陆军武器装备体系作战能力建设之评价
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0.345 3 0.337 0 0.487 5 0.337 0 0.387 4 0.353 5 0.394 7 0.385 2 0.376 0 0.385 2 0.394 9 0.404 0 0.260 0 0.277 8 0.136 5 0.277 8 0.217 8 0.242 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
在不同的作战环境和应用背景下，武器装备体 系需要完成的作战任务和使命不尽相同。 归纳起来，
各种体系作战能力需求，都可看作是由信息能力、 打击能力、防护能力、机动能力和综合保障能力 [1] 等 5 种基本作战能力按一定的方式共同实现。同样 也可将系统功能归纳为确定的 6 种基本系统功能， 分别是感知功能、指控功能、作战功能、互操作功 能、行动功能和保障功能，每种基本作战能力都可 由这 6 种基本系统功能共同组合实现。故体系作战 能力需求与系统功能需求之间的映射关系可表示为 “体系作战能力 —基本作战能力 —基本系统功能” ， 通过计算各基本系统功能相对于体系作战能力的权 重，可将对体系作战能力的评价转化为对基本系统 功能的评价。结合各基本系统功能的评价结果与权 重，可聚合得到对武器装备体系作战能力的评价。 系统功能由具有相似性能属性的武器装备实体 共同实现，各基本系统功能之间彼此独立，不存在 相互关系；基本作战能力由各基本系统功能共同实 现，某一种作战能力发生变化，会影响到其它与之 相关的作战能力一起变化，各基本作战能力之间存 在一定的相互联系。可建立武器装备体系作战能力 评价的层次模型如图 1。其中各基本作战能力之间 的相互联系用基本作战能力层的双实线表示。
综合保障能力
打击能力
防护能力
机动能力
2
作战能力评价过程
基本系 统功能 感知功能 指控功能 作战功能 互操作功能 行动功能 保障功能 武器装 实体 实体 实体 实体 实体 实体 备实体 •••••• •••••• •••••• •••••• •••••• ••••••
采用网络灰色模糊综合评价进行基于能力需求 的武器装备体系作战能力评价，其过程如图 3。
第 28 卷第 11 期 2009 年 11 月
doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2009.11.006
兵工自动化 Ordn an ce Industry Au to mation
Vol. 28, No. 11 Nov. 2009
ຫໍສະໝຸດ Baidu
基于能力需求的武器装备体系作战能力评价
舒宇，谭跃进，廖良才 （国防科学技术大学 信息系统与管理学院，湖南 长沙 410073 ） 摘要： 提出一种基于能力需求的武器装备体系作战能力评价方法，建立评价网络模型，将体系作战能力分解成 5 种基本作战能力，并映射至 6 种基本系统功能；集成网络分析法与灰色模糊综合评价，对武器装备体系的作战能 力进行综合评价研究。实例证明，该方法合理可行，评价结果能在一定程度上给决策者提供依据。 关键词 ：武器装备体系；作战能力评价；能力需求；网络分析法；灰色模糊综合评价 中图分类号 ： N945.16 文献标识码 ： A
收稿日期： 2009- 05 -24 ；修回日期： 2009- 08 -05 作者简介：舒宇（ 1981 -） ，男，湖南人，国防科技大学在读博士研究生，从事武器装备体系结构描述与评价技术研究。
·17·
兵工自动化
体系能 力需求 基本作 战能力 信息能力 体系作战能力需求
好等原因引起的“小样本” 、 “贫信息”等影响因素。
表1
分值 评价等级
评价准则
8 ≤ f ≤ 10
优
6≤ f <8
良
4≤ f <6
中
2≤ f <4
较差
f <2
差
图2
网络分析法层次结构模型
灰色模糊综合评价是一种综合了灰评估和模糊 综合评价的定量分析与定性分析相结合的评价方 法，它在已知信息不充分的前提下，评价具有模糊 因素的对象，从总体上考虑专家评判信息的不完全 性，即灰性，利用灰色聚类理论 [3]得到灰色统计量， 进而构造出模糊隶属度矩阵，最后采用模糊算法计 算出评价对象的综合评价等级。 网络灰色模糊综合评价集合了网络分析法和灰 色模糊综合评价的优点，既对评价问题进行了合理 归纳与抽象，又能极大程度地反映评价问题的实际 情况。其中，网络分析法的网络状层次结构与图 1 的武器装备体系作战能力评价层次模型结构一致， 可用来解决从体系作战能力评价向系统功能评价的 转化问题；灰色模糊综合评价可解决系统功能评价 时，众多武器装备实体不同量纲的性能参数指标之 间的聚合问题，以及由于评价专家的人数和个人偏
