王偉宇，朱連軍

(裝甲兵工程學(xué)院裝備 a.指揮與管理系; b.科研部研究所，北京 100072)

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【裝備理論與裝備技術(shù)】

基于AHP-Fuzzy的裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估

王偉宇a，朱連軍b

(裝甲兵工程學(xué)院裝備 a.指揮與管理系; b.科研部研究所，北京 100072)

針對裝備保障指揮信息系統(tǒng)的復(fù)雜性、隨機性和模糊性特點，對其指揮控制效能的評估提出了層次分析法(AHP)和模糊理論(Fuzzy)相結(jié)合的綜合評估方法；先對層次分析法和模糊理論進(jìn)行闡述，而后建立了裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系，并按照層次分析法相關(guān)理論，構(gòu)建了裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估模型，依據(jù)模糊理論結(jié)合實驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了求解，最后得出層次分析法和模糊理論相結(jié)合是評估裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能有效方法的結(jié)論。

層次分析法；模糊理論；信息系統(tǒng)；指揮控制；效能評估

隨著我軍“軍委—戰(zhàn)區(qū)—部隊”聯(lián)合作戰(zhàn)指揮體系的構(gòu)建，信息化條件下裝備保障指揮控制模式必將發(fā)生重大變化，開展裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估研究，提高裝備保障指揮效率和保障品質(zhì)，是實現(xiàn)裝備保障指揮模式轉(zhuǎn)型成功的內(nèi)在要求。

效能是指某事物在一定條件下所起的作用。結(jié)合中國人民解放軍軍語中對“指揮控制效能”的定義，可將“裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能”定義為：裝備保障指揮信息系統(tǒng)在裝備保障活動中發(fā)揮有效作用的程度[1]。裝備保障指揮控制的實質(zhì)就是通過指揮控制活動發(fā)揮保障力量的保障能力。也就是說,一支擁有高素質(zhì)的人員、精良的保障裝備、科學(xué)的編制體制的保障隊伍，具有強大的潛在保障能力，具備了成功完成保障任務(wù)的必要條件，而要將潛在的保障能力轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)場上隨行任務(wù)時的實際保障力，還依賴于指揮信息系統(tǒng)的正確指揮控制。因此，指揮控制在裝備保障活動中所起的作用，就是指揮控制效能，是指揮信息系統(tǒng)對所屬保障部(分)隊在完成保障任務(wù)，將潛在的保障能力轉(zhuǎn)化為實際保障力的影響程度。用一個公式來表示就是：E=R/P，E代表指揮控制效能，R代表保障部(分)隊的實際保障力，P代表保障部(分)隊的潛在保障能力。

裝備保障指揮控制是多學(xué)科綜合集成的復(fù)雜活動，其自身效能受到多種因素的影響。由于其中存在著大量的隨機因素和模糊因素，采取一般的評估方法無法準(zhǔn)確評估其效能。本文采取基于層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)和模糊理論的綜合評估方法，把影響指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能的因素分層，先對各層中的不同指標(biāo)進(jìn)行綜合評估，再進(jìn)一步評估各層指標(biāo)效能，最后根據(jù)各層指標(biāo)的效能再對系統(tǒng)的總體指揮控制效能進(jìn)行評估。

1 裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估的理論基礎(chǔ)

1.1 層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是美國匹茲堡大學(xué)運籌學(xué)專家T.L.Saaty于20世紀(jì)20年代提出的一種系統(tǒng)分析方法，20世紀(jì)80年代由天津大學(xué)許樹柏等將該方法引入我國[2]。AHP是一種層次權(quán)重決策分析方法，是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基地上進(jìn)行定性和定量的決策方法[3]。層次分析法的特點是在對復(fù)雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題提供簡便的決策方法[4]。

