两栖装甲车系统效能评估

王 彤，周庆军，涂建平

(江苏自动化研究所，江苏 连云港 222006)

0 引 言

作为两栖部队武器装备系统的重要组成部分，两栖装甲车可以兼顾水上作战任务和陆地作战任务的突出能力，成为两栖部队登陆作战的主要突击力量。在未来开展的岛屿登陆战场上，两栖装甲车辆能够起到的关键性作用从各国对两栖装甲车辆的研制投入及研究成果可见一斑。开展两栖装甲车系统效能评估研究的工作不仅是为了更高性能武器的开发，也为未来两栖作战的配置部署及战术指导提供了可靠的数据支撑，对我国海军陆战队武器系统事业的发展具有重要的实际意义。

效能评估工作围绕3个方面展开：效能指标的确定、评估方法的选择以及系统建模，三者缺一不可。目前就效能评估方法来看，常用的客观评估方法[1]包括指数法、ADC法、层次分析法(AHP)、模糊综合评价法等，每种方法利弊共存。模糊综合评价法通常结合AHP法进行评估，因其对包含主观指标的对象综合评价效果比其他评价方法优越而得到了广泛的应用。AHP法通过构造两两比较矩阵的方法获得各个指标的相对权重，在解决多指标的复杂问题上非常有效，但在构造判断矩阵时难以避免地带有主观随意性，笔者针对这一不足进行改进。

本文以两栖装甲车的基本作战效能分析为基础，建立起两栖装甲车系统效能评估指标体系，利用模糊综合评价法构建了两栖装甲车系统效能评估模型，再结合AHP法，在AHP法中引入Z-Number，采用这一改进的效能评估算法获得各指标权重，提高了评判分析的可信度。

1 两栖装甲车系统效能评估指标体系的建立

两栖装甲车是两栖部队的重要作战工具，按照作战能力评估指标体系的总体框架[2]，从“5种能力”(即火力、机动、防护、保障、信息能力)出发，结合两栖装甲车的作战方式及复杂的战斗环境来构建效能评估指标体系[3]。影响两栖装甲车火力打击能力的要素主要包括命中概率、单车弹药承载量、毁伤概率、火力消耗等。两栖装甲车的机动特性是指两栖装甲车辆在执行任务时自身的行动能力。生存能力是指两栖装甲车在完成作战任务时保存自身完好状态的能力，通常我们将伪装能力、预警能力、修复能力作为主要指标来衡量两栖装甲车的生存能力，伪装能力越强，预警反应过程越短，修复设施配置越完备，则两栖装甲车的存活率越高。信息化时代下各国在战场上的侦察监视与捕获能力空前增强，精确制导武器得到广泛应用，目标暴露在很大程度上意味着可能被“消灭”；因此，在对两栖装甲车辆进行系统效能评估时，其反侦察能力的强弱应成为衡量的重要准则之一，具体从通信能力、情报预警力、车辆暴露频率、拦截反制力这4个主要指标进行考察。

通过对两栖装甲车系统效能的构成分析，建立的指标体系如图1所示。

图1 两栖装甲车系统效能评估指标体系

2 构建模糊综合评价模型

根据建立的多层次、多因素的两栖装甲车系统效能评估指标体系，选择模糊综合评价法和AHP法对其进行评估。其中AHP法用来计算指标权重，利用Z-Number改进AHP法，以期提高AHP法在专家打分环节的合理性。

2.1 模糊综合评价法的计算步骤

利用模糊综合评价法[4]对多层次、多因素的两栖装甲车系统效能进行评估，该方法的计算包含6个要素：评价因素集、评语集V、模糊矩阵R、权重向量W、模糊评价向量A、综合评估值e。

模糊综合评价法的具体计算过程为：

(1) 建立评价因素集及评语集

两栖装甲车系统效能评估指标集为：A=(B1,B2,B3,B4,B5)，Bi={Cij}，i=1,2,3,4,5,j随i的变化而变化。设置4个评语等级个数，评语集合定义为：V=(v1,v2,v3,v4)，这4个等级的定义及具体参考数值范围如表1所示。

表1 系统效能评级等级表

(2) 确定评价指标隶属度

对于所建立指标体系中的定量指标，可以根据已知的具体数值及评价标准来判断每个指标的隶属值；如根据调查知某型两栖装甲车的最大水上行驶速度达27.35 km/h，其相较于两栖装甲车水上行驶速度一般在5～20 km/h的标准而言，其强度属于“强”的评价等级，故其隶属度可表示为[1,0,0,0]。

对于剩余定性指标隶属度的确定，选择Delphi法进行处理。例如，针对某型两栖装甲车的修复能力咨询10位有关专家为其打分，获得结果为：有4位专家认为该型装甲车的修复能力为“强”，2位专家认为“较强”，3位专家的意见为“一般”，1位专家给出“较弱”的评价，则修复能力的隶属度为[0.4,0.2,0.3,0.1]。

(3) AHP法计算指标权重

AHP法将定量分析与定性分析结合，把复杂的评价目标划分为递阶层次结构，通过元素间两两比较构造判断矩阵。本文对AHP的改进之处是在构建模糊判断矩阵时加入Z-Number，用两级模糊数Z-Number取代原AHP法判断矩阵中由具体数值组成的判断矩阵，再计算获得各层指标权重向量Wi。Z-Number能够同时给出判断描述和这种判断的可靠性，使分析结果更加准确，以此来改善传统AHP法在构造判断矩阵环节以人的主观判断可能产生的不合理性。改进后的AHP法计算步骤会在后续展开介绍。

