基于多属性群决策理论的武器装备体系评价方法

徐林生,王执铨

(1.南京理工大学自动化学院,江苏南京 210094,2.总装63961部队,北京 100012)

在武器装备论证过程中,经常需要对装备体系进行评价。如武器装备体制论证、研制规划论证时,不但需要量化评估武器装备体系的固有能力,往往还需要对体系的总体水平进行横向对比。选择相对科学的评价方法对装备体系进行客观评价,既是优化确定论证方案的需要,也是最终制定武器装备建设规划和计划的决策依据。

目前,对武器装备体系固有能力(如体系作战效能等)研究相对活跃,逐步形成了以体系对抗仿真为核心的评价体系,即依托相对真实的作战想定进行作战仿真推演,以“战损比”、“贡献率”等仿真结果作为评价某个装备体系的依据。

这类评价方法可在一定程度上反映体系对抗能力,对武器装备体系建设决策发挥了重要的支撑作用。但在以往的论证工作中,对某个装备体系与国外同类体系之间的横向对比重视不够,对相应的评价方法、评价准则和具体应用等缺乏深入研究,以至于在论证过程中只能对比主要指标或简单进行定性分析,在一定程度上影响了规划论证的科学性。

本文针对这一问题,引入了一种基于多属性群决策理论的装备体系评价方法,提出了确定多属性评价指标体系的思路,并给出了该评价方法的应用示例和初步结论。

1 武器装备体系多属性评价方法

多属性决策又称有限方案多准则决策,其核心是根据不同属性或准则要求,对多个备选方案进行综合评价后排定各方案优劣次序,再从中择优。当决策者为多人时,则称为群决策问题。武器装备体系建设论证,实际上是典型的多属性群决策问题,笔者通过研究和论证实践,认为对武器装备体系的评价可参照 TOPSIS方法处理[1-2],其决策步骤如下:

构建规范化决策矩阵:为不失一般性,假定要对m个体系进行评价,参与体系评价的专家群有n个成员,选定p个评价属性,各属性的权重为w1,且满足每个专家可采用相同或不同评价准则,则专家i(i=1,2,…,n)对各个体系方案的评价可记为:

式中:aijl表示第i个专家按第l个属性对第j个体系方案的评价,它可以用指标、专家排序、打分或其他方式赋值,本文建议采用基数型数据,以具体指标值及专家百分制打分作为评价。每个专家采用相同准则,则以TOPSIS法为基础的多属性群决策方法包括以下4个步骤:

1)对决策矩阵做规范化处理

专家群成员通常在行业内优选,如取每个专家对体系评价具有相同重要性,则群决策矩阵G为:

而加权规范化群决策矩阵为:

2)确定理想点和负理想点

理想点U*=(u*1,u*2,…,u*p),其中:

对效益型属性有:

对成本型属性有:

负理想点U°=(u°1,u°2,…,u°p),其中 :

对效益型属性有:

对成本型属性有:

3)计算广义距离测度

第j个体系方案到理想点的距离测度为:

第j个体系方案到负理想点的距离测度为:

4)确定专家群对体系的评价排序

第j个体系与理想点的相对接近程度可用下式表示:

显然,Tj能够基本反映第j个体系的合理程度,Tj值越大,方案j越优,可根据Tj值大小确定各体系的优劣次序再进行评价决策。该方法既可用于从不同体系规划方案中选优,也可用于同类装备体系总体水平之间进行横向对比。

2 确定多属性评价指标方法

由于武器装备体系大都属于复杂系统,影响体系评价结果的因素众多,且不同装备体系往往有不同的特性表征,能否确定一套合理的评价准则或评价属性,实际上是能否有效使用上述体系评价方法的关键。

按照系统科学观点[3],“系统”有“元素”、“结构”和“环境”3个要素,一个“系统”的优劣由“元素”品质高低、“结构”优劣及该系统与“环境”之间的作用关系决定。任何武器装备体系都可视为一个“系统”,其各种能力的高低、结构组成的优化程度、适应性及可持续发展能力的大小等,共同决定了该武器装备体系的优劣[4]。任何装备体系都可划分“能力属性”、“结构属性”、“适应性属性”和“演化属性”4个属性类型,建立评估所需的“多属性评价指标体系”,如图1所示。

4个属性类型具体内涵如下。

2.1 能力属性

能力属性指用来描述装备体系各种能力的属性,不同装备体系通常用不同能力属性来表征,一般包括“范围型能力属性”、“程度型能力属性”、“时效型能力属性”和“费效型能力属性”等。

1)范围型能力属性表征装备体系各种能力范围的尺度,既包括最大能力指标,也包括能力范围组合的合理性。如对“火力拦截体系”来说,该类属性既要表征“最大拦截能力”,也应表征构成远中近、高中低拦截火力系列化的合理程度。

