基于模糊综合评判的武器装备体系运用风险评估

收稿日期：2017-09-17
修回日期：2017-10-08
基金项目：
国家社会科学基金军事学基金资助项目（15GJ003-185）作者简介：武永乐（1985-），男，河北保定人，硕士研究生。

研究方向：装备保障理论与应用。

*摘
要：为实时有效地评价和跟踪武器装备体系（system of systems ，SoS ）运用过程中的风险，对武器装备体系运
用中的风险进行模糊综合评判。

分析了武器装备体系运用风险的内容，并对武器装备体系运用风险内容进行了层次划分，建立了武器装备体系运用的风险评价模型，对武器装备体系运用风险进行了多级模糊综合评判。

通过模型的建立，为武器装备运用风险的评判提供了一种简便实用的方法。

关键词：武器装备体系，运用风险，层次分析，模糊综合评判中图分类号：E91；TJ01文献标识码：A
DOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2018.10.014
引用格式：武永乐，刘铁林，李三群，等.基于模糊综合评判的武器装备体系运用风险评估［J ］.火力与指挥控制，
2018，43（10）：74-78.
基于模糊综合评判的武器装备体系运用风险评估*
武永乐1，2
，刘铁林1，李三群1，刘广宇1，王添幸2
（1.陆军工程大学石家庄校区，石家庄050003；2.解放军32142部队，河北保定071000）
0引言
随着军事思想和高新技术的快速发展，武器装
备体系与体系的对抗逐步成为现代战争的主要作战样式，体系作战能力的强弱成为能否打赢战争的关键因素。

武器装备体系运用的风险因素增多，增大了体系运用过程中的管控难度，一定程度上影响
了装备体系运用效果，甚至可能导致体系运用失
败。

因此，研究分析武器装备体系运用风险具有重要的现实意义和应用价值。

目前，已有学者分别从体系建设风险［8］、装备采办风险［11-12］、装备研制风险［13］等角度进行了深入研究，在作战风险管理［14-15］上取得了重要成果，上述研究对装备作战体系建设与发展具有重要参
文章编号：1002-0640（2018）
10-0074-05Vol.43，No.10Oct ，2018
火力与指挥控制
Fire Control &Command Control 第43卷第10期2018年10月
Evaluation for Risk of Equipment System of System Employment Based on Fuzzy Synthetic Evaluation Method
WU Yong-le 1，2
，LIU Tie-lin 1，LI San-qun 1，LIU Guang-yu 1，WANG Tian-xing 2
（1.Shijiahzuang Campus of the Army Engineering University ，Shijiazhuang 050003，China ；2.Unit 32142of PLA ，Beijing 071000，China
）Abstract ：In order to evaluate and track the employment risk of weapon and equipment system of
systems （WESoS ）timely and exactly ，a fuzzy integration evaluation of the employment risk of WESoS is given.Analysis of the elements of employment risk of WESoS ，and the employment risk of WESoS was divided into three grades.A risk evaluation model was given ，after that ，the three grades fuzzy
integration evaluation of WESoS employment risk based on the model was discussed.The model provided asimple and practical method for employment risk evaluation of weapon and equipment system of systems.
Key words ：weapon and equipment system of systems ，employment risk ，AHP ，fuzzy integration evaluation
Citation format ：
WU Y L ，LIU T L ，LI S Q ，et al.Evaluation for risk of equipment system of systems employment based on Fuzzy synthetic evaluation method ［J ］.Fire Control &Command Control ，2018，43（10）：74-78.
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（总第43-）
考价值，但对装备体系作战运用风险研究较少。

鉴于此，本文从研究体系运用风险内容入手，以定性和定量结合方式分析影响体系作战运用的风险因素，为加强体系运用风险管理理论研究与实践提供借鉴。

层次分析法和模糊综合评判方法属于传统较为成熟的评估方法［7］。

层次分析法是一种定性与定量分析相结合的系统评价方法，适合用于评价对象结构比较复杂的情况，各个指标不存在相互耦合，常应用于指标权重的确定；模糊综合评判方法是用模糊数学方法对多属性事物做出一个较为合理的综合这些属性的总体评价。

