基于改進熵值法的裝備作戰(zhàn)效能評估

田傲宇 夏杰 王棟

摘? ?要：文章提出了一種基于改進熵值法的主客觀相結合的效能評估方法，同時結合裝備作戰(zhàn)試驗實例分析了此評估方法在實踐中的運用，設計了切實可行的評估方案，為裝備作戰(zhàn)試驗與評估工作的組織實施提供理論基礎和方法支撐。

關鍵詞：作戰(zhàn)試驗;改進熵值法;效能評估;體系貢獻度

1? ? 主要內(nèi)容概述

本文借鑒AHP法和熵值法的思想，提出了一種主客觀結合且相對容易實現(xiàn)的評估方法，構造基于指標信息熵的判斷矩陣求解客觀權重，并對客觀權重進行主觀修正或加權，可得到計算量中等、可信度較高的評估結論。

2? ? AHP賦權法與熵值法的基本原理

2.1? AHP賦權法原理

AHP法對指標賦權時，首先通過專家對指標的偏好程度或者相對重要性進行兩兩成對比較，由比對的結果得到判斷矩陣，對判斷矩陣進行一致性檢驗，若滿足一致性要求，則求判斷矩陣的最大特征值對應的特征向量并進行歸一化即可求出權重[1]。

2.2? 熵值法原理

效能評估時，導致它們對評估系統(tǒng)的分辨作用不同。當某一指標在各評估對象中的差異越大時熵值越小，不確定性越小、信息量也越大，計算出的權重也越大;反之同理。

設有m個待評估樣本和n個評估指標，構成初始數(shù)據(jù)矩陣為X=[xij]m×n，其中xij表示第i個樣本中的第j個指標值。熵值法對指標賦權的具體計算步驟如下。

（1）計算第j個指標下第i個樣本指標值的比重P矩陣：。

（2）計算第j項指標的熵值ej：，式中K=ln（m），Qij為中間矩陣，Qij=Pijln（Pij）。

（3）計算第j項指標的差異系數(shù)dj：dj=1-ej。

（4）計算指標的權重：。

2.3? 改進的熵值法

熵值法基于各指標的信息量對其賦權，思路清晰、公正客觀，但當某個指標值離散程度較大時，該指標的權重會很大，導致單一指標權重過大、可信度降低，脫離了實際情況[2]。借鑒AHP法的思想，對指標的差異性系數(shù)進行兩兩成對比較，將比較結果映射到若干個標度中，進而得到基于指標信息熵的判斷矩陣，求解該矩陣的最大特征根對應的特征向量，并對其進行歸一化即可求出權重，最后通過無量綱化處理和其他數(shù)學方法可以得出公正客觀且可信度較高的評估結論。

3? ? 評估實例運用

近年來，筆者及其團隊參與了多次陸軍裝備作戰(zhàn)試驗，為開展建制和體系裝備作戰(zhàn)效能評估進行了有益探索，下文將結合實例闡述基于改進熵值法的作戰(zhàn)試驗評估。

3.1? 建立評估指標體系

評估指標體系是由指標集構成的對裝備特征的完整刻畫和度量，可表示為，通常Xi∩Xj≠（i≠j， i，j=1，2，3，4），其中X1表示效益型指標集，指標數(shù)值越大越好，如行軍速度、敵方毀傷率等;X2表示成本型指標集，指標數(shù)值越小越好，如時間開銷、己方戰(zhàn)損率等;X3表示居中型指標集，指標數(shù)據(jù)越靠近設定值越好，如行軍長徑、疏開距離等;X4表示區(qū)間型指標集，指標數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi)數(shù)值優(yōu)于區(qū)間外數(shù)值，如艙內(nèi)空氣質(zhì)量、火炮彈藥溫度等。