第 6 步，进行模糊综合评价。根据网络分析法 得到的各评价指标的权重 A，计算各评价指标的综 合灰色评价结果：
B = A ⋅ R = [ 0.376 3 0.389 3 0.234 3 0 0]
(1)
第二灰类“良” （ e=2） 、第三灰类“中” （ e=3） 和第四灰类“较差” （ e=4） ，灰数 ⊗e ∈ [ 0, A, 2 A] ， A 为“良” 、 “中”和“较差”评价准则对应评分的中 值，均为中类白化函数，其函数形如：
d11 d12 d d D = 21 22 ⋮ ⋮ d61 d62 ... ... ⋱ ... 7 6 d1n d2n 作战功能 9 = ⋮ 互操作功能7 d6n 行动功能 7 保障功能 7 感知功能 指控功能 7 7 6 7 7 6 7 7 8 9 8 9 7 6 7 6 8 7 8 7 7 7 7 7
d ij d ij ∈ [ 0, A ] A d ij f e ( d ij ) = 2 − A d ij ∈ [ A, 2 A ] 0 d ij ∉ [ 0, 2 A ]
·18·
采用网络分析法进行各评价指标的综合权重分 析，即计算各基本系统功能相对于体系作战能力需 求的权重。假设经过分析判断和计算，得到的权重 结果为 A=[a 1, a 2, a 3, a 4, a5 , a6 ]=[0.182, 0.170, 0.185, 0.171, 0.152, 0.140]，说明对于实现远程目标精确打 击能力而言，对感知功能和作战功能的要求很高， 主要提供对目标的精确感知和火力打击；对指控功 能和互操作功能的要求也较高，提供对武器装备的 控制、目标信息和作战指令的传输等；对行动功能 与保障功能的要求则较小。 第 3 步，邀请专家评分。假设邀请 5 名专家根 据评价准则为各基本系统功能进行综合评价打分， 得到评价的样本矩阵 D=(d ij)，其中 dij 表示第 j 个专 家对第 i 种基本系统功能的综合评分值。
网络分析法 建立 ANP 评价指标 间关系模型 邀请专家打分确定 超矩阵 求解加权超矩阵得 到权重系数 一致性分析 敏感度分析 权重 指标 灰色模糊综合评价 构建评价指标体系 确定评价准则和评语集 邀请专家评分 确定评价灰类和白化函数 确定模糊隶属矩阵 进行各级模糊综合评价 判定评判等级
图1
武器装备体系作战能力评价的层次模型
0
引言
目前，对作战能力的评价研究主要面向武器装 备系统级，对级别更高的武器装备体系并不适用。 故在对武器装备体系进行深入研究的基础上，提出 一种基于能力需求的武器装备体系作战能力评价方 法， 为武器装备体系的设计与建设提供依据和指导。
1
作战能力评价方法
武器装备体系由诸多武器装备实体构成，武器 装备实体具有性能属性，具有类似性能的实体组合 形成武器装备系统，表现出系统功能，不同功能的 系统通过协调配合形成武器装备体系，表现出整体 作战能力。基于能力需求的武器装备体系作战能力 评价，从体系作战能力需求的角度，评价武器装备 体系对作战能力需求的满足程度。关键是：建立体 系作战能力需求与系统功能需求间的映射关系，把 对体系作战能力的评价转化为对系统功能的评价。 1.1 作战能力评价模型
Combat Capability Evaluation of Weapon Equipment System Based on Capability Requirement
SHU Yu, TAN Yue-jin, LIAO Liang-cai (School of Information System & Management, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China) Abstract: A combat capability evaluation method of weapon equipment system based on capability requirement is presented, and the evaluation network model is established. The model decomposes combat capability to five basic capabilities, and maps the capabilities to six basic system functions. Analysis network process is integrated with grey fuzzy comprehensive evaluation to evaluate combat capability. An example is given to illustrate the rationality and feasibility of the method, to some extent, the result can provide decision maker with evidence. Keywords: Weapon equipment system; Combat capability evaluation; Capability requirement; Analytic network process (ANP); Grey fuzzy comprehensive evaluation