两种方法应用广泛，常见于效能评估、效果评价、能力评价等。

1装备体系运用风险概述
装备体系（equipment system）是由功能上相互关联的各类各系列装备构成的整体。

通常由战斗装备、综合电子信息系统、保障装备构成。

武器装备体系作战运用，可以理解为各级指挥员对所属部队、分队的武器装备体系在作战中的指挥、控制与使用［5］。

其关键是：各级指挥员在作战中结合具体的作战类型、作战样式、作战行动和战场环境，紧紧围绕所属部队、分队武器装备的战术技术性能和作战能力，对各种武器装备的战斗编配、战斗使用及战斗行动等进行的计划、指挥、协调与控制活动。

目的是充分发挥各种武器装备在作战中的整体效能，更加高效地打击敌人［3］。

在考虑装备体系运用风险时，有狭义的风险和广义的风险［3］。

狭义的装备运用风险主要考虑装备自身因素的影响和制约，如装备自身客观的战术技术性能、自然环境条件和作战使用条件、装备分系统、大系统构成的体系等；广义的装备运用风险除考虑装备的自身因素之外，还要考虑到战略指导、战役指挥、战术背景、军事思想、指挥艺术、装备体系融合程度等因素。

2装备体系运用风险评估体系
2.1装备体系运用风险指标体系建立原则和步骤
武器装备体系运用风险指标体系的选取，需要综合考虑多种因素影响，遵循系统性、简洁性、客观性、实效性、可测性、完备性等原则，使装备体系运用风险指标体系构建简洁明了、全面真实。

针对当前装备体系运用存在的诸多风险，通过查阅资料、咨询专家和部队调研等方式研究建立风险指标体系，然后运用层次分析法确定各个风险的权重，最后运用模糊综合评判方法构建装备体系运用风险评价模型。

2.2影响评估指标体系的主要因素
为了对风险进行量化处理，选取并分层处理风险指标，采取层次分析法进行模型处理，这里主要分为两层，共计3个方面13个因素。

即：计划决策风险、装备效能风险、环境风险。

计划决策风险主要从主观角度考察装备体系运用中的风险，指挥机关和指挥员在情报侦察、信息传输、指挥决策过程中涉及信息是否可靠、计划方案是否合理、指挥决策是否最优、计划实施是否顺利、对作战进程把握是否准确等。

装备效能风险主要从装备体系角度分析运用中的风险，体系运用既涉及单个装备运用、也涉及体系装备运用，装备的可靠性、体系融合程度、体系保障能力、体系打击能力和费效比都不同程度影响装备体系运用效果，同时存在一定的风险，需要指挥员考虑和把握。

环境风险主要从外部环境考虑装备运用风险，战场环境是客观条件和依据，更是装备运用的空间载体。

军事、社会和政治环境对装备体系运用有着间接的作用，能否正确认识和利用战场环境，管控战场环境风险，对于充分发挥指挥员指挥能力和装备体系战技性能具有十分重要的意义。

装备体系作战运用风险递阶层次模型如图1所示。

图1装备体系运用风险指
标
武永乐，等：基于模糊综合评判的武器装备体系运用风险评估
75
··
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（总第43-）
火力与指挥控制2018年第10期
3利用层次分析法确定指标权重
确定权重的方法很多，本文采用层次分析法来确定各指标的权重。

根据指标体系中各个指标的相互关系，采用比较典型的1~9标度方法，由相应专家对比指标，可得对装备体系运用风险指标体系同一层级的各个元素进行两两比较，构造判断矩阵，确定相应的指标权重。

如表1。

表1计算第1层指标体系R 1~R 3权重最大特征
值
，即通过一致性检验，权重
值
是可以作为第1层指
标的权重。

同理，可得到第2层各个指标的权重，并分别对判断矩阵进行一致性检验。

其中，是比较判断矩阵的最大特征根，CI 为判断矩阵的一致性检验指标
，，RI 为平均随机一致性指标，数值如表2，CR 为随机一
致性指标，
，判断矩阵的一致性检验一
般要求CR ＜0.10，如果一致性检验结果不能令人满意，应该检查判断矩阵中元素间的关系是否合适并进行相应的调整，直到满足一致性要求。

