合成旅工程保障能力多層次灰色系統(tǒng)評價方法*

范紀松，任 輝，高 俊

（1.陸軍工程大學訓練基地，江蘇 徐州 221004；2.空軍勤務學院，江蘇 徐州 221000）

0 引言

工程保障是保障己方部隊隱蔽安全、指揮穩(wěn)定和戰(zhàn)場機動等，阻止和遲滯敵方部隊機動的重要軍事行動。戰(zhàn)場工程保障本身具有點多、線長、面廣的特點，對其能力進行建模和綜合評價一直以來都是一個難題。另外，合成旅作為軍改之后重建的單位，其工程保障力量結構與屬性有所調整。因此，對合成旅工程保障能力進行建模和評估具有較強的現(xiàn)實意義，是一項比較復雜的系統(tǒng)工程。

綜合評價方法是一個多學科、邊緣交叉的新興研究領域，主要從統(tǒng)計學、系統(tǒng)工程學或具體專業(yè)角度對社會、經濟、軍事等問題進行研究分析，目前綜合評價方法運用比較廣泛的有層次分析、模糊綜合評判、數(shù)據(jù)包絡分析、人工神經網(wǎng)絡、灰色系統(tǒng)等方法。運用現(xiàn)代綜合評價方法對工程保障能力模型進行評估，這方面的研究資料主要有：文獻［1］將信息化條件下工程保障能力生成模式進行了全面、系統(tǒng)分析，并利用“云”理論評價模型，對工程保障能力要素屬性進行分析評價；文獻［2］將直覺模糊綜合評價方法用于工程保障能力評估；文獻［3-4］在對比多種能力分析方法的基礎上，提出了采用定量仿真模型分析戰(zhàn)時工程保障能力的方法。本文運用灰色理論對合成旅工程保障能力進行評估分析，提出的方法適用性強、操作簡單，便于對多個單位工程保障能力進行分析比較評判。

1 工程保障能力評價體系的設計

結合合成旅工程保障任務，按照工程保障的專業(yè)功能來劃分，可以分為工程偵察能力、構筑指揮所能力、工程偽裝能力、機動保障能力、障礙設置能力、破障能力、構筑給水站能力等7 個要素，以及28個三級指標，如圖1 所示。

2 多層次灰色系統(tǒng)評價模型

在控制論中，人們常用顏色的深淺來形容信息的明確程度。用“黑”表示信息未知，用“白”表示信息完全明確，用“灰”表示部分信息明確?；疑到y(tǒng)是介于信息完全知道的白色系統(tǒng)和一無所知的黑色系統(tǒng)之間的中間系統(tǒng)?；疑到y(tǒng)是貧信息的系統(tǒng)，一般統(tǒng)計方法難以奏效?；疑到y(tǒng)理論能處理貧信息系統(tǒng)，適用于只有少量觀測數(shù)據(jù)的項目?；疑到y(tǒng)理論是我國著名學者鄧聚龍教授于1982 年提出的。他的研究對象是“部分信息已知，部分信息未知”的“貧信息”不確定性系統(tǒng)，通過對部分已知信息的生成、開發(fā)實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的確切描述和認識。灰色系統(tǒng)理論主要是利用已知信息來確定系統(tǒng)的未知信息，使系統(tǒng)由“灰”變“白”。其最大的特點是對樣本量沒有嚴格的要求，不要求服從任何分布。

圖1 合成旅工程保障能力模型指標體系

關聯(lián)分析是灰色分析、評價和決策的基礎?；疑P聯(lián)分析（Grey Relational Analysis）提供了一種定量分析兩因素集之間相互關聯(lián)程度的方法。這里采用灰色關聯(lián)分析評價工程保障能力的基本思路是：以理想合成旅工程保障能力各指標值作為參考數(shù)列X0的各實體x0k，被評價旅的各指標作為比較數(shù)列Xi的各實體xik，求關聯(lián)度ri。關聯(lián)度越大，說明被評價旅指標與理想狀態(tài)越相似，其工程保障能力越強；反之，則保障能力越弱。因此，關聯(lián)度的大小順序，就是被評價旅工程保障能力強弱的次序。其評價步驟［5-6］如下：

