基于CRITIC-TOPSIS的聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)?

王壽鵬 葉志祥 郭 明

（1.國(guó)防大學(xué)聯(lián)合作戰(zhàn)學(xué)院 石家莊 050084）（2.陸軍勤務(wù)學(xué)院 重慶 401331）（3.陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū) 石家莊 050084）

1 引言

聯(lián)合作戰(zhàn)指揮強(qiáng)調(diào)在聯(lián)合的條件下，對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)部隊(duì)的作戰(zhàn)力量實(shí)施快速的、精確的指揮。要實(shí)現(xiàn)這些，信息能力正在成為最重要的戰(zhàn)斗力，指揮信息系統(tǒng)對(duì)提高聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮效能起著越來(lái)越大的作用［1］。當(dāng)前，我軍聯(lián)合作戰(zhàn)指揮體系已經(jīng)建成并進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)行，聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)建設(shè)已取得了一定成績(jī)。如何科學(xué)定量地對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提高聯(lián)合作戰(zhàn)效能，是需要研究解決的問(wèn)題。

聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)涉及內(nèi)容多、層次多、方面多、指標(biāo)多，評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的選擇對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響較大。根據(jù)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化程度，指揮信息系統(tǒng)效能評(píng)估也可分為結(jié)構(gòu)化評(píng)估、半結(jié)構(gòu)化評(píng)估和非結(jié)構(gòu)化評(píng)估，常用的方法主要有ADC法［2］、排除網(wǎng)絡(luò)法、目標(biāo)規(guī)劃法［3］、基于仿真的方法［4］、SEA法［5］、影響圖法［6］，權(quán)重計(jì)算的方法主要包括AHP法［7］、連環(huán)比例法［8］、變異系數(shù)法［9］、熵權(quán)法［10］、CRITIC法［11］等。本文從建立聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)體系入手，將AHP法與CRITIC法相結(jié)合對(duì)指標(biāo)進(jìn)行重要性比較和篩選，在充分保留專家主觀意向的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)出了實(shí)際評(píng)價(jià)值中所反映的指標(biāo)客觀性。結(jié)合模糊理論及相關(guān)方法手段，建立了基于AHP和CRITIC方法的聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能評(píng)估模型。最后，運(yùn)用TOPSIS法對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估排序。

2 聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 基本思路和流程

要對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，確定科學(xué)合理的評(píng)估指標(biāo)體系是基礎(chǔ)。本文確立的基本思想是以系統(tǒng)論和控制論為基本方法，按照構(gòu)建評(píng)估模型、建立指標(biāo)體系、選擇評(píng)估方法、數(shù)據(jù)收集量化的步驟，計(jì)算評(píng)估系統(tǒng)各要素的信息化指標(biāo)量化結(jié)果，以達(dá)到提高聯(lián)合作戰(zhàn)信息化建設(shè)和發(fā)展效率的目的。

其基本流程就是按照評(píng)估理論的相關(guān)原則，圍繞聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)相關(guān)因素，確立聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)程度評(píng)估要素，并根據(jù)信息化程度評(píng)估的基本原則，合理地選擇信息化程度評(píng)估指標(biāo)，聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)程度評(píng)估指標(biāo)體系的建立過(guò)程如圖1所示。

圖1 聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)體系的建立

2.2 指標(biāo)選取原則

為了保證聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估的科學(xué)有效，就必須選擇合理的具體評(píng)估指標(biāo)，建立科學(xué)的評(píng)估指標(biāo)體系，為確保指標(biāo)選取的有效性，就必須堅(jiān)持以下基本原則。

1）客觀性原則。評(píng)估指標(biāo)要能客觀反映評(píng)估對(duì)象的屬性，反映聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征和規(guī)律；要有明確的量綱，結(jié)果要經(jīng)得起檢驗(yàn)，不應(yīng)隨著評(píng)估主體或者評(píng)估方法的改變而有所不同。

表1 聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)體系

2）全面性原則。在選擇具體的評(píng)估指標(biāo)時(shí)要能有效地反映聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)這一整體的主要領(lǐng)域和內(nèi)容，即制定指標(biāo)體系要完整，不能遺漏任何重要指標(biāo)。

3）重點(diǎn)性原則。指標(biāo)的選擇要有重點(diǎn)，在選擇指標(biāo)時(shí)要通過(guò)合理選擇以構(gòu)成最佳的評(píng)估指標(biāo)集合，要根據(jù)體現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)的重要程度不同分配合理的權(quán)重。

