基于AHP联合战斗群的作战能力评估

祝爱民 宋兰军 高永凯 由继庄

(石家庄陆军指挥学院 石家庄 050084)



基于AHP联合战斗群的作战能力评估

祝爱民 宋兰军 高永凯 由继庄

(石家庄陆军指挥学院 石家庄 050084)

联合战斗群作战能力评估是联合战斗部队指挥员及其指挥机关组织战斗过程中一项重要工作,文章通过对影响联合战斗群的作战能力因素分析,构建递阶层次模型,并利用层次分析法对联合战斗群的作战能力因素从定量角度进行评估,得出各个因素对联合战斗群的作战能力影响程度,为联合战斗部队指挥员及其指挥机关提供辅助决策。

层次分析法; 联合战斗群; 作战能力评估

Class Number E917

1 引言

伴随战争形态不断演变和军队信息化建设进程的加快,联合作战已由原来主要在战役层面组织与实施逐渐向战术层面延伸,战术层级联合作战更加普遍,并直接催生了信息化条件下新的战斗形态——联合战斗[1]。联合战斗群作为一支重要作战力量,它具备较强的实时战场感知、高效指挥控制、联合火力打击、立体机动突击和精确快速保障等新的作战能力[2]。联合战斗群的指挥员及其指挥机关对所属的编成力量的作战能力分析与评估是当前作战研究的一个重要内容,目前对联合战斗群作战能力的分析和评估多是定性的,但随着我军武器装备战技性能水平的提高和作战更加精确化的需要,仅用定性的方法来分析和评估联合战斗群的作战能力已不能满足需要,定量地研究联合战斗群的作战能力已经提到议事日程。

文章用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)对联合战斗群的作战能力进行了较为全面的分析,并建立了联合战斗群作战能力递阶层次模型,采用定量分析手段科学评估其作战能力,改变传统的定性分析的决策思维方式,避免主观随意性和经验决策的局限性,从而使得指挥员决策的可信度高,可靠性强。

2 层次分析法描述

层次分析法(AHP是美国运筹学家、匹兹堡大学A.L.Satty教授在20世纪70年代提出的一种系统分析方法[3]。层次分析法是定性分析和定量分析相结合的多目标决策分析方法,该方法特别适用于目标结构复杂且缺乏必要数据的决策问题,较好地处理了难以用定量方法进行分析的复杂问题。

3 层次分析法基本原理

层次分析法解决问题,通常分为以下四个步骤。

3.1 建立递阶层次结构

建立递阶层次结构是层次分析法解决问题最为关键的一步,首先将要解决的问题进行分解,其组成部分称为元素,然后将这些元素按照不同属性分类成不同层次(如目标层、准则层、指标层、方案层、措施层等),用框图的形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系。当某个层次包含的因素较多时,可以将组又细分成子元素,以形成不同层次结构。同一层次的元素作为准则或子准则,每一准则或子准则既对下一层次的某些元素起支配作用,同时又受到上一层次元素的支配。最上层称为目标层,通常是待解决问题的预定目标或理想结果,一般只有一个元素;中间层称为准则、子准则,通常是实现目标所涉及的中间环节;最低一层称为措施层或方案层,通常为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等。

3.2 构造两两比较矩阵

3.3 层次单排序并进行一致性检验

计算每一个比较矩阵的最大特征值及对应的特征向量,利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率进行一致性检验。若检验通过,对特征向量进行归一化处理即为权向量;反之,需重新构造比较矩阵。

表1 AHP两两比较标度

3.4 层次总排序并进行一致性检验

计算最下层的对目标的组合权向量,并进行一致性检验。AHP的最终结果是得到相对与目标的各决策方案优先顺序权重,并给出这一组合排序权重所依据的整个递阶层次结构所有判断的总的一致性指标,据此做出决策。

4 联合战斗群作战能力递阶层次模型构建

图1 联合战斗群作战能力递阶层次模型

联合战斗群是未来联合作战基本作战单位,对联合战斗群的作战能力评估准确、科学与否,与评估因素有很大关系,对于联合战斗群而言,主要是对作战时影响其火力、机动突击、防护、指挥、保障等综合效能发挥的多种因素进行有重点的分析和比较,因素通常包括武器装备的战技性能和数量、作战人员的素质和训练水平、编制和战斗编组、指挥员的水平以及物资保障情况等,从上述因素中得出最大程度地影响联合战斗群作战能力发挥的因素,为指挥员提供辅助决策。据此建立联合战斗群作战能力递阶层次模型如图1所示[4]。

5 联合战斗群作战能力层次数据处理

联合战斗群作战能力递阶层次模型建立后,就表明影响其作战能力的诸因素都被确定了,这些因素在形成联合战斗群作战能力时,各自影响不尽相同,而且不同的作战任务,不同条件下同一因素的影响也是不一样的,因此在分析评估各因素的权重时,既要反映客观实际,又要做到相对合理,使不同的因素之间具有相对合理的比较,从而使判断矩阵更加科学。在上述递阶层次模型的基础上,根据军事人员和专家的评估,得到准则相对于目标层的判断矩阵A-B如表2所示。

表2 判断矩阵A-B

采用方根法求解A-B层的权重顺序得到排序权向量为WA-B=(0.45,0.27,0.16,0.08,0.04)T,由此得知λmax=5.22。

对A-B层单排序进行一致性检验[6],需要计算的一致性指标为

CI=(λmax-n)/(n-1)

(1)

