聯合作戰效益指標體系及評估方法研究*

吳坤鴻 戰曉蘇 董獻洲 代冬升

(1.73630部隊 福州 350002)(2.軍事科學院軍事運籌分析研究所 北京 100091)

聯合作戰效益指標體系及評估方法研究*

吳坤鴻1,2戰曉蘇2董獻洲2代冬升2

(1.73630部隊 福州 350002)(2.軍事科學院軍事運籌分析研究所 北京 100091)

通過分析影響聯合作戰效益的主要因素,構建了聯合作戰效益指標體系,并提出一種模糊綜合評判方法。該方法通過構建評估因素參數和評估等級參數之間的模糊關系矩陣,運用平均加權算法求出評估因素參數的綜合隸屬度,較好地解決了作戰效益評估的模糊性和不確定性問題。

模糊綜合評判; 聯合作戰效益分析

Class Number E917

1 引言

以仿真推演為主要手段,通過評估作戰效益來評價作戰方案優劣,輔助作戰指揮員對作戰計劃方案進行決策優選,已經成為信息化條件下籌劃戰爭的重要科學方法。研究作戰效益的目的是發現影響作戰效益的關鍵因素,力爭以已方盡量少的作戰損耗,換取對方盡量多的作戰損耗,從而實現作戰效益的最大化。目前,國內外對作戰效果、作戰效能的研究取得不少成果[1～4],一些學者提出了基于模糊數的理論方法[5～9]研究評估問題,但是從聯合作戰層次,對作戰效益進行分析與評估方法比較缺乏。

本文主要分析和解決作戰效益評估問題,難點在于針對作戰效益評估的模糊性和不確定性問題,分析并建立作戰效益指標體系,運用模糊綜合評判方法,計算作戰效益的綜合隸屬度。

2 作戰效益指標分析

在經濟生產活動中,效益是指勞動成果與勞動占用、勞動消耗之間的比例關系。顯然,效益與勞動成果成正比關系,與勞動占用、勞動消耗成反比關系。目前從作戰角度,對作戰效益還沒有明確的定義,本文試著將其定義為：在力爭達成作戰目的的情況下,對敵作戰兵力損耗程度與己方作戰兵力投入、作戰兵力損耗之間的比較關系。

研究作戰效益的關鍵是分析影響作戰效益的主要因素,構建作戰效益指標體系,分析不同指標對作戰效益的影響程度。對聯合作戰而言,由于涉及不同軍兵種的作戰行動,參戰武器平臺和彈藥種類較多,交戰模型差異大,很難用同樣的顆粒度或分辨率衡量指標水平。

本文主要從該定義出發,重點從“度”而不是從“量”出發,分析影響聯合作戰效益的主要因素,有以下三個方面理解：

1) 完成戰役目的的程度是衡量作戰效益的核心指標,因為是否達到戰役目的是關乎一場戰爭成敗。如對于聯合封鎖作戰行動而言,主要關注封鎖敵運輸通道的時間是否在有效范圍之內,對于聯合火力打擊行動,主要關注打擊目標的程度是否達到預定的標準等。在交戰雙方戰損相對固定的情況,完成作戰任務程度越好,作戰效益就越高。

2) 對敵損耗程度是衡量作戰效益的重要指標。在現代戰爭中,最大限度的殺傷敵人有生力量、摧毀其武器平臺,依然是達成戰役目的最有效途徑。不同的作戰行動,對敵損耗總量占敵參戰兵力的比例越高,更容易達成戰役目的,其作戰效益自然越高。

