基于規(guī)則推理的陸軍突擊裝備體系貢獻度分析

張書騰,胡 娟

(陸軍勤務學院訓練基地,湖北 襄陽 441118)

陸軍突擊作戰(zhàn)是陸軍作戰(zhàn)力量在戰(zhàn)斗地域內綜合運用火力、信息等手段,對敵實施猛烈且快速打擊、突擊和攻占的戰(zhàn)斗行為[1]。陸軍突擊裝備體系是陸軍遂行突擊作戰(zhàn)過程中涉及的武器裝備構成的體系,其構成裝備主要包括:以裝甲裝備為主體的地面突擊裝備，以陸航直升機為主體的空中突擊裝備和執(zhí)行偵察、防護、保障等任務的配合裝備。從裝備構成和作戰(zhàn)樣式來看,陸軍突擊裝備體系作為支撐陸上一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的核心力量,在執(zhí)行快速突擊敵方陣地、重點地區(qū)占領控制、城市和野戰(zhàn)攻防作戰(zhàn)以及反恐維穩(wěn)等多樣化軍事任務中作用巨大。在作戰(zhàn)向體系化靠攏的背景下,為更好構建陸軍突擊裝備體系,克服傳統(tǒng)裝備作戰(zhàn)效能分析只立足于裝備平臺本身的缺點,促進陸軍整體作戰(zhàn)能力提升,發(fā)揮體系作戰(zhàn)優(yōu)勢,有必要從體系的角度評估裝備的貢獻度。

1 裝備對體系貢獻度概念內涵

武器裝備體系是由若干個相互聯(lián)系,相互作用的獨立武器系統(tǒng),按照一定組合配置和運用規(guī)則,通過信息鉸鏈、功能互補等方式,形成具有特定作戰(zhàn)功能的更高層次或更廣義系統(tǒng)[2],武器裝備體系內包含有大量裝備節(jié)點,裝備之間的關聯(lián)關系復雜,是一個復雜系統(tǒng)。相比獨立的武器系統(tǒng),武器裝備體系的作戰(zhàn)力更強,也更為強調裝備間的配合關系,如圖1所示。

圖1 裝備體系結構示意圖

裝備對體系的貢獻度是一個較新的概念,主要探究裝備體系內的某型裝備或裝備系統(tǒng)對體系整體的作用或貢獻。目前,體系內裝備貢獻率研究尚無一套成熟的理論方法,但不少學者從多個方面開展了積極有益的探索。2009年,老明道大學Sean Deller等[3]在改進信息時代作戰(zhàn)模型時,將戰(zhàn)場中的兵力角色分為決策、傳感器、響應和目標節(jié)點四類,并利用這四類節(jié)點構建出作戰(zhàn)網絡,為裝備體系網絡建模和貢獻度分析,提供了新的思路;JIANG等[4]利用證據推理,以信度結構為基礎,嘗試了從能力評估視角出發(fā)評估武器系統(tǒng);蘭德公司利用探索性分析方法在“網絡中心戰(zhàn)”中評估作戰(zhàn)效能[5]。譚躍進從體系工程的角度對武器裝備體系的特點進行了介紹[6],羅鵬程開展了武器裝備體系的能力評估[7],黃建新等從裝備體系整體作戰(zhàn)效能評估的角度，對體系貢獻度的評估思路和方法進行了探索[8],管清波,王楠等分析了體系貢獻度概念內涵和評估原則[9-10],常雷雷嘗試用灰靶理論對裝備體系的技術貢獻度進行了研究[11],呂惠文等利用證據理論對裝備體系貢獻率的評估指標賦權[12],趙丹玲等從作戰(zhàn)環(huán)的數量出發(fā)，研究了體系內裝備的貢獻度[13]。

在裝備體系中,傳統(tǒng)的基于裝備平臺本身戰(zhàn)技指標來評估裝備對體系的貢獻度，因為無法確切地描述裝備間的互聯(lián)互通關系，具有較大的局限性。因此，為更好地描述裝備對體系的貢獻度,應當著眼于武器裝備體系整體,把裝備放入體系中,綜合考慮被評裝備對體系作戰(zhàn)效能影響各方面來評價其貢獻度,這種裝備對體系貢獻度的評估思路已有多名學者進行了積極嘗試[14-16]。