本文針對某裝備作戰(zhàn)試驗分別編制了5個作戰(zhàn)方案，并配以美軍在近似戰(zhàn)斗任務中的數(shù)據(jù)，分別為：方案1，減配火箭破障車、多用途工程車和修理方艙車等，減重運輸車;員額精簡，彈藥精簡，簡化伴隨保障;方案2，減配部分重型車輛和裝備，員額部分精簡;方案3，常規(guī)輕高機步兵營編制;方案4，在方案3基礎上增配重型火力排2個、機步連1個、陸航支援中隊1個、掃雷車2輛，增加其他后勤補給;方案5，在方案4基礎上增配火箭突擊排1個、機步連1個、陸航支援中隊2個、舟橋車1輛、多用途工程車2輛、修理方艙車1輛、綜合運輸保障車2輛;美軍，將美軍數(shù)據(jù)作為評估指標體系的一個參考值，對于開展我軍作戰(zhàn)試驗評估具有重要意義。各方指標數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2? 實施評估

3.2.1? 熵值法評估

（1）由表1構造初始數(shù)據(jù)矩陣：，取各作戰(zhàn)方案的最優(yōu)數(shù)據(jù)構成理想值X0=[85? 95? 0.2 … 99? 0.1? 0.2]，將每項指標的理想值與初始數(shù)據(jù)矩陣相除，得到聯(lián)系矩陣：。

（2）通過上文所述4個步驟計算出各指標權重W=[0.001 2? ?0? ?0.080 5? …? 0? ?0.221 7? ?0. 042 3]。

（3）效能評估C=XcWT=[0.816? ?0.591? 0.505? 0.396? 0.388? 0.634]，按熵值法的6個方案作戰(zhàn)效能優(yōu)劣排序為：方案1>美軍>方案2>方案3>方案4>方案5。

3.2.2? 改進熵值法評估

熵值法評估得到的結論十分重要，是實際評估的重要參考，然而這種評估方法存在兩方面不足，一是評估前將各指標平權，未體現(xiàn)指標的重要性差異，二是完全依賴數(shù)據(jù)熵值進行計算，脫離了使命任務背景[3]。作戰(zhàn)試驗評估的一個重要原則是一切評估都要基于戰(zhàn)斗任務進行，因此在實際作戰(zhàn)試驗中，作者在熵值法的基礎上引入AHP法對指標賦權，同時區(qū)分不同戰(zhàn)斗任務實施評估。

將表1的21項指標內(nèi)容劃分為4個指標集，分別為機動與突圍能力、火力與毀傷能力、綜合防護與保障能力和指控通聯(lián)與偵察能力，區(qū)分不同戰(zhàn)斗任務采用AHP法對四種能力的指標賦權得到權重WAHP=[wi1? wi2? wi3? wi4]，且滿足，其中i表示戰(zhàn)斗任務，AHP法原理及計算本文不再闡述。

以合成步兵營4種典型作戰(zhàn)任務為例，將權重WAHP代入聯(lián)系矩陣XC計算出不同戰(zhàn)斗任務背景下的作戰(zhàn)效能C=XcWTAHP，分析易知：

（1）信火突擊戰(zhàn)斗，突出快速反應與機動突圍，權重w1>w4>w2>w3，排序為：方案1>美軍>方案3>方案2>方案4>方案5。

（2）通道封控戰(zhàn)斗，突出火力壓制與陣地防守，權重w2>w3>w4>w1，排序為：方案5>方案4>美軍>方案3>方案2>方案1。

（3）要點奪控戰(zhàn)斗，突出毀傷破壞與殲敵效率，權重w3>w2>w4>w1，排序為：美軍>方案5>方案4>方案3>方案2>方案1。

（4）火力護航戰(zhàn)斗，突出偵察、保障和降低戰(zhàn)損消耗，權重w4>w3>w2>w1，排序為：方案3>方案4>美軍>方案2>方案5>方案1。

4? ? 結語

本文提出了一種可行的基于改進熵的效能評估方法，并結合實例分析評估理論在裝備作戰(zhàn)試驗中的運用，可在一定程度上克服計算復雜、建模復雜、主觀評估可信度不高等問題，對未來研究、組織、開展裝備作戰(zhàn)試驗評估具有一定參考價值。

[參考文獻]

[1]黃國慶，王明緒.效能評估中的改進熵值法賦權研究[J].計算機工程與應用，2012（28）：245-248.

[2]美國國防部.試驗與鑒定管理指南[M].6版.北京：中國國防科技信息中心出版社，2013.

[3]戴大偉，龍海英.無人機發(fā)展與應用[J].指揮信息系統(tǒng)與技術，2013（4）：7-10.