張松昌,屈 洋

(裝甲兵學(xué)院,安徽 蚌埠 233050)

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基于云重心理論的裝甲旅攻擊控守通道之?dāng)硲?zhàn)法決策*

張松昌,屈 洋

(裝甲兵學(xué)院,安徽 蚌埠 233050)

基于作戰(zhàn)行動戰(zhàn)法決策影響因素分析,構(gòu)建了戰(zhàn)法決策評估指標(biāo)體系,圍繞戰(zhàn)法決策指標(biāo)存在的模糊性及不可公度性,通過求各指標(biāo)的云模型表征和云重心偏離度,實(shí)現(xiàn)不同戰(zhàn)法效果的綜合評估。針對裝甲旅奪控J村——X山口方向通道作戰(zhàn)行動的3種戰(zhàn)法進(jìn)行了應(yīng)用研究,基于定量分析結(jié)果,提出了戰(zhàn)法實(shí)施建議,為旅指揮員制定作戰(zhàn)方案提供了決策支持。

裝甲旅;通道;進(jìn)攻戰(zhàn)斗;戰(zhàn)法決策;云重心

現(xiàn)代條件下作戰(zhàn),要求戰(zhàn)法方案應(yīng)根據(jù)戰(zhàn)斗樣式和行動特點(diǎn),結(jié)合具體情況靈活確定,要有良好的針對性和適應(yīng)性。因此,如何全面考慮戰(zhàn)法決策的各種影響因素,增強(qiáng)戰(zhàn)法決策的科學(xué)性,成為指揮員正確定下戰(zhàn)斗決心的關(guān)鍵問題。

1 戰(zhàn)法決策評估指標(biāo)體系

1.1 戰(zhàn)法決策影響因素分析

裝備信息化水平的提升,增強(qiáng)了作戰(zhàn)力量體系作戰(zhàn)能力,又為戰(zhàn)法研究和創(chuàng)新提供了重要條件,為戰(zhàn)法決策提供了更大的可行空間。戰(zhàn)法決策受多種因素制約,決定戰(zhàn)法綜合質(zhì)量的主要有以下幾點(diǎn)[1]:

1)戰(zhàn)法方案的可行性,是指部隊(duì)在相關(guān)約束條件下是否有實(shí)施該項(xiàng)戰(zhàn)法的能力。即戰(zhàn)法是否滿足時(shí)間、空間等約束條件,作戰(zhàn)和后裝保障能力能否支持該戰(zhàn)法的應(yīng)用,作戰(zhàn)力量的使用是否科學(xué),是否有利于實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目的等。戰(zhàn)法的可行性是部隊(duì)作戰(zhàn)行動實(shí)施的基礎(chǔ)。

2)戰(zhàn)法方案的效益性,是指戰(zhàn)法實(shí)施的收獲回報(bào)和付出代價(jià)的比值。戰(zhàn)法的效益性,是決策過程的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn),一方面它規(guī)定了戰(zhàn)法方案期望達(dá)到的效果,另一方面也是評價(jià)決策方案及其實(shí)施效果的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

3)戰(zhàn)法方案的適應(yīng)性,是指由于作戰(zhàn)資源、戰(zhàn)場環(huán)境客觀條件等變動而造成戰(zhàn)法在實(shí)施過程中可能出現(xiàn)不良后果的可能性大小,即戰(zhàn)法對外部條件變化的適應(yīng)程度。

對戰(zhàn)法的可行性、效益性與適應(yīng)性的評估,實(shí)質(zhì)反映出對所需評估的戰(zhàn)法方案在決策約束條件、決策目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和決策過程變化三個(gè)主要環(huán)節(jié)的綜合評價(jià)。

1.2 指標(biāo)體系建立

根據(jù)上述戰(zhàn)法決策影響因素的內(nèi)涵分析,在遵循系統(tǒng)性、客觀性、實(shí)用性、科學(xué)性、獨(dú)立性的原則基礎(chǔ)上可建立戰(zhàn)法決策評估指標(biāo)體系,如圖1所示。

圖1 戰(zhàn)法決策評估指標(biāo)體系

1.3 確定指標(biāo)權(quán)重

戰(zhàn)法決策問題底層指標(biāo)既有定量指標(biāo),又有定性指標(biāo),為比較各指標(biāo)的重要程度,在征求專家和決策人員意見的基礎(chǔ)上,可采用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣,并確定指標(biāo)權(quán)重,結(jié)果如表1所示。

