基于OODA和灰色模糊理論的海警艦船維權執法能力評估?

李宙恒

（中國艦船研究設計中心 武漢 430064）

1 引言

裝備能力是指裝備在規定條件下，使用相關資源要素執行一組任務并達到預定效果、完成使命任務的本領。裝備能力是裝備固有的屬性，與裝備的型號、數量、戰技指標、相互依賴關系、支撐關系和信息交聯等結構有關。分析與評估裝備能力，找準制約能力形成的提升的關鍵因素，對于提高裝備能力發揮著突出作用。裝備能力評估已成為裝備需求論證、結構設計和優化過程中不可或缺的重要環節［1～3］。

隨著海警隊伍轉隸武警部隊，海警由遂行海上緝私、漁業執法等單一執法任務向遂行海上維權、綜合執法、應急救援、國際合作、防衛作戰等多樣化任務轉變。隨著使命任務的變化，其裝備體系的發展由單一平臺節點、向海上編隊及體系作戰方向轉變［4］。艦船是海警裝備體系的重要組成，對于發揮海上維權執法效能起著至關重要的作用。而海警艦船裝備能力的評估方法卻相對滯后，存在著評估主觀性較強、指標選取不規范、權重設置不合理等問題，不利于穩步推進海警艦船裝備的建設。因此，為牽引海警艦船裝備應用與發展，需選擇科學合理的能力評估方法。由于海警艦船裝備與任務環節構成復雜，本文采用了OODA環理論對海警艦船維權執法流程進行分解，采用層次分析法建立維權執法能力評價指標體系，隨后基于灰色模糊理論建立能力評估模型，最后運用構建的模型對海警艦船維權執法能力進行評估與檢驗。

2 基于OODA環的海警維權執法任務流程分析

OODA環理論是由美國已故空軍上校和軍事戰略家約翰·博依德（JohnBoyd）提出的包含Ob?serve，Orient，Decide，Act四個環節的決策環理論，旨在闡述空戰中的克敵制勝戰術［5～6］。OODA環對于復雜的作戰交互過程進行了劃分，描述為“觀測（Observe）－判斷（Orient）－決策（Decide）－行動（Act）”的循環過程，根據行動實施效果，及時調整和優化觀測、判斷方法，做出更為明智的決策，以便取得更好的結果，完成作戰過程的閉環。本文采用OODA環理論進行分析，可模塊化分解海警艦船維權執法過程，得出過程中各階段的步驟與任務，如圖1所示。

圖1 海警艦船維權執法OODA環

利用OODA環可從觀測、判斷、決策、行動四個分立但又相互關聯的階段，清晰描述海警艦船維權執法的任務過程。具體內容如下。

1）觀測。利用雷達、光電等觀測手段對空中目標、水面目標和近岸目標進行警戒探測，對目標進行全天候、全方位搜索、觀察、監視和取證，對可疑目標進行持續關注、跟蹤，以獲取詳細目標信息。

2）判斷。對岸基、編隊、友鄰艦船、直升機、單兵等各類艦外實時或非實時情報信息，以及本艦的探測感知信息進行關聯、融合等分析，對態勢、威脅及其重要性與完整性進行實時的估計，綜合識別印證目標身份，并對態勢目標實時威脅估計與排序。

3）決策。在觀察、判斷的基礎上，指揮員對當前態勢進行綜合決策，籌劃任務行動方案，將方案分發至各行動節點，指揮引導、組織調度各行動節點完成任務。

4）行動。根據海上維權執法行動方案，利用艦船、飛機梯次部署、協調配合，話音警告、軟硬武器綜合使用等方式實施維權執法行動，監視任務實施過程，對任務實施效果進行評估，并將評估結果進行反饋，以在下一步行動時調整優化。

3 維權執法能力評估指標體系構建及權重計算

3.1 維權執法能力評估指標體系構建

構建評估指標體系是進行效能評估的首要步驟，評估結果的準確性依賴于評估指標體系合理性。因此，有效開展能力評估工作的關鍵在于構建合理且可量化的指標體系。

本文在分析海警艦船維權執法OODA環的基礎上，通過建立層次結構模型，將海警艦船維權執法能力劃分為探測感知能力、指揮控制能力、示警驅離能力、威懾打擊能力、信息保障能力等五個一級指標，并對每個一級指標進行細化分解，得到二級指標層，如圖2所示。

圖2 海警艦船維權執法能力評估指標體系

其中，探測感知能力是指利用各種探測手段獲取艦船周圍?？沼颦h境及目標信息的能力，包括對海目標探測能力、對空目標探測能力、對岸目標探測能力及對水下目標探測能力。指揮控制能力是指對任務區域態勢的生成，維權執法分析與決策以及任務資源的調配，包括情報處理能力、態勢生成能力、指揮決策能力、綜合控制能力及任務評估能力。示警驅離能力是指利用多種非致命的對抗手段，警告、威懾、驅趕目標對象，包括示警驅離范圍、示警驅離方式、示警驅離效果。威懾打擊能力是指利用武器設備對目標實施警告、威懾，必要時采取武力打擊，包括對海目標打擊能力、對空目標打擊能力、對岸目標打擊能力、對水下目標打擊能力。信息保障能力指完成任務所需的外部及內部的信息數據支撐，包括信息保障范圍、信息保障精度、信息傳輸方式。

3.2 基于層次分析法的指標權重計算

層次分析法是一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法，可對較為復雜、較為模糊的問題作出綜合決策分析。它可對復雜問題進行逐級分解并聚類組合，建立遞階層次結構模型，依據人們對客觀現實的判斷，對層次結構模型中的各因素相對重要性進行定量表示，再利用數學方法進行分析計算，確定各因素相對重要性的總順序［7～9］。

