基于直觉模糊多属性决策的装备作战适用性评估方法

张 宇，安志琦

（1.陆军装甲兵学院演训中心，北京 100072；2.航天工程大学宇航科学与技术系，北京 101416；3.航天工程大学航天指挥学院，北京 101416）

0 引言

装备作战试验用于考核武器装备在接近真实作战环境下的性能和能力［1］。作战试验重点就是在接近真实的作战使用环境中检验武器装备的作战效能和作战适用性［2］。因此，作战适用性的测试和评估是作战试验的核心内容之一，合理地评估装备作战适用性具有重要作用。

装备作战适用性是指武器装备能被满意地投入到战场使用并维持的程度［3］。装备作战适应性评估是解决作战适用性考核评价的关键，也是装备能够适应作战任务和环境的主要参考依据。由于装备适用性测试比较复杂，涉及到多个方面不同指标的测试评价，合理地评估装备作战适用性较为困难［4］。目前的装备作战适用性研究主要分为概念、框架及内容的研究［5-6］，以及评估理论与方法研究等两个方面［7-9］。科学、合理地评估装备作战适用性，需要全面分析适用性影响因素，研究不同指标对结果的影响，从而最大程度保证评估结果的客观、公正［10］。目前，许多适用性的评价需要依靠决策者的个人知识、经验判定，但是基于决策者模糊评价等级信息的评估问题没有得到有效解决，如何基于不同指标的评价信息获得整体作战适用性评估结果成为需要解决的难题。此外，现有方法对评估过程中的不确定信息处理不够合理，忽略了许多不确定信息，使得评估结果的有效性降低。因此，本文采用基于直觉模糊多属性决策的装备作战适用性评估方法，提高对不确定信息的处理能力，同时可以获得更加合理的评估结果。

1 基本知识

直觉模糊多属性决策是利用直觉模糊集解决多属性决策问题，能够有效处理不确定信息的决策问题。针对装备作战适用性评估过程中不确定信息的多属性决策问题，本文采用直觉模糊集进行处理。本节对直觉模糊集相关理论进行简要介绍。

定义4［13］设集合A、B 和C 为论域X 上的直觉模糊集。直觉模糊集的相似度满足如下准则：

2 装备作战适用性评估指标体系及权重确定方法

装备作战适用性评估指标是进行评估的基础，获得有效的评估结果首先需要建立合理的指标体系。此外，指标权重对评估结果具有重要作用，因此，科学确定各个指标的权重是获得合理威胁评估结果的重要保证。

2.1 评估指标体系

武器装备需要适应不同的作战任务、作战环境、作战类型等，因此，影响武器装备作战适用性的因素很多。通常影响装备作战适用性有武器装备作战使用适用性、环境适用性、保障适用性等装备本身的属性；也有针对作战任务的任务适用性；还有其他因素，如与实际编制相关的作战编成等。

评估装备的作战适用性首先需要建立评估指标体系，指标体系需要符合评估类型特点和实际需要［14］。针对装备作战适用性影响因素，从装备作战适用性试验可测性的角度，可以将适用性评估指标分为5 个方面：作战使用适用性、作战环境使用性、作战保障适用性、作战任务适用性、作战编成适用性。根据这5 个方面可继续分为多个二级指标，装备作战适用性评估指标体系如图1 所示。

图1 装备作战适用性评估指标体系

2.2 指标权重确定方法

指标权重对装备作战适用性评估结果具有重要影响，合理地确定指标权重是评估的基础［15］。本文权重确定方法采用基于专家评估的群决策方法。设n 个属性U1～Un，专家通过直觉模糊数进行评价，得到指标重要度评估矩阵的IFN 表示。

各个专家给出的决策意见应当一致，因此，各个专家的总体重要度之间的相似度应当越大越好。因此，建立如下权重优化模型：

求该非线性模型，则可以获得相应的指标权重。

3 装备作战适用性评估方法

装备作战适用性评估是基于各个指标作战适用性的评价等级结果，对装备的整体作战适用性级别进行评估。

步骤1：确定评估指标及权重。

本文的权重确定算法需要根据专家对指标重要度的评估结果计算得到。由于每个专家的知识经验不同且有自己的研究领域，针对自己的研究领域给出的评估结果更加有效，因此，采用分级指标权重确定方法。例如，对于两级指标体系，首先根据总体研究专业专家的评估意见，进行第一级的指标权重的确定；然后，针对各专业方向的专家评估意见，再进行第二级指标权重的确定；最后将二层的权重综合获得每个指标的权重。按照2.2 节指标权重确定方法，将分级指标权重相乘，n 个指标的权重表示如下：

步骤2：确定评估矩阵。

设有p 个待评估目标，n 个指标属性，通过作战适用性测试试验，评估等级矩阵L 为

4 评估算例

有4 种装备进行了作战适用性的测试，根据测试结果对作战适用性进行评估，给出每种装备的作战使用性的最终结论。评估等级k=5，对应的含义为：优秀，良好，一般，较差，很差。评估等级与IFN的对应关系如表1 所示。

根据本文的计算方法，按照如下步骤进行作战适用性评估。

步骤1：计算指标权重

根据建立的指标体系，对各个指标的权重进行计算。基于专家给出的区间直觉模糊信息，利用非线性优化模型进行优化，获得不同级别的指标权重。

表1 评估等级对IFN 的对应关系

以作战使用适用性O1的二级指标为例，设3 名专家对使用安全性U1、使用可靠性U2、人机交互性U3进行指标重要度评估，获得IFN 表示的重要度矩阵如表2 所示。

表2 指标重要度专家评估信息

根据式（5）和式（6）建立模型，利用MATALB 遗传算法工具箱进行求解。由于本模型为求最大，因此，将目标函数取反，应用遗传算法，求解权重的迭代寻优曲线如图2 所示。

图2 权重求解迭代曲线

获得的权重结果为W=［0.423 2，0.274 3，0.301 9］，与O1权重融合，则二级指标U1、U2、U3的权重为［0.095 2，0.061 7，0.067 9］。其他指标可按相同的方式进行计算，可以得到评估指标及相应的权重信息如下页表3 所示。

步骤2：确定评估矩阵

评估矩阵根据相应的作战适用性测试结果获得，每个指标的使用性用评估等级L1～L5表示。4 种装备E1、E2、E3、E4的作战适用性评估矩阵如表4所示。

表3 评估指标权重信息

表4 装备作战适用性评估矩阵

根据表1 的对应关系可将表4 适用性等级表示转化为IFN 表示。

步骤3：根据式计算贴近度

步骤4：计算适用性对应的等级

装备E1、E2、E3、E4的最大相似度为［0.849 9，0.894 0，0.914 0，0.850 8］。对应的等级为：［L2，L3，L1，L4］。

根据等级对应关系，装备E1的作战适用性评估结果为良好，装备E2的作战适用性为一般，装备E3的作战适用性评估结果为优秀，装备E4的作战适用性评估结果为较差。

5 结论

针对不同装备作战适用性等级的评估问题，本文提出了一种直觉模糊多属性决策的装备作战适用性评估方法。首先建立了装备作战适用性评估指标体系，提出了基于群决策的权重确定方法；然后给出了基于相似度方法的作战适用性评估流程；通过评估算例，验证了本文方法的有效性。本文提出的方法能够有效决策装备作战适用性等级评估的问题，同时可作为装备作战其他方面评估和决策的参考。