表1 各級指標(biāo)的權(quán)值

2 基于云重心理論的戰(zhàn)法決策模型

云重心理論以傳統(tǒng)模糊集合理論和概率統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ),通過自然語言值實(shí)現(xiàn)定性屬性值和定量屬性值之間的轉(zhuǎn)換,它以不確定性為出發(fā)點(diǎn),是模糊數(shù)據(jù)發(fā)掘和信息處理的強(qiáng)大工具[7]。而戰(zhàn)法決策問題本身就具有一定的模糊性與不確定性,因此,云重心理論可作為解決戰(zhàn)法決策問題的有效方法。

云重心理論的期望值Ex、熵En和超熵He三個(gè)數(shù)學(xué)特征,將問題的模糊性和隨機(jī)性很好融合到一起,構(gòu)成定性和定量相互間的映射。Ex是概念在論域中的中心值,是云的重心位置。En是定性概念模糊度和概率的綜合度量,它的大小反映了在論域中可被模糊概念接受的元素?cái)?shù)。He是熵的模糊度的度量,是熵的熵,它反映了數(shù)域空間代表該語言值的不確定度的凝聚性,反映了云的離散程度。

云重心可以表示為T=a×b。其中,a表示云重心的位置即期望值,b表示云重心的高度即權(quán)重值,期望值反應(yīng)了相應(yīng)的模糊概念的信息中心值。按照云重心位置的變化分布,可映射出系統(tǒng)狀態(tài)信息的變化情況,以此來區(qū)分方案的優(yōu)劣性。

2.1 求各指標(biāo)的云模型表征

戰(zhàn)法決策評估指標(biāo)體系中,指標(biāo)既有用精確數(shù)值表示的,又有用語言值來描述的。精確數(shù)值可以表示為熵和超熵均為0的云,即其數(shù)字特征為(Ex,0,0);語言指標(biāo)值的云的數(shù)字特征為(Ex,En,He)。假設(shè)系統(tǒng)有n個(gè)待評價(jià)對象,m個(gè)評估指標(biāo),評估矩陣為R=(rij)n×m。那么n個(gè)數(shù)值型指標(biāo)建立的云模型為:

Ex=(Ex1+Ex2+…+Exn)/n

(1)

En=max(Ex1+Ex2+…+Exn)/6-min(Ex1+Ex2+…+Exn)/6

(2)

其中,Ex1,Ex2,…,Exn為各指標(biāo)的不同狀態(tài)值。另外,每個(gè)語言值型的指標(biāo)可用1個(gè)云模型來表示,而n個(gè)語言值表示的1個(gè)指標(biāo)可用1個(gè)一維綜合云模型來表征。其中,

Ex=(Ex1En1+Ex2En2+…+ExnEm)/(En1+En2+…+Em)

(3)

En=(Ex1+Ex2+…+Exn)

(4)

2.2 求加權(quán)綜合云重心向量

由于P個(gè)性能指標(biāo)可用P個(gè)云模型表征,因此P個(gè)指標(biāo)所反映的系統(tǒng)狀態(tài)以一個(gè)P維綜合云來表示。當(dāng)P個(gè)指標(biāo)所反映的系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),對應(yīng)的綜合云的形狀也發(fā)生變化,相應(yīng)地其重心就會改變。這說明,通過云重心的變化情況可以反映出系統(tǒng)狀態(tài)信息的變化情況。P維綜合云的重心可表示為一個(gè)P維向量:

T=(T1,T2,…,Tp)

(5)

式中,Ti=ai×bi(i=1,2,…,p)。a為云重心的位置即期望值Ex;b為云重心的高度即權(quán)重。

當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),其重心變化為

(6)

2.3 確定云重心的偏離度

式中，

(7)

經(jīng)過歸一化之后,表征系統(tǒng)狀態(tài)的綜合云重心向量均為有方向、有大小、無量綱的值(顯然理想狀態(tài)下向量為P維零向量)。加權(quán)偏離度θ(-1≤θ≤1)的取值為

(8)

式中,Wj為第j個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。

2.4 用云模型確定評價(jià)評語集

用云發(fā)生器實(shí)現(xiàn)評測的評語集,將評語集:V={很差,較差,中等,良好,優(yōu)秀}中的5個(gè)評語值置于連續(xù)的數(shù)域區(qū)間[0,1]上,各語言值對應(yīng)的變化區(qū)間如表2所示。