Step 1 選擇參考數(shù)列

設：i 為第i 個評價單位的序號，i=1，2，…，m；k為第k 個評價指標的序號，k=1，2，…，n；vik為第i 個評價單位的第k 個指標的評價值。取每個指標的最佳值的v0k參考數(shù)列V0的實體，于是有：

V0=（v01，v02，…，v0n）

式中，v0k=Optimum（vik），i=1，2，…，m，k=1，2，…，n。

對一個由m 個評價單位，n 個評價指標的系統(tǒng)，有下列矩陣：

選取的參考數(shù)列為：

V0=（v01，v02，…，v0n）

Step 2 指標值規(guī)范化處理

為了使各指標之間可以比較，需要對各指標值進行規(guī)范化處理，處理的目標是為了使數(shù)值無量綱化，處理方法一般有以下3 種：

1）初值化

初值化方法適用于有一定趨勢現(xiàn)象的無量綱化，比如，呈穩(wěn)定增長（下降）趨勢的數(shù)列，通過初值化處理，可使增長（下降）趨勢更加明顯。

2）均值化

一般說來，均值化方法比較適合于沒有明顯升降趨勢現(xiàn)象的數(shù)據(jù)處理。

3）區(qū)間化

3 種方法不宜混合、重疊作用，在進行系統(tǒng)因素分析時，可根據(jù)實際情況選用其中一個。

進行規(guī)范化處理之后，得：

Step 3 計算關聯(lián)系數(shù)

把規(guī)范化后的數(shù)列X0=（x01，x02，…，x0n）作為參考數(shù)列，Xi=（xi1，xi2，…，xin）（i=1，2，…，m）作為比較數(shù)列，關聯(lián)系數(shù)的計算公式為：

式中，ρ 是分辨系數(shù)，ρ∈［0，1］。

利用公式計算關聯(lián)系數(shù)ξik，得到下列關聯(lián)系數(shù)矩陣：

式中，ξik為第i 個評價單位第k 個指標與第k 個最佳指標的關聯(lián)系數(shù)。

Step 4 計算單層次的關聯(lián)度

考慮到各指標的重要程度不一樣，所以關聯(lián)度計算方法采取權重乘以關聯(lián)系數(shù)。根據(jù)專家法得到某一層的各指標相對于上層目標的優(yōu)先權重為：

Step 5 計算多層評價系統(tǒng)的最終關聯(lián)度

對一個由L 層組成的多層評價系統(tǒng)，最終關聯(lián)度的計算方法如下：將第k 層各指標的關聯(lián)系數(shù)進行合成，分別得到它們所屬的上一層即k-1 層各指標的關聯(lián)度；然后把這一層所得到的關聯(lián)度作為原始數(shù)據(jù)，繼續(xù)合成得到第k-2 個指標的關聯(lián)度，以此類推，直到求出最高層指標的關聯(lián)度為止。

Step 6 工程保障能力大小排序

依據(jù)關聯(lián)度ri（i=1，2，…，m）大小進行排序，關聯(lián)度的大小順序即為工程保障能力優(yōu)劣次序。

3 實例分析

如前文所述合成旅工程保障能力指標體系（圖1），該體系由3 層指標組成，第1 層：目標層，工程保障能力（B）；第2 層：要素層，包括工程偵察能力（B1）、構筑指揮所能力（B2）、工程偽裝能力（B3）、機動保障能力（B4）、破障能力（B5）、障礙設置能力（B6）、構筑給水站能力（B7）；第3 層：指標層，共28 個指標。