结合图 1 所示评价层次模型的特点，可采用网 络灰色模糊综合评价的方法进行基于能力需求的武 器装备体系作战能力评价。 1.2 网络灰色模糊综合评价
网络灰色模糊综合评价是将网络分析法与灰色 模糊综合评价进行集成得到的综合评价方法。 网络分析法 ANP [2] 将系统元素分为控制层和 网络层 2 部分，其中控制层包括目标和彼此独立的 决策准则，网络层包括受控制层支配的存在相互联 系的所有元素组与元素。网络分析法通过构造相互 联系的元素之间的关系矩阵（超矩阵） ，考虑元素之 间的多重影响，计算网络层各元素相对于目标的综 合权重。网络分析法的层次结构模型如图 2。
目标 控制层 网络层 元素组 C••• 准则 P1 准则 P••• 准则 Pm 元素组 C1 元素组 CN
图3
作战能力网络灰色模糊综合评价过程
以某实现远程精确打击能力的武器装备体系为 例，说明该评价过程。 第 1 步，构建评价指标体系。令评价指标集为 X={ X1 , X 2, X3 , X 4, X5 , X 6} ={感知功能，指控功能， 作战功能，互操作功能，行动功能，保障功能 }。 第 2 步，确定评价准则和评语集。令评语集为 {优，良，中，较差，差 }5 个等级，评价准则如表 1。
舒宇，等：基于能力需求的武器装备体系作战能力评价 从该评分矩阵中可以看出，该体系在作战功能 方面的表现很好，评价等级为“优” ，其它功能方面 的表现则一般，评价等级为“良” 。 第 4 步，确定评价灰类和白化函数。根据评语 集 可 确 定 评 价 灰 类 等 级 为 5 类 ， 其 序 号 集 为 e= {1,2,3,4,5}。给各指标建立白化函数，用 fe (d ij )表示。 第一灰类“优” （ e=1） ，灰数 ⊗1 ∈ [ 0,8, ∞ ) ，为上 类白化函数，其函数为： d ij dij ∈ [ 0,8] 8 f1 ( dij ) = 1 d ij ∈ [8, +∞ ) 0 dij ∉ [ 0, +∞ )
在不同的作战环境和应用背景下，武器装备体 系需要完成的作战任务和使命不尽相同。 归纳起来，
各种体系作战能力需求，都可看作是由信息能力、 打击能力、防护能力、机动能力和综合保障能力 [1] 等 5 种基本作战能力按一定的方式共同实现。同样 也可将系统功能归纳为确定的 6 种基本系统功能， 分别是感知功能、指控功能、作战功能、互操作功 能、行动功能和保障功能，每种基本作战能力都可 由这 6 种基本系统功能共同组合实现。故体系作战 能力需求与系统功能需求之间的映射关系可表示为 “体系作战能力 —基本作战能力 —基本系统功能” ， 通过计算各基本系统功能相对于体系作战能力的权 重，可将对体系作战能力的评价转化为对基本系统 功能的评价。结合各基本系统功能的评价结果与权 重，可聚合得到对武器装备体系作战能力的评价。 系统功能由具有相似性能属性的武器装备实体 共同实现，各基本系统功能之间彼此独立，不存在 相互关系；基本作战能力由各基本系统功能共同实 现，某一种作战能力发生变化，会影响到其它与之 相关的作战能力一起变化，各基本作战能力之间存 在一定的相互联系。可建立武器装备体系作战能力 评价的层次模型如图 1。其中各基本作战能力之间 的相互联系用基本作战能力层的双实线表示。
综合保障能力
打击能力
防护能力
机动能力
2
作战能力评价过程
基本系 统功能 感知功能 指控功能 作战功能 互操作功能 行动功能 保障功能 武器装 实体 实体 实体 实体 实体 实体 备实体 •••••• •••••• •••••• •••••• •••••• ••••••
采用网络灰色模糊综合评价进行基于能力需求 的武器装备体系作战能力评价，其过程如图 3。
第 28 卷第 11 期 2009 年 11 月
doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2009.11.006
兵工自动化 Ordn an ce Industry Au to mation
Vol. 28, No. 11 Nov. 2009
ຫໍສະໝຸດ Baidu
基于能力需求的武器装备体系作战能力评价