3) 己方損耗程度也是衡量作戰效益的重要指標。顯然,在己方參戰人員、武器裝備和彈藥等投入相對固定的情況下,付出作戰代價越低,作戰效益越高,反之,作戰效益就越低。

基于上述分析,構建聯合作戰效益指標體系,如圖1所示。

圖1 聯合作戰效益指標體系

對于聯合作戰而言,作戰效果與作戰投入或消耗之間不能直接進行等價轉換,因此作戰效益不能簡單理解為各種指標的比值關系,而更接近于模糊的比較關系。不同作戰方案的作戰效益高低無法用數值大小直接進行衡量,因此,對作戰效益指標進行評估,不能只用定性方法評判,也不能完全依靠定量方法計算,而要采取定量和定性相結合的方法進行評估。

3 模糊綜合評判方法

3.1 模糊綜合評判方法概述

模糊綜合評判方法[10]以模糊數學為基礎,運用模糊關系合成原理,對存在多因素制約的評估事物或對象,量化其邊界模糊的因素,使用多項模糊的準則參數進行評判,最大限度合成單因素信息,從而得到信息充分的綜合評估,再根據綜合評估結果對各備選方案進行比較排序,選出最好方案的一種方法。

3.2 模糊綜合評判方法的核心算法步驟

基本算法步驟為：

1) 建立評估因素參數集合,因素參數集合數學表示為C={c1,c2,…,cn},其中ci為因素參數,每個因素參數可以理解為影響評估對象的不同指標。

2) 建立評估等級參數集合A={a1,a2,…,am},評估等級參數可以理解為評估對象的各種標準。

3) 進行單因素評判,構建因素參數和等級參數之間的模糊關系矩陣R,即建立一個C從F(A)到的模糊映射：

f:C→F(A),?ci∈C

(0≤rij≤1,1≤i≤n)

由f可以誘導出模糊關系,得到模糊矩陣為

其中,rij表示評估對象的因素參數ci能達到等級參數aj的隸屬程度,矩陣第i行表示評估對象單因素的評判結果,第j列表示評估對象的所有因素能達到aj的隸屬程度。

5) 綜合評判計算,評判模型為B=W°R。其中,“°”為合成算子,合成算子通常有：小中取大算子M(∧,∨)、求積取大算子M(·,∨)、求和取小算子M(∧,⊕)、求積取小算子M(·,⊕)、加權平均算子M(·,+),具體合成算法見文獻[4]。W與R如何合成對綜合評判結果有很大影響,選取不同的合成算子可以反映不同的評估要求和結果,一般為了從整體上進行評估,要求合成算子能夠最大限度利用單因素評判值,形成體現評判結果的向量。

4 評估實例

下面以聯合火力打擊作戰樣式為例,說明模糊綜合評判方法在評估聯合作戰方案作戰效益中的實際運用。

4.1 建立效益評估指標體系

構建效益評估指標體系是開展評估的基礎。根據前面分析,對于聯合火力打擊戰役來說,效益評估指標主要包括以下三個方面：

1) 任務完成度。對于聯合火力打擊行動來說,主要任務是依據作戰意圖,對敵不同重要程度的目標執行不同程度的火力打擊,評估任務完成程度的主要指標是目標毀傷程度,通常用毀傷面積百分比進行衡量。目標毀傷程度與作戰效益成正比關系。

2) 敵方損耗程度。是指對敵人員、裝備平臺和彈藥的毀傷或消耗情況,為方便計算主要考察消耗數量與投入總量之比。分指標包括敵人員傷亡率、敵裝備平臺損毀率和敵彈藥消耗率,與作戰效益成正比關系。

3) 我方損耗程度。是指我方人員、裝備平臺和彈藥的毀傷或消耗情況,主要考察消耗數量與投入總量之比。分指標包括我人員傷亡率、我裝備平臺損毀率和我彈藥消耗率,與作戰效益成反比關系。

聯合火力打擊的效益指標體系如圖2所示,對應地可描述為評價因素集合C={c1,c2,…,c7}。

圖2 聯合火力打擊效益指標體系

4.2 確定評價等級集合

評價等級集合是對評估指標參數的評價情況集合。根據聯合火力打擊行動可能產生最終效果,可以將評價等級集合設為：A={a1,a2,a3,a4,a5}={很高,較高,中等,較差,很差},其中“很高”或“較高”表示使用該行動方案我方將占據優勢,“中等”表示敵我雙方處于勢均力敵態勢,“較差或很差”表示我方處于劣勢。假設由作戰指揮機關和軍事問題研究專家對聯合作戰效益的三個方面七個指標進行等級量化,結果如表1所示。