表2平均随机一致性指标RI 的数值
同理：
表3第2层指标体系R 11~R 15权重
最大特征值
，
，即通过一致性检验，权重
值
是
可以接受的。

表4第2层指标体系R 21~R 25权重
最大特征
值
，即通过一致性检验，权重
值
是
可以接受的。

表5第2层指标体系R 1~R 3权重
最大特征
值
，即通过一致性检验，权重
值
是可以接受的。

4模糊综合评判基本步骤
装备体系运用风险评估体系结构是复杂的，涉
及到很多不确定的因素，不同学者有不同的描述。

综合评判是对多种属性的事物做出一个能合理地综合这些属性的总体评判。

其基本过程是：将评价目标看作是多因素组成的模糊集合（因素集），再设定这些因素所选取的评审等级，组成评语的模糊集合（评判集），分别求出各单一因素对评审等级的归属度（模糊矩阵），最后根据各个因素在评价目标中的权重分配，通过计算求出评价的量化解。

1）确定因素
集表示影响目
标评判的因素。

2）确定评判
集
表示影响目
标评判值的等级。

3）单因素评判，通常采取多位专家打分的方法进行。

对单个因素
进行评判，将n 个
因素的评判集组成一个总的评价矩阵R ：
维度34RI
0.58
0.90
51.12
67891.24
1.32
1.41
1.45
R R 1R 2R 111R 211R 3
1/3
1/3
R 3331
W
0.12860.42860.1429
R 1R 11R 12R 1111R 15
1
1
R 1333
R 1411
R 15W 10.23081
0.2308
R 12113110.2308R 131/31/311/31/30.0769R 14113110.2308R 2R 21R 22R 2111/3R 25
1/2
1/5
R 2311/2
R 241/41/7
R 25W 20.10941
0.0583
R 22313150.3358R 2311/311/320.1158R 24
413170.3808R 3R 31R 32R 3111/3R 3231R 33
1/3
1/7
R 33371
W 0.24260.66940.0879
76··
1752
（总第43-
）
4）权重集的建立。

利用层次分析法确定各个因素的权
重。

同时，各权重系数还应
该满足归一和非负的条件，即所有因素的权重系数
的和为1。

5）综合评判。

从单因素评判矩阵R 可以看出：R 的第i 行反映了第i 个因素影响评判对象隶属于各个评语集的程度；R 的第j 列反映了所有因素影响评判对象隶属于第j 个评语集元素的程度。

当权重集W 和单因素评判矩阵R 已知时，可得综合评判矩阵
：
式中，“。

”表示合成运算，一般有4种不同的模糊综合评判法的计算模型，即：“取大取小型———主因素
决定型；乘积取大型———主因素突出型；取小上界和型；乘积求和型”。

乘积求和型对所有因素依据权重大小均衡兼顾，适用于多个因素起作用的情况，这里采用此运算，即
：
将归一化可
得
5
评判装备体系运用风险实例
1）以某装备体系运用作为研究对象，综合考虑风险因素，建立风险指标体系因素集，装备体系运用风险评估指标分为两个层次，第1层3个指标，第2层13个指标。

如图1。

2）建立风险严重程度的评价集，建立以下风险严重程度的评价集
合
={灾难的，严
重的，轻微的，可忽略的}。

风险严重程度评价集的评价标准如表6所示。

表6风险严重程度评价标准
3）依据拟定的评价等级和相关风险数据，综合
10位专家意见对各个指标影响因素进行综合评判，统计结果后，由层次分析法确定各个指标的权重并得出专家的模糊评价。

