辅助决策技术在作战实验中的应用研究

毕亚港

(军事科学院 军事运筹分析研究所，北京100091)

作战实验中使用辅助决策技术的传统做法是首先从理论上进行探讨，界定概念和研究方法，然后设计决策支持技术的框架和实现途径。传统做法中，辅助决策技术主要用于实现模拟仿真系统的功能，例如:结构化的作战实验过程实现、信息查询、模型计算和结果的初步分析。但是这种做法并没有很好地体现辅助决策技术在作战实验中的重要性，决策结果的正确与否对作战实验影响有限，辅助决策的探索性也不能得到充分展开。

在作战实验中合理应用辅助决策技术，需要明确以下三个问题:一是要认清决策问题，在作战实验过程中有许多问题需要分析研究，比如，资源分配问题，仿真模拟软硬件实现问题，关键节点决策问题等等，其中决策问题的有效解决至关重要，因此理解和明确决策问题的类型和特点是解决问题的有力基础;二是要明确决策的方法，决策问题的解决有许多决策理论和方法可以运用，根据作战实验的具体要求，针对决策问题的类型，科学地选择决策方法是必要条件;三是要提高决策的效率，作战实验过程决策问题的解决需要决策支持工具的有效帮助，高效率和正确的决策是保证作战实验顺利进行的重要保障。

因此，在本文的研究中，对于作战实验中辅助决策技术的应用采用了分步走的方法，以达到具体问题具体分析，有效解决的目的。具体步骤是:首先明确决策问题，根据作战实验参与人员的主要工作，归纳和整理可能遇到的决策问题，对作战实验参与人员以及辅助环境等进行界定;其次通过明确不同作战实验参与人员所面临的不同决策问题，确定合适的决策理论和方法，找到解决作战实验中不同决策问题的较为成熟和有效的决策技术手段和步骤;最后，建立作战实验综合决策支持系统，根据作战实验决策人员的特点、决策问题的类型和决策方法的选择，确定决策支持系统的功能、结构和作用。

1 决策问题的界定

作战实验辅助决策的对象是参与作战实验的各类人员，根据各类人员所担负的主要任务不同，可分为三类:组织计划人员、军事分析人员和技术保障人员，不同类型人员面临的决策问题也有所区别。

(1)组织计划人员的决策问题分析。组织计划人员在作战实验的计划和管理中经常会遇到不确定性的决策问题，例如:作战实验的经费预算应该如何确定，既要考虑可能的支出，也要顾及额外的费用。参与作战实验部队如何选择，需要兼顾部队的作战能力和作战实验的要求。决策问题中的许多因素是组织计划人员无法控制的，通常把决策人无法控制的因素，即能够引起决策问题的不确定性的因素，称为自然状态。由于未来自然状态的不确定性，决策人无论采取什么行动，都会因为自然状态的不同而出现不同的结果。因此，组织计划人员的决策问题通常可以归纳为随机性决策问题。

(2)军事分析人员的决策问题分析。军事分析人员在作战实验中主要构造军事想定和分析实验结果的军事意义，经常会遇到多目标决策问题。例如:作战行动的具体设计，动用最少的部队和装备，运用最有效的战术，达到最好的作战效果。在一次作战行动中，通常有多个目标需要达成，军事分析人员要在有限的资源内做出科学的决策。由于决策问题的目标有多个，目标之间难于比较，或存在矛盾性，具有多目标决策问题的特点。因此，军事分析人员决策问题可以归纳为多目标决策问题。

(3)技术保障人员的决策问题分析。技术保障人员在作战实验中提供技术、软件和设备的支持，经常会遇到投票表决和专家咨询的决策问题。例如:作战实验中各种数据的处理能否达到结果分析的要求，要考虑数据格式和标准的确定、数据采集的方法和手段、数据分析的理论和方法等。作战实验的软件系统应该采用的技术路线，各类技术专家可以从不同的角度提出各自的见解，通过征求专家的意见确保软件系统的科学性和可行性。技术保障人员通常由各类专家组成，具有不同的知识结构，可以发挥集体决策的优势，得到保证作战实验顺利进行的正确决策。因此，技术保障人员的决策问题可以归纳为群决策问题。

经过上述的分析和研究，按照作战实验参与人员决策内容划分，初步确定随机性决策问题、多目标决策问题和群决策问题为主要的研究内容，这三种类型的决策问题在作战实验过程中各类参加人员都可能遇到，因此，作为研究重点深入分析和探讨。

2 辅助决策技术

2.1 随机性决策分析

随机性问题的决策一般应用随机优势决策方法。随机优势决策方法采用期望效用准则求解决策问题，要求决策人具备方案偏好的全部信息，在实际的决策过程中，由于决策人的认识偏差和量化误差，确定唯一的足够准确的效用函数存在困难。决策分析人员经常只能获得关于偏好的部分信息，依据部分信息将各个可行方案排成偏序。随机优势决策规则是利用获得的部分信息形成偏序的一种规则，其基本思路是:仅仅判断决策人的效用函数是否属于某个特定的类，如果对这种特定的类的效用函数均有行动ai≻aj，则可以把一部分非优势方案或行动aj删除，就可以缩减有效行动集，以便作进一步选择，最终选定相对优势最大的方案。

