復雜戰場態勢下裝備保障方案輔助決策研究*

于風竺　高國華　趙　冰

(91204部隊　北京　100161)

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復雜戰場態勢下裝備保障方案輔助決策研究*

于風竺高國華趙冰

(91204部隊北京100161)

摘要裝備保障方案是協助指揮員順利完成保障任務的重要手段,其優劣程度極大的影響到保障效果。論文主要是針對復雜多變的戰場環境,系統地分析了戰場態勢對裝備保障方案的影響情況,建立基于熵權法的裝備保障方案評估模型,并運用具體的實例驗證了模型的有效性和可行性,最終得到方案的優劣排序,為指揮員制定與選擇裝備保障方案提供輔助決策支撐。

關鍵詞保障方案; 戰場態勢; 輔助決策; 熵權

Decision Assistant of Equipment Protection Program under Complex Battlefield Situation

YU FengzhuGAO GuohuaZHAO Bing

(No. 91204 Troops of PLA, Beijing100161)

AbstractEquipment protection program is the important method of completing protection task successfully, whose quality affects the protection result tremendously. Aiming at the complex and changeable battlefield environment, this text analyzes the impaction of battlefield situation to equipment protection program, establishes the evaluation on the entropy weight, verifies the availability and feasibility of model by applying specific example, receives the quality order of program finally. It provides decision assistant support in making and selecting equipment protection program for the commander.

Key Wordsprotection program, battlefield situation, decision assistant, entropy weight

Class NumberE92

1引言

裝備保障方案是保障部隊為執行保障任務而制定的保障預案,裝備保障方案的好壞直接影響到戰斗力的形成和發揮[1]。因此,合理地制定與選擇裝備保障方案,使裝備和保障系統能夠良好地協調和匹配,最大化地發揮保障系統的效能具有重要的意義。

目前,隨著戰場信息化程度的不斷提高,海洋作戰空間由近海延伸到遠海的不斷拓展,陸、海、空、天、電等無縫連接的聯合作戰體系不斷出現[2],戰場態勢變得越來越錯綜復雜,從而對裝備保障信息化程度的要求越來越高,裝備保障的難度也越來越大。僅僅憑借單一、傳統、經驗式的保障模式已遠遠不能滿足當前復雜的作戰模式。因此,準確、清晰的判斷戰場態勢,掌握戰場環境,對于指揮員及時、迅速地制定保障方案,合理優化配置保障力量提供輔助決策支撐。

本文主要是在應對復雜戰場環境的情況下,通過對影響保障方案的戰場態勢的各個要素進行分析與量化,建立了基于熵權法的保障方案評估模型。并運用模型對多個保障方案進行評估,根據評估結果的對比,得出多個保障方案的優劣程度。從而為保障方案的輔助決策提供較為客觀、準確的評判,為保障方案的選擇提供科學、合理的依據。

2戰場態勢對保障方案的影響分析

戰場態勢是指戰場中兵力分布及戰場環境的當前狀態和發展變化趨勢[3]。不同的戰場態勢環境下會產生不同的保障方案,因此戰場態勢情況對保障方案具有重要的影響。然而在保障方案制定與選擇的過程中,由于保障方案影響因素多,保障模式多樣,決策過程中容易受裝備指揮員主觀行為的影響,如經驗、判斷、洞察力、決策風格等因素,保障方案往往多種多樣。因此如何在眾多保障方案中,選擇最優方案對于提高保障效果具有重要的意義。本文主要是在對戰場態勢的分析的基礎上,借助一定的模型、算法評價保障方案的優劣程度,為裝備指揮員指揮決策提供輔助支撐。

2.1戰場態勢要素分析

戰場態勢主要是戰爭中所有涉及和影響戰爭因素的總和,一般包括兵力部署情況,裝備情況,地理環境,天氣條件和人員心理等[4～5],不同的戰場態勢包含不同的態勢要素。戰場態勢隨作戰目標的改變而變化,甚至在一個作戰目標下的不同作戰階段或時節都會存在差異。戰場態勢通常帶有不確定性、模糊性和隨機性,對態勢要素的發展變化及不確定性的估計,就構成了戰場態勢的主要內容。拋開具體特定的作戰目標,從總體上講,戰場態勢由四類要素構成,主要包括兵力部署及作戰能力類,戰場環境類,社會/政治/經濟環境類以及對抗措施類等。

2.2戰場態勢對保障方案影響指標分析

通過對戰場態勢要素的分析,根據歸納總結,得出戰場態勢對保障方案的影響因素主要包括戰場兵力情況、戰場環境情況以及保障能力情況等三個方面,其具體影響指標如圖1所示。

圖1　戰場態勢對裝備保障方案影響指標

1) 戰場兵力情況:主要是根據敵我雙方的作戰兵力、兵力部署以及裝備情況等條件,來推斷保障方案的適用程度。具體包括保障力量距離戰場的遠近程度,戰斗對保障裝備的需求情況,敵方兵力的威脅程度等因素。

2) 戰場環境情況:主要是自然條件以及戰場環境發生變化的情況下對保障方案的影響程度。如作戰海域的情況,地理位置的情況、運輸能力的情況等。具體包括天氣、交通、地域等因素。

