聯合作戰能力差距程度評估方法研究

趙志敏 許瑞明

(1.軍事科學院 研究生部，北京100091;2.軍事科學院 作戰理論和條令研究部，北京100091)

1 引言

從聯合作戰能力建設發展角度，本文將聯合作戰能力差距程度定義為需要彌補聯合作戰能力差距的強烈程度。聯合作戰能力差距程度評估是能力發展方案選擇的重要依據，特別是受資源約束時，需借助能力差距程度優先排序明確能力建設發展的重點，對目標方案進行平衡取舍，引導資源投入到需要迫切發展的能力上，提升資源效益。

當前對能力重要度研究主要集中在需求重要度和體系能力重要度評估兩個方面，重要度確定方法有專家調查法和層次分析法［1］。專家調查打分主要依靠經驗和個人偏好，無法透徹分析不確定因素，致使重要度確定存在較大的盲目性和隨意性。為進一步改善主觀性帶來的影響，根據能力之間的相互依賴與支持關系，粗略構建能力之間的網絡關系圖，依靠網絡分析法獲取體系能力重要度［2］。對于分辨率較高的戰役戰術任務，利用仿真實驗將能力差距或者缺失帶來的風險及嚴重后果融入到重要度確定過程中［3］，充分結合實際情況，使需求重要度排序更加合理。同時為使重要度量化符合不確定環境，引入了區間數模糊度量方法，并利用概率統計方法給出置信度水平，使之符合思維邏輯評判過程［4］。能力重要度分析為能力差距程度評估提供了基礎，但從現有文獻來看，還缺少對能力差距程度的系統分析與評估方法。能力差距存在多種原因，彌補能力差距的強烈程度受能力自身屬性和所需外在因素的共同影響［5］，因此，需要通過綜合多種因素來評估能力差距程度。

2 聯合作戰能力差距程度評估思路

聯合作戰能力差距程度評估主要涉及兩大方面:能力的重要度和能力相對差距的大小。能力的重要度由任務的重要度和能力相對任務的重要度決定;能力相對差距大小主要與能力指標值差距大小、彌補能力差距所用時間長短［5］等客觀因素有關，并受主觀偏好的影響。因此，聯合作戰能力差距程度評估應按三個步驟進行:

(1)確定聯合作戰能力相對戰略目標的重要度。首先，利用戰略到任務的分解架構，確定聯合作戰任務相對戰略目標的重要度。戰略到任務，是一種以定性分析為主的遞階層次分解過程，融入了軍事人員大量的經驗判斷，任務屬性的模糊性、任務關系的復雜性、評價者偏好的不確定性使專家在表述任務重要性時，通常采用模糊語言表達一種“柔性”決策，這種“柔性”決策需要進一步采用不確定的評判方法確定任務的重要度。其次，根據任務執行中能力之間的關系，確定聯合作戰能力相對任務的重要度。面對未來不確定環境，信息化條件下，聯合作戰能力在完成任務過程中表現出“能動適應性”，通過相互作用形成復雜網絡結構，網絡節點的重要度受網絡拓撲結構和連接支持的影響，僅靠專家定性分析難以作出準確判斷，選擇合理的網絡分析方法是能力相對重要度準確判定的關鍵。

(2)根據聯合作戰能力指標差距大小和能力差距的時間屬性確定能力相對差距大小，并將主觀感知的影響融入到相對差距大小的判定中。能力的多樣性使能力指標具有多種不同的衡量標準，量化不同能力指標差距大小時應使用統一的形式，避免標準的多樣性;時間也是影響能力相對差距大小判定的重要因素，若改善能力差距所需時間相對較長，則認為能力差距較大，應優先發展，反之，能力差距較小;另外，決策者主觀感知的差距大小對實際差距大小的判定有較大影響，如悲觀決策者通常認為未達到基本需求的差距相對其他類型的差距更大。因此，能力相對差距大小計算需要綜合考慮客觀和主觀因素的影響。

(3)綜合確定聯合作戰能力差距程度。結合能力重要度和能力相對差距大小的計算思路與要求，將聯合作戰能力差距程度重新定義為聯合作戰能力相對戰略目標的重要度乘以聯合作戰能力相對差距的大小。即:

式(1)中，STCGWij表示任務tj中能力i相對戰略目標的差距程度，STCWij表示任務tj中能力i相對戰略目標的重要度，CGij表示能力i相對任務tj需求的差距大小。

