基于AHP- 熵值法的摩托化機(jī)動(dòng)演訓(xùn)效果評(píng)估*

王 剛，周華任，劉炳男，王赫彬

（1.陸軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部，南京 211101；2.陸軍工程大學(xué)火炮工程系，石家莊 050003；（3.陸軍工程大學(xué)指揮控制學(xué)院，南京 211101）

0 引言

全軍堅(jiān)持把軍事訓(xùn)練擺在戰(zhàn)略位置，不斷提高部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化水平?！皩?shí)戰(zhàn)演訓(xùn)、科學(xué)演訓(xùn)”成為當(dāng)下部隊(duì)提高戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要課題。針對(duì)摩托化機(jī)動(dòng)演訓(xùn)問(wèn)題，借助信息化技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲取演訓(xùn)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)分析的演訓(xùn)效果評(píng)估對(duì)提高部隊(duì)演訓(xùn)水平和指揮決策能力具有重要意義［1］，它可為機(jī)動(dòng)部隊(duì)指揮員、駕駛員提供反饋，是貫徹落實(shí)“以評(píng)促備、以評(píng)促訓(xùn)、以評(píng)促建”的有效手段，具有極大的軍事實(shí)用價(jià)值和廣泛的軍事應(yīng)用前景。

當(dāng)前，定量評(píng)估在裝備保障訓(xùn)練中的運(yùn)用已較為成熟［2-3］，但在實(shí)戰(zhàn)演訓(xùn)中的研究與應(yīng)用卻較少。早期，國(guó)內(nèi)專家通常借助宏觀認(rèn)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)評(píng)判演訓(xùn)效果；隨著信息化技術(shù)發(fā)展，不少學(xué)者提出要精準(zhǔn)量化，完善標(biāo)準(zhǔn)體系。齊霽簡(jiǎn)要介紹了《千分制檢驗(yàn)評(píng)估實(shí)施細(xì)則》［4］，指出引入數(shù)理分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等理念，能較好解決傳統(tǒng)評(píng)估不精準(zhǔn)的問(wèn)題，同時(shí)也提到《千分制》的頂層設(shè)計(jì)，雖較為完備，但多級(jí)下層的實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向特征不明顯，仍需在指標(biāo)體系和評(píng)估方法上不斷完善；此外，不少文獻(xiàn)論述了演訓(xùn)定量評(píng)估的重要性，并討論了建立指標(biāo)體系時(shí)應(yīng)注意的關(guān)鍵點(diǎn)，但大都缺乏系統(tǒng)性和應(yīng)用性論證。本文提出以目標(biāo)導(dǎo)向?qū)嵤┭萦?xùn)效果評(píng)估，流程圖如圖1 所示。針對(duì)摩托化機(jī)動(dòng)演訓(xùn)問(wèn)題，首先以實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向確定關(guān)鍵能力要素，進(jìn)而建立評(píng)估指標(biāo)體系以及確定各指標(biāo)權(quán)重，同時(shí)，依據(jù)各能力要素設(shè)計(jì)需要的可量化指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取途徑，可選擇直接采集或間接轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)據(jù)代入評(píng)估模型進(jìn)行綜合評(píng)估，以實(shí)現(xiàn)演訓(xùn)效果反饋的目的。

圖1 演訓(xùn)效果評(píng)估流程圖

1 指標(biāo)體系的建立

1.1 指標(biāo)體系建立的原則

演訓(xùn)應(yīng)當(dāng)以實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向?yàn)槟繕?biāo)，同時(shí)在數(shù)據(jù)的收集和處理上，需充分考慮現(xiàn)有傳感器技術(shù)的普適度以及方法處理效率，因此，建立指標(biāo)體系時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1）完備性原則，指標(biāo)體系需要充分反應(yīng)實(shí)戰(zhàn)要求下的各項(xiàng)能力；2）層次性原則，應(yīng)當(dāng)清晰界定各項(xiàng)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成，做到科學(xué)劃分；3）可比性原則，各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算應(yīng)當(dāng)規(guī)范，使用同一標(biāo)準(zhǔn)；4）可操作原則，應(yīng)考慮各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)獲取難度，盡可能做到充分利用；5）可視化優(yōu)先，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)能有效展示，提升指揮決策效率。

1.2 指標(biāo)體系的建立

遵循演訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)體系建立的原則，充分反映摩托化機(jī)動(dòng)實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向，對(duì)投送部隊(duì)的指揮控制能力、保障能力及協(xié)同能力3 項(xiàng)主要能力要素進(jìn)行綜合評(píng)估。其中，指揮控制能力包括對(duì)投送部隊(duì)任務(wù)執(zhí)行效率、規(guī)范性和安全性3 方面能力進(jìn)行考量，保障能力則可以從對(duì)象維度分為道路保通、人員保障和裝備保障3 項(xiàng)要素，協(xié)同能力從時(shí)間維度上，主要分為行動(dòng)前和行動(dòng)中投送部隊(duì)與相關(guān)單位的協(xié)調(diào)能力，最后，綜合考慮評(píng)估過(guò)程的實(shí)操性和數(shù)據(jù)獲取的效率，建立包含3 個(gè)準(zhǔn)則層、8 個(gè)1 級(jí)指標(biāo)、15 個(gè)2 級(jí)指標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)體系，如表1 所示。