AHP法中，通過分析把復(fù)雜的問題分成多個組成因素，再將上述因素重新構(gòu)造成遞階層次關(guān)系，層次中各個要素經(jīng)過兩兩比較可以判斷哪些因素更重要，最后按照重要性進(jìn)行排序。

1.2 模糊理論

模糊理論是在美國L.A.Zadeh于1965年創(chuàng)立的模糊集合理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。模糊綜合評價最早是由我國學(xué)者江培莊提出的，它主要運用模糊變換原理和最大隸屬度原則，將邊界不清、不易量化的問題用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語言表達(dá)和分析[2]。在系統(tǒng)效能評估過程中，由于存在許多需要定性評價的指標(biāo)，使得這些指標(biāo)的評價結(jié)果均具有一定的模糊性和隨機性，因此采用模糊數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行綜合評估能有效減少評估中存在的主觀因素，使評估結(jié)果更為客觀、合理和真實。

2 裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估方法

2.1 裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估指標(biāo)

2.1.1 指標(biāo)體系的建立原則

一是客觀性原則。裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估的基礎(chǔ)是客觀的裝備保障指揮控制活動實踐，因此，評估指標(biāo)體系的建立必須充分反映評估客體的客觀性質(zhì)，評估指標(biāo)必須真實，評估標(biāo)準(zhǔn)必須能經(jīng)受實踐的檢驗[5]。

二是系統(tǒng)性原則。裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估以裝備保障指揮信息系統(tǒng)整體功能發(fā)揮為著眼點，必須充分考慮影響裝備保障指揮信息系統(tǒng)效能的諸多因素，根據(jù)裝備保障指揮信息系統(tǒng)的內(nèi)部因素與外部因素建立評估指標(biāo)。這樣，不僅能評定系統(tǒng)各方面的指揮控制效能，還能通過各方面的指揮控制效能對裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制總體效能進(jìn)行評估。

三是可行性原則。雖然裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制過程是一項極其復(fù)雜的活動，但評估指標(biāo)的建立必須從實際出發(fā)，符合系統(tǒng)活動的具體條件，便于操作，簡單易行。評估指標(biāo)的數(shù)量要適中，范圍要適度，過于繁雜和過度局限均達(dá)不到全面評估的要求[6]。每項具體的評估指標(biāo)要適中，不能定得過高和過低。

四是定性分析與定量計算相結(jié)合的原則。裝備保障指揮信息系統(tǒng)本身參數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有一定的偶然性和模糊性[7]。沒有量化分析，效能的評估結(jié)果則缺乏客觀依據(jù)，容易憑個體的主觀推斷下結(jié)論；不通過定性分析比較，僅僅研究其數(shù)量關(guān)系，往往會停留在就事論事的層面上[8]。定量計算與定性分析是對裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制活動由表及里、由量到質(zhì)進(jìn)行觀察、分析的辯證統(tǒng)一過程。因此，在建立評估指標(biāo)時，必須堅持定性與定量相統(tǒng)一的原則。

2.1.2 指標(biāo)體系的建立

裝備保障指揮信息系統(tǒng)主要作用是輔助裝備指揮員在作戰(zhàn)中實施指揮決策以保證裝備保障任務(wù)的順利完成。所以，根據(jù)裝備保障指揮信息系統(tǒng)的建設(shè)要求和能力構(gòu)成，以裝備保障任務(wù)為牽引，可將裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能分解為戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力(E1)、任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力(E2)、作戰(zhàn)過程控制能力(E3)和保障效果評估能力(E4)[9]，如圖1所示。

圖1 裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能

指標(biāo)具體內(nèi)容設(shè)計如下：

1) 戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力。為所屬保障部(分)隊以及友鄰保障力量連續(xù)提供戰(zhàn)場態(tài)勢信息共享的效能。態(tài)勢感知是以信息收集、信息更新、信息分發(fā)推送等為主進(jìn)行的戰(zhàn)場信息匯聚過程。包括敵我雙方、友鄰的保障力量部署，武器裝備、人員狀態(tài)和保障環(huán)境信息。態(tài)勢信息共享可以減少戰(zhàn)場上的不確定因素，使保障空間變得透明、直觀。所以，在戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力方面建立的指標(biāo)為：態(tài)勢信息形成效能(E11)、態(tài)勢信息更新效能(E12)和信息分發(fā)推送效能(E13)，如圖2所示。