图1 随机性问题决策过程

随机性决策问题具有如下的特点:决策人面临多个行动方案可以选择，问题的自然状态具有不确定性，由于自然状态的不确定性会导致后果的不确定性，后果的价值待定。一个实际的随机性决策问题求解过程，主要通过5个步骤完成。如图1所示。

(1)接收、处理、选择储存并显示信息。要从输入的信息中选择、储存与决策有直接关系的信息，减少冗余并变换成需要的形式用于情况识别和效益评价。这些信息需要及时更新。

(2)构造决策问题，主要为决策问题提供可能的方案，并且确定决策的目标。

(3)确定各种决策可能的后果，主要设定各种后果的发生概率，估计各种决策的结果。

(4)确定决策人对后果的偏好，即确定各种后果对决策人的实际价值。

(5)备选方案进行评价和比较。对于一般的决策问题，根据效用理论计算各种后果的效用值，进而计算各个方案的期望效用，选择期望效用最大的方案。也可以根据决策问题的特点，选择其他的评价准则。如果没有达到预期效果，则返回第二步重新进行方案制定与判断、选择。

2.2 多目标决策分析

在作战实验中，对作战方案的研究通常从多个方面进行考虑，如敌人损失最大，我方消耗最小等，这就是多目标决策问题。只有对各种因素的指标进行综合衡量后，才能做出合理的决策。但是在作战实验中，不可能实现对每一个目标的面面俱到，因此往往采用化多为少的方法，简化目标数量，抓住主要矛盾。由于直接解决多目标问题的最优化比较困难，于是很多人想办法将它们化为较容易求解的单目标或双目标问题。由于化法不一，就形成多种方法，例如主要目标法、优选法、数学规划法、线形加权和法、平方和加权法、分层序列法和层次分析法等。

由于层次分析法(AHP)是一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法，它可以将决策者的经验判断给予量化，对目标结果复杂且缺乏必要的数据情况比较实用。因此，在解决作战实验中的多目标决策问题时我们往往采用层次分析法。

层次分析法解决多目标决策问题的基本思路是:首先找出决策问题的主要因素，按目标、准则、措施等分类;然后构造一个各因素之间相互联结的层次结构模型，按目标、准则、措施等分类，从上到下将各类因素排列于不同层次，构成一个层次结构图;根据层次结构图确定每一层的各因素的相对重要性的权数，直至计算出措施层各方案的相对权数，得到各方案的优劣次序，供决策者选择。

2.3 群决策分析

群决策问题具有如下特点:①决策人是多个，组成群，群中成员的地位平等或者基本平等，群中的每个成员都是决策者;②备选方案是给定的，即方案集已知，群只要从该方案集中选出最优的或令人满意的，或者决策群能接受的一个方案即可。群决策所涉及的领域很广，有投票表决体制，社会选择理论，委员会理论，队论与分散决策，递阶优化，专家评估，一般均衡理论，对策论，谈判与仲裁等等。

在群决策问题中，群的组织结构大致可以分为两种形式，一是递阶的权力结构，其特点是有明确的层次结构;二是委员会，其特点是群中各成员之间地位平等，原则上各成员的权力基本相同。根据委员会基本职能的不同，又可分成两种，一种是作为权力机构的委员会，另一种是作为参谋班子或咨询机构的委员会。前一种委员会本身就是决策实体，基本功能是要集结各成员的偏好以形成群即社会的偏好，得到最终决策。后一种委员会中各成员的权力虽然平等，但其作用是提供各成员的经验、知识和信息，帮助决策人作价值判断，真正的最终决策往往要由组建委员会的高级行政人员来做。以上两种委员会决策问题的另一个重要区别在于前者往往有现成的备选方案集，而后者则通常要在研究问题的过程中形成方案，再给出对各方案的评价意见。在作战实验过程中，作战实验参与人员大都扮演参谋角色，或者是以专家咨询方式出现，目的是为上级机关、指挥部门或者决策机构提供必要的建议和意见，因此在作战实验过程中对于群决策问题，我们一般采用第二种委员会的形式组织群，进行专家咨询决策。

专家咨询问题的系统方法是从系统的角度认识决策问题，运用系统的方法求解决策问题，该方法通常包括如下步骤:专家和参与者的选择;问题的阐述;产生备选方案;各方案的评价与选择;选定方案的实施与管理;上述某些步骤的反复迭代。

(1)专家和参与者的选择。在这一步要确定所需专家的人数与类型。这不仅要根据问题本身的性质和复杂性，还要考虑准备用什么方法求解问题。决定具体人选时要考虑两个因素，一是广泛的代表性，对所研究问题持有各种不同观点的人都应当有代表参加;二是较高的学术造诣，所选的专家应该具有广博的专业知识和丰富的实践经验。