表1 摩托化機(jī)動(dòng)演訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)體系

1.3 指標(biāo)體系的說(shuō)明

下面對(duì)表1 中2 級(jí)指標(biāo)層各要素進(jìn)行說(shuō)明。平均速度D1 反映分隊(duì)的行進(jìn)執(zhí)行力，可用總里程除以累計(jì)行駛時(shí)間求得，為正向指標(biāo)；啟動(dòng)效率D2 反映分隊(duì)的出動(dòng)執(zhí)行力，可用車(chē)隊(duì)整體出發(fā)時(shí)間（頭車(chē)出發(fā)到尾車(chē)出發(fā)）除以分隊(duì)車(chē)輛數(shù)求得，為反向指標(biāo)；制動(dòng)效率D3 反映分隊(duì)的制動(dòng)執(zhí)行力，可用分隊(duì)整體制動(dòng)時(shí)間（頭車(chē)停止到尾車(chē)停止）除以分隊(duì)車(chē)輛數(shù)求得，同樣為反向指標(biāo)。車(chē)間距D4 及休息時(shí)長(zhǎng)及頻率D5 主要與演訓(xùn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作比較［6］，車(chē)間距可用頭車(chē)與尾車(chē)的距離除以車(chē)輛數(shù)求得，與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)越接近，表示越佳，反之越差。高速行進(jìn)方位角變化率D6 反映高速行進(jìn)過(guò)程中的隊(duì)形方位角變化幅度，可用頭車(chē)和尾車(chē)的方位角度差的變化除以時(shí)間變化求得，該指標(biāo)控制在合理區(qū)間內(nèi)，說(shuō)明駕駛越安全，反之越危險(xiǎn)，為反向指標(biāo)；電磁干擾靜默態(tài)勢(shì)D7 反映機(jī)動(dòng)過(guò)程中的反電子偵察能力［7］，在實(shí)踐中，可不定期對(duì)摩托化機(jī)動(dòng)分隊(duì)進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)化電子偵察，用平均信號(hào)強(qiáng)弱度量該能力［8］，指標(biāo)越大，則說(shuō)明該項(xiàng)安全防護(hù)能力越差，反之越強(qiáng)，為反向指標(biāo)。保障層與協(xié)調(diào)層指標(biāo)較易理解，此處不再贅述。

2 基于AHP-熵值法的評(píng)估模型建立

利用上述演訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)體系，本文采用AHP 法對(duì)演訓(xùn)效果進(jìn)行綜合評(píng)估，同時(shí)，在確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重上，除參考AHP 法原有的專家打分外，引入熵值法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)再次進(jìn)行客觀定權(quán)，最后由專家賦權(quán)和客觀賦權(quán)綜合計(jì)算最終權(quán)值。

2.1 專家賦權(quán)——AHP 法

AHP 法是一種解決復(fù)雜層次結(jié)構(gòu)評(píng)估問(wèn)題的有效方法，它用一定的標(biāo)度對(duì)專家的主觀判斷進(jìn)行量化［9］，逐層檢驗(yàn)比較結(jié)果的合理性，最后依據(jù)各指標(biāo)最終權(quán)值代入數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)估。針對(duì)演訓(xùn)問(wèn)題，首先采用AHP 法確定指標(biāo)的主觀權(quán)重，即專家賦權(quán)，該權(quán)重確定方法的主要思路如下：

表2 1-9 標(biāo)度的含義

表3 1-9 階矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

3）層次總排序及一致性檢驗(yàn)。利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果，計(jì)算層次總排序wi。而后計(jì)算總排序一致性指標(biāo)CI，并比對(duì)總排序隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，方法與單層一致性檢驗(yàn)類似。檢驗(yàn)通過(guò)，即確定出專家賦權(quán)的各指標(biāo)權(quán)重。

2.2 客觀賦權(quán)——熵值法

熵是信息論中測(cè)定不確定性的量［10］，針對(duì)演訓(xùn)問(wèn)題，若各投送部隊(duì)在某些能力指標(biāo)上差異越大，則應(yīng)予以更加重要的關(guān)切，相反，若差異越小，則對(duì)整體評(píng)估影響越小，這種基于數(shù)據(jù)出發(fā)客觀確定指標(biāo)權(quán)重的方法，可在專家打分的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合和修正，提高容錯(cuò)率。熵值法的計(jì)算過(guò)程為：

