔助決策研究*

于風(fēng)竺　高國華　趙　冰

(91204部隊(duì)　北京　100161)

?

復(fù)雜戰(zhàn)場態(tài)勢下裝備保障方案輔助決策研究*

于風(fēng)竺高國華趙冰

(91204部隊(duì)北京100161)

摘要裝備保障方案是協(xié)助指揮員順利完成保障任務(wù)的重要手段,其優(yōu)劣程度極大的影響到保障效果。論文主要是針對(duì)復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境,系統(tǒng)地分析了戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)裝備保障方案的影響情況,建立基于熵權(quán)法的裝備保障方案評(píng)估模型,并運(yùn)用具體的實(shí)例驗(yàn)證了模型的有效性和可行性,最終得到方案的優(yōu)劣排序,為指揮員制定與選擇裝備保障方案提供輔助決策支撐。

關(guān)鍵詞保障方案; 戰(zhàn)場態(tài)勢; 輔助決策; 熵權(quán)

Decision Assistant of Equipment Protection Program under Complex Battlefield Situation

YU FengzhuGAO GuohuaZHAO Bing

(No. 91204 Troops of PLA, Beijing100161)

AbstractEquipment protection program is the important method of completing protection task successfully, whose quality affects the protection result tremendously. Aiming at the complex and changeable battlefield environment, this text analyzes the impaction of battlefield situation to equipment protection program, establishes the evaluation on the entropy weight, verifies the availability and feasibility of model by applying specific example, receives the quality order of program finally. It provides decision assistant support in making and selecting equipment protection program for the commander.

Key Wordsprotection program, battlefield situation, decision assistant, entropy weight

Class NumberE92

1引言

裝備保障方案是保障部隊(duì)為執(zhí)行保障任務(wù)而制定的保障預(yù)案,裝備保障方案的好壞直接影響到戰(zhàn)斗力的形成和發(fā)揮[1]。因此,合理地制定與選擇裝備保障方案,使裝備和保障系統(tǒng)能夠良好地協(xié)調(diào)和匹配,最大化地發(fā)揮保障系統(tǒng)的效能具有重要的意義。

目前,隨著戰(zhàn)場信息化程度的不斷提高,海洋作戰(zhàn)空間由近海延伸到遠(yuǎn)海的不斷拓展,陸、海、空、天、電等無縫連接的聯(lián)合作戰(zhàn)體系不斷出現(xiàn)[2],戰(zhàn)場態(tài)勢變得越來越錯(cuò)綜復(fù)雜,從而對(duì)裝備保障信息化程度的要求越來越高,裝備保障的難度也越來越大。僅僅憑借單一、傳統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)式的保障模式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前復(fù)雜的作戰(zhàn)模式。因此,準(zhǔn)確、清晰的判斷戰(zhàn)場態(tài)勢,掌握戰(zhàn)場環(huán)境,對(duì)于指揮員及時(shí)、迅速地制定保障方案,合理優(yōu)化配置保障力量提供輔助決策支撐。

本文主要是在應(yīng)對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的情況下,通過對(duì)影響保障方案的戰(zhàn)場態(tài)勢的各個(gè)要素進(jìn)行分析與量化,建立了基于熵權(quán)法的保障方案評(píng)估模型。并運(yùn)用模型對(duì)多個(gè)保障方案進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)評(píng)估結(jié)果的對(duì)比,得出多個(gè)保障方案的優(yōu)劣程度。從而為保障方案的輔助決策提供較為客觀、準(zhǔn)確的評(píng)判,為保障方案的選擇提供科學(xué)、合理的依據(jù)。

2戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)保障方案的影響分析

戰(zhàn)場態(tài)勢是指戰(zhàn)場中兵力分布及戰(zhàn)場環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)和發(fā)展變化趨勢[3]。不同的戰(zhàn)場態(tài)勢環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生不同的保障方案,因此戰(zhàn)場態(tài)勢情況對(duì)保障方案具有重要的影響。然而在保障方案制定與選擇的過程中,由于保障方案影響因素多,保障模式多樣,決策過程中容易受裝備指揮員主觀行為的影響,如經(jīng)驗(yàn)、判斷、洞察力、決策風(fēng)格等因素,保障方案往往多種多樣。因此如何在眾多保障方案中,選擇最優(yōu)方案對(duì)于提高保障效果具有重要的意義。本文主要是在對(duì)戰(zhàn)場態(tài)勢的分析的基礎(chǔ)上,借助一定的模型、算法評(píng)價(jià)保障方案的優(yōu)劣程度,為裝備指揮員指揮決策提供輔助支撐。