舒宇，谭跃进，廖良才 （国防科学技术大学 信息系统与管理学院，湖南 长沙 410073 ） 摘要： 提出一种基于能力需求的武器装备体系作战能力评价方法，建立评价网络模型，将体系作战能力分解成 5 种基本作战能力，并映射至 6 种基本系统功能；集成网络分析法与灰色模糊综合评价，对武器装备体系的作战能 力进行综合评价研究。实例证明，该方法合理可行，评价结果能在一定程度上给决策者提供依据。 关键词 ：武器装备体系；作战能力评价；能力需求；网络分析法；灰色模糊综合评价 中图分类号 ： N945.16 文献标识码 ： A
收稿日期： 2009- 05 -24 ；修回日期： 2009- 08 -05 作者简介：舒宇（ 1981 -） ，男，湖南人，国防科技大学在读博士研究生，从事武器装备体系结构描述与评价技术研究。
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兵工自动化
体系能 力需求 基本作 战能力 信息能力 体系作战能力需求
好等原因引起的“小样本” 、 “贫信息”等影响因素。
表1
分值 评价等级
评价准则
8 ≤ f ≤ 10
优
6≤ f <8
良
4≤ f <6
中
2≤ f <4
较差
f <2
差
图2
网络分析法层次结构模型
灰色模糊综合评价是一种综合了灰评估和模糊 综合评价的定量分析与定性分析相结合的评价方 法，它在已知信息不充分的前提下，评价具有模糊 因素的对象，从总体上考虑专家评判信息的不完全 性，即灰性，利用灰色聚类理论 [3]得到灰色统计量， 进而构造出模糊隶属度矩阵，最后采用模糊算法计 算出评价对象的综合评价等级。 网络灰色模糊综合评价集合了网络分析法和灰 色模糊综合评价的优点，既对评价问题进行了合理 归纳与抽象，又能极大程度地反映评价问题的实际 情况。其中，网络分析法的网络状层次结构与图 1 的武器装备体系作战能力评价层次模型结构一致， 可用来解决从体系作战能力评价向系统功能评价的 转化问题；灰色模糊综合评价可解决系统功能评价 时，众多武器装备实体不同量纲的性能参数指标之 间的聚合问题，以及由于评价专家的人数和个人偏
第 6 步，进行模糊综合评价。根据网络分析法 得到的各评价指标的权重 A，计算各评价指标的综 合灰色评价结果：
B = A ⋅ R = [ 0.376 3 0.389 3 0.234 3 0 0]
(1)
第二灰类“良” （ e=2） 、第三灰类“中” （ e=3） 和第四灰类“较差” （ e=4） ，灰数 ⊗e ∈ [ 0, A, 2 A] ， A 为“良” 、 “中”和“较差”评价准则对应评分的中 值，均为中类白化函数，其函数形如：
d11 d12 d d D = 21 22 ⋮ ⋮ d61 d62 ... ... ⋱ ... 7 6 d1n d2n 作战功能 9 = ⋮ 互操作功能7 d6n 行动功能 7 保障功能 7 感知功能 指控功能 7 7 6 7 7 6 7 7 8 9 8 9 7 6 7 6 8 7 8 7 7 7 7 7
d ij d ij ∈ [ 0, A ] A d ij f e ( d ij ) = 2 − A d ij ∈ [ A, 2 A ] 0 d ij ∉ [ 0, 2 A ]
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采用网络分析法进行各评价指标的综合权重分 析，即计算各基本系统功能相对于体系作战能力需 求的权重。假设经过分析判断和计算，得到的权重 结果为 A=[a 1, a 2, a 3, a 4, a5 , a6 ]=[0.182, 0.170, 0.185, 0.171, 0.152, 0.140]，说明对于实现远程目标精确打 击能力而言，对感知功能和作战功能的要求很高， 主要提供对目标的精确感知和火力打击；对指控功 能和互操作功能的要求也较高，提供对武器装备的 控制、目标信息和作战指令的传输等；对行动功能 与保障功能的要求则较小。 第 3 步，邀请专家评分。假设邀请 5 名专家根 据评价准则为各基本系统功能进行综合评价打分， 得到评价的样本矩阵 D=(d ij)，其中 dij 表示第 j 个专 家对第 i 种基本系统功能的综合评分值。
网络分析法 建立 ANP 评价指标 间关系模型 邀请专家打分确定 超矩阵 求解加权超矩阵得 到权重系数 一致性分析 敏感度分析 权重 指标 灰色模糊综合评价 构建评价指标体系 确定评价准则和评语集 邀请专家评分 确定评价灰类和白化函数 确定模糊隶属矩阵 进行各级模糊综合评价 判定评判等级
图1
武器装备体系作战能力评价的层次模型
0
引言
目前，对作战能力的评价研究主要面向武器装 备系统级，对级别更高的武器装备体系并不适用。 故在对武器装备体系进行深入研究的基础上，提出 一种基于能力需求的武器装备体系作战能力评价方 法， 为武器装备体系的设计与建设提供依据和指导。