2) 任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力。為信息化作戰(zhàn)保障力量提供任務(wù)智能協(xié)同規(guī)劃的能力。信息化戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜，裝備保障任務(wù)繁重，裝備保障各部門之間、各軍兵種裝備保障部門之間、裝備保障各部(分)隊之間、裝備保障各機構(gòu)與地方支前各機構(gòu)之間關(guān)系復(fù)雜，這在很大程度上增加了裝備保障指揮控制的難度。面對海量的信息，單憑裝備指揮員用人力做出準(zhǔn)確、迅速的決策幾乎不可能。任務(wù)協(xié)同規(guī)劃指揮信息系統(tǒng)對裝備指揮員進(jìn)行的輔助決策，可以輔助裝備指揮員進(jìn)行迅速判斷、整體統(tǒng)籌、準(zhǔn)確決策和及時調(diào)整等指揮活動。所以，在任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力方面建立的指標(biāo)為：戰(zhàn)場控制效能(E21)、輔助決策效能(E22)、任務(wù)分配效能(E23)、任務(wù)調(diào)整效能(E24)和方案評估效能(E25)，如圖3所示。

圖2 戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力指標(biāo)

圖3 任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力指標(biāo)

3) 保障過程控制能力。對信息化作戰(zhàn)裝備保障實施全過程的精確控制能力。信息化戰(zhàn)場具有“耗散結(jié)構(gòu)”特性，其作戰(zhàn)模式具有“非線性式”特點，戰(zhàn)場模糊因素較傳統(tǒng)戰(zhàn)場大大增加，這就需要裝備指揮員時刻關(guān)注戰(zhàn)場發(fā)展態(tài)勢，運用裝備保障指揮信息系統(tǒng)對裝備保障力量實施實時化的精準(zhǔn)指揮控制，以達(dá)到全程掌控戰(zhàn)場的目的。所以，在保障過程控制能力方面建立的指標(biāo)為：指揮效能(E31)、控制協(xié)調(diào)效能(E32)和信息傳遞效能(E33)，如圖4所示。

圖4 保障過程控制能力指標(biāo)

4) 保障效果評估能力。對各裝備保障力量的保障效果進(jìn)行實時評估的能力。在信息化戰(zhàn)場上，裝備指揮員為掌握保障情況，要求實時反饋裝備保障效果評估。在接到上級的裝備保障任務(wù)后，裝備保障指揮信息系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)迅速對裝備損傷目標(biāo)進(jìn)行偵測、輔助裝備指揮員合理配置保障力量、完成保障效果評估。所以，在保障效果評估能力方面建立的指標(biāo)為：目標(biāo)獲取效能(E41)、保障力量配置效能(E42)和保障效果評估效能(E43)，如圖5所示。

圖5 保障效果評估能力指標(biāo)

由于篇幅所限，本文對指標(biāo)體系的細(xì)分，不再進(jìn)行文字詳述，具體見上述各指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖。

2.2 建立基于AHP和模糊理論的評估模型

按照指揮控制效能分解后的能力指標(biāo)，按照AHP分析法相關(guān)理論，可構(gòu)建裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估模型如下：

其中，E為指揮控制效能；E1為戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力；ω1為戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力權(quán)重；E2為任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力；ω2為任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力權(quán)重；E3為保障過程控制能力；ω3為保障過程控制能力權(quán)重；E4為保障效果評估能力；ω4為保障效果評估能力權(quán)重。

戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力評估模型如下：

其中，E11為態(tài)勢信息形成效能；ω11為態(tài)勢信息形成效能權(quán)重；E12為態(tài)勢信息更新效能；ω12為態(tài)勢信息更新效能權(quán)重；E13為態(tài)勢信息分發(fā)推送效能；ω13為態(tài)勢信息分發(fā)推送效能權(quán)重。

任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力評估模型如下：

其中，E21為戰(zhàn)場控制效能；ω21為戰(zhàn)場控制效能權(quán)重；E22為輔助決策效能；ω22為輔助決策效能權(quán)重；E23為任務(wù)分配效能；ω23為任務(wù)分配效能權(quán)重；E24為任務(wù)調(diào)整效能；ω24為任務(wù)調(diào)整效能權(quán)重；E25為方案評估效能；ω25為方案評估效能權(quán)重。

保障過程控制能力評估模型如下：

其中，E31為指揮效能；ω31為指揮效能權(quán)重；E32為控制協(xié)調(diào)效能；ω32為控制協(xié)調(diào)效能權(quán)重；E33為信息傳遞效能；ω33為信息傳遞效能權(quán)重。

保障效果評估能力評估模型如下：

其中，E41為目標(biāo)獲取效能；ω41為目標(biāo)獲取效能權(quán)重；E42為保障力量配置效能；ω42為保障力量配置效能權(quán)重；E13為保障效果評估效能；ω43為保障效果評估效能權(quán)重。

2.3 指揮控制效能計算

由于裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能指標(biāo)多，層次多，存在著大量模糊因素，因此，效能評估應(yīng)先對最低層次的各個指標(biāo)進(jìn)行綜合評估，然后逐層依次向上進(jìn)行推進(jìn)評估，直至頂層，從而得出效能評估結(jié)果。

步驟1 建立因素集。因素集是指對評估對象具有影響的各種因素所組成的集合。將因素集分成若干個組，即E={E1，E2，E3…EK}，此集合第一級因素集：Ei={Ei1，Ei2，Ei3…EiK}，此集合為第二級因素集。

步驟2 建立評判集。評判集是對能力指標(biāo)做出各種評估所組成的集合。一般常采用專家評估法或其他特定方法來確定評判集中各元素的取值，記作V={V1，V2，V3…Vn}。通常選用“好、較好、一般、差”4個等級。

步驟3 確定權(quán)重集。權(quán)重集是各因素權(quán)重的集合，反映了各因素在綜合評估過程中所占的地位、比例和作用。E1中各因素相對E1的權(quán)重集合為A={ai1，ai2，ai3…aiK}并且滿足ai1+ai2+ai3+…+aiK=1。

步驟4 模糊綜合評估。先對第二級因素集Ei={Ei1，Ei2，Ei3…EiK}進(jìn)行單因素評判，單因素評判矩陣RiE1={E11，E12，…Eij}的權(quán)重為Ai={Ei1，Ei2…EiK}。因此，單因素評估矩陣：Bi=AiRi?？傇u估E={E1，E2，E3…EK}的權(quán)重：A={ai1，ai2，ai3…aiK}，B=AR。

步驟5 總評分計算。根據(jù)已建立的裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能指標(biāo)體系，運用上述模糊綜合評估方法，需要分別對戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力、任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力、保障過程控制能力和保障效果評估能力4個能力指標(biāo)分別進(jìn)行綜合模糊評估，然后得出指揮控制效能數(shù)據(jù)。以戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力評估為例(圖6)，假設(shè)共進(jìn)行了10次試驗，通過系統(tǒng)仿真、外場試驗得出試驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行歸一化處理，得出評估數(shù)據(jù)，如對“敵情綜合態(tài)勢信息接收完整率”有2次評估結(jié)論為“好V1”，有4次評估結(jié)論為“較好V2”，有3次評估結(jié)論為“一般V3”，有1次評估結(jié)論為“差V4”，則r11=0.2，r12=0.4，r13=0.3，r14=0.1，以此類推，得出每個子因素集的評判矩陣。