表1 評級等級量化表

4.3 確定模糊關系矩陣

表2 評估結果統計表

假設某聯合作戰火力打擊方案可以分解成20組對具體目標的作戰行動,通過作戰仿真得到20組作戰結果數據,每組數據包含目標毀傷信息、敵損耗信息和我方損耗信息。對照評價等級量化表1,對20組作戰結果數據分別進行等級評估,得到評估結果統計表,如表2所示。

則由表2可得模糊關系矩陣：

無量化處理之后,得：

4.4 確定評判權重向量

權重代表分指標在聯合作戰效益評估中的作用大小,權重可以采用專家估測法進行確定。假設由k個專家對因素集合C={c1,c2,…,c7}的重要性進行確定,取平均值作為權重,則可得權重向量：

=(0.30,0.10,0.08,0.04,0.23,0.13,0.12)

4.5 合成算子確定

由于聯合火力打擊方案的分指標較多,為了更好地做到按照權重大小兼顧所有因素對方案的作用,這里使用加權平均算子進行合成。加權平均算子具體計算模型如下：

4.6 計算評估結果

根據公式,利用權重向量和模糊關系矩陣,進行加權平均算子計算得到：

B=[0.6035,0.249,0.1135,0.034,0]

評估結果表明：該聯合火力打擊方案的作戰效益“很好”的隸屬度為0.6035,“較好”的隸屬度為0.249,“中等”的隸屬度為0.1135,“較差”的隸屬度為0.034,“很差”的隸屬度為0,是一種比較可行的方案。對于不同的聯合作戰方案,使用同樣的方法則可以得到不同的作戰效益評估結果,根據最大隸屬度即可比較方案的優劣。

5 結語

使用模糊綜合評判法評估作戰效益,不僅可對評估方案按綜合分值的大小進行評估和排序,而且還可根據模糊評估集合上的值最大隸屬原則去評估方案所屬的等級,克服了傳統數學方法結果單一性的缺陷,結果包含了豐富信息。

應用證明,該方法簡便可行,較好地解決了作戰效益評估的模糊性和不確定性問題。但該方法合成算子的確定算法還有待探討,評估過程還存在較大的主觀判斷成分,這些問題值得進一步深入研究。

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Index System of Joint Warfighting Benefits and Its Evaluation Method

WU Kunhong1,2ZHAN Xiaosu2DONG Xianzhou2DAI Dongsheng2

(1. No. 73630 Troops of PLA, Fuzhou 350002) (2. Institute of Military Operational Research and Analysis of the Academy of the Military Science, Beijing 100091)

By analyzing major factor that affecting benefits of joint warfighting, the index system of joint warfighting benefits is built, and a fuzzy concentrated evaluation method. Through building an obscure matrix between evaluation factor parameter and evaluation rank parameter, and utilizing weighted algorithm to calculate synthesis subordinate degree, the method offers a good solution for solving the problem that evaluation of benefits of joint warfighting is fuzzy and uncertain.

fuzzy synthetic decision, joint warfighting benefits analysis

2014年6月8日,

2014年7月27日

吳坤鴻,男,博士研究生,工程師,研究方向:軍事運籌分析、信息對抗與網絡安全。戰曉蘇,男,博士后,研究員,研究方向:作戰實驗工程、信息對抗與網絡安全。董獻洲,男,博士,副研究員,研究方向:軍事運籌分析、情報分析與信息可視化。代冬升,男,博士研究生,工程師,研究方向:軍事運籌分析、數據挖掘。

E917

10.3969/j.issn1672-9730.2014.12.008