基于模糊評(píng)判的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估方法

劉 江,孫學(xué)鋒,胥 艷

(1.海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264001； 2.中國(guó)人民解放軍91208部隊(duì)，山東 青島 266000)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

基于模糊評(píng)判的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估方法

劉 江1,孫學(xué)鋒1,胥 艷2

(1.海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264001； 2.中國(guó)人民解放軍91208部隊(duì)，山東 青島 266000)

采用模糊綜合評(píng)判的方法，建立了綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力評(píng)估指標(biāo)體系，以我海軍某型綜合補(bǔ)給艦為例進(jìn)行評(píng)估分析，該型綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況接近，給出的評(píng)估方法具有較強(qiáng)的可操作性。

模糊評(píng)判；補(bǔ)給艦；導(dǎo)彈補(bǔ)給；評(píng)估

導(dǎo)彈海上補(bǔ)給是海上裝備保障的重要環(huán)節(jié)，作戰(zhàn)艦艇在海上與敵激烈交鋒后，能否及時(shí)得到導(dǎo)彈補(bǔ)給將不僅影響整個(gè)編隊(duì)的作戰(zhàn)行動(dòng)，更會(huì)對(duì)海上作戰(zhàn)的進(jìn)程和結(jié)局產(chǎn)生巨大的影響[1]。隨著我海軍作戰(zhàn)范圍的不斷延伸，導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力作為海上艦艇兵力持續(xù)作戰(zhàn)能力和遠(yuǎn)海作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵越來(lái)越受到關(guān)注。在海軍綜合作戰(zhàn)能力建設(shè)中，導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力是一個(gè)制約全局的“瓶頸”。沒(méi)有強(qiáng)大的導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力，就不可能擁有強(qiáng)大的海軍綜合作戰(zhàn)能力。而補(bǔ)給艦作為伴隨海上艦艇兵力航行，并為作戰(zhàn)艦艇適時(shí)補(bǔ)給導(dǎo)彈的重要海上裝備保障力量，其導(dǎo)彈補(bǔ)給能力的強(qiáng)弱在一定程度上決定了作戰(zhàn)艦艇海上作戰(zhàn)范圍的大小。因此，怎樣合理評(píng)估補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力，選擇什么樣的評(píng)估方法，得出科學(xué)合理的結(jié)論，對(duì)于滿足艦艇兵力執(zhí)行遠(yuǎn)海作戰(zhàn)任務(wù)的保障需求，制定周密可行的導(dǎo)彈海上補(bǔ)給方案，做好海上裝備保障工作就顯得至關(guān)重要。

模糊綜合評(píng)判法是一種應(yīng)用非常廣泛和模糊數(shù)學(xué)有關(guān)的方法和理論，通過(guò)建立隸屬度函數(shù)，考慮不可量化因素的影響，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行綜合分析和評(píng)判[2]。因此，采用模糊綜合評(píng)判的方法對(duì)補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力進(jìn)行評(píng)估不僅可以增加評(píng)判的準(zhǔn)確性，還可以避免采用主因素突出型算法指標(biāo)過(guò)多導(dǎo)致指標(biāo)權(quán)重“淹沒(méi)”模糊矩陣中的信息。

1 模糊綜合評(píng)判法

1.1 模糊綜合評(píng)判法的原理

20世紀(jì)60年代，美國(guó)自動(dòng)控制論專家、加利福尼亞大學(xué)L.A.Zadeh教授[3]創(chuàng)立了模糊集理論，比較好地解決了不可量化和不精確概念的表達(dá)和處理。模糊綜合評(píng)判法的基本思想是建立隸屬度函數(shù)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)估對(duì)象的隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。

模糊綜合評(píng)判法通過(guò)借助模糊數(shù)學(xué)的一些概念，對(duì)實(shí)際的綜合評(píng)判問(wèn)題提供一些評(píng)判。其基本原理是：首先確定被評(píng)判對(duì)象的因素(指標(biāo))集和評(píng)判(等級(jí))集；再分別確定各個(gè)因素的權(quán)重及它們的隸屬定向度，獲得模糊評(píng)判矩陣；最后把模糊評(píng)判矩陣與因素的權(quán)向量進(jìn)行模糊運(yùn)算并進(jìn)行歸一化，得到模糊評(píng)判綜合結(jié)果。[4]模糊綜合評(píng)判法是一種解決概念劃分上不確定現(xiàn)象的描述方法，其處理過(guò)程更接近于人類大腦解決實(shí)際問(wèn)題的思維過(guò)程，能較好地反映客觀效果，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1.2 模糊綜合評(píng)判法的計(jì)算步驟[5-6]