2.1戰(zhàn)場態(tài)勢要素分析

戰(zhàn)場態(tài)勢主要是戰(zhàn)爭中所有涉及和影響戰(zhàn)爭因素的總和,一般包括兵力部署情況,裝備情況,地理環(huán)境,天氣條件和人員心理等[4～5],不同的戰(zhàn)場態(tài)勢包含不同的態(tài)勢要素。戰(zhàn)場態(tài)勢隨作戰(zhàn)目標(biāo)的改變而變化,甚至在一個(gè)作戰(zhàn)目標(biāo)下的不同作戰(zhàn)階段或時(shí)節(jié)都會(huì)存在差異。戰(zhàn)場態(tài)勢通常帶有不確定性、模糊性和隨機(jī)性,對(duì)態(tài)勢要素的發(fā)展變化及不確定性的估計(jì),就構(gòu)成了戰(zhàn)場態(tài)勢的主要內(nèi)容。拋開具體特定的作戰(zhàn)目標(biāo),從總體上講,戰(zhàn)場態(tài)勢由四類要素構(gòu)成,主要包括兵力部署及作戰(zhàn)能力類,戰(zhàn)場環(huán)境類,社會(huì)/政治/經(jīng)濟(jì)環(huán)境類以及對(duì)抗措施類等。

2.2戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)保障方案影響指標(biāo)分析

通過對(duì)戰(zhàn)場態(tài)勢要素的分析,根據(jù)歸納總結(jié),得出戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)保障方案的影響因素主要包括戰(zhàn)場兵力情況、戰(zhàn)場環(huán)境情況以及保障能力情況等三個(gè)方面,其具體影響指標(biāo)如圖1所示。

圖1　戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)裝備保障方案影響指標(biāo)

1) 戰(zhàn)場兵力情況:主要是根據(jù)敵我雙方的作戰(zhàn)兵力、兵力部署以及裝備情況等條件,來推斷保障方案的適用程度。具體包括保障力量距離戰(zhàn)場的遠(yuǎn)近程度,戰(zhàn)斗對(duì)保障裝備的需求情況,敵方兵力的威脅程度等因素。

2) 戰(zhàn)場環(huán)境情況:主要是自然條件以及戰(zhàn)場環(huán)境發(fā)生變化的情況下對(duì)保障方案的影響程度。如作戰(zhàn)海域的情況,地理位置的情況、運(yùn)輸能力的情況等。具體包括天氣、交通、地域等因素。

3) 保障能力情況:主要是指保障方案自身的作戰(zhàn)與防御能力情況。如裝備本身的穩(wěn)定性,方案本身應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力等。具體包括人員在位情況、裝備完好率以及保障方案的運(yùn)輸能力等因素。

3基于熵權(quán)的輔助決策模型的建立

3.1熵權(quán)的概念

熵(Entropy)是熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理中的一個(gè)重要態(tài)函數(shù),是描述系統(tǒng)無序程度的可加的物理量[6～7],利用熵技術(shù)確定熵權(quán)實(shí)際上是一個(gè)對(duì)多方案的多指標(biāo)評(píng)價(jià)問題。設(shè)多指標(biāo)評(píng)價(jià)問題的方案集A={A1,A2,…,Am},評(píng)價(jià)指標(biāo)集F={f1,f2,…,fm},評(píng)價(jià)矩陣X=(xij)m×n,其中xij為i個(gè)方案在第j個(gè)指標(biāo)下的屬性值。若指標(biāo)fi對(duì)所有決策方案而言均無差異,則該指標(biāo)對(duì)決策方案的排序不起作用,于是可令該指標(biāo)的權(quán)重為0。一般來說,某項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)值變異程度越大,信息熵越小,該指標(biāo)提供的信息量越大,即在綜合評(píng)價(jià)中所起的作用越大,從而該指標(biāo)的權(quán)重也應(yīng)越大;反之,若某項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)值變異程度越小,信息熵越大,該指標(biāo)提供的信息量越小,則在綜合評(píng)價(jià)中所起的作用越小,從而該指標(biāo)的全重也越小。這就是熵技術(shù)在多指標(biāo)評(píng)估問題中的應(yīng)用原理。

在有m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),n個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)估問題中,第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵定義為

3.2熵權(quán)的特性

1) 非負(fù)性:H≥0

2) 確定性:只要有一個(gè)rij=0,則熵函數(shù)一定是0。在這種情況下,隨機(jī)變量已成為一個(gè)確定量。

3) 可加性:系統(tǒng)的熵等于各個(gè)狀態(tài)熵之和。

當(dāng)系統(tǒng)為任意狀態(tài)時(shí),則有:

3.3熵權(quán)值的計(jì)算

根據(jù)熵權(quán)評(píng)估的性質(zhì)建立多指標(biāo)決策評(píng)價(jià)模型,其過程如下;設(shè)在某個(gè)評(píng)估決策問題中有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)決策評(píng)價(jià)m個(gè)待選方案,第i個(gè)方案的第j個(gè)指標(biāo)的值為Xij(1≤i≤m,1≤j≤n),則初始決策矩陣為X=(xij)m×n。其具體計(jì)算過程如下[8～10]:

1) 對(duì)初始決策矩陣進(jìn)行歸一化處理,計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)值的比重:

(1)

2) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值:

(2)

3) 計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重:

(3)

4) 由熵權(quán)法求出各指標(biāo)的權(quán)值:

W=(w1,w2,…,wn)

(4)

5) 求解評(píng)價(jià)指標(biāo)T:

T=HT·WT

(5)

其中,對(duì)于保障方案而言,T表示保障方案的優(yōu)劣程度。T越大,表示保障方案越優(yōu),反之則越劣,并可以以此對(duì)保障方案進(jìn)行排序。

4保障方案輔助決策實(shí)例分析

4.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

表1　戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)保障方案影響隸屬度表

以某對(duì)日作戰(zhàn)想定為背景,假設(shè)目前有三種保障方案,利用熵權(quán)法對(duì)各個(gè)保障方案的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。首先分析戰(zhàn)場態(tài)勢情況以及各指標(biāo)對(duì)三個(gè)保障方案的影響程度,并對(duì)各影響指標(biāo)的模糊語言進(jìn)行量化處理。如保障力量距離戰(zhàn)場較遠(yuǎn)的隸屬度為[0.7～1.0],距離適中的隸屬度為[0.4～0.7],距離較近的隸屬度為[0.1～0.4]。通過對(duì)戰(zhàn)場態(tài)勢的分析以及綜合多位專家的意見,對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行隸屬度評(píng)判得到評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

4.2模型計(jì)算

1) 根據(jù)各指標(biāo)的隸屬度,建立初始決策矩陣:

2) 根據(jù)式(1)對(duì)初始矩陣進(jìn)行歸一化處理,得到矩陣Y。

Y=

3) 根據(jù)熵的定義式(2)計(jì)算九個(gè)影響指標(biāo)的熵值。

H1=0.78,H2=0.73,H3=0.87,

H4=0.90,H5=0.88,H6=0.85,

H7=0.95,H8=0.62,H9=0.77

4) 根據(jù)式(3)計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重。

W=[0.130.160.080.060.07

0.090.030.230.14]

5) 最終利用式(5)計(jì)算出各方案的評(píng)價(jià)結(jié)果。

T1=0.646,T2=0.480,T3=0.621

4.3結(jié)果分析

假設(shè)最終各個(gè)方案的評(píng)估結(jié)果在[0.75～1]表示保障方案為“優(yōu)”,[0.5～0.75]表示保障方案為“良”,[0.25～0.5]表示保障方案為“中”,[0～0.25]表示保障方案為“差”。由熵權(quán)法的計(jì)算結(jié)果可以看出,方案1與3均為“良”,方案2為“中”,其中方案1比方案3更有優(yōu)勢,具體的保障效果為方案1>方案3>方案2,這與專家的推斷基本吻合。

通過具體的實(shí)例可以看出,利用熵權(quán)法對(duì)裝備保障方案進(jìn)行評(píng)估,有效地避免了傳統(tǒng)保障方案選擇的主觀色彩,同時(shí)更加注重了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系本身的重要程度,而且充分利用了被評(píng)判指標(biāo)的信息量,達(dá)到了準(zhǔn)確評(píng)判的目的,為指揮員在保障方案的制定與選擇方面提供了科學(xué)的決策支撐。

5結(jié)語

保障方案的確定是裝備保障工作的重要內(nèi)容,本文主要通過對(duì)戰(zhàn)場態(tài)勢因素分析,建立裝備保障方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上,提出基礎(chǔ)熵權(quán)法的裝備保障方案輔助決策模型,并通過具體實(shí)例驗(yàn)

證了模型的可行性和有效性,這對(duì)提高裝備保障輔助指揮決策具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 單志偉.裝備綜合保障工程[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007.

[2] 胡德生,陳勇,陳重陽,等.試析海戰(zhàn)場環(huán)境信息化保障體系見識(shí)[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2010,12(4):41-42.

[3] 趙宗貴,李君靈,王珂.戰(zhàn)場態(tài)勢估計(jì)概念、結(jié)構(gòu)及效能[J].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2010,6(3):226-227.

[4] 龐文強(qiáng),周小程,楊侃,等.海上聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場態(tài)勢估計(jì)關(guān)鍵技術(shù)[J].兵工自動(dòng)化,2011,5(30):1-2.

[5] 陳力.基于聚類的戰(zhàn)場態(tài)勢評(píng)估技術(shù)研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008,5:9-10.

[6] 姜璐,李克強(qiáng).簡單巨系統(tǒng)演化理論[J].北京:北京師范大學(xué)出版社,2002:73-77.

[7] 邱菀華.管理決策與應(yīng)用熵學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:291-302.

[8] 萬俊,邢煥革.基于熵權(quán)的裝備保障輔助決策系統(tǒng)效能評(píng)判[J].火力指揮與控制,2009,12(34):72-73.

[9] 徐潔,張國海.基于熵的圖書館網(wǎng)絡(luò)信息安全的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2008(14):3-5.

[10] 馬曉英,韓淑芬.高數(shù)圖書館讀者滿意度的熵權(quán)模糊綜合評(píng)判[J].情報(bào)科學(xué),2007,5(5):715-717.

中圖分類號(hào)E92

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.01.028

作者簡介:于風(fēng)竺,女,碩士,助理工程師,研究方向:裝備保障。

*收稿日期:2015年7月2日,修回日期:2015年8月27日