武器裝備體系是根據一定的使命任務建立的體系的裝備構成和裝備間配合關系,最終目的都是為了完成體系的使命任務。裝備對體系的最直觀影響體現在其對體系任務的支撐。裝備對體系完成任務時的支撐作用越大,任務的執(zhí)行水平越高,其對體系的貢獻也就越大,這種對應關系具有一定直觀性和綜合性,因此任務執(zhí)行水平可以用于描述作戰(zhàn)效能,進而從任務角度描述裝備對體系的貢獻。武器裝備體系的效能評估可以層次分析法(AHP)、ADC方法、模糊評估法、仿真法和借鑒專家經驗知識等多種方法獲得[17-19]。基于這種思想,對比被評裝備納入體系前后的體系任務執(zhí)行水平的變化量(差值)或變化率(比值),可以衡量裝備對體系的貢獻度。例如,某類型精確制導導彈加入體系后,對比原有不包含該導彈時體系完成遠程精確打擊任務的執(zhí)行水平,其差值即為該類型導彈對體系完成遠程精確打擊任務的貢獻。

結合以上分析,體系內裝備的貢獻度可表示為,去掉某一裝備后,體系任務的執(zhí)行水平下降的相對程度為該裝備對體系的貢獻度。

(1)

2 基于規(guī)則推理的裝備對體系貢獻度分析方法

規(guī)則推理(Rule-Based Reasoning,RBR)是一種專家系統(tǒng),它用規(guī)則來描述具有因果關系的知識,把專家經驗和初始事實轉換成規(guī)則,形成規(guī)則庫,并通過一定的推理機制對事件進行評估[20]。規(guī)則庫是由一系列“If...Then...”規(guī)則組合構成,其中“If...”表示規(guī)則的前提屬性，也就是輸入變量,“Then...”表示結論。每個規(guī)則都可視為一條證據,根據輸入與規(guī)則的匹配來推理出結論。它是一種適用于不確定情況下的評估方法,這與陸軍突擊裝備體系中體系對任務的支撐或完成程度具有不確定性相適應。

2.1 裝備對體系貢獻度的分析流程

由于任務的執(zhí)行需要各種能力的支撐,分析陸軍突擊裝備體系內裝備對體系的貢獻度,需要建立在能力評估的基礎上。例如，體系執(zhí)行戰(zhàn)場偵察任務需要具備信息能力、機動能力和防護能力。這三種能力的高低,決定了偵察任務的執(zhí)行水平。如果三者能力都高,顯然偵察任務的執(zhí)行水平也高;如果能力都低,任務的執(zhí)行水平也會低。因此，可以梳理出體系能力與任務之間的映射關系,并將這種映射關系用體系能力與任務執(zhí)行水平對應的規(guī)則庫來表示,從而建立“裝備的變化影響體系能力的變化,體系能力的變化可推理出體系任務執(zhí)行水平的變化”的分析流程,最終通過任務執(zhí)行水平的變化來反映陸軍突擊裝備體系內裝備對體系的貢獻度。

其具體步驟如下:

1)根據陸軍突擊裝備體系結構,評估體系能力;

2)根據“能力-任務”映射關系,如圖2所示,構建陸軍突擊裝備體系的能力值與任務執(zhí)行水平之間的推理規(guī)則庫;

3)利用能力與任務執(zhí)行水平之間的推理規(guī)則庫,推理現有能力下的任務執(zhí)行水平;

4)在陸軍突擊裝備體系中,重新評估除去某裝備后的體系能力,并推理任務執(zhí)行水平;對比被評裝備納入體系前后,體系任務執(zhí)行水平的變化,求得裝備對體系任務的貢獻度。

圖2 能力到任務至支撐度推理網絡

2.2 構造推理規(guī)則庫

規(guī)則庫的構建是依據專家經驗和應用實際,將一系列典型的輸入輸出結果作為規(guī)則。設X作為規(guī)則庫的輸入變量,X=[x1,x2,…,xN]。每條規(guī)則的表達形式為

Then (T,βT).