4）可測(cè)性原則。指標(biāo)含義必須明確，防止出現(xiàn)歧義增加評(píng)估過(guò)程的不確定性；指標(biāo)要可量化，既要方便采集又要方便測(cè)算，便于對(duì)評(píng)估總目標(biāo)的數(shù)據(jù)集成。

2.3 具體指標(biāo)的選取和度量

根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估選取的原則，參照相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威出版物中對(duì)于軍事信息系統(tǒng)各方面的界定所劃分的主要內(nèi)容進(jìn)行要素選擇，確定各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)。結(jié)合實(shí)際，可建立表1所示聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)體系。

2.4 評(píng)估指標(biāo)采集數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化

由于信息采集表中各種指標(biāo)及要素意義不同，在將評(píng)價(jià)指標(biāo)成績(jī)量化的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)量綱不統(tǒng)一的現(xiàn)象，需要首先進(jìn)行無(wú)量綱處理。在無(wú)量綱化處理時(shí)可區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)種類分別進(jìn)行處理，對(duì)于容易測(cè)量的效益性指標(biāo)，若越大越好可按照百分制做如下處理：

其中xi為某項(xiàng)指標(biāo)的成績(jī)，yi為該指標(biāo)測(cè)量值，ymin為該指標(biāo)允許范圍內(nèi)最小值，yimax為該指標(biāo)允許范圍內(nèi)最大值；對(duì)于容易測(cè)量的成本型指標(biāo)，若越小越好可按照百分制可以做如下處理：

2.5 基于CRITIC法［12］的評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重

CRITIC法的基本思想是在兩個(gè)基本概念的基礎(chǔ)上首先比較評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)的對(duì)比強(qiáng)度，用來(lái)表示同一評(píng)價(jià)指標(biāo)上各評(píng)價(jià)對(duì)象差距，其次是比較評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的沖突性，通過(guò)指標(biāo)間正相關(guān)的強(qiáng)度來(lái)衡量，最后綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)部的對(duì)比強(qiáng)度和評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的沖突性來(lái)反映指標(biāo)的客觀權(quán)重。具體計(jì)算步驟如下：

第一步：構(gòu)建判斷矩陣。假設(shè)一個(gè)評(píng)價(jià)模型中，n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始評(píng)估矩陣為X=(xij)n×m，其中xij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)應(yīng)于第j個(gè)評(píng)估指標(biāo)上的狀態(tài)值，即為判斷矩陣。

第二步：矩陣標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)評(píng)估指標(biāo)為效益型指標(biāo)，即取值越大越好時(shí)：

當(dāng)評(píng)估指標(biāo)為成本型（取值越小越好）時(shí)：

得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣Y。

第三步，計(jì)算各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差σj：

其中Yj為第j個(gè)指標(biāo)的平均值。

第四步，計(jì)算各指標(biāo)的沖突性量化值Tj：

其中

第五步，計(jì)算各指標(biāo)包含的信息量Cj：

第六步，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重Wj：

2.6 TOPSIS綜合評(píng)估模型［13］

TOPSIS法不僅適合于小樣本資料，同樣也適用于多評(píng)價(jià)對(duì)象、多指標(biāo)的大樣本資料，能夠充分利用原始信息，精確反應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)象之間的差距。具體計(jì)算步驟如下：

第二步：對(duì)上一步中轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行歸一化處理，并建立相應(yīng)矩陣。

由此得出經(jīng)歸一化處理后的矩陣B。

第三步：根據(jù)第二步得到的矩陣，找出最優(yōu)值向量和最劣值向量，即最優(yōu)方案和最劣方案為

第六步：按Ci大小將各評(píng)價(jià)對(duì)象排序，Ci值越大表示能力越強(qiáng)。

3 基于CRITIC-TOPSIS的聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

3.1 基于層次分析法［14］的評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重

1）確定一級(jí)指標(biāo)權(quán)重。本級(jí)指標(biāo)權(quán)重的確定，通常在專家評(píng)定打分的基礎(chǔ)上用層次分析法進(jìn)行計(jì)算，采用1至9標(biāo)度，綜合專家意見可得判斷矩陣AU-O：

用Matlab編程計(jì)算后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，求得4項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分配為（0.3876，0.3019，0.1294，0.1811）。