(4) 建立模糊矩阵

多层次模糊综合评价模型由下向上逐层进行评判，最后结果为目标层的综合评判结果。由所建立的评估指标体系可知，此次针对两栖装甲车系统效能评估需要建立2层模糊矩阵。

一级模糊矩阵由底层指标Cij对评价集合V的模糊评价矩阵为Ri=(rjp)m×n，其中rjp表示Ci中第j个指标对于评价集合中等级Vp的隶属程度。再结合上步工作中得出的指标层评价因素权重Wi可以得到指标层对应于准则层的模糊评估向量：

Vi=WiRi=(ri1,ri2,ri3,ri4)

(1)

再以同样的方法逐层往上计算二级模糊矩阵，结合准则层评价因素权重W得到准则层对应于目标层的模糊评估向量：

V=WR=(r1,r2,r3,r4)

(2)

式中：R=[V1V2V3V4V5]T。

(4) 构建系统效能多指标综合评估模型

根据本文确定的两栖装甲车系统效能评估指标体系，建立如图2所示的综合评价模型。

图2 模糊综合评价模型

2.2 改进的层次分析法计算指标权重

传统AHP法依据专家对评估指标的客观判断来构造判断矩阵，但没有考虑到所作出判断的可靠性。因此，本文利用Z-Number结合AHP法作出改进，对判断矩阵中的每一个元素增加可靠性这一信息。

加入Z-Number的AHP法来计算指标权重的具体计算步骤如下：

(1) 建立重要性标度、可靠性测度的标准

重要性标度采用常用的9刻度标度[5]，每个标度都是三角模糊数，如表2所示。

表2 重要性判断尺度表

可靠性采用5刻度层次，具体如表3所示。

表3 可靠性判断尺度表

(2) 构建判断矩阵

(3)

(3) 模糊判断矩阵的一致性检验

由互补判断矩阵的一致性检验方法[7]可知，若三角模糊数互补判断矩阵的质心矩阵为满意一致性矩阵，则三角模糊数互补判断矩阵为满意一致性矩阵，因此此处只需要计算矩阵的质心矩阵对互补判断矩阵进行一致性检验及调整。

(4) 基于Z-Number的模糊数权重[6]计算

第i个指标的模糊权重为：

(4)

接着通过模糊数排序[7]及归一化将模糊权重转化为一个具体数值，这个数值即为各个指标的最终权重。

3 某型两栖装甲车系统效能评估实例

(1) 评估指标权重计算

以专家打分的形式对准则层的火力特性B1、机动特性B2、生存能力B3、防护能力B4、反侦察能力B5打分，得出准则层的各项指标对于目标层的重要性判断。判断矩阵中的每个元素都是两级模糊数：

Z=[Zij]5×5=

根据权重公式计算各指标的模糊权重[8]，并经过模糊排序及归一化得结果如下：

W=

[0.240 0 0.198 6 0.295 4 0.152 6 0.113 4]

用同样的步骤得到指标层的各项指标权重如下：

W1=[0.357 5 0.202 9 0.327 4 0.112 2]

W2=[0.182 10.193 70.224 50.215 50.184 2]

W3=[0.387 8 0.241 0 0.371 2]

W4=[0.330 4 0.351 2 0.318 4]

W5=[0.225 6 0.278 1 0.220 1 0.276 2]

(2) 确定指标隶属度

采用上述的关于定量、定性指标的确定方法，并邀请10位有关专家对某型两栖装甲车的各项指标进行评价，可得如下各项指标的隶属度。

由隶属度可得一级模糊矩阵如下：

(3) 模糊综合评价

构建二级模糊矩阵R如下：

结合准则层的权重集合可得到二级模糊综合评价向量V如下：

V=WR=[0.694 8 0.195 6 0.074 2 0.035 4]

对于最后的模糊总评价，最常见的处理方法[9]是采用最大隶属度原则，可得出最后评估结果及相应评语，本文选择如下公式的计算方法求得最后的系统效能综合评估值，该方法相较最大隶属度原则能够得出更具体的评估值：

(5)

代入具体数据得到最后的系统效能评估值为：e=89.436。

(4) 评估结果分析

比对评估结果的划分区间，可知该型两栖装甲车系统效能评估的综合评估等级为“较强”，总体上来说性能属于较高的水平。另外，为了具体分析该型两栖装甲车的子系统效能，可以对以上所求的准则层模糊评价矩阵进行计算，获得每个子系统效能的模糊评估值，计算结果如表4所示。

表4 准则层评估结果

由表4分析可知，该型两栖装甲车的火力特性、机动特性、防护能力都处于最高水平，生存能力差强人意，需要着重注意和提高的是一般水平的反侦察能力，部队在改造使用该型两栖装甲车时可以从通信水平、信息处理效率、情报预警等方面入手[10]，配备信息化指控设备，提高信息的收集、加工、传输水平，从而加强车辆的整体系统效能，使其在未来的作战中能够发挥更好的作用。

4 结束语

本文根据两栖装甲车辆的作战任务和能力构成特点，从5种能力入手建立了相应的系统效能评估指标体系，引入两级模糊数的概念，采用改进后的层次分析法计算各个指标权重，并构建了模糊综合评价模型对某型两栖装甲车的系统效能进行了实例评估。基于Z-Number的AHP法在一定程度上弥补了传统AHP法存在的模糊信息不完全、主观性较强的不足，其结果更让评估者信服，检验了该评估算法和模型的有效性和可用性，为两栖装甲车在未来的两栖作战运用中提供了一份重要数据支撑，也为其他武器的系统效能评估提供了一份有价值的参考。