联合作战效益指标体系及评估方法研究*

吴坤鸿 战晓苏 董献洲 代冬升

(1.73630部队 福州 350002)(2.军事科学院军事运筹分析研究所 北京 100091)

联合作战效益指标体系及评估方法研究*

吴坤鸿1,2战晓苏2董献洲2代冬升2

(1.73630部队 福州 350002)(2.军事科学院军事运筹分析研究所 北京 100091)

通过分析影响联合作战效益的主要因素,构建了联合作战效益指标体系,并提出一种模糊综合评判方法。该方法通过构建评估因素参数和评估等级参数之间的模糊关系矩阵,运用平均加权算法求出评估因素参数的综合隶属度,较好地解决了作战效益评估的模糊性和不确定性问题。

模糊综合评判; 联合作战效益分析

Class Number E917

1 引言

以仿真推演为主要手段,通过评估作战效益来评价作战方案优劣,辅助作战指挥员对作战计划方案进行决策优选,已经成为信息化条件下筹划战争的重要科学方法。研究作战效益的目的是发现影响作战效益的关键因素,力争以已方尽量少的作战损耗,换取对方尽量多的作战损耗,从而实现作战效益的最大化。目前,国内外对作战效果、作战效能的研究取得不少成果[1～4],一些学者提出了基于模糊数的理论方法[5～9]研究评估问题,但是从联合作战层次,对作战效益进行分析与评估方法比较缺乏。

本文主要分析和解决作战效益评估问题,难点在于针对作战效益评估的模糊性和不确定性问题,分析并建立作战效益指标体系,运用模糊综合评判方法,计算作战效益的综合隶属度。

2 作战效益指标分析

在经济生产活动中,效益是指劳动成果与劳动占用、劳动消耗之间的比例关系。显然,效益与劳动成果成正比关系,与劳动占用、劳动消耗成反比关系。目前从作战角度,对作战效益还没有明确的定义,本文试着将其定义为：在力争达成作战目的的情况下,对敌作战兵力损耗程度与己方作战兵力投入、作战兵力损耗之间的比较关系。

研究作战效益的关键是分析影响作战效益的主要因素,构建作战效益指标体系,分析不同指标对作战效益的影响程度。对联合作战而言,由于涉及不同军兵种的作战行动,参战武器平台和弹药种类较多,交战模型差异大,很难用同样的颗粒度或分辨率衡量指标水平。

本文主要从该定义出发,重点从“度”而不是从“量”出发,分析影响联合作战效益的主要因素,有以下三个方面理解：

1) 完成战役目的的程度是衡量作战效益的核心指标,因为是否达到战役目的是关乎一场战争成败。如对于联合封锁作战行动而言,主要关注封锁敌运输通道的时间是否在有效范围之内,对于联合火力打击行动,主要关注打击目标的程度是否达到预定的标准等。在交战双方战损相对固定的情况,完成作战任务程度越好,作战效益就越高。

2) 对敌损耗程度是衡量作战效益的重要指标。在现代战争中,最大限度的杀伤敌人有生力量、摧毁其武器平台,依然是达成战役目的最有效途径。不同的作战行动,对敌损耗总量占敌参战兵力的比例越高,更容易达成战役目的,其作战效益自然越高。

3) 己方损耗程度也是衡量作战效益的重要指标。显然,在己方参战人员、武器装备和弹药等投入相对固定的情况下,付出作战代价越低,作战效益越高,反之,作战效益就越低。

基于上述分析,构建联合作战效益指标体系,如图1所示。

图1 联合作战效益指标体系

对于联合作战而言,作战效果与作战投入或消耗之间不能直接进行等价转换,因此作战效益不能简单理解为各种指标的比值关系,而更接近于模糊的比较关系。不同作战方案的作战效益高低无法用数值大小直接进行衡量,因此,对作战效益指标进行评估,不能只用定性方法评判,也不能完全依靠定量方法计算,而要采取定量和定性相结合的方法进行评估。

3 模糊综合评判方法

3.1 模糊综合评判方法概述

模糊综合评判方法[10]以模糊数学为基础,运用模糊关系合成原理,对存在多因素制约的评估事物或对象,量化其边界模糊的因素,使用多项模糊的准则参数进行评判,最大限度合成单因素信息,从而得到信息充分的综合评估,再根据综合评估结果对各备选方案进行比较排序,选出最好方案的一种方法。

3.2 模糊综合评判方法的核心算法步骤

基本算法步骤为：

1) 建立评估因素参数集合,因素参数集合数学表示为C={c1,c2,…,cn},其中ci为因素参数,每个因素参数可以理解为影响评估对象的不同指标。

2) 建立评估等级参数集合A={a1,a2,…,am},评估等级参数可以理解为评估对象的各种标准。

3) 进行单因素评判,构建因素参数和等级参数之间的模糊关系矩阵R,即建立一个C从F(A)到的模糊映射：

f:C→F(A),∀ci∈C

(0≤rij≤1,1≤i≤n)