用云理論數(shù)值特征(Ex,En,He)表示某評語的云滴分布特點(diǎn),則很差為(0,0.067,0.007);較差為(0.3,0.033,0.003);中等為(0.5,0.033,0.003);良好為(0.7,0.033,0.003);優(yōu)秀為(1.0,0.067,0.007),為方便計(jì)算，整理如表3所示。

根據(jù)云模型的正態(tài)分布特點(diǎn),結(jié)合表3中的評語集云模型特征參數(shù),根據(jù)云模型正向發(fā)生器算法,分別計(jì)算出評語值的加權(quán)偏離度,得出每個(gè)評語值的云發(fā)生器模型,如圖2所示。

表2 評語集對應(yīng)的值變化區(qū)間表

表3 評語集的云模型特征值

圖2 評語集對應(yīng)的云發(fā)生器模型

3 示例分析

本文以J村——X山口方向裝甲旅通道快速突貫行動為例[3-4],結(jié)合敵情、地形特點(diǎn),以陸空聯(lián)合為基本形式,破敵體系為主要打法,火力打擊為主要手段,兵力突擊為核心行動,按照“信息攻擊擾、火力打擊破、兵力突擊奪、綜合手段控”的步驟,聯(lián)合破殼,兩路突進(jìn),接力攻擊,分段奪控,快速突貫,開放J村—X山口主要通道。

3.1 戰(zhàn)法方案

1)基本戰(zhàn)法第1案

“火力毀癱,立體奪要,強(qiáng)擊拔點(diǎn),接力突貫,立體割殲”。

火力毀癱,即集中優(yōu)勢地空火力,對敵指揮所、炮兵陣地等重要目標(biāo)實(shí)施火力打擊,癱瘓敵防御體系。立體奪要,即采取小兵力突襲、特戰(zhàn)機(jī)降等方式,在友鄰協(xié)同下,奪占、控制DX橋,掩護(hù)主力渡河。強(qiáng)擊拔點(diǎn),即以××裝甲合成突擊群在地空火力掩護(hù)下,以部分兵力向J村兩翼強(qiáng)擊,然后另一部分力量迅速向敵預(yù)備陣地穿插,攻擊其縱深要點(diǎn),協(xié)力拔除J村據(jù)點(diǎn)。接力突貫,立體割殲,即第××、××突擊群從左翼實(shí)施正面強(qiáng)攻,第××、××突擊群從右翼實(shí)施翼側(cè)攻擊,在陸航火力支援下,成兩路沿通道快速突貫,以多手段引導(dǎo)陸空火力精確打擊,連、排小編組多波次連續(xù)突擊,穿插與機(jī)降相結(jié)合,斷敵退路,阻敵增援,迅速殲滅被圍之?dāng)硦Z占X山口。然后以部分兵力協(xié)助友鄰向縱深發(fā)展進(jìn)攻,主力快速轉(zhuǎn)入要點(diǎn)控守,挫敗敵反擊,保障縱深力量前出。

2)基本戰(zhàn)法第2案

火力毀癱,立體突入,右翼主攻,連續(xù)突貫,縱深割殲。

3)基本戰(zhàn)法第3案

火力毀癱,奪點(diǎn)控要,兩翼突貫,殲驅(qū)并舉,速戰(zhàn)速決。

3.2 戰(zhàn)法方案指標(biāo)屬性值的確定及加權(quán)偏離度計(jì)算

本文所建評估指標(biāo)體系,關(guān)于二級指標(biāo)屬性值的確定,從邊境聯(lián)合反擊作戰(zhàn)需求出發(fā),結(jié)合裝備戰(zhàn)技術(shù)性能和以往部隊(duì)演習(xí)訓(xùn)練的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),由專家組綜合評判給出。針對以上3套戰(zhàn)法方案內(nèi)涵,基于不同專家對指標(biāo)屬性的賦值權(quán)重,進(jìn)行加權(quán)求值,表4為專家組對各戰(zhàn)法方案的二級指標(biāo)屬性加權(quán)賦值。

表4 對各方案屬性指標(biāo)評價(jià)結(jié)果

由于二級指標(biāo)的屬性值都是歸一化的介于[0,1]之間的值,所以它們的理想值均為1。一級指標(biāo)的屬性值用云重心理論求取,以戰(zhàn)法方案1的可行性指標(biāo)為例,計(jì)算其屬性值,其步驟如下:

1)計(jì)算六維加權(quán)云的重心向量

T=(TC1，TC2，TC3，TC4，TC5，TC6) =(0.792×0.0796，0.715×0.0796，0.864×0.3285，0.865×0.2342,0.786×0.1624,0.841×0.1157)

=(0.0630,0.0686,0.2838,0.2026,0.1277,0.0973)

2)計(jì)算理想狀態(tài)下加權(quán)綜合云的重心向量

T0=(1×0.0796,1×0.0796,1×0.3285,1×0.2342,1×0.1624,1×0.1157)

=(0.0796,0.0796,0.3285,0.2342,0.1624,0.1157)

3)進(jìn)行歸一化

4)計(jì)算加權(quán)偏離度

即距離理想狀態(tài)下的加權(quán)偏離度為0.1687,則方案1可行性指標(biāo)的屬性值為1-0.1687=0.8313,即B1=0.8313。同理可以求得方案1效益性指標(biāo)的屬性值為B2=0.8386,適應(yīng)性指標(biāo)的屬性值為B3=0.8427。

按照上述步驟可以計(jì)算出方案2和方案3的一級指標(biāo)的屬性值,見表5。

表5 各方案一級指標(biāo)屬性值

5)計(jì)算總偏離度

同樣按照上述求取一級指標(biāo)值的步驟求取方案1的總偏離度:

①三維加權(quán)云的重心向量

T=(TB1，TB2，TB3) =(0.8313×0.4600，0.8386×0.2212，0.8427×0.3189) =(0.3824，0.1855，0.2687)

②理想狀態(tài)加權(quán)綜合云的重心向量

T0=(1×0.4600，1×0.2212，1×0.3189) =(0.4600，0.2212，0.3189)

③進(jìn)行歸一化

④加權(quán)偏離度θ

戰(zhàn)法方案1加權(quán)偏離度θ1為-0.1635。

同理,可求得戰(zhàn)法方案2加權(quán)偏離度θ2為-0.2387;戰(zhàn)法方案3加權(quán)偏離度θ3為-0.2164。

3.3 用云模型實(shí)現(xiàn)評測的評語集

根據(jù)計(jì)算得到方案1的加權(quán)偏離度為-0.1635,即距離理想狀態(tài)下的加權(quán)偏離度為0.1635,則方案1的總評效應(yīng)值為1-0.1635=0.8365。同理,方案2、3的總評效應(yīng)值分別為0.7613、0.7836。分別將其輸入到評測云發(fā)生器之后,方案1激活“優(yōu)秀”的云對象，如圖3所示,方案2激活“良好”的云對象，如圖4所示,方案3激活“良好”的云對象，如圖5所示。由此得出戰(zhàn)法方案1的價(jià)值最高,方案3次之,方案2的效應(yīng)值最低。

圖3 方案1對應(yīng)云圖

圖4 方案2對應(yīng)云圖

圖5 方案3對應(yīng)云圖

3.4 結(jié)果分析

通過將各方案的效應(yīng)值輸入到評測云發(fā)生器后,方案1效應(yīng)值最高,處于優(yōu)秀水平。因此,旅指揮員應(yīng)采用戰(zhàn)法方案1實(shí)施通道進(jìn)攻戰(zhàn)斗。方案1的系統(tǒng)效應(yīng)值為0.8365,其一級指標(biāo)中可行性、效益性和適應(yīng)性的效應(yīng)值分別為0.8313、0.8386和0.8427,輸入評測云發(fā)生器后均激活了“優(yōu)秀”的云對象。進(jìn)一步考察方案1,從其底層指標(biāo)的效應(yīng)值看,仍有提升的空間,對其作適當(dāng)調(diào)整,其系統(tǒng)效應(yīng)值會更大。對作戰(zhàn)時(shí)間的可行性這一指標(biāo),方案3的效應(yīng)值比方案1大,因此可以適當(dāng)借鑒方案3的作戰(zhàn)時(shí)間統(tǒng)籌優(yōu)點(diǎn),適當(dāng)壓縮戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時(shí)間和戰(zhàn)斗實(shí)施時(shí)間,達(dá)成進(jìn)攻的突然性和完成任務(wù)的速決性,則可提高方案的綜合效能。

3.5 決策建議

基于以上分析,裝甲旅指揮員在優(yōu)化戰(zhàn)法方案時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)把握以下問題:

1)增強(qiáng)戰(zhàn)法的可行性,挖掘作戰(zhàn)空間效益。合理利用氣象、地形等條件,便于我方快速機(jī)動和隱蔽出擊,達(dá)成進(jìn)攻的突然性。J村到X山口段通道地形復(fù)雜,左路直道較多,便于我快速行進(jìn);而右路公路依山勢走向而建,海拔較高、道路較窄且較為開闊,不便于我進(jìn)行隱蔽。因此,指揮員應(yīng)注意把握作戰(zhàn)地形特點(diǎn),合理制定戰(zhàn)法方案。

2)增強(qiáng)戰(zhàn)法的可行性,提升后裝保障質(zhì)量。對控守通道之?dāng)尺M(jìn)攻戰(zhàn)斗后裝保障對象多元、種類繁多,保障任務(wù)重、難度大,指揮協(xié)調(diào)困難,保障能力直接影響戰(zhàn)斗力的發(fā)揮。因此,必須采取超常措施加強(qiáng)裝甲旅后裝保障力量,合理編組,靈活采取多種手段和方法,發(fā)揮保障力量的整體合力。

3)增強(qiáng)戰(zhàn)法的適應(yīng)性,提高戰(zhàn)法謀略的應(yīng)變能力。通道作戰(zhàn)面臨戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜多變,不確定性情況多,使原來的決策條件發(fā)生預(yù)想不到的變化,影響戰(zhàn)法方案實(shí)施。因此,指揮員在進(jìn)行戰(zhàn)法決策時(shí)還要充分考慮戰(zhàn)法的彈性,便于在戰(zhàn)場環(huán)境發(fā)生突變時(shí),能及時(shí)調(diào)整部署、迅速做出反應(yīng),把握戰(zhàn)場的主動權(quán)。

4 結(jié)束語

本文運(yùn)用云理論進(jìn)行作戰(zhàn)行動戰(zhàn)法決策問題研究,構(gòu)建戰(zhàn)法決策的云模型,通過對戰(zhàn)法方案的云重心偏離度計(jì)算,輸入云發(fā)生器評測,得到了與理想解最接近的方案。圍繞軍事斗爭準(zhǔn)備需求,結(jié)合具體任務(wù)和敵情,實(shí)證研究了裝甲旅對控守通道之?dāng)尺M(jìn)攻戰(zhàn)斗戰(zhàn)法決策問題,提出了方案優(yōu)化建議,為旅指揮員進(jìn)行戰(zhàn)法決策提供了科學(xué)借鑒。

[1] 李春立.裝甲兵作戰(zhàn)指揮學(xué)[M].北京:解放軍出版社,2011.

[2] 王世云.指揮決策與決策支持[M].北京:國防大學(xué)出版社,2011.

[3] 潘永輝,韋偉.陸軍合同戰(zhàn)斗戰(zhàn)法仿真實(shí)驗(yàn)研究[J].軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程,2014，28(2):55-60.

[4] 李德毅,孟海軍,史雪梅. 隸屬云和隸屬云發(fā)生器[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,1995,32(6):15-20.

Operational Method Decision-making of Armored Brigade’s Offensive Combat to Hostile Troops Controlling and defensing Passage Based on Cloud Barycenter Theory

ZHANG Song-chang, QU Yang

(Armored Forced Institute of PLA, Bengbu 233050, China)

Based on analyzing the factors which influence the operational action combat operational method decision-making,the evaluation index system of combat operational method decision-making is established.Considering the fuzz and incommensurability of combat operational method decision-making index,the comprehensive evaluation of different combat operational method effects is realized by calculating the cloud model representation and cloud barycenter deviation degree of each index. Focused on the passage operational action, whichis carried by an armored brigade seizure and control J village-X mountain pass direction, through applicated on three operational method,the optimal operational method is assigned scientifically and the operational method advices are put forward based on quantitative analysis results,which can provide decision-making support for the operational concept plan formulation of brigade commanders.

armored brigade; passage; offensive combat; operational method decision-making; cloud barycenter

2016-10-08

2016-11-10

全軍軍事類研究生資助課題(2014JY311)

張松昌(1985-),男,安徽六安人，碩士,研究方向?yàn)樽鲬?zhàn)運(yùn)籌與決策。 屈 洋(1964-),男,教授,碩士生導(dǎo)師。

1673-3819(2017)02-0045-06

E917

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.02.010