基于組合賦權-TOPSIS 的修理分隊路線選擇能力評估*

曾擁華，王海燕，武婷婷，王小龍

（1.陸軍工程大學野戰工程學院，南京 210007；2.南京郵電大學理學院，南京 210023）

0 引言

戰場搶救搶修是部隊戰斗力的倍增器。定點保障、伴隨保障、巡回保障是裝備保障力量開展戰場保障活動3 種主要組織形式。安全、快速機動至受損或遇險裝備地點，是機動搶救搶修力量開展巡回保障的先決條件。因此，在緊張復雜多變的戰場環境條件下，指揮員根據現地實際條件，科學、合理、快速地選擇機動路線，是其組織指揮能力的重要影響因素，同理，也是分隊級戰場搶修行動仿真訓練中對指揮員指揮能力考核評估的重要因素。

現階段較多學者對修理分隊戰場搶修和裝備供給路線進行優化調度［1-4］，但并未對機動路線的各項影響因素及綜合能力進行評估。文獻［5］提出了裝備保障維修分隊機動模型，為裝備維修保障分隊機動路線的選擇和制定提供了依據。因此，本文以仿真條件下修理分隊指揮員的搶修機動路線為研究對象，對機動影響因素進行分析，通過層析分析法（analytic hierarchy process，AHP）和熵權法確定各項因素權重，結合逼近理想值法（technique for order preference by similarity to ideal solution，TOPSIS）對機動路線進行評估，提高決策的可靠性。

1 構建評估指標體系

指揮員在選擇進入配置展開地區的機動路線時，應秉持路線短、路況好、地形隱蔽安全，盡可能避開敵火力威脅和復雜道路的原則。本文以單個目標點的裝備搶修行動為對象，采用以摩步機動為主，結合越野機動和火力威脅沖擊機動的機動方式。摩步機動通常在距離較遠且機動路線比較適合運輸車輛機動或緊急任務時采用。文獻［5］提出越野機動需要考慮地形地貌和植被狀況，火力威脅沖擊機動需要考慮敵火力威脅因素。

因此，將從路線的通過性、安全性、隱蔽性、靠近性和決策的時效性5 個指標進行考慮，提出圖1的評估指標體系。

1.1 路線的通過性

路線的通過性是修理分隊高效完成裝備維修保障任務的前提和基礎，可以依據地形復雜度、道路的彎曲程度和道路縱坡度進行評估。

根據不同特殊路段的地形復雜程度，可以將經過的路段分為灘涂、沼澤、橋梁、隧道及其他路段。依據不同特殊路段的行軍困難程度給予相應的影響系數，則機動路線的地形復雜程度可記為

式中,ki表示不同特殊路段的影響系數，A11i表示機動路線所經過的特殊路段的個數，表1 表示地形，平原、山地、丘陵和城市道路等，地形越復雜則分值越高。

表1 不同特殊路段的影響系數Table 1 The influencing coefficient at different special section of the road

道路的彎曲程度即行軍路線的整體彎曲程度，是定性指標。道路的彎曲程度越大，會降低大規模摩步機動的效率。本文依據轉向角度大于90°的路口個數進行數據轉換，結合專家意見如表2 所示。

表2 定性指標評價標準表Table 2 Qualitative index evaluation criteria

道路的縱坡度是定量指標。摩步機動需要考慮到裝備的最大爬坡能力，坡度過大會影響裝備搶修效率，因此，本文考慮路線的最大坡度。

△pn表示所有的道路縱坡度，共有n 個縱坡。

1.2 路線的隱蔽性

隱蔽性主要考慮其植被和掩體的遮蔽程度以及敵方偵查干擾的程度，植被和掩體遮蔽根據隱蔽區域與行軍路線區域的比例計算得到

式中，B 表示行軍過程中其路線區域，B2i，i=1，2 表示植被或掩體隱蔽區域的面積，其值越大越利于行軍。B23表示可能被敵方偵查的區域面積，其值越大說明被偵查的可能性越大，不利于機動。

1.3 路線的安全性

在行軍過程中，易受到敵火力的干擾，例如火力襲擾、火力壓制、臨時設障和空中偵察等。為確保裝備保障分隊的安全抵達，應盡可能降低敵火力威脅沖擊。

式中，B3i表示經過路段可能受到火力封鎖和敵方襲擊的區域，其比值即機動分隊在搶修路線中收到敵火力干擾的程度，屬于成本型指標。

1.4 路線的靠近性

越短的行軍路線更利于保障前線的作戰能力。所選擇路線的機動時間需要考慮其道路的通過性和氣象因素。惡劣天氣不利于修理分隊行軍前進，其時間也會受影響而延長。單目標點搶修行動僅需要考慮修理所與前線部隊間的距離，受道路情況和道路質量影響，要求其機動時間盡可能短。

兩地距離即機動分隊出發地與抵達維修地點的實際距離，行軍的時間即為機動時間。兩組數據均可從搶修仿真訓練系統中監測并導出。

1.5 決策的時效性

戰場環境千變萬化，戰機稍縱即逝，并且戰場搶修重在準而快，指揮員需要在緊張復雜的戰場環境下，快速作出科學決策，因此，有必要將決策時間納入機動路線選擇的考量范圍。根據不同的戰場局勢和任務背景，結合多次仿真訓練，確定相應的最佳決策時間tj。