本文結合聯合作戰能力差距程度的定義和計算方法，重點研究了前兩個步驟中采用的計算方法，并以海空作戰中某一作戰任務為例介紹了方法的具體運用。

3 聯合作戰能力重要度確定方法

根據“戰略、任務、能力”之間的分解框架和層級關系，利用層次分析原理，能力相對戰略目標的重要度等于能力相對任務的重要度乘以任務相對戰略目標的重要度。即:

式(2)中，STWj表示任務tj相對戰略目標的重要度，TCWij表示能力i相對任務tj的重要度。

3.1 聯合作戰任務重要度確定方法

任務不確定性通常有兩種形式，一種是任務發生與否的隨機性，另一種是任務狀態的不確定性。例如任務的重要與否、任務完成好壞等，這種不確定性沒有明顯的界限，稱為模糊性。基于專家的柔性評判，采用區間數比精確數字更能準確表達任務重要度的不確定性。文中主要采用三角模糊數表達專家的評判意見，并針對戰略到任務分解的層級結構，利用模糊層次分析法確定任務重要度。

將多個專家對任務重要度的評判意見進行合成，主要有兩種方法:一是在計算相對重要度之前融合專家評價意見，形成群體綜合意見，然后根據綜合意見計算任務重要度;另一種是先根據各專家評價意見計算任務重要度，然后融合各專家評價的重要度形成群體決策重要度。在此選擇第二種合成方法，后者在一定程度上保持了專家評價的獨立性，減少評價信息的丟失。

模糊層次分析法是Satty在層次分析法中引入模糊判斷理論而創立的，對決策者不能精確定義的重要決策，都以模糊集合與隸屬度的形式表達［6］。運用模糊層次分析法計算任務重要度的步驟如下。

(1)構造戰略到任務的樹形框架。如圖1所示是某海空作戰任務分解架構。

圖1 戰略到任務分解框架

(2)利用三角模糊數對任務之間的相對重要度進行定性判斷，形成模糊互反判斷矩陣。

(3)計算模糊重要度:

式(3)中，aij表示任務i相對任務j的重要度，wi表示任務i相對戰略目標的重要度。

(4)采用質心法轉化為確定性重要度，即。

使用模糊層次分析之后，得出m(專家數)組任務重要度向量，設合成后重要度向量是STW=(STW1，STW2，…，STWn)，各專家評估任務重要度向量是=()，其中表示專家e確立的任務i相對戰略目標的確定性重要度，在不考慮專家權重的前提下，以合成后任務重要度向量與各專家任務重要度向量的偏差平方和最小為目標函數，擬合各專家重要度數據。計算模型如下:

由式(5)可知，在不考慮專家自身權重時，各任務重要度等于各專家評判重要度的平均值。

若根據專家知識結構對專家賦予不同權重，可引用帶權重因子的證據合成方法［7］。假設第j個專家的權重是βj，可計算出各專家評估權重的折扣率，其中βmax=max{β1，β2，…βm}，利用折扣率調整任務權重分配函數，調整后利用文獻［7］中的計算公式進行計算即可。

3.2 聯合作戰能力相對任務重要度的確定方法

聯合作戰能力之間形成復雜網絡關系。當前評估復雜網絡中節點重要性的方法主要有社會網絡分析法、系統科學分析法和信息搜索領域分析法等［8］。社會網絡分析法主要是在保持原有網絡結構的前提下量化分析每一節點對周圍節點的影響力，進而對節點重要性進行排序，主要有度指標法、介數指標法、特征向量指標法等;系統科學分析法是在節點被破壞后把對網絡的破壞性作為節點的重要性，主要有生成樹數目的節點刪除法、網絡效率法、凝聚度法等評估方法;信息搜索領域主要是運用信息被連接的次數作為重要性評估依據，是一種基于統計的簡單計算模型，在網頁設計中得到廣泛應用。在復雜網絡節點重要度判定中，這些方法都在特定情境下表現出本身的優勢和不足，而聯合作戰能力關系網絡內部具有特定的組織程序和相互依賴關系，且相互關系是依靠作戰條令提前建立，不能自由改變，如圖2所示是圖1中任務3.3.1.1的能力關系網絡。目前的網絡破壞性衡量方法難以適應這種半固定網絡關系結構，本文引入鄰接矩陣特征向量法計算能力之間的支持度和依賴度，然后綜合計算能力相對任務的重要度［6］。步驟如下。