構(gòu)建各權(quán)重集合：

(1.95 3.62 3.04 1.39)

同理：

B2=A2R2=(2 4.4 2.2 1.4)

B3=A3R3=(2.3 2.3 3.8 1.6)

B4=A4R4=(0.69 1.15 1.01 0.49)

因此，按照最大隸屬度原則，戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力為1.15。

同樣，以此類推，求出任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力為1.07、保障過程控制能力為2.02、保障效果評估能力為1.86。再根據(jù)AHP法得出各能力對應(yīng)的權(quán)重：

ω1=0.2，ω2=0.4，ω3=0.3，ω4=0.3

因此，本次裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能最終值為

E=ω1E1+ω2E2+ω3E3+ω4E4=1.882

通過以上結(jié)果可以看出，裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能的4個能力指標(biāo)中，戰(zhàn)場態(tài)勢能力和任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力較弱，保障過程控制和保障效果評估能力一般。按照評判集“好、較好、一般、差”的4個等級，結(jié)合裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能最終值的計算結(jié)果，可得出指揮信息系統(tǒng)的指揮控制效能為一般。因此，在遂行裝備保障任務(wù)時，在強化保障過程能力、提高保障效果評估能力的同時，尤其要注重突出戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力和任務(wù)協(xié)同規(guī)劃能力。

圖6 戰(zhàn)場態(tài)勢共享能力評估結(jié)果及權(quán)重分配

3 結(jié)論

鑒于裝備保障指揮信息系統(tǒng)自身的復(fù)雜性，把AHP和模糊理論相結(jié)合的綜合評估方法應(yīng)用到指揮控制效能評估中，可以定性定量地對系統(tǒng)中多因素、多層次的復(fù)雜問題進(jìn)行分析，能有效消除評估過程中模糊因素，運用AHP和模糊理論相結(jié)合的方法構(gòu)造權(quán)重矩陣，能有效減少評估中專家的主觀性，使評估結(jié)果更為客觀、合理、精確。在對裝備保障指揮信息系統(tǒng)的指揮控制效能評估中，AHP和模糊理論相結(jié)合的綜合評估方法較其他方法具有明顯優(yōu)勢。

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(責(zé)任編輯 周江川)

Study of Command and Control Effectiveness Evaluation on Equipment Support Command Information System Based on AHP-Fuzzy

WANG Wei-yua， ZHU Lian-junb

(a.Department of Equipment Command and Administration; b.Department of Scientific Research of Academy, Armored Forces Engineering, Beijing 100072, China)

In view of the complexity, randomness and fuzziness of the equipment support command information system, a comprehensive evaluation method of AHP and fuzzy theory was put forward to evaluate the command and control effectiveness on it. AHP and fuzzy theory was expounded firstly, and then, we set up the command control effectiveness evaluation hierarchical index system of equipment support command information system, and established the command control effectiveness evaluation model of the equipment support command information system in accordance to the AHP analysis method theory, and solved the model with the experimental data based on the fuzzy theory, and drew the conclusion that the combination of AHP and fuzzy theory is an effective way to assess the command and control effectiveness on equipment support command information system finally.

analytic hierarchy process (AHP); fuzzy theory; information system; command and control; effectiveness evaluation

2016-04-25；

2016-05-30

王偉宇(1985—)，男，碩士研究生，主要從事裝備保障指揮研究。

10.11809/scbgxb2016.10.014

王偉宇，朱連軍.基于AHP-Fuzzy的裝備保障指揮信息系統(tǒng)指揮控制效能評估[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016(10):66-71.

format:WANG Wei-yu， ZHU Lian-jun.Study of Command and Control Effectiveness Evaluation on Equipment Support Command Information System Based on AHP-Fuzzy[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(10):66-71.

TP302.7

A

2096-2304(2016)10-0066-06