面向因果分析的武器装备体系效能评估

摘  要：在采用魚骨图的方法构建面向因果分析的武器装备体系效能评估指标体系的基础上，建立定性判断和定量计算相结合且支持因果分析的评估模型，最后，给出了武器装备体系效能评估算例、结果分析以及应用举例。该方法能够为武器装备体系效能评估结果进行因果分析提供依据，能够应用到不同装备编配方案的武器装备体系效能评估和择优，以及武器装备体系效能与关键评估指标的因果关系分析。

关键词：因果分析;武器装备体系;效能评估;鱼骨图

中图分类号：E92;TP391.9      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）05-0012-05

Effectiveness Evaluation of Weapon Equipment System for Causal Analysis

LI Shili

（Jiangsu Automation Research Institute，Lianyungang  222061，China）

Abstract：Firstly，the index system for evaluation of weapon system of systems which can be used for causal analysis is built by the fishbone diagram，then，the evaluation model combining qualitative judgment with quantitative calculation and supporting causal analysis is established，finally，the effectiveness evaluation example，result analysis and application examples are given. This method can be used for causal analysis of the effectiveness evaluation results of weapon system of systems，and can be applied to the evaluation and selection of weapon system of systems effectiveness of different equipment allocation schemes and causal analysis of weapon system of systems effectiveness and key evaluation indexes.

Keywords：causal analysis;weapon equipment system;effectiveness evaluation;fishbone diagram

0  引  言

武器装备体系效能评估是支持武器发展战略、规划计划的重要手段，对优化装备编配方案、作战编组模式和作战行动样式等有着重要的理论和实践意义。

武器装备体系效能评估的基础是指标体系的构建，为了构建能够支持因果分析的武器装备体系效能评估指标体系，本文将采用鱼骨图的方法，从因果联系的角度，以装备体系作战过程为分析主线，从涵盖探测跟踪、信息传输、态势感知、指挥控制、协同打击、全维防护和综合保障的整个交战过程中，通过鱼骨图的方法分析抽取出支持因果分析的过程度量指标，从而构建面向因果分析的武器装备体系效能评估的指标体系。

在此基础之上，建立定性判断和定量计算相结合且支持因果分析的评估模型，并进行了武器装备体系效能评估算例计算、结果分析以及应用举例，通过计算和分析，本文给出的武器装备体系效能评估方法能够应用到装备编配方案择优和体系效能因果分析。

江苏自动化研究所是国家重点科研单位，本文属于其主要研究方向之一仿真测试的研究内容。

1  基于鱼骨图构建评估指标体系

鱼骨图法指的是把系统中产生问题的原因及造成的结果之间错综复杂的因果关系，采用简明的文字和线条加以全面表示的方法，是一种面向解决问题的常用方法。用于表述原因与结果关系的图形为鱼骨图，由原因和结果两部分组成，左侧为原因因素，对产生结果的原因进行层层分解、步步深入、由表及里地揭示;右侧则是左侧原因导致的结果，如图1所示。

基于鱼骨图的指标体系构建思路：把武器装备体系效能低作为一个待解决的问题，通过对该问题绘制鱼骨图，从而构建指标体系，利用这种方法构建指标体系需要找出影响武器装备体系效能发挥的制约因子。由于导致武器装备体系效能低可能的因素包括探测跟踪、信息传输、态势感知、指挥控制、协同打击、全维防护和综合保障7个方面，因此建立导致武器装备体系效能低的鱼骨图如图2所示。通过鱼骨图的分析可以构建面向因果分析的武器装备体系效能评估的过程度量指标体系如图3所示，实际应用中还能通过鱼骨图对其进行进一步的细化和扩充。

2  建立评估模型

在构建基于鱼骨图的武器装备体系效能评估指标体系的基础上，建立武器装备体系效能评估模型如下：

第一步，计算能力层指标的综合评价向量，以U1为例：

（1）计算指标组合权重。采用权重求解方法计算各评价指标的排序权重，从而得到U1的判断矩阵U1和特征向量W1。

（2）制定评分等级并建立样本矩阵。将指标体系的底层指标按照统一标准进行等级化，使各指标转化为具备可比性的定量指标。

（3）对各指标进行评分，得到能力层指标的评价矩阵。定义评分细则如表1所示。

假设第k个专家给予底层指标Uij的评分为dijk，则可得能力层指标的评价矩阵DU1。

（4）按照优、良、中、一般、差五个等级设定5个评估灰类。

第1级为灰类优，其白化权函数为：

第2级为灰类良，其白化权函数为：

第3级为灰类中，其白化权函数为：

第4级为灰类一般，其白化权函数为：

第5级为灰类差，其白化权函数为：

（5）计算灰色评价系数为：

（6）计算灰色评价向量及矩阵。U1所屬各指标相对于各个评价灰类的灰色评价矩阵：

（7）对评估指标U1进行第一层次的综合评价，其综合评价向量为：

B1=W1·R1

其中，W1为U1各下层指标的权重。

第二步，对U2，…，U7重复第一步，得到B2，…，B7。

第三步，计算武器装备体系效能。对评估指标U进行第二层次的综合评价，由Ui的评价结果向量Bi可得U对其下层指标Ui各评价灰类的灰色评价矩阵为：

R=[B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7]T

则U的综合评价结果为：

B=W·R

由此得到的武器装备体系效能的综合评估值为一个向量，如果按最大原则确定武器装备体系的等级评估误差较大，且无法进行对比和择优，所以本文采用灰色系统理论的方法对B进行单值化处理，从而得到综合评估值为：

E=B·CT

其中，C是依据5个等级对应评分标准中的数值得到的各个评价灰类等级的等级值向量。

3  评估算例

在构建如图3所示的基于鱼骨图的武器装备体系效能评估指标体系的基础上，假设该指标体系权重与打分结果如表2所示。

定义具体评分细则如表3所示。

计算得到体系综合效能评估值为6.875，通过与评分细则比较，得出评估结论为：该武器装备体系效能为良。

4  应用场景分析

该评估方法可应用到以下两个方面：

（1）编配方案择优。假设目前有4种装备编配方案，分别为A、B、C、D，各方案之间的区别如表4所示。

通过计算可以得到不同编配方案的效能值如表5所示，从而得出体系效能最高的是方案A，实现了对多个方案的择优。

（2）因果分析。因果分析是本文方法的最大优势，通过鱼骨图构建评估指标体系，然后建立支持因果分析的评估模型，通过Matlab绘制指标与效能之间的关系图，用于分析指标与体系效能之间的关系。

以指标U11、U12为例，在上述算例的基础上分析这两个指标与体系效能之间的关系，如图4所示。

从图4中可以看出，当指标U11、U12从0至10不断提高时，体系效能E也不断提高，但是提高的幅度是不同的，且在其他指标不变的情况下，体系效能E的值保持在6.2至7.0之间，效能等级为良。

5  结  论

武器装备效能评估是一项复杂庞大的工作，指标体系的构建是其中的关键所在，本文采用鱼骨图的方法构建了面向因果分析的武器装备体系效能评估指标体系，并采用定性判断和定量计算相结合且支持因果分析的评估模型评估了武器装备体系效能，该方法不仅有助于定量地分析各种因素与体系效能的因果关系，还能为不同装备编配方案的武器装备体系效能评估和择优提供更合理、更准确的数据，并且能够从因果分析的角度为提高武器装备体系效能的关键指标优化提供理论和数据依据，具有较强的实用性。

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作者简介：李施荔（1986-），女，汉族，浙江衢州人，硕士，工程师，研究方向：体系建模与仿真。