3.1 確定指標體系各層次權重及綜合權重

利用專家調查法，以及層次分析（AHP）賦權，具體層次分析法的過程在這里省略，直接給出結果，各層次單層權重分別為：

工程保障能力，WB=（0.067 0，0.138 6，0.071 0，0.245 0，0.259 6，0.125 5，0.093 2）

工程偵察能力，WB1=（0.459 8，0.138 4，0.124 9，0.138 4，0.138 4）

構筑指揮所能力，WB2=（0.458 7，0.072 5，0.072 5，0.241 0，0.155 2）

工程偽裝能力，WB3=（0.637 0，0.258 3，0.104 7）

機動保障能力，WB4=（0.139 2，0.371 4，0.269 2，0.139 2，0.081 0）

破障能力，WB5=（0.375 0，0.375 0，0.125 0，0.125 0）

障礙設置能力，WB6=（0.166 7，0.333 3，0.333 3，0.166 7）

構筑給水站能力，WB7=（0.500 0，0.500 0）

因此，底層指標綜合權重如表1、圖2 所示。從圖2 中可以直觀地看到，“工程偵察能力”中的指標權重相對較低，而“機動保障能力”和“破障能力”中的指標權重相對較高。

表1 綜合權重表

圖2 綜合權重分布圖

3.2 確定評價指標的值

工程保障能力模型的指標取值類型比較復雜。在三級指標中，對于能夠比較方便定量化處理的指標，例如，“偵察數(shù)據(jù)獲取”“工事構筑”、“道路作業(yè)”、“掃雷作業(yè)”等，選取其典型行動中作業(yè)能力或作業(yè)時間作為量化值，如表2［7］所示。如果系統(tǒng)指標Vi與主行為V0成負相關關系，比如作業(yè)時間，可采取逆化或倒數(shù)化，進行規(guī)范化處理。對于難以定量化處理的指標，例如，“警戒與保障”、“警戒掩護”等，采取結合專項演練考核評估打分的方式得到指標評分，如將指標劃分為“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四級制，［9，10］分為“優(yōu)秀”，［7，9）分為“良好”，［6，7）分為“及格”，［0，6）分為“不及格”。

表2 道路作業(yè)能力

其具體評價指標值的過程省略。為便于后期統(tǒng)一衡量，指標值經規(guī)范化處理到0～10 之間。

以4 個合成旅的工程保障能力模擬數(shù)據(jù)（V1，V2，V3，V4）為例，如下頁表3 所示，合成旅V1的特點是偵察、體能素質較高，因此，指標B11、B14、B71數(shù)值較高；合成旅V2的特點是工程作業(yè)能力較強，指標B21、B31、B42數(shù)值較高；合成旅V3的特點是各方面比較均衡，沒有太突出的指標，也沒有短板；合成旅V4的特點是相關保障能力較強，但作業(yè)能力偏弱，指標B25、B33、B45數(shù)值較高。參考數(shù)列取v0k=Optimum（vik），如表3 所示。

3.3 計算單層關聯(lián)度

根據(jù)式（4），取分辨系數(shù)ρ=0.5，計算得各指標與參考數(shù)列的關系系數(shù)ξik（i=1，2，…，m；k=1，2，…，n），值列于表4 中。

3.4 多層結構關聯(lián)度合成

利用式（5）R=WET可以得到第2 層指標的關聯(lián)度矩陣：

進一步可求得最高層指標B 的關聯(lián)度，用第1層權重矩陣WB乘以第2 層關聯(lián)度矩陣RBx。

RB=WBRBx=（0.588，0.618，0.694，0.585）工程保障能力排序：按照RB中關聯(lián)度大小得到合 成 旅 工 程 保 障 能 力V1、V2、V3、V4優(yōu) 劣 次 序 為V3＞V2＞V1＞V4。該結論顯示，各方面都比較均衡的合成旅V3，優(yōu)于工程作業(yè)能力較強的合成旅V2，優(yōu)于偵察、體能素質較高的合成旅V1，優(yōu)于保障能力強、作業(yè)能力弱的合成旅V4。

4 結論

本文針對合成旅工程保障能力生成特點，構建了工程保障能力指標體系，結合灰色理論與層次分析法（AHP）賦權，對工程保障能力進行了效能評價。能夠為合成工程保障能力評估和考核提供支撐和依據(jù)，下一步還將進一步根據(jù)考核評估結論數(shù)據(jù)，完善工程保障能力體系與改進綜合評價方法，以使評估結論更能符合實際情況。

表3 工程保障能力各指標模擬值與理想值

表4 各指標與參考數(shù)列關聯(lián)系數(shù)（ξik）表

圖3 第2 層指標關聯(lián)度雷達圖