圖2 執行戰術子任務3.3.1.1的各能力支持關系

(1)計算任務tj中能力之間的支持度。將圖2中任務能力之間的模糊關系轉換為鄰接矩陣R，矩陣中行和列的編號與能力編號相對應。

計算鄰接矩陣的主特征根λ和對應的特征向量TSCj，TSCj=(0.2088，0.0786，0.1488，0.0428，0.1488，0.0621，0.0922，0.1002，0.1177)，則 特 征向量TSCj表示在任務tj中各能力之間的支持度。

(2)計算任務tj中各能力的依賴度。將關系矩陣R進行轉置，形成矩陣RT，計算RT的主特征值v與對應的特征向量TDCj，特征向量TDCj表示在任務tj中各能力的依賴度。即:

式(6)中TDCij表示在任務tj中能力i的依賴度，TSCij表示在任務tj中能力i的支持度。

4 聯合作戰能力相對差距大小計算方法

聯合作戰能力相對差距大小主要與能力指標本身差距大小、改善能力指標的時間長短和對能力相對差距大小的主觀感知有關，為進一步量化分析能力相對差距大小，作以下定義。

定義1 對于效益型指標，能力指標改善率TCGR等于能力指標的目標值與現實能力指標值的比值，即:

式(7)中，TCOij表示在任務tj中能力i的目標值，TCFij表示在任務tj中能力i的現實值，TCGRij表示在任務tj中能力i的改善率。利用能力改善率可避免能力不同造成的標準不統一，對于其他類型的能力指標，可做規范化處理［9］。一般情況下，能力改善率越大，能力相對差距就越大。

定義2 任務tj中能力i改善時間占用率λij等于完成能力改善所需時間Yi與預定完成能力建設發展目標方案所需時間跨度Ymax之比，即λij=越大，彌補能力差距所需時間越長，認為能力相對差距越大，彌補能力差距應越優先。

當不考慮主觀感知對聯合作戰能力相對差距大小判定的影響時，通常將任務tj中能力i相對差距大小CGij定義為能力指標改善率與能力改善時間占用率之積:

在實際判定中，主觀感知對能力相對差距大小判定的影響主要取決于能力建設發展決策者的主觀偏好，即取決于能力指標改善引起主觀感知上認同的作戰效果變化的大小。聯合作戰能力相對差距大小計算模型實際假設了能力的差距改善率與能力改善帶來的效果成線性變化，而在實際作戰任務執行過程中，同一能力的提升與主觀感知的作戰效果呈非線性關系。若現有能力未達到任務基本需求，聯合作戰能力將出現嚴重縫隙，任務損失大，風險難以承受。隨著能力逐步提升直至基本需求標準，主觀感知的作戰效果將大幅度提升，規劃者對彌補此類能力差距表現出濃厚的興趣，即能力在當前狀態下，主觀感知的能力相對差距較大;反之，若此能力已遠超任務基本需求，在資源有限的情況下，其能力被提升的興趣較小，即主觀感知的能力相對差距較小。因此，對同一種能力來說，主觀感知的能力相對差距大小受現實能力指標值和能力改善目標值所處狀態的影響，不同狀態，主觀感知的差距大小存在很大差異，所以，在確認能力相對差距大小時，應考慮能力指標值所處狀態對主觀感知的能力相對差距大小的影響。

根據Kano需求分類方法和能力指標對任務效果提升的貢獻，將能力指標值所處的狀態劃分為基本需求、期望需求、魅力需求三種基本類型［10］。基本需求指完成任務必須具備的最小基本功能或性能指標，若指標達不到基本需求，任務失敗，損失嚴重，且代價不可承受;期望需求指達到任務目的且損失可承受時所要求的功能和性能指標，滿足期望需求的指標越充足，任務執行越順利，越易完成目標;魅力需求指針對任務目標所提供的功能或者性能指標遠高于期望需求，即使在最壞情況下，任務目標依然能順利完成，且損失代價較小。通常能力指標在同一基本狀態內，相同的改善率帶來作戰效果的變化基本相同，主觀感知的能力相對差距大小差異較小，而能力指標處于不同狀態時，相同改善率引起作戰效果的變化差異很大，即主觀感知能力相對差距存在很大不同。在實際應用中，為簡化各因素相互間影響關系，近似認為能力相對差距大小與能力指標改善率和指標需求類型成指數關系，則能力相對差距大小計算模型調整為:

式(9)中，k的取值與能力需求類型有關。k值的確定可結合軍事演習或計算機仿真，采用多元回歸分析法實現k值的近似選擇。在能力建設發展方案論證過程中，通常悲觀者認為若現實能力未達到能力的基本需求，k＞1;若現實能力已達到能力的基本需求，且低于魅力型能力需求，k=1;若現實能力已達到魅力型需求，則k＜1;而非對稱戰略規劃者經常取相反的結果。