其中，ti表示實際的決策時間，以實際決策時間與最佳決策時間的差值作為評價依據。

2 機動路線選擇能力評估模型

2.1 熵權法

熵的概念最早來源于熱力學，可以用來度量系統的無序程度，可以用來表示已知數據包含的信息量，并確定其權重［6］。當評價指標值相差越大時，熵值越小，則該指標攜帶的信息量較大，可以對其賦予較大的權重，反之指標攜帶的信息量較少。運用熵權法確定戰場搶修機動路線指標的權重步驟如下：

2.1.1 指標正向化

根據評價指標得到矩陣X=（xij）m×n，共有m 個評價對象，n 個評價指標，根據數據的類型進行以下正向化過程，

1）極大型數據

2）極小型數據

3）某點最優型數據

其中，a 表示指標最優點。

2.1.2 數據標準化

2.1.3 計算信息熵

對于標準化后得到的數據矩陣Y=（yij）m×n，指標yj的信息熵為

2.1.4 計算熵權

2.2 組合賦權法

組合賦權法是利用加法或乘法將兩者進行集成，使最終得到的指標權重同時反映主觀經驗和客觀信息，得出更加準確的指標權重值［7］。通過AHP法求得指標主觀權重向量，熵權法得到的指標客觀權重向量，本文采用乘法集成進行組合賦權，最終權重如下：

2.3 TOPSIS 法

TOPSIS 法又稱理想解法，是通過逼近理想解進行排序解決多屬性決策問題，構造多屬性問題的理想解與負理想解，并以靠近理想解和負理想解兩個基準作為評價各方案的依據［8］。在進行TOPSIS 法過程中，需要確定各項指標的權重。對于其權重計算方法，現階段較多學者采用AHP 法、灰色關聯度、模糊理論、模糊層次分析法和組合賦權法［9-17］。

根據歐式幾何距離計算出帶評價路線與最優路線和最劣路線之間的距離。計算第i 個評價對象與最優路線的相對貼近度，即接近程度。

3 算例分析

在仿真系統中，通過平臺的回放復盤對參訓人員的機動路線能力進行評估。針對單目標的裝備搶修任務，采取摩步機動的方式進入前線部隊，且兩地的直線距離為4 km。根據仿真情況下，途中易受敵火力威脅，為便于隱藏自己，結合越野機動和火力沖擊機動實施機動搶修任務。根據以往訓練情況和仿真任務的戰勢緊張程度，確定本次仿真行動的最佳決策時間為2 min。

選取3 位參訓人員的系統仿真訓練過程，采用視頻回放的形式，由系統監測輸出并計算出相應的指標數據，結果如表3 所示。

表3 方案評價結果表Table 3 Evaluation result table of the scheme

首先，采用AHP 確定主觀權重。指標兩兩判斷矩陣如下，表示兩個因素之間的重要性程度比較。

AHP 法一致性檢驗根據一致性指標CI 和平均隨機一致性指標RI 計算一致性比例CR，若CR＜0.1，則通過一致性檢驗。上述判斷矩陣均通過一致性檢驗。

其次，通過表3 中3 條機動路線的數據得到客觀權重Wi。最后，將主客觀權重進行乘法集成得到組合權重ωi，如表4 所示。

表4 修理分隊機動路線能力評估指標權重Table 4 Weight of capability evaluation index for maneuvering routes of repair teams

根據上述二級指標權重，得到一級指標權重分別為路線的通過性權重0.299 9，路線的隱蔽性權重0.227 7，路線的安全性權重0.257 7，路線的時效性權重為0.138 5，決策的時效性為0.076 2。說明通過性對機動路線的影響程度最大，其次為路線的安全性和隱蔽性，最后為路線的靠近性和決策的時效性。指揮員在選擇路線的時候，優先考慮道路狀況和道路質量，便于人員的摩步前進。進而考慮行軍途中的植被和掩體遮蔽性，盡可能減少敵火力威脅沖擊。

接下來，根據上述權重和決策矩陣獲得規范化矩陣，通過TOPSIS 法計算各條路線的貼近度，并進行決策排序，結果見表5 所示。

表5 各路線貼近度Table 5 Closeness degrees of each route

結果顯示，路線C 的貼近度最高，說明其與最優路線的距離最近，是三條路線中的最佳路線。根據表3 的數據可知，路線C 的地形復雜度最低，且道路的彎曲程度得分較高，因此，該機動路線的通過性較好。對于路線的隱蔽性，其植被和掩體遮蔽區域較多，因此，受到敵方偵查干擾的可能性進一步降低，也不易受到敵火力封鎖和襲擊。該路線兩地距離并非最短，但其道路可通過性高，途中所消耗時間較小。該路線決策時間為3 條路線中最長，但是其指標的影響程度較小，且3 min 的決策時間對戰場局勢的影響也較小。

路線B 和路線A 的貼近度較低。路線B 在掩體遮蔽性、兩地距離、機動路線時間和路線決策時間上均優于路線C，且地形復雜度與路線C 相近，但在道路彎曲程度、植被遮蔽性和路線安全性上遠不及路線C，因此，需要對路線的安全性和通過性進行改善。對于路線A，其地形過于復雜，不利于裝備保障分隊的摩步前進，且該路線的植被和掩體遮蔽性較差，因此，易受到敵方偵查干擾和敵火力封鎖打擊。路線A 不適于裝備保障分隊機動。

4 結論

準確科學的維修分隊機動路線評估有助于提升整體分隊的作戰能力水平，提高裝備維修保障能力。本文從路線的通過性、隱蔽性、安全性、靠近性和決策的時效性5 個角度構建指標體系，采用組合賦權——TOPSIS 評估模型對仿真條件下指揮員的機動路線選擇能力進行評估。在指標權重的處理方法上更為客觀，且為選擇最優路線提供了理論依據和科學方法，對軍事具有實際意義。