劉 瑋,周華任,黃春艷,3

(1. 陸軍工程大學,江蘇 南京211101;2. 73123部隊,福建 福清350300;3. 91860部隊,上海 200000)

1 引言

陸軍合成旅作為戰(zhàn)役基本單元,可獨立遂行多種作戰(zhàn)任務(wù),是實現(xiàn)陸軍“機動作戰(zhàn)、立體攻防”建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略要求的拳頭力量。裝備戰(zhàn)斗力作為合成部隊戰(zhàn)斗力建設(shè)的重要內(nèi)容,深入研究其評估模型,便于部隊指揮員掌握裝備整體態(tài)勢,找出影響戰(zhàn)力提升的短板因素,把握下步裝備工作重點。

當前對裝備戰(zhàn)斗力評估的研究,最突出問題就是:定性太多,定量不足。從相關(guān)文獻來看,具體表現(xiàn)為以下3個方面:一是在指標體系建立上,定性指標較多,文獻[1,2]均將人與裝備的有效結(jié)合這類難以量化的納入指標體系。二是在數(shù)據(jù)采集上,部隊大量的裝備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有得到充分調(diào)用,在文獻[3-8]中,普遍采用的是選取專家經(jīng)驗打分或進行問卷調(diào)查。三是在方法應(yīng)用上,較多的為層次分析法,模糊綜合評判法,這些方法更多地依賴于主觀數(shù)據(jù),客觀性不足,如文獻[7,8]。

本文首先依據(jù)裝備戰(zhàn)斗力五要素[9,10]理論,建立裝備戰(zhàn)斗力評估指標體系,并給出各指標的換算公式,其次以某合成部隊掌握的裝備數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)為例,選用組合的灰色-熵權(quán)法對其裝備戰(zhàn)斗力進行實證評估,最后給出該合成部隊裝備戰(zhàn)斗力的評估結(jié)果。

2 合成旅裝備戰(zhàn)斗力指標體系構(gòu)建

合成旅作為軍改后陸軍主要突擊力量,其特點是編制縮小裝備齊全。從裝備特點和聯(lián)合作戰(zhàn)的要求來看,合成旅裝備戰(zhàn)斗力主要由打擊力、機動力、信息力、防護力、保障力(以下簡稱五力)等5大要素組成,其具體指標體系如表1所示。限于篇幅,這里重點就裝備打擊力指標構(gòu)建展開論述。

表1 合成旅裝備戰(zhàn)斗力評估指標體系

2.1 裝備打擊力

裝備打擊力,一般指起主要殺傷作用的武器和武器系統(tǒng),直接作用于目標所產(chǎn)生的殺傷力和破壞力。這就包含了命中能力和毀傷能力兩個方面,其中命中是打擊的結(jié)果,毀傷是效果的體現(xiàn)。因此影響裝備打擊力的因素主要有4個即:配發(fā)多少打擊裝備、打擊裝備完好程度,裝備命中率如何及命中后毀傷效果。針對合成旅實際場景,其下屬指標可概括為:裝備配套率、裝備完好率、平均命中率、平均毀傷率等4個。

2.1.1 裝備配套率

配套率指合成部隊的火力打擊裝備在現(xiàn)有裝備編制下的數(shù)量情況,其計算公式為

(1)

其中rmatch為裝備配套率,λ配發(fā)為現(xiàn)有裝備數(shù),λ編制為編制裝備數(shù)。

2.1.2 裝備完好率

完好率指合成部隊的火力打擊裝備在現(xiàn)有裝備編配下的質(zhì)量情況,其計算公式為

(2)

其中rintact為裝備配套率,λ完好為完好裝備數(shù),λ配發(fā)為現(xiàn)有裝備數(shù)。

2.1.3 平均命中率

在這里,將所有種類的火力打擊裝備的命中率求加權(quán)平均值作為合成部隊的平均命中率,其公式如下

(3)

其中m為某類型武器裝備的命中率,λ為該型裝備完好數(shù)量。

2.1.4 平均毀傷率

對于合成部隊的平均毀傷率,其換算原理同平均命中率,公式如下

(4)

其中h為某類型武器裝備的命中率,λ為該型裝備完好數(shù)量。

2.2 裝備機動力

合成旅主要裝備提供逃避敵摧毀或毀傷的能力。主要考慮有裝備配套率、裝備完好率、平均機動速度3個指標。其中前兩個指標計算方法同上,而平均機動速度,可由各型裝備的基本性能參數(shù)中的時速及裝備占比進行加權(quán)平均。

2.3 裝備信息力

合成旅信息處理類裝備(如傳感器)或設(shè)備(如通信設(shè)備)所具有的信息處理能力。主要考慮有裝備配套率、裝備完好率、通信傳輸速率、傳輸成功率4個指標。前兩個指標不再贅述,后兩個指標數(shù)據(jù)主要來源于裝備的基礎(chǔ)戰(zhàn)技術(shù)性能。

2.4 裝備防護力

合成旅裝備提供抗擊敵火力、電子攻擊的能力。主要考慮有裝備配套率、裝備完好率、抗毀系數(shù)[11]3個指標。

2.5 裝備保障力

合成旅作戰(zhàn)保障類裝備所具有的,直接對其它武器裝備支援、補給的能力,提供持續(xù)作戰(zhàn)的能力。主要考慮有保障裝備配套率、保障裝備完好率、保障裝備覆蓋率3個指標。