本文以一級指標層中的探測感知能力、指揮控制能力、示警驅離能力、威懾打擊能力、信息保障能力五個評估指標為例來計算其權重，計算過程如下。

1）在已建立的海警艦船維權執法能力評估指標體系的基礎上，對同一層次的指標進行兩兩比較，得出其相對重要性，并構造判斷矩陣BE。

其中，aij為指標Bi與Bj的相對重要性比值。采用專家賦值法對一級指標的重要性進行兩兩比較，得出一級指標的判斷矩陣如下：

2）根據BEW=λmaxW求解判斷矩陣BE的最大特征值λmax和其特征向量W。計算求得矩陣BE的最大特征值λmax=5.1629，特征向量W=（0.2873，0.6960，0.1868，0.6237，0.0956）。

3）進行一致性檢驗，將構造的判斷矩陣的一致性指標CI與同階平均隨機一致性指標RI相比，其比值即為隨機一致性比例CR：

只有當隨機一致性比例CR≤0.1時，判斷矩陣才具有滿意的一致性，否則就需要調整判斷矩陣，直到判斷矩陣構造合理，達到一致性要求。其中判斷矩陣的一致性指標CI為：

對于1-9階的判斷矩陣，其平均隨機一致性指標RI的值如表1所示。

表1 平均隨機一致性指標值

本文中，判斷矩陣的階數為5，因此CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0407，RI=1.12，矩陣的隨機一致性比CR=CI/RI=0.036≤0.1，因此判斷矩陣具有滿意的一致性。

4）判斷矩陣的一致性符合要求，因此對所求得的特征向量進行歸一化處理，得到一級指標層的權重為WB=（0.1521，0.3684，0.0989，0.3301，0.0506）。

根據上述方法可以得到二級指標層中各能力相對于一級指標層的權重。如表2所示。

結合一級指標層相對目標層的權重，可計算出二級指標層相對于目標海警艦船維權執法能力的組合權重為

W=（0.0819，0.0390，0.0188，0.0125，0.0711，0.1530，0.0762，0.0431，0.0250，0.0587，0.0155，0.0247，0.1615，0.0766，0.0295，0.0626，0.0322，0.0131，0.0053）T

4 維權執法能力灰色模糊評估模型構建

灰色模糊評估將灰色評估理論和模糊評估理論的方法相結合，既可以對評估對象進行定性分析，又可進行定量分析。在已知信息不充分、評估對象具有模糊因素的背景下，利用灰色系統理論確定評價灰類和灰色評價權向量，弱化專家評價的不完全性和主觀性，并最終計算得到評估對象的綜合評估等級［10～12］。下面利用灰色模糊理論來構建評估模型。

1）確定評價灰類

根據艦船行業評估慣例，制定評價準則，如表3所示。

表3 評價準則

邀請專家集體根據評價準則對各二級指標進行評分，得到二級指標的評價值矩陣：

其中dij表示第j個專家對于第i個二級指標的綜合評分。

邀請5位專家依據評價準對海警艦船維權執法能力評估指標體系中19個二級指標進行評分，得到二級指標的評價值矩陣為

確定評價灰類等級和白化函數，依據評價準則，劃分成四個評價灰類，各灰類對應的灰數和白化函數如下。

第一類“優”（k=1），對應灰數 ?∈(0 ,9,∞ ]，白化函數為

其中，灰度表明指標評分dij對應的級別，函數區間表明評分可能的區間，中間值表明是該灰類的最優評分值。

2）確定灰色評價權向量

根據以上白化函數，可計算出dij在各白化函數下的灰色評價系數，得到灰色評價權向量，經綜合后可得到灰色評價權矩陣。

其中，rik表示n位專家對各單元在第k等級灰類下的灰色評價值，fk（dij）表示第k等級灰類下，第j個專家對于第i個能力的綜合評分值所對應的白化函數值。

3）建立灰色模糊綜合評估

依據海警艦船維權執法能力評估指標的權重W，并結合灰色評價權矩陣R，可計算可得出維權執法能力在各評價灰類上的評估值，如下：

結合制定的評價準則，將灰色模糊評估結果進行量化得到海警艦船維權執法能力值U=Y×F=7.4171。其中，F=［9，7，5，1］T為灰色評價最優值向量。

由此可見，該海警艦船維權執法能力綜合灰色估值為7.4171，對應評估結果為“良”。

從維權執法能力評估指標的權重可知，對于海警艦船而言，指揮控制能力和威懾打擊能力對于其維權執法能力影響最大，其次是探測感知能力和示警驅離能力，信息保障能力對其影響最小。因此，若需要提高海警艦船的維權執法能力，需要首先增強指控控制和威懾打擊能力，其次再補足其他3項能力。同樣，可以分析出二級指標對于一級指標的影響程度。因此本文通過建立層次模型，可以發現制約海警艦船維權執法能力的短板因素并加以修正。

5 結語

本文針對海警艦船維權執法能力進行評估，利用OODA環理論分析海警艦船維權執法流程，模塊化分解維權執法各階段的步驟與任務。在此基礎上，通過層次結構模型，構建海警艦船維權執法能力評估指標體系，采用層次分析法對各評估指標權重進行了量化分析。通過建立灰色模糊評估模型，對海警艦船維權執法能力進行分析評估，避免了僅用專家評判導致的主觀性高的問題。采用實際案例對評估方法進行驗證，結論表明該方法合理有效。本文得出的結果可為海警艦船裝備論證規劃、能力指標分配提供理論指導，也適用于艦艇作戰系統的能力分配，可為海警部隊實戰化訓練提供有效的理論參考與幫助。