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作战能力评价方法
武器装备体系由诸多武器装备实体构成，武器 装备实体具有性能属性，具有类似性能的实体组合 形成武器装备系统，表现出系统功能，不同功能的 系统通过协调配合形成武器装备体系，表现出整体 作战能力。基于能力需求的武器装备体系作战能力 评价，从体系作战能力需求的角度，评价武器装备 体系对作战能力需求的满足程度。关键是：建立体 系作战能力需求与系统功能需求间的映射关系，把 对体系作战能力的评价转化为对系统功能的评价。 1.1 作战能力评价模型
Combat Capability Evaluation of Weapon Equipment System Based on Capability Requirement
SHU Yu, TAN Yue-jin, LIAO Liang-cai (School of Information System & Management, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China) Abstract: A combat capability evaluation method of weapon equipment system based on capability requirement is presented, and the evaluation network model is established. The model decomposes combat capability to five basic capabilities, and maps the capabilities to six basic system functions. Analysis network process is integrated with grey fuzzy comprehensive evaluation to evaluate combat capability. An example is given to illustrate the rationality and feasibility of the method, to some extent, the result can provide decision maker with evidence. Keywords: Weapon equipment system; Combat capability evaluation; Capability requirement; Analytic network process (ANP); Grey fuzzy comprehensive evaluation
结合图 1 所示评价层次模型的特点，可采用网 络灰色模糊综合评价的方法进行基于能力需求的武 器装备体系作战能力评价。 1.2 网络灰色模糊综合评价
网络灰色模糊综合评价是将网络分析法与灰色 模糊综合评价进行集成得到的综合评价方法。 网络分析法 ANP [2] 将系统元素分为控制层和 网络层 2 部分，其中控制层包括目标和彼此独立的 决策准则，网络层包括受控制层支配的存在相互联 系的所有元素组与元素。网络分析法通过构造相互 联系的元素之间的关系矩阵（超矩阵） ，考虑元素之 间的多重影响，计算网络层各元素相对于目标的综 合权重。网络分析法的层次结构模型如图 2。
目标 控制层 网络层 元素组 C••• 准则 P1 准则 P••• 准则 Pm 元素组 C1 元素组 CN
图3
作战能力网络灰色模糊综合评价过程
以某实现远程精确打击能力的武器装备体系为 例，说明该评价过程。 第 1 步，构建评价指标体系。令评价指标集为 X={ X1 , X 2, X3 , X 4, X5 , X 6} ={感知功能，指控功能， 作战功能，互操作功能，行动功能，保障功能 }。 第 2 步，确定评价准则和评语集。令评语集为 {优，良，中，较差，差 }5 个等级，评价准则如表 1。
舒宇，等：基于能力需求的武器装备体系作战能力评价 从该评分矩阵中可以看出，该体系在作战功能 方面的表现很好，评价等级为“优” ，其它功能方面 的表现则一般，评价等级为“良” 。 第 4 步，确定评价灰类和白化函数。根据评语 集 可 确 定 评 价 灰 类 等 级 为 5 类 ， 其 序 号 集 为 e= {1,2,3,4,5}。给各指标建立白化函数，用 fe (d ij )表示。 第一灰类“优” （ e=1） ，灰数 ⊗1 ∈ [ 0,8, ∞ ) ，为上 类白化函数，其函数为： d ij dij ∈ [ 0,8] 8 f1 ( dij ) = 1 d ij ∈ [8, +∞ ) 0 dij ∉ [ 0, +∞ )