1）將xij做正向標(biāo)準(zhǔn)化處理（即標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值越大，表示越佳），此處采用理想點(diǎn)法。

對(duì)于正向指標(biāo)，

2.3 綜合權(quán)值的確定

AHP 法側(cè)重于專家的主觀偏好，熵值法側(cè)重于挖掘數(shù)據(jù)本身的客觀信息，兩種方法各有利弊［11］。為保證摩托化機(jī)動(dòng)演訓(xùn)評(píng)估的專業(yè)性，同時(shí)希望評(píng)估結(jié)果更加客觀，本文采用AHP-熵值法線性加權(quán)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重為：

式中，β 為偏好系數(shù)，w1為專家賦權(quán)，w2為客觀賦權(quán)；且0 ≤β≤1。這里認(rèn)為專家對(duì)于各項(xiàng)能力要素的專業(yè)判斷較為準(zhǔn)確，因此，選取系數(shù)β 為0.6。

3 算例分析

某部隊(duì)領(lǐng)取上級(jí)命令，采取摩托化行軍的方式開(kāi)展機(jī)動(dòng)演訓(xùn)，要求5 個(gè)分隊(duì)從同一城市出發(fā)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)。分隊(duì)車(chē)輛安排情況：第1分隊(duì)54 輛機(jī)動(dòng)車(chē)，第2 分隊(duì)58 輛機(jī)動(dòng)車(chē)，第3 分隊(duì)51 輛機(jī)動(dòng)車(chē)，第4 分隊(duì)55 輛機(jī)動(dòng)車(chē)，第5 分隊(duì)62 輛機(jī)動(dòng)車(chē)。在各分隊(duì)頭車(chē)和尾車(chē)安裝數(shù)據(jù)記錄儀，從部隊(duì)機(jī)動(dòng)開(kāi)始后每10 s 記錄數(shù)據(jù)，包括經(jīng)度、緯度、高程、速度、里程和方位角共6 項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，演訓(xùn)結(jié)束后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。某分隊(duì)采集的部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表4 所示，現(xiàn)對(duì)5 個(gè)分隊(duì)的演訓(xùn)效果進(jìn)行評(píng)估。

3.1 數(shù)據(jù)可視化

為增強(qiáng)對(duì)摩托化機(jī)動(dòng)全過(guò)程的直觀把控，在進(jìn)行評(píng)估前，運(yùn)用Python3.4 對(duì)5 個(gè)分隊(duì)6 d 的機(jī)動(dòng)線路進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，部分視圖如圖2～下頁(yè)圖3 所示。

由圖分析得到，5 個(gè)分隊(duì)的出發(fā)位置、到達(dá)位置和機(jī)動(dòng)線路均大致相同，但在時(shí)序上存在明顯差異，可理解為該次演訓(xùn)任務(wù)由上級(jí)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，各分隊(duì)依次執(zhí)行實(shí)施，故此算例不必考慮各分隊(duì)的保障能力和協(xié)調(diào)能力，主要對(duì)各分隊(duì)的指揮控制能力進(jìn)行評(píng)估，此外，算例中未進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)化電子偵察操作，故該項(xiàng)指標(biāo)也不予考慮。

表4 算例部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

圖2 第1 分隊(duì)6 d 的機(jī)動(dòng)路線（經(jīng)度、緯度、高程）

圖3 第1 d 與最后1 d 5 個(gè)分隊(duì)的機(jī)動(dòng)情況（時(shí)間、緯度、高程）

3.2 演訓(xùn)效果評(píng)估

根據(jù)演訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)體系，此處就分隊(duì)指揮控制能力建立評(píng)估模型如圖4 所示。

圖4 分隊(duì)演訓(xùn)指揮控制能力評(píng)估模型

1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化

首先對(duì)傳感器采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。分析頭車(chē)、尾車(chē)傳感器的位置、時(shí)間變化，可以確定車(chē)隊(duì)的整體出發(fā)時(shí)間、整體制動(dòng)時(shí)間，以及行進(jìn)中休息的時(shí)長(zhǎng)與頻率等潛在信息，進(jìn)而根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及挖掘信息轉(zhuǎn)換求得各指標(biāo)數(shù)值，這里，在得到車(chē)間距D4 及休息時(shí)長(zhǎng)及頻率D5 后，需進(jìn)一步與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作差并取絕對(duì)值，最后再對(duì)各指標(biāo)屬性（正向或負(fù)向）進(jìn)行區(qū)分，按照上文理想點(diǎn)法式（1）、式（2）對(duì)指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到處理后數(shù)據(jù)如表5 所示。1表示最優(yōu)，0 表示最次，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值越大表示該項(xiàng)指標(biāo)越佳。