1.2.1 確定評(píng)判對(duì)象、評(píng)判因素和評(píng)判等級(jí)

評(píng)判對(duì)象通常為待評(píng)判的能力或方案的集合。評(píng)判時(shí)所取的因素集是影響評(píng)判對(duì)象的各個(gè)因素所組成的集合，可表示為U={u1,u2,…,un}，其中ui(i=1,2,…,n)是影響因素。

對(duì)評(píng)判因素分級(jí)的評(píng)語(yǔ)的集合。m個(gè)評(píng)語(yǔ)的集合：V={v1,v2,…,vm}。

1.2.2 確定評(píng)判因素的權(quán)重，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣

用rij表示第i個(gè)因素對(duì)第j種評(píng)語(yǔ)的隸屬度，則因素域與評(píng)語(yǔ)域之間的模糊關(guān)系可用評(píng)判矩陣：

表示。其中0≤rij<1,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

1.2.3 進(jìn)行模糊評(píng)判計(jì)算，作出決策

引入V上的一個(gè)模糊子集B，稱模糊評(píng)判，又稱決策集，即B=(b1,b2,…,bn)。一般令B=A×R，B即為評(píng)判者綜合各個(gè)因素后對(duì)被評(píng)判對(duì)象作出的最終評(píng)判，即模糊綜合評(píng)判。模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型為：

根據(jù)模糊綜合評(píng)判方法，其建立綜合評(píng)價(jià)模型的工作程序一般為：首先評(píng)判因素體系的選擇與確定；其次是各評(píng)判因素權(quán)重的確定；第三是各評(píng)判因素隸屬度的確定；最后是綜合評(píng)判模型的建立與應(yīng)用。

2 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估

2.1 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估指標(biāo)體系的建立

補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力的一級(jí)指標(biāo)是由導(dǎo)彈吊裝能力、自身機(jī)動(dòng)能力、信息管理能力和防御生存能力四個(gè)要素構(gòu)成的。它們既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，相互獨(dú)立表現(xiàn)為各要素分別從不同的側(cè)面反映補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力的高低，相互聯(lián)系表現(xiàn)為各要素缺一不可地共同構(gòu)成補(bǔ)給導(dǎo)彈補(bǔ)給能力的評(píng)估體系[7]。

2.1.1 導(dǎo)彈吊裝能力

導(dǎo)彈吊裝能力是指補(bǔ)給艦與接收艦之間使用導(dǎo)彈專用補(bǔ)給裝備順利完成導(dǎo)彈補(bǔ)充的能力，能力的大小主要體現(xiàn)在：向接收艦吊裝導(dǎo)彈時(shí)是否滿足安全可靠的保障要求，也就是補(bǔ)給的安全性；在單位時(shí)間內(nèi)能夠?qū)邮张炌瓿蓪?dǎo)彈的補(bǔ)給量，也就是補(bǔ)給的時(shí)效性。

2.1.2 自身機(jī)動(dòng)能力

自身機(jī)動(dòng)能力是指補(bǔ)給艦適應(yīng)接收艦進(jìn)行海上作戰(zhàn)需要而與之配合航行的能力。首先補(bǔ)給艦在海上活動(dòng)的距離能夠到達(dá)多遠(yuǎn)，活動(dòng)的范圍有多大，這取決于補(bǔ)給艦的續(xù)航能力；其次補(bǔ)給艦在海上航行的速度有多快，這取決于補(bǔ)給艦的航速；最后補(bǔ)給艦實(shí)施艦艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給時(shí)對(duì)氣象條件的適應(yīng)程度如何，這取決于補(bǔ)給艦實(shí)施艦艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給適應(yīng)海況的能力。

2.1.3 補(bǔ)給輔助能力

補(bǔ)給輔助能力是指為保證補(bǔ)給艦向接收艦順利實(shí)施導(dǎo)彈海上補(bǔ)給而采用的一些輔助手段的能力，其大小主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是指揮自動(dòng)化手段在補(bǔ)給艦補(bǔ)給導(dǎo)彈方面的應(yīng)用情況，即導(dǎo)彈海上補(bǔ)給指揮的自動(dòng)化程度；二是導(dǎo)彈海上補(bǔ)給實(shí)施過(guò)程中，視頻、攝像等輔助方式在準(zhǔn)確估算補(bǔ)給艦吊臂運(yùn)行軌跡以及防止導(dǎo)彈箱體擦碰兩艦上層建筑方面的應(yīng)用情況，即導(dǎo)彈海上補(bǔ)給的可視化程度。