2）確定二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。在層次單排序的基礎(chǔ)上，需要將所有指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)進(jìn)行層次總排序，目的是用數(shù)字反映所有指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)總目標(biāo)的重要程度，給決策者提供依據(jù)，根據(jù)需要進(jìn)行有區(qū)別的處理。層次總排序按照逐層從上到下的順序進(jìn)行，其中最高層的層次單排序就是其總排序。

以上可得到模型的層次總排序?yàn)?/p>

其中，Wi為準(zhǔn)則層B中各指標(biāo)Ai對(duì)目標(biāo)層O的特征值，W'為以準(zhǔn)則層C中各指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層B的特征向量為列向量組成的矩陣。

對(duì)于已經(jīng)建好的評(píng)估指標(biāo)體系，根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)能力評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)采集結(jié)果和無(wú)量綱化過(guò)程，分別采取主觀客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上層指標(biāo)的權(quán)重，可得到各指標(biāo)主觀權(quán)重S。

3.2 基于CRITIC法的評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重

通過(guò)對(duì)5個(gè)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)ABCDE進(jìn)行演習(xí)對(duì)抗數(shù)據(jù)的收集，根據(jù)式（3）對(duì)原始測(cè)評(píng)結(jié)果進(jìn)行處理，得到表2所示標(biāo)準(zhǔn)矩陣Y。

表2 標(biāo)準(zhǔn)矩陣表

根據(jù)式（5）得到各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差σj=［0.2677，0.2929，0.2668，0.3590，0.3376，0.3129，0.2952，0.2921，0.1737，0.3481，0.3382，0.3980，0.2688，0.3263，0.2709，0.3806］。

根據(jù)式（7）得到相關(guān)系數(shù)矩陣R，如表3所示。

根據(jù)式（6）計(jì)算得到每一個(gè)指標(biāo)的沖突量Tj=［13.4734，15.1399，15.6679，13.9733，15.1099，14.7353， 14.0122， 16.1769， 17.5139， 16.3462，12.8328， 16.4156， 15.6563， 13.9941， 14.2518，17.7510］。

根據(jù)式（8）、（9）可計(jì)算得到表4所示每一個(gè)指標(biāo)的客觀權(quán)重O。

3.3 確定綜合指標(biāo)權(quán)重

基于層次分析法的主觀權(quán)重和CRITIC法的客觀指標(biāo)權(quán)重，得到綜合指標(biāo)權(quán)重值W，如表4所示。

表4 層次分析法及CRITIC法指標(biāo)權(quán)重

3.4 運(yùn)用TOPSIS法對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)式（1）得到相應(yīng)指標(biāo)的無(wú)量綱數(shù)據(jù)，根據(jù)式（10）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到歸一化矩陣，如表5所示。

表5 歸一化處理

由此可得最優(yōu)方案：

B+=0.6204，0.5743，0.6166，0.5505，0.5296，0.6456，0.5780，0.5612，0.4255，0.7909，0.7389，0.8298，0.3842，0.5813，0.6065，0.6425）

最劣方案：B-=0.0290，0.0254，0.0906，0.0000，0.1842，0.0000，0.0015，0.0020，0.0478，0.0012，0.0089，0.0000，0.0016，0.0633，0.0067，0.0000）

根據(jù)式（13）得到：

Di+=（0.3287，0.4652，0.3410，0.3322，0.4357）

根據(jù)式（14）得到：

Di-=（0.4431，0.5046，0.3776，0.3698，0.5102）

根據(jù)式（15）得到：

Ci=（0.6678，0.6365，0.6643，0.6632，0.6407）

由此得出聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)由強(qiáng)到弱依次為A，C，D，E，B。

4 結(jié)語(yǔ)

聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題就當(dāng)前我軍面臨的重要難題，本文結(jié)合實(shí)際給出了指揮控制系統(tǒng)、偵察情報(bào)系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和綜合保障系統(tǒng)的指標(biāo)體系及各指標(biāo)的評(píng)價(jià)點(diǎn)，運(yùn)用AHP-CRITIC法的主客觀綜合賦權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，兼顧了指標(biāo)的價(jià)值量和信息量［15］，克服了主客觀賦權(quán)法的弊端。而后運(yùn)用加權(quán)TOPSIS法對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)作出綜合性、全局性、整體性的評(píng)估和排序，并用實(shí)例驗(yàn)證了方法的可行性和有效性，為聯(lián)合作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)能力評(píng)估提供了借鑒和參考。