規(guī)則庫中的輸入變量為體系的能力評估值。任務的執(zhí)行水平,用0到1之間的數表示。若某能力值完全滿足該任務的需求,任務的執(zhí)行水平為1。若某能力值完全不能支撐該任務,任務的執(zhí)行水平為0。任務執(zhí)行水平越高,說明能力對任務的支撐程度越大。例如在陸軍突擊裝備體系中,有規(guī)則:

“If((信息能力=80) ∧ (火力能力=80) ∧ (機動能力=80)),Then(情報偵察任務的執(zhí)行水平為0.7)”

該規(guī)則表示,信息能力為80,火力能力為80,機動能力為80的情形下,情報偵察任務的執(zhí)行水平為0.7。

2.3 基于規(guī)則庫的推理

規(guī)則庫中規(guī)則的輸入參考值一般都是離散的,陸軍突擊裝備體系能力的評估值與規(guī)則庫中的規(guī)則設定輸入不一定恰好對應,因此，需要計算體系能力與規(guī)則輸入變量的匹配程度,然后，根據體系能力與規(guī)則輸入變量的匹配度,推導出規(guī)則的激活權重,最后，融合被激活的規(guī)則，得出任務的執(zhí)行水平。

(2)

(3)

規(guī)則庫的輸入X為一組變量,體系的能力評估值C=[C1,C2,…,CN]也是由多種能力構成,考慮其他能力對規(guī)則庫中相應輸入變量參考值的匹配,得出某能力輸入值對規(guī)則k的激活權重ωk為

(4)

將激活的規(guī)則進行融合，可得在某一能力值下,陸軍突擊裝備體系對于任務的執(zhí)行水平

(5)

其中,βn表示融合后的任務執(zhí)行水平,βk表示激活的第k條規(guī)則中的任務執(zhí)行水平,L表示激活的規(guī)則數。

3 算例分析

本文的研究對象為陸軍突擊裝備體系中裝備對體系的貢獻度,以武裝直升機作為被評裝備,應用規(guī)則推理的方法，評估其對體系遂行兵力突擊任務時的貢獻度。需要指出的是，裝備對體系的貢獻度研究，還需要對武器裝備體系進行建模、能力評估、使命任務分析,但本節(jié)主要是說明基于規(guī)則推理的裝備對體系貢獻度分析方法的可行性,因此，對其建模和體系能力值的獲取進行了簡化處理。

陸軍突擊裝備體系的能力包括機動能力、火力能力、防護能力、信息能力。根據 “能力-任務”映射關系和作戰(zhàn)實際經驗,構造陸軍突擊裝備體系的各項能力與火力突擊任務執(zhí)行水平對應關系的推理規(guī)則庫,見表1。

表1 能力對火力突擊任務執(zhí)行水平的推理規(guī)則庫

先期研究中包含武裝直升機的陸軍突擊裝備體系能力評估值為見表2;根據公式(2)—(5),推理出包含武裝直升機的體系對火力突擊任務的執(zhí)行水平為0.894。把武裝直升機從陸軍突擊裝備體系中剔除,體系的各項能力會下降,其中，打擊能力和機動能力的下降程度較大,其對火力突擊任務的支撐程度會降低。同理,根據規(guī)則庫推理可得，剔除武裝直升機后，新體系的火力突擊任務執(zhí)行水平為0. 783。

表2 武裝直升機對陸軍突擊裝備體系的貢獻度

由公式(1)可得，武裝直升機對陸軍突擊裝備體系完成兵力突擊任務的貢獻度為14.2%。

這與武裝直升機靈活機動,火力打擊能力強的裝備特點和實際戰(zhàn)場應用相吻合。當然，為了更全面地衡量武裝直升機對陸軍突擊裝備體系的貢獻度,還可以進一步分析其對體系遂行其他任務的貢獻度,分析方法相同。

4 結束語

本文從體系的最終目的是執(zhí)行使命任務出發(fā),從任務的角度提出了裝備對體系貢獻度的分析思路,利用規(guī)則推理的方法評估體系任務的執(zhí)行水平,其方法原理較為清晰,邏輯關系相對直觀,較適用于宏觀上分析裝備對體系的貢獻度,雖然存在規(guī)則庫構建相對困難、體系任務執(zhí)行水平較難確定和評估過程需借助體系能力的不足,但為體系內裝備貢獻度評估提供了新的解決思路與具體方法。