其中n为判断矩阵的阶数。

RI为平均随机一致性指标,其取值如表3所示[5]。

表3 平均随机一致性指标RI

从而得出一致性比为

CR=CI/RI=((λmax-n)/(n-1))/RI

=((5.22-5)/(5-1))/1.12=0.046<0.1

所以判断一致性可以接受,类似得出B1-C,B2-C,B3-C,B4-C,B5-C层判断矩阵分别如表4～表8所示。

表4 判断矩阵B1-C

B1C1C2C115C21/51

表5 判断矩阵B2-C

表6 判断矩阵B3-C

B3C5C6C7C5137C61/315C71/71/51

表7 判断矩阵B4-C

同理得出C1-D,C2-D,C3-D,C4-D,C5-D,C6-D,C7-D,C8-D,C9-D,C10-D,C11-D层判断矩阵分别如表9～表19所示。

表8 判断矩阵B5-C

B5C10C11C1015C111/51

表9 判断矩阵C1-D

表10 判断矩阵C2-D

C2D3D4D311/3D431

表11 判断矩阵C3-D

表12 判断矩阵C4-D

C4D7D8D711/3D831

表13 判断矩阵C5-D

表14 判断矩阵C6-D

C6D11D12D1113D121/31

表15 判断矩阵C7-D

表16 判断矩阵C8-D

C8D14D15D1413D151/31

表17 判断矩阵C9-D

表18 判断矩阵C10-D

C10D19D20D21D19179D201/713D211/91/31

表19 判断矩阵C11-D

在层次分析法计算各层元素的权重时,假设已经计算出第k-1层元素相对总目标的组合权重排序权重向量ak-1=(a1k-1,a2k-1,…,amk-1)T,第k层在第k-1层第j个元素作为准则下元素的排序权向量为bjk=(b1jk,b2jk,…,bmjk)T,其中不受支配(即与k-1层第j个元素无关)的元素权重为零,令Bk=(b1k,b2k,…,bmk),则第k层n个元素相对于总目标的组合排序权重向量为ak=Bkak-1[7～8]。

根据上述计算方法得出联合战斗群作战能力层次总排序结果,A-D层排序权重为WA-D=(0.017,0.352,0.04,0.08,0.311,0.001,0.016,0.024,0.001,0.01,0.006,0.002,0.001,0.0025,0.0011,0.003,0.025,0.002,0.034,0.028,0.025,0.0095,0.005,0.0039)T。

通过A-D层排序权重值WA-D可知方案空中火力在整个联合战斗群作战能力中起主要作用,其次是轮式机动方式。在实际的联合战斗中,作战能力能否发挥到最大效能,与整个联合战斗群空中火力打击效果和机动的方式是有着主要联系的。

6 结语

文章初步利用层次分析法对联合战斗群的作战能力进行了量化评估,但是在实际的评估过程中,还是有一定的不足,主要体现在构建联合战斗群作战能力递阶层次结构上,考虑的因素还不是很全面,以及在构造判断矩阵时在一定程度上采用了军事人员长期的实践经验而得到的数值,虽然通过了一致性检验,但是还有很多可以优化的空间[9],同时在计算各个权重数值时主要还是通过人工方式,计算量很大,应采用计算机辅助的方法加以获取[10],这样才能在以后的实践中发挥更大的应用价值。

[1] 平志伟.《联合战术学》[M].北京:军事科学出版社,2014.

[2] 马志松,宋兰军.联合战斗群对机动反击之敌进攻问题探究[J].陆军学术,2013,3:4-5.

[3] 任喜,苏学军,马海洋.基于层次分析法的雷电防护系统[J].四川兵工学报,2011,32(2):132-134.

[4] 张俊学.作战运筹学[M].北京:解放军出版社,2000:356-362.

[5] 宋元.基于层次分析法的布雷方案优选模型[J].海军学术研究,2003,9:22-24.

[6] 肖栋林,张强,刘洋.基于AGA-AHP的炮兵精确打击能力评估[J].四川兵工学报,2013,34(11):14-16.

[7] 董臻圃.数学建模方法与实践[M].北京:国防工业出版社,2006:92-97.

[8] 孟杰,郝强,王栋梁.联合战斗防空体系作战能力模糊综合评判[J].船舶电子工程,2012,32(1):14-16.

[9] 何秀仁,赵国强.浅析用战役战术模拟系统进行作战能力评估的可行性[M].北京:军事科学出版社,1996,93-97.

[10] 李智林.战术研究方法研究[M].北京:解放军出版社,2010:207-213.

Operational Capability Assessment of the Joint Combat Group Based on AHP

ZHU Aimin SONG Lanjun GAO Yongkai YOU Jizhuang

(Army Command Academy, Shijiazhuang 050084)

Assessment of the joint combat group operational capability which is carried out by the commanders and the headquarters of the joint combat arms in the process of drawing up the combat is an important work. The paper firstly analyses the factors which affect the joint combat group operational capability, establishes the hierarchy model and evaluates the factors of the joint combat group operational capability with the quantitative analysis by using the AHP. It makes the extent of every factor which affects the joint combat group operational capability, the commanders use the evaluation results to adjust the decision and combat deployment plan.

AHP, joint combat group, operational capability assessment

2015年1月3日,

2015年2月28日 作者简介:祝爱民,男,博士研究生,讲师,研究方向:合同战术理论与应用。宋兰军,男,教授,硕士生导师,研究方向:合同战术理论与应用。高永凯,男,博士研究生,讲师,研究方向:兵种战术理论与应用。由继庄,男,博士研究生,讲师,研究方向:作战指挥。

E917

10.3969/j.issn1672-9730.2015.07.009