2.1.4 防御生存能力

防御生存能力是戰(zhàn)時(shí)在敵情威脅條件下實(shí)施海上補(bǔ)給過(guò)程中，補(bǔ)給艦抵御敵方襲擾的能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)補(bǔ)給艦的主要威脅來(lái)自空中和水下，因此補(bǔ)給艦防御生存能力主要體現(xiàn)在對(duì)空防御能力和對(duì)潛防御能力[8]。

根據(jù)以上分析，建立補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估體系，如圖1所示。

圖1 補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力評(píng)估體系

2.2 建立模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型

2.2.1 確定評(píng)判對(duì)象、評(píng)判因素和評(píng)判等級(jí)

評(píng)判對(duì)象為補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力。

評(píng)判因素所組成的集合可表示為U={U1,U2,U3,U4}，其中U1,U2,U3,U4分別代表補(bǔ)給艦的導(dǎo)彈吊裝能力、自身機(jī)動(dòng)能力、信息管理能力和防御生存能力。

其中，

其中，u11,u12分別代表補(bǔ)給滿足度和補(bǔ)給時(shí)效性；u21,u22,u23分別代表補(bǔ)給艦續(xù)航力、航速以及適應(yīng)海況能力；u31,u32分別代表補(bǔ)給艦指揮自動(dòng)化程度和補(bǔ)給可視化程度；u41,u42分別代表補(bǔ)給艦對(duì)空防御能力和對(duì)潛防御能力。

理論上評(píng)語(yǔ)的等級(jí)分得越細(xì)，評(píng)判結(jié)果越精確，但實(shí)際過(guò)程會(huì)過(guò)于繁瑣，有時(shí)等級(jí)劃分太多反而使評(píng)判對(duì)象無(wú)法入手，結(jié)果不一定理想，所以評(píng)語(yǔ)等級(jí)要選擇恰當(dāng)。對(duì)評(píng)判因素分級(jí)的評(píng)語(yǔ)的集合為：V1={v1,v2,v3}，其中v1,v2,v3分別代表評(píng)判等級(jí)高、中、低。

2.2.2 確定評(píng)判因素的權(quán)重，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣[9]

用rij表示第i個(gè)因素對(duì)第j種評(píng)語(yǔ)的隸屬度，則因素域與評(píng)語(yǔ)域之間的模糊關(guān)系可用評(píng)判矩陣

表示。其中0≤rij<1,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

2.2.3 進(jìn)行模糊評(píng)判計(jì)算，作出決策

引入V上的一個(gè)模糊子集B，稱模糊評(píng)判，又稱決策集，即B=(b1,b2,b3)。一般令B=A×R，即為評(píng)判者綜合各個(gè)因素后對(duì)被評(píng)判對(duì)象作出的最終評(píng)判，即模糊綜合評(píng)判。模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型為[10]：

3 實(shí)例分析

現(xiàn)以我海軍某型綜合補(bǔ)給艦為例，通過(guò)專家咨詢和模糊評(píng)判，確定該綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力構(gòu)成要素的權(quán)重值。根據(jù)導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估模型，計(jì)算各指標(biāo)的隸屬度，得到評(píng)判該艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力的總的模糊評(píng)語(yǔ)。

3.1 確定各評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重及評(píng)判值結(jié)果

首先通過(guò)對(duì)同一級(jí)評(píng)估指標(biāo)體系內(nèi)的因素進(jìn)行比較，結(jié)合專家的判斷，確定綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)判要素的權(quán)重，指標(biāo)權(quán)重的確定直接影響評(píng)判結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此，權(quán)重的取值必須具有可靠性和權(quán)威性，見(jiàn)表1。

表1 某型綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)判要素權(quán)重

然后運(yùn)用模糊統(tǒng)計(jì)法，讓參加評(píng)判的各位專家填寫(xiě)評(píng)估調(diào)查表，結(jié)合專家的意見(jiàn)，依次統(tǒng)計(jì)各評(píng)判因素等級(jí)的頻數(shù)，計(jì)算各指標(biāo)的隸屬度，得到模糊評(píng)判結(jié)果，如表2～表5所示。

表2 某型綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈吊裝能力評(píng)判表

表3 某型綜合補(bǔ)給艦自身機(jī)動(dòng)能力評(píng)判表

表4 某型綜合補(bǔ)給艦補(bǔ)給輔助能力評(píng)判表

表5 某型綜合補(bǔ)給艦防御生存能力評(píng)判表

3.2 計(jì)算總的模糊評(píng)語(yǔ)

由表2可得：R1=(0.68,0.24,0.08)

由表3可得：R2=(0.635,0.32,0.045)

由表4可得：R3=(0.57,0.26,0.2)