(2)问题的阐述。这是整个问题求解过程中的关键性步骤。这时要明确总目标，规定各种约束条件。在群的成员对同一证据有不同理解时，要鼓励他们畅所欲言，发表各种意见，进行充分讨论。

(3)产生备选方案。这一阶段要提出有可能解决问题的各种措施，很可能会有许多能够达到目标的方针政策和可供选择的行动步骤。产生备选方案的方法很多，可以分成两大类:一类强调自由思考，另一类强调对问题的求解作结构上的引导。第一类方法中又包括鼓励专家发表意见的方法和收集专家意见的方法。系统结构的探索包括系统的分解与综合，首先要把问题分解成定义明确的一组要素，再把要素综合成整体，要通过关联矩阵、关系图、信号流图等把含糊不清的思维模型变成直观清晰的结构模型。

(4)方案的评价与选择。这一阶段要对上一阶段生成的各种备选方案作出评价，以确定各方案满足目标及达到目的的程度，再根据事先规定的若干准则从中找出一个付诸实践。由于各准则的不可公度性，方案与方案的直接比较难以进行，所以要采用某种定量化的办法和投票的方法。仿真模型可以用较少的时间和费用来评估哪个方案更适于解决问题，根据具体情况可选用解析的或者经验的仿真模型。

(5)方案的实施与管理。要把选定的方案付诸实施，需要认真制订规划，完整的规划应当有实施方案的行动步骤、实施框图和每一步行动的结果。常用的方法用进度表、计划评审技术(PERT)、关键路径法(CPM)、规划设计进度和预算系统(PPBS)等。

(6)迭代过程。对系统的探索必然会有反复，复杂问题不可能一下就作出完善的决策。这有多方面的因素，其中最重要的原因是参与决策的人们在对复杂系统的研究过程中会有新的体会，这使他们对问题有进一步的了解。其次是对待解决问题的艰难认识过程迫使他们思考第一次提出的方案是否完善，对有关问题的考虑是否周到。在方案实现之前，任何方案都只是暂时性的，即使是选定的所谓最终方案也是如此，因为有可能出现某种科学技术的重大突破，使方案再次发生变化或修改。

3 作战实验综合决策支持系统

作战实验中决策问题的有效解决还需要在作战实验中为辅助决策提供必要的环境。而建立作战实验决策支持系统，是辅助作战实验参与人员开展决策问题的研究，尽可能得到正确决策结果的有效途径。决策支持系统是综合利用大量数据，有机组合众多模型，通过人机交互，辅助各级决策者实现科学决策的系统。决策支持系统是模型库系统、数据库系统、知识推理系统、人机交互系统四者的有机结合体。

决策支持系统具有以下特性:①用定量方式辅助决策，而不是代替决策;②使用大量的数据和多个模型;③支持决策制定过程;④为多个管理层次上的用户提供决策支持;⑤能支持相互独立的决策和相互依赖的决策;⑥用于半结构化决策领域。结构化决策指决策目标是确定的，可选的行动方案是明确的，或方案数量较少。非结构化决策的目标之间往往是相互冲突，可供决策者选择的行动方案很难加以区分，且某些行动方案可能带来的影响有高度不确定性。决策支持系统适合于半结构化决策领域，即在解决结构化决策的基础上扩大多种决策方案，通过人机交互由人来选择和判断，解决某些不确定因素，得到人未预想到的辅助决策信息。

决策支持系统是开展辅助决策的工具。目前常见决策支持系统有:分布式决策支持系统、群体决策支持系统、组织决策支持系统、智能决策支持系统、高层决策支持系统、自适应决策支持系统、战略决策支持系统等。

在作战实验过程中，面对不同环境、不同阶段、不同问题，以上各类不同的决策支持系统可以在不同方面对决策进行支持，而任何一个单独的系统都不能完全有效地支持一个决策形成的所有阶段，在对决策形成的过程中，它们各有优缺点。因此，针对作战实验的决策支持系统应当是充分融合解决作战实验主要决策问题各项有效技术，综合集成这些系统，形成可以支持决策形成全过程的综合决策支持系统(General Decision-making Support System，GDMSS)。综合决策支持系统在整个作战实验过程不同阶段的应用如图2所示。

图2 综合决策支持系统在作战实验中的应用

综合决策生成系统是用户与计算机交互的支持用户决策生成全过程的信息系统。其用户可以是单人或群体，对用户的支持是直接的也可以是间接的，决策生成过程可以用不同的方法展现，用户与计算机的交互是多维的。该系统的重点在于在决策生成的全过程为用户提供支持，其发展方向为智能化和分布式。

1 军事科学院军事运筹分析研究所.作战实验理论与实践［M］.北京:军事科学出版社，2008.

2 陈文伟.决策支持系统教程［M］.北京:清华大学出版社，2004.

3 岳超源.决策理论与方法［M］.北京:科学出版社，2003.

4 MARAKASG M.21世纪的决策支持系统［M］.北京:清华大学出版社，2002.