3 評估模型及算法

3.1 熵值賦權(quán)法

熵值賦權(quán)法根據(jù)各指標所提供信息量的大小以及指標間的相關(guān)性客觀地為各指標賦權(quán),克服了主觀性[12]。這里假設(shè)第i(1≤i≤m)個評估對象的第j(1≤j≤n)個指標的評估值為rij,建立初始評估矩陣R=(rij)m×n,各指標熵權(quán)的具體計算步驟如下:

1)計算第i個評價對象,第j個指標的比重pij

(5)

2)計算第j個指標的熵值ej

(6)

3)計算第j個指標的熵權(quán)wj為

(7)

3.2 灰色白化權(quán)函數(shù)聚類法

灰色白化權(quán)函數(shù)聚類屬于灰色聚類的一種,是根據(jù)一定的要求與準則,確定目標的聚類范圍,對每一個指標擬定不同灰類的取值范圍,然后進行白化權(quán)函數(shù)的構(gòu)造[12]。再計算出擬評價對象的白化權(quán)函數(shù)值,最后求出各指標的聚類權(quán)值,按照聚類系最大值對擬評價對象進行歸類。

1)確定評價灰類

對于對象i的指標j,設(shè)其取值范圍為[aj,bj],根據(jù)分析對象需求,將分析結(jié)果劃分為s個灰類,選取最屬于灰類k的區(qū)間[λ1,λ2],[λ2k-1,λ2k],…,[a2s-1,b2s],確定各個區(qū)間端點,將各指標的取值范圍相應(yīng)劃分為s個灰類。

2)構(gòu)建白化權(quán)函數(shù)

(8)

(9)

(10)

3)計算單位化綜合聚類系數(shù)

(11)

(12)

4)判斷灰類

(13)

根據(jù)式(13),可以判斷對象i屬于灰類k*。

4 實證分析

采用上述建立的指標體系和組合灰色-熵權(quán)法,對某3個合成旅的裝備戰(zhàn)斗力進行評估。評估對象的數(shù)據(jù)來源于各單位裝備業(yè)務(wù)機關(guān)歷年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)與裝備性能參數(shù),然后根據(jù)式(1)-(4)換算得到合成旅裝備戰(zhàn)斗力17項評估指標體系原始數(shù)據(jù),如表2所示。

表2 合成旅裝備戰(zhàn)斗力評估指標體系原始數(shù)據(jù)

4.1 數(shù)據(jù)處理

由表2可知,指標體系中除了平均機動速度和通信傳輸速率有各自的量綱外,其余指標取值范圍均在[0,1]區(qū)間。為了統(tǒng)一量綱,首先選用極大值法對這兩個指標進行標準化。經(jīng)處理后,得到初始評估矩陣如表3所示。

表3 合成旅裝備戰(zhàn)斗力評估無量綱化后的初始評估矩陣

從初始評估矩陣來看,各項指標的差異仍然不明顯,且各個指標的優(yōu)劣無法評價,不能直接得出有效的評估結(jié)論。

4.2 計算權(quán)重

其次,利用熵權(quán)法計算裝備戰(zhàn)斗力各指標的權(quán)重,根據(jù)式(5)-(7),求得“五力”要素17項指標的權(quán)重如表4所示。

表4 合成旅裝備戰(zhàn)斗力評估指標體系的權(quán)重表

4.3 判定灰類

最后,根據(jù)文中確定的灰色聚類方法對3個合成旅的裝備戰(zhàn)斗力進行評估。

4.3.1 確定評價灰類

將裝備戰(zhàn)斗力指標的標準化值轉(zhuǎn)為百分制,然后在各指標區(qū)間[50,100]內(nèi)劃分較弱、弱、一般、強、較強5個灰類,取值區(qū)間分別為[52,58]、[62,68]、[72,78]、[82,88]、[92,98]。

4.3.2 構(gòu)造白化權(quán)函數(shù)

根據(jù)式(8)-(10)構(gòu)建所有指標關(guān)于對應(yīng)灰類的化權(quán)函數(shù),得到各指標關(guān)于5灰類“較弱、弱、一般、強、較強”的隸屬度函數(shù),依次為

表5 3個合成旅裝備打擊力指標的灰類值

4.3.3 計算單位化綜合聚類系數(shù)

根據(jù)式(11)和(12),計算3個合成旅裝備戰(zhàn)斗力關(guān)于各灰類的綜合聚類系數(shù),并進行歸一化處理,得到單位化的綜合聚類系數(shù),具體結(jié)果如表6所示。

表6 3個合成旅裝備戰(zhàn)斗力綜合聚類系數(shù)

4.3.4 判斷灰類

根據(jù)式(13),3個合成旅的最大灰類值分別為k5=0.7033,k4=0.7265,k3=0.8141,因此A、B、C各單位裝備戰(zhàn)斗力所屬灰類為較強,強,一般。

5 結(jié)論

針對現(xiàn)有的合成旅裝備戰(zhàn)斗力評估研究客觀定量分析較少的問題,本文的創(chuàng)新點在于深入研究裝備戰(zhàn)斗力構(gòu)成指標,確保了評估指標體系的全面性;數(shù)據(jù)來源裝備統(tǒng)計,方法選取熵權(quán),共同增強了評估的客觀性;最后運用灰色白化權(quán)函數(shù)對裝備戰(zhàn)斗力進行評估,簡單易行,具有較高的可操作性,且對于其它兵種單位裝備戰(zhàn)斗力評估也有很強的借鑒意義。不足之處在于:對評估結(jié)果的判定研究不深,例如兩合成旅裝備戰(zhàn)斗力所屬灰類相同這種情況是很可能存在的,但卻沒有進一步排序的方法。在下一步研究中需要對此加以改進延伸。