如表7所示。

严重程度评价标准
灾难的完成任务失败；不可接受的损害；严重人员伤亡；严重环境破坏严重的完成任务能力极大降低；系统受损；严重人员和装备损害
轻微的完成任务能力降低；设备和系统受影响；人员受到一定影响
可忽略的
对完成任务几乎无影响；人员、装备几乎没有损害；系统损害轻微
表7装备体系运用风险权重值及隶属度
评价因素
权重
子因素权重评价等级
灾难严重轻微忽略计划决策风险R 1
0.1286
信息可靠性R 110.23080.30.30.30.1计划方案设计R 12
0.23080.30.20.40.1指挥决策R 130.07690.40.30.20方案实施R 140.23080.40.30.20.1作战进程估计R 150.23080.30.30.40装备效能风险R 2
0.4286
装备可靠性能R 210.10940.30.20.50体系融合程度R 22
0.33570.30.20.40.1体系保障能力R 230.11580.30.20.40.1体系打击能力R 240.38080.40.30.20.1费效比分析R 250.05830.20.40.40环境风险R 3
0.1429
军事影响R 31
0.24260.30.40.20.1社会影响R 320.66940.30.20.40.1政治影响R 33
0.0879
0.4
0.4
0.2
武永乐，等：基于模糊综合评判的武器装备体系运用风险评估
77··
1753
风险等级描述
灾难的严重的分数
90
70
轻微的50
忽略的30
图2装备体系运用风险评估步骤
（下转第82页）
4）计算模糊评价矩阵R 利用公
式求出每个风险的隶属度，并
进行归一化处
理：
同理，可求
得，由此可以得到关于总风
险的隶属度矩阵
：
归一化得：
这一评估结果表明在评估某军兵种装备体系运用风险时，33%的专家认为有灾难性的风险，26%的专家认为有严重风险，33%的专家认为有轻微的风险，只有8%的专家认为风险可以忽略。

若综合专家意见，则需将评语综合为一个数，为此采用加权平均法进行综合评分。

5）按照风险评分标准对风险进行评分设定风险评分标准如表8所示：
表8风险评分标准表
对照表8的风险评分来求出装备体系运用风
险得分F
：
对于某军兵种的装备体系作战运用风险评估，可以比照上述方法进行同样的综合评判，最后根据评判结果选出比较好的系统，对作战运用决策提供一定的依据。

6结论
根据上述模型建立和举例分析，可以对装备体系
作战运用风险评估一般流程进行描述，如图2所示。

从分析和计算过程来看，通过对装备体系运用风险的因素进行归类分析，建立了装备体系运用风险评估模型，并采用层级分析法和模糊综合评判方法相结合的方式，对装备体系作战运用风险进行评估，为体系运用决策提供了相应的决策依据。

研究过程中发现，各种风险指标权重和风险等级一定程度上依赖于专家经验，其量化工作较为困难，且存在一定的主观因素。

由于在装备体系运用中的风险较为复杂，评价指标体系的建立还有待于进一步优化论证，风险评估方法还有待于与先进评估手段融合，使得装备体系运用风险评估更具有客观性和可靠性。

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78··
根据已建立的全空域静态RCS 库以及雷达实时视线角可求出两种规避机动的动态RCS 序列如图7、图8所示。

图7低空水平急转弯图8俯冲机动
对图7中分析可知，在初始飞行时间10s 内由于机头对准雷达站飞行，头向RCS 较小；10s~30s
内飞机做水平急转弯机动，RCS 出现较大波动，且雷达照射飞机机腹，RCS 增加；30s 以后飞机离站飞行，雷达照射飞机的尾部，RCS 较大。

对图8分析可知，在1s~33s 内飞机处于10km 高空匀速平飞状态，雷达照射机头俯仰约91毅的位置，RCS 较小；33s~43s 为进入俯冲段，当机动对准雷达站飞行时RCS 迅速减小，摆动机头位置进行俯冲时RCS 迅速增加；43s~70s 为俯冲段，RCS 变化较大。

70s~74s 为退出俯冲段，RCS 迅速减小；74s 以后雷达处于低空平飞状态，雷达照射飞机机头位置，RCS 较小。

图9低空水平急转弯
图10俯冲机动
图9给出了低空水平急转弯机动下实时的隐身飞机生存力概率，图10为俯冲机动下的生存力概率。

对图9和图10生存力概率曲线分析可知，在不考虑其他威胁源的情况下，飞机RCS 的变化成为
影响生存力概率的主要因素，该生存力概率与动态
RCS 曲线对应，充分体现了隐身飞机规避机动时战场的实时生存力变化，这也是与实际相符的。

5结论
本文建立了一个生存力概率模型，提出了基于动态RCS 的飞机生存力实时评估方法，并且建立了两种典型机动模型并进行仿真，仿真结果验证了该评估方法的实用性和正确性。

该研究为变化的战场环境下对飞机进行生存力评估提供了理论参考，具有一定的实用价值。

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