由f可以诱导出模糊关系,得到模糊矩阵为

其中,rij表示评估对象的因素参数ci能达到等级参数aj的隶属程度,矩阵第i行表示评估对象单因素的评判结果,第j列表示评估对象的所有因素能达到aj的隶属程度。

5) 综合评判计算,评判模型为B=W∘R。其中,“∘”为合成算子,合成算子通常有：小中取大算子M(∧,∨)、求积取大算子M(·,∨)、求和取小算子M(∧,⊕)、求积取小算子M(·,⊕)、加权平均算子M(·,+),具体合成算法见文献[4]。W与R如何合成对综合评判结果有很大影响,选取不同的合成算子可以反映不同的评估要求和结果,一般为了从整体上进行评估,要求合成算子能够最大限度利用单因素评判值,形成体现评判结果的向量。

4 评估实例

下面以联合火力打击作战样式为例,说明模糊综合评判方法在评估联合作战方案作战效益中的实际运用。

4.1 建立效益评估指标体系

构建效益评估指标体系是开展评估的基础。根据前面分析,对于联合火力打击战役来说,效益评估指标主要包括以下三个方面：

1) 任务完成度。对于联合火力打击行动来说,主要任务是依据作战意图,对敌不同重要程度的目标执行不同程度的火力打击,评估任务完成程度的主要指标是目标毁伤程度,通常用毁伤面积百分比进行衡量。目标毁伤程度与作战效益成正比关系。

2) 敌方损耗程度。是指对敌人员、装备平台和弹药的毁伤或消耗情况,为方便计算主要考察消耗数量与投入总量之比。分指标包括敌人员伤亡率、敌装备平台损毁率和敌弹药消耗率,与作战效益成正比关系。

3) 我方损耗程度。是指我方人员、装备平台和弹药的毁伤或消耗情况,主要考察消耗数量与投入总量之比。分指标包括我人员伤亡率、我装备平台损毁率和我弹药消耗率,与作战效益成反比关系。

联合火力打击的效益指标体系如图2所示,对应地可描述为评价因素集合C={c1,c2,…,c7}。

图2 联合火力打击效益指标体系

4.2 确定评价等级集合

评价等级集合是对评估指标参数的评价情况集合。根据联合火力打击行动可能产生最终效果,可以将评价等级集合设为：A={a1,a2,a3,a4,a5}={很高,较高,中等,较差,很差},其中“很高”或“较高”表示使用该行动方案我方将占据优势,“中等”表示敌我双方处于势均力敌态势,“较差或很差”表示我方处于劣势。假设由作战指挥机关和军事问题研究专家对联合作战效益的三个方面七个指标进行等级量化,结果如表1所示。

表1 评级等级量化表

4.3 确定模糊关系矩阵

表2 评估结果统计表

假设某联合作战火力打击方案可以分解成20组对具体目标的作战行动,通过作战仿真得到20组作战结果数据,每组数据包含目标毁伤信息、敌损耗信息和我方损耗信息。对照评价等级量化表1,对20组作战结果数据分别进行等级评估,得到评估结果统计表,如表2所示。

则由表2可得模糊关系矩阵：

无量化处理之后,得：

4.4 确定评判权重向量

权重代表分指标在联合作战效益评估中的作用大小,权重可以采用专家估测法进行确定。假设由k个专家对因素集合C={c1,c2,…,c7}的重要性进行确定,取平均值作为权重,则可得权重向量：

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

4.5 合成算子确定

由于联合火力打击方案的分指标较多,为了更好地做到按照权重大小兼顾所有因素对方案的作用,这里使用加权平均算子进行合成。加权平均算子具体计算模型如下：

4.6 计算评估结果

根据公式,利用权重向量和模糊关系矩阵,进行加权平均算子计算得到：

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

评估结果表明：该联合火力打击方案的作战效益“很好”的隶属度为0.6035,“较好”的隶属度为0.249,“中等”的隶属度为0.1135,“较差”的隶属度为0.034,“很差”的隶属度为0,是一种比较可行的方案。对于不同的联合作战方案,使用同样的方法则可以得到不同的作战效益评估结果,根据最大隶属度即可比较方案的优劣。

5 结语

使用模糊综合评判法评估作战效益,不仅可对评估方案按综合分值的大小进行评估和排序,而且还可根据模糊评估集合上的值最大隶属原则去评估方案所属的等级,克服了传统数学方法结果单一性的缺陷,结果包含了丰富信息。

应用证明,该方法简便可行,较好地解决了作战效益评估的模糊性和不确定性问题。但该方法合成算子的确定算法还有待探讨,评估过程还存在较大的主观判断成分,这些问题值得进一步深入研究。

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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

吴坤鸿,男,博士研究生,工程师,研究方向:军事运筹分析、信息对抗与网络安全。战晓苏,男,博士后,研究员,研究方向:作战实验工程、信息对抗与网络安全。董献洲,男,博士,副研究员,研究方向:军事运筹分析、情报分析与信息可视化。代冬升,男,博士研究生,工程师,研究方向:军事运筹分析、数据挖掘。

E917

10.3969/j.issn1672-9730.2014.12.008