由表5可得：R4=(0.325,0.55,0.125)

則因素域與評(píng)語(yǔ)域之間的模糊關(guān)系的評(píng)判矩陣：

最后，得出結(jié)論某型綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力各等級(jí)評(píng)估結(jié)果：高占60.25%，中占29.3%，低占10.45%。根據(jù)最大隸屬原則，判斷某型綜合補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力為高。

4 結(jié)論

從評(píng)判結(jié)果來(lái)看，模糊綜合評(píng)判方法對(duì)補(bǔ)給艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給能力的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況接近，具有較強(qiáng)的科學(xué)性與可操作性。但是補(bǔ)給艦的實(shí)際導(dǎo)彈補(bǔ)給能力要與作戰(zhàn)任務(wù)相結(jié)合，通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)才能真正體現(xiàn)出來(lái)。目前，我海軍綜合補(bǔ)給艦的導(dǎo)彈補(bǔ)給能力與外軍相比還有較明顯的差距，海上作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)也非常欠缺，必須加快裝備建設(shè)的腳步以及加強(qiáng)導(dǎo)彈海上補(bǔ)給訓(xùn)練的力度，為保障我海上作戰(zhàn)兵力遠(yuǎn)海作戰(zhàn)做好充足準(zhǔn)備。

[1] 孫學(xué)鋒,劉江.反艦導(dǎo)彈海上補(bǔ)給行動(dòng)的組織與實(shí)施[J].海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào),2016(2):53-55.

[2] 趙磊,李仁松,王勇.一種航母編隊(duì)編成方案評(píng)估及優(yōu)化方法[J].艦船電子工程,2008,28(4):44-46.

[3] 宋華文.裝備指揮學(xué)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2015.

[4] 杜棟,龐慶華,吳炎.現(xiàn)代綜合評(píng)價(jià)方法與案例精選[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.

[5] 劉元豐,唐興莉.基于模糊綜合評(píng)判方法的船舶航行安全評(píng)價(jià)[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào),2004,23(3):123-126.

[6] 楊綸標(biāo),高慶儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2005.

[7] 徐巖山,張良欣,楊軍.網(wǎng)絡(luò)層次分析法在艦船補(bǔ)給能力評(píng)估中的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù),2008,28(5):86-89.

[8] 溫巍,徐海剛,陳志航.基于二級(jí)模糊評(píng)判的綜合補(bǔ)給艦作戰(zhàn)效能評(píng)估方法[J].艦船電子工程,2010(8):145-147.

[9] 曹陽(yáng),金凱,單鑫等.基于模糊理論的導(dǎo)彈系統(tǒng)性能群評(píng)價(jià)模型[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2011,23(1):12-16.

[10]楊笑源，趙曉剛．應(yīng)用改進(jìn)層次分析法和模糊綜合評(píng)判的油庫(kù)靜電災(zāi)害評(píng)估[J]．重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2015(2)：136-140．

[11]李阿楠，廖學(xué)軍.模糊綜合評(píng)判在武器裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(5):15-17.

(責(zé)任編輯 周江川)

Assessment Methods for the Missile Supply Ability of Replenishment Ship Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation

LIU Jiang1, SUN Xue-feng1, XU Yan2

(1.Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001, China; 2.The No. 91208thTroop of PLA, Qingdao 266000, China)

Based on the method of fuzzy comprehensive evaluation, the evaluation index system of the supply capacity of the composite supply ship missile was established, and the evaluation results of the comprehensive supply ship of the Navy were taken as an example. The results of the assessment of the sea supply capacity of the integrated supply ship missile were obtained. The actual situation is close to the conclusion, and the given evaluation method has a strong ability.

fuzzy comprehensive evaluation; replenishment ship; missile supply; assessment

2016-12-22；

2017-02-10 基金項(xiàng)目：島礁攻防作戰(zhàn)編組問(wèn)題研究項(xiàng)目(1610233)

劉江(1983—),男,碩士研究生,主要從事海軍航空、導(dǎo)彈裝備綜合保障研究。

孫學(xué)鋒(1963—),男，博士，教授，主要從事軍事裝備學(xué)研究。

10.11809/scbgxb2017.05.014

format:LIU Jiang, SUN Xue-feng, XU Yan.Assessment Methods for the Missile Supply Ability of Replenishment Ship Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(5):61-64.

E273.1

A

2096-2304(2017)05-0061-04

本文引用格式：劉江,孫學(xué)鋒,胥艷.基于模糊評(píng)判的補(bǔ)給艦導(dǎo)彈補(bǔ)給能力評(píng)估方法[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(5):61-64.