2)程度型能力属性表征装备体系各种能力有效程度的尺度,如对不同距离目标、不同类型目标的“发现概率”、“命中精度”、“毁歼概率”及“可靠性”、“出勤率”等 。

3)时效型能力属性表征装备体系遂行任务时效性的能力尺度 ,如“远程输送能力”、“战场机动能力”和“快速反应能力”等。

4)费效型能力属性表征装备体系遂行任务经济性的能力尺度 ,如“费效比”、“采购价格”和“维修保障成本”等。

2.2 结构属性

结构属性指用来描述体系结构合理程度的属性,通常包括“能力构成的完备性”、“功能搭配的合理性”、“技术体制的互补性”、“与相关体系的匹配性”等。“结构属性”的优劣,往往决定着体系“整体涌现”能力的大小。

1)能力构成的完备性指装备体系各个能力“维”是否存在缺失或明显“短板”。

2)功能搭配的合理性指装备体系中各个武器装备型号的作战功能之间是否搭配合理,及编配结构合理性、“三化”水平高低等。

3)技术体制的互补性指装备体系中各个武器装备型号的技术体制、功能特点、作用方式之间是否有效互补。

4)与相关体系的匹配性指装备体系与其他相关体系之间有机衔接、相互支撑能力,如陆军防空体系与空军防空体系间的匹配性等,反映该体系融入一体化联合作战的能力。

2.3 适应性属性

适应性属性指用来描述装备体系适应能力的属性,主要包括“对作战需求的适应性”、“对作战对象的适应性”、“对作战模式的适应性”等。

1)对作战需求的适应性指装备体系功能定位的准确性,反映体系对作战需求、使命任务要求及其变化的适配程度。

2)对作战对象的适应性指装备体系对作战对象及其发展变化的适应性。如对陆军防空体系来说,它指对空袭兵器不断发展、新型空袭兵器不断出现的适应能力。

3)对作战模式的适应性指装备体系对不同类型作战模式如高原山地作战、两栖作战、反恐作战等不同类型作战的适应性,反映体系满足应对多种安全威胁、完成多样化军事任务的能力。

2.4 演化属性

演化属性指用来描述装备体系发展变化特性的属性,通常应包括“基本结构的稳定性”、“能力保持的持久性”、“持续发展的继承性”等。

1)基本结构的稳定性指从发展观点看,装备体系构架、骨干型号要能保持相对固定,反映体系的成熟程度。

2)能力保持的持久性指装备体系能尽可能长时间地保持功能状态不落后的能力,反映体系技术水平的先进性。

3)持续发展的继承性指装备体系适应继承发展、可持续发展的能力,反映装备体系长远建设的科学性等。

需要说明的是,不同装备体系往往属性数量不同、属性权重不一,尤其是能力属性具体构成各异,实际应用时可参照上述做法酌情处理。

3 计算示例

按本文提出的多属性群决策方法,对C国某个武器装备体系与国外同类装备体系进行了对比评价。评价由本行业10余名资深论证专家参与,采取统一评价准则,每个专家独立给出各个属性的权重,并按百分制对各属性赋值(部分能力属性赋值采用具体指标值),最终得出如下排序结果(＞表示优于):

A国(0.874)＞B国(0.774)＞C国(0.184)＞D国(0.101)＞E国(0.031)

4 结 论

根据这一排序结果可得出所需体系评价结论。如对该装备体系来说,上述结果表明A国、B国的装备体系明显占优,而后3国基本处在同一水平档次。如果在评价对象集中加入不同年代装备体系,利用上述方法即可大致确定某个装备体系与哪个年代的国际先进水平相当;将多个体系论证方案纳入评价对象集,通过计算上述排序,即可从不同体系论证方案中选优。上述评价结果,都是装备体系建设所需的重要决策依据。

最后需要指出的是,基于多属性群决策理论的体系评价方法有其局限性,比如它要求各属性之间相关性尽可能小,要求专家评价尽可能客观准确,但与只进行定性评价相比,这一方法集中了集体智慧、降低了个人偏好影响等不利因素,可显著提高评价结论的科学性和正确性。初步应用表明,只要精心组织、科学实施,利用本文介绍的评价方法可较好地解决武器装备体系的对比评价问题,对提高体系建设规划论证质量和决策水平具有较大应用价值。

[1] 岳超源.决策理论与方法[M].北京:科学出版社,2003:212-214.YUE Chao-yuan.Decisionmaking theory and method[M].Beijing:Science Press,2003:212-214.(in Chinese)

[2] 李荣钧.模糊多准则决策理论与应用[M].北京.科学出版社.2002.147-151.LI Rong-jun.Fuzzinessmu lti-ru les decisionmaking theory and application[M].Beijing:Science Press,2002:147-151.(in Chinese)

[3] 许国志,顾基发,车宏安.系统科学[M].上海.上海教育出版社.2000.17-25.XU Guo-zhi,GU Ji-fa,CHE H ong-an.System science[M].Shanghai:Shanghai Education Press,2000:17-25.(in Chinese)

[4] 刘国靖.军事活动项目化管理论[M}.北京.军事科学出版社.2008.207-214.LIU Guo-jin.Military affairs activity item management theories[M].Beijing:M ilitary Science Press,2008:207-214.(in Chinese)