2）運(yùn)用AHP-熵值法確定指標(biāo)綜合權(quán)值

步驟1：首先根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)層次各要素相對(duì)重要性進(jìn)行打分，包括B-C，C1-D，C2-D，其中，實(shí)戰(zhàn)要求越高則越重要，得到相應(yīng)判斷矩陣B、C1、C2，并計(jì)算各要素權(quán)重。

運(yùn)用Matlab2018 計(jì)算得到各層指標(biāo)權(quán)重如下：

ωB= （0.637 0，0.258 3，0.104 7），CI=0.019 3，CR=0.033 2<0.1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)；

ωC1= （0.625 0，0.238 5，0.136 5），CI2=0.0091，CR2=0.015 8<0.1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)；

ωC2=（0.333 3，0.666 7）。

則層次總排序?yàn)椋?/p>

表5 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)

步驟4：求得5 分隊(duì)最終評(píng)估得分p=（0.532 2，0.494 0，0.505 4，0.350 3，0.246 0），得到各分隊(duì)機(jī)動(dòng)演訓(xùn)指揮控制能力的排名為：1 分隊(duì)>3 分隊(duì)>2分隊(duì)>4 分隊(duì)>5 分隊(duì)。

經(jīng)分析，1 分隊(duì)在執(zhí)行層3 項(xiàng)指標(biāo)上遠(yuǎn)勝過(guò)其他分隊(duì)，因此，總分排第1 名，但是車(chē)間距及高速行進(jìn)方位角變化排末位，這拉低了總分，導(dǎo)致與第2名差距不大，反映出1 分隊(duì)的執(zhí)行能力較強(qiáng)，但對(duì)于規(guī)范性與安全層等細(xì)節(jié)問(wèn)題，后續(xù)需要注重改善；3 分隊(duì)的休息次數(shù)及頻率控制最優(yōu)，制動(dòng)效率第2 名，其余指標(biāo)均處于中等，各項(xiàng)能力較為均衡，因此，總分略勝過(guò)2 分隊(duì)，排第2 名；2 分隊(duì)的安全層能力最佳，平均速度、車(chē)間距排第2 名，啟動(dòng)效率排末位，其余指標(biāo)處于中下，總分排第3 名，后期可首要針對(duì)啟動(dòng)效率加以訓(xùn)練；4 分隊(duì)執(zhí)行層各指標(biāo)較差，休息次數(shù)與頻率控制排第2 名，其余指標(biāo)處于中等，總分排第4 名，后期應(yīng)以實(shí)戰(zhàn)為導(dǎo)向，著重提升執(zhí)行層能力；5 分隊(duì)休息次數(shù)與頻率控制最差，車(chē)間距最佳，但是其余指標(biāo)均處于中下，因此，總分排名末位，后期需要在保證車(chē)間距規(guī)范基礎(chǔ)上，提升其他各項(xiàng)能力。

3.3 方法對(duì)比

單獨(dú)運(yùn)用AHP 法主觀賦權(quán)，最終得分p'=（0.589 1，0.508 9，0.507 2，0.314 6，0.223 5），各分隊(duì)排名：1 分隊(duì)>2 分隊(duì)>3 分隊(duì)>4 分隊(duì)>5 分隊(duì)；

單獨(dú)運(yùn)用熵值法客觀賦權(quán)，最終得分p''=（0.446 8，0.471 7，0.502 6，0.403 9，0.279 7），各分隊(duì)排名：3 分隊(duì)>2 分隊(duì)>1 分隊(duì)>4 分隊(duì)>5 分隊(duì)；

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用AHP 法，則執(zhí)行層權(quán)重過(guò)大，導(dǎo)致1 分隊(duì)得分虛高，不利于分析演訓(xùn)存在的問(wèn)題；而單獨(dú)使用熵值法則違背了能力重要性的專業(yè)判斷。因此，利用AHP 法專家打分首先確定各指標(biāo)重要性，而后運(yùn)用熵值法對(duì)主觀權(quán)重進(jìn)行修正的方法在演訓(xùn)評(píng)估問(wèn)題中具有可操作性，且準(zhǔn)確度更高。

4 結(jié)論

針對(duì)演訓(xùn)評(píng)估問(wèn)題，首先需要結(jié)合案例背景，以實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向建立評(píng)估指標(biāo)體系，同時(shí)，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有針對(duì)性地采集相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行評(píng)估分析，以起到良好的訓(xùn)練反饋?zhàn)饔?，提升演?xùn)效果?；贏HP-熵值法的評(píng)估方法可操作性較強(qiáng)，且更加符合實(shí)際情況，有助于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為決策提供參考；但對(duì)于綜合賦權(quán)β 值的選取有待進(jìn)一步優(yōu)化。后期，需收集更多的案例數(shù)據(jù)，試采用BP 算法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入研究［12］，這也將是下一步工作的重點(diǎn)。