3) 保障能力情況:主要是指保障方案自身的作戰與防御能力情況。如裝備本身的穩定性,方案本身應對突發狀況的能力等。具體包括人員在位情況、裝備完好率以及保障方案的運輸能力等因素。

3基于熵權的輔助決策模型的建立

3.1熵權的概念

熵(Entropy)是熱力學和統計物理中的一個重要態函數,是描述系統無序程度的可加的物理量[6～7],利用熵技術確定熵權實際上是一個對多方案的多指標評價問題。設多指標評價問題的方案集A={A1,A2,…,Am},評價指標集F={f1,f2,…,fm},評價矩陣X=(xij)m×n,其中xij為i個方案在第j個指標下的屬性值。若指標fi對所有決策方案而言均無差異,則該指標對決策方案的排序不起作用,于是可令該指標的權重為0。一般來說,某項指標的指標值變異程度越大,信息熵越小,該指標提供的信息量越大,即在綜合評價中所起的作用越大,從而該指標的權重也應越大;反之,若某項指標的指標值變異程度越小,信息熵越大,該指標提供的信息量越小,則在綜合評價中所起的作用越小,從而該指標的全重也越小。這就是熵技術在多指標評估問題中的應用原理。

在有m個評價指標,n個被評價對象的評估問題中,第i個評價指標的熵定義為

3.2熵權的特性

1) 非負性:H≥0

2) 確定性:只要有一個rij=0,則熵函數一定是0。在這種情況下,隨機變量已成為一個確定量。

3) 可加性:系統的熵等于各個狀態熵之和。

當系統為任意狀態時,則有:

3.3熵權值的計算

根據熵權評估的性質建立多指標決策評價模型,其過程如下;設在某個評估決策問題中有n個評價指標決策評價m個待選方案,第i個方案的第j個指標的值為Xij(1≤i≤m,1≤j≤n),則初始決策矩陣為X=(xij)m×n。其具體計算過程如下[8～10]:

1) 對初始決策矩陣進行歸一化處理,計算第j項指標下第i個評價對象指標值的比重:

(1)

2) 計算第j項指標的熵值:

(2)

3) 計算第j個指標的權重:

(3)

4) 由熵權法求出各指標的權值:

W=(w1,w2,…,wn)

(4)

5) 求解評價指標T:

T=HT·WT

(5)

其中,對于保障方案而言,T表示保障方案的優劣程度。T越大,表示保障方案越優,反之則越劣,并可以以此對保障方案進行排序。

4保障方案輔助決策實例分析

4.1評價指標體系的確定

表1　戰場態勢對保障方案影響隸屬度表

以某對日作戰想定為背景,假設目前有三種保障方案,利用熵權法對各個保障方案的結果進行評估。首先分析戰場態勢情況以及各指標對三個保障方案的影響程度,并對各影響指標的模糊語言進行量化處理。如保障力量距離戰場較遠的隸屬度為[0.7～1.0],距離適中的隸屬度為[0.4～0.7],距離較近的隸屬度為[0.1～0.4]。通過對戰場態勢的分析以及綜合多位專家的意見,對評價指標進行隸屬度評判得到評價結果如表1所示。

4.2模型計算

1) 根據各指標的隸屬度,建立初始決策矩陣:

2) 根據式(1)對初始矩陣進行歸一化處理,得到矩陣Y。

Y=

3) 根據熵的定義式(2)計算九個影響指標的熵值。

H1=0.78,H2=0.73,H3=0.87,

H4=0.90,H5=0.88,H6=0.85,

H7=0.95,H8=0.62,H9=0.77

4) 根據式(3)計算出各指標的權重。

W=[0.130.160.080.060.07

0.090.030.230.14]

5) 最終利用式(5)計算出各方案的評價結果。

T1=0.646,T2=0.480,T3=0.621

4.3結果分析

假設最終各個方案的評估結果在[0.75～1]表示保障方案為“優”,[0.5～0.75]表示保障方案為“良”,[0.25～0.5]表示保障方案為“中”,[0～0.25]表示保障方案為“差”。由熵權法的計算結果可以看出,方案1與3均為“良”,方案2為“中”,其中方案1比方案3更有優勢,具體的保障效果為方案1>方案3>方案2,這與專家的推斷基本吻合。

通過具體的實例可以看出,利用熵權法對裝備保障方案進行評估,有效地避免了傳統保障方案選擇的主觀色彩,同時更加注重了評價指標體系本身的重要程度,而且充分利用了被評判指標的信息量,達到了準確評判的目的,為指揮員在保障方案的制定與選擇方面提供了科學的決策支撐。

5結語

保障方案的確定是裝備保障工作的重要內容,本文主要通過對戰場態勢因素分析,建立裝備保障方案評價指標體系。在此基礎上,提出基礎熵權法的裝備保障方案輔助決策模型,并通過具體實例驗

證了模型的可行性和有效性,這對提高裝備保障輔助指揮決策具有重要的現實意義。

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中圖分類號E92

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.01.028

作者簡介:于風竺,女,碩士,助理工程師,研究方向:裝備保障。

*收稿日期:2015年7月2日,修回日期:2015年8月27日