在應用計算模型前，應首先判定能力指標值所屬的需求類型，然后根據能力指標的需求類型，調整能力相對差距的大小，調整過程如圖3所示。

圖3 考慮能力指標需求類型的差距大小調整過程

5 示例分析

以如圖1所示的某背景下海空作戰為例，利用模糊層次分析法評判第一個戰術子任務包含的各子任務的重要度，專家模糊評判結果見表1。

表1 專家對戰術子任務3.3.1相對重要性評判結果

根據式(3)、式(4)，計算結果轉化為確定性重要度是:(0.398，0.034，0.158，0.254，0.080，0.050，0.026)。

同理可計算其他層任務重要度，利用層次分析原理得出戰術任務3.3.1各子任務相對戰略目標重 要度是:(0.033，0.003，0.013，0.021，0.007，0.004，0.002)。

不考慮專家權重，利用式(5)合成后任務重要度是:(0.033，0.005，0.010，0.02，0.007，0.005，0.003)。

任務3.3.1.1中能力相對任務重要度是:(0.146，0.092，0.117，0.082，0.11，0.108，0.127，0.127，0.09)。

取λij=(0.3，0.2，0.3，0.4，0.1，0.2，0.5，0.5，0.4)，經專家分析，根據各能力對應的需求類型，確定k值為(2，2，1，1，2，2，2，1/2，1/2)，改善率TCGRij為(1.1，1.2，1.1，1.2，1.3，1.21，1.2，1.2，1.23)。

利用式(9)得能力相對差距大小:(0.363，0.288，0.33，0.48，0.169，0.293，0.72，0.548，0.444)。

通過式(1)得能力差距程度:(0.0017，0.0009，0.0001，0.0013，0.0006，0.001，0.003，0.0022，0.0013)。

由計算過程可知:信息防御能力與防火力打擊能力相對任務重要度相同，而k值不同，其差距程度計算結果分別為0.003、0.0022，信息防御能力差距程度比防火力打擊能力增加了36%，符合預期結果，可見在一定條件下，能力差距程度受需求類型影響較大。

6 結束語

聯合作戰能力差距程度是能力優先發展方向確立的基礎，對于資源的合理分配具有導向作用。結合我軍實際情況，本文提出了多種因素相結合的能力差距程度綜合評估模型，將改善時間占用率、目標改善率與需求類型反饋到計算模型中，目的是從全局的角度確認能力建設中需要迫切發展的薄弱環節，確保需要長時間才能改善的能力指標優先發展，以保證能力建設發展的協同性，且防止重要度比較小的能力得不到重視，差距逐漸擴大引起短板效應，使差距程度評估更符合實際情況。根據不同需求類型調整能力相對差距大小，反映了決策者的主觀偏好，使方法更具適應性。但在能力相對任務的重要度計算中，對實際情況進行了較大簡化，若需更精確計算重要度，還需結合仿真實驗進一步研究能力之間的相互作用規律。

1 劉強昌，李海軍.基于AHP的空空導彈武器系統作戰能力研究［J］.艦船電子工程，2009，29(2):1-5.

2 張最良.軍事戰略運籌分析方法［M］.北京:軍事科學出版社，2009.

3 郭基聯，王卓健，朱紹強.QFD與FMEA相結合的需求重要度確定方法［J］.空軍工程大學學報，2009，10(6):10-14.

4 魯延京，程貴，陳英武，等.基于BN的武器裝備體系能力重要度分析［J］.系統工程與電子技術，2012，34(8):1605-1611.

5 郭齊勝，陳建榮.軍事能力差距分析確定方法研究［J］.軍事運籌與系統工程，2010，24(2):34-39.

6 王言濤.基于集成模糊QFD模型的國際航運投資決策理論及應用研究［D］.南京:江蘇大學，2010.

7 葉清，吳曉平，宋業新.引入權重因子的證據合成方法［J］.火力與指揮控制，2007，32(6):21-24.

8 張翼，劉玉華，許凱華，等.一種基于互信息的復雜網絡節點重要性評估方法［J］.計算機科學，2011，38(6):88-89.

9 胡劍文.武器裝備體系能力指標的探索性分析與設計［M］.北京:國防工業出版社，2009.

10 KANO N，SERR N，TAKAHASHI F，et al.Attractive quality and must-be quality［J］.Hinshisu(Quality，The Journal of Japanese Society for Quality Control)，1984(14):39-48.