海上作戰指揮訓練評估方法研究

李 寧 衛 明 任 俊

(國防大學信息作戰與指揮訓練教研部 北京 100091)

海上作戰指揮訓練評估方法研究

李 寧 衛 明 任 俊

(國防大學信息作戰與指揮訓練教研部 北京 100091)

為提高海上作戰指揮訓練評估的科學性和準確性,以分析海上作戰指揮訓練評估需求入手,得出海上作戰指揮訓練的主要影響因素,構建客觀全面反映海上作戰指揮訓練效果和質量的評估指標體系,給出了基于灰色理論的層次分析法評估模型和求解算法,并通過實際算例驗證指標體系和評估方法的有效性和可操作性。

海上作戰指揮訓練; 評估; 建模

Class Number V267; E858

1 引言

海上作戰指揮是海上體系作戰的重要組成部分,是影響海上聯合作戰效果的主導因素。海上作戰指揮訓練是形成和發展海上作戰指揮能力的基本方式和重要途徑。評估海上作戰指揮訓練,是對海上部隊完成作戰指揮訓練效果和質量的評價和衡量。隨著人工智能和信息網絡技術[1],特別是現代綜合指揮信息系統的迅速發展,為海上指揮訓練提供了先進的組訓手段、逼真的訓練環境和作戰條件,逐步解決了海上指揮訓練環境和條件構設難度大、真實感差的問題[2]。海上作戰指揮訓練中,組訓者和受訓者依托指揮信息系統完成訓練設計、訓練準備、訓練實施、接受訓練等組訓工作和受訓任務,推動海上作戰指揮訓練向系統化、網絡化、智能化的方向發展。但是與海上作戰指揮訓練高速發展形成鮮明對比的是,海上作戰指揮能力評估的研究相對落后。這種局面嚴重制約了海上作戰指揮訓練的發展和進步。

目前,海上作戰指揮訓練評估研究的基本情況是[3]: 1) 評估對象不夠全面;海上作戰指揮主體和訓練評估對象并不是等同關系,訓練評估針對所有訓練要素,指揮主體只是訓練要素之一,單純評估指揮主體不能反映訓練效果的全貌。 2) 評估內容夠不合理;評估內容應根據評估對象及其主要活動對訓練活動的影響程度而定,就海上作戰指揮訓練評估而言,要根據訓練的層次、規模,以及訓練的課題、科目,決定評估內容構成,而不應僅限定于指揮主體的行動和狀態。 3) 評估方法夠不準確。目前廣泛運用的訓練評估方法主要有,模糊評價法[4]和層次分析法[5]。模糊評價法對定量分析要求不高,有利于復雜評估問題的解決,但是對已有經驗信息和數據利用效率較低。層次分析法易于操作,且符合訓練評估對象的層次結構特性,但是在權重確定方面存在主觀性較強,隨意性較大的問題。針對以上問題,本文從分析海上作戰指揮能力評估需求入手,研究海上作戰指揮活動要素構成,設計了海上作戰指揮訓練三要素評估指標體系,并運用灰色理論改進層次分析法,建立了海上作戰指揮訓練評估模型和計算方法。

2 需求分析

海上作戰指揮,是作戰力量在海戰場完成作戰任務所進行的指揮活動。其基本思路是,依托指揮信息系統,結合相應的訓練課題和科目,采用真實和模擬相結合的方式設置訓練所需敵情信息和戰場信息,構建海上作戰指揮條件和作戰環境;受訓者在這個作戰環境中完成指定的海上作戰指揮訓練任務,達到鍛煉和提高受訓者海上作戰指揮能力的目的[3]。為準確把握訓練的質量和效果,及時改進訓練中存在的問題和不足,必然要求對海上作戰指揮訓練進行全面客觀的評估。

海上作戰指揮訓練評估,是對海上作戰指揮訓練的功能作用及產生效果進行的全面系統的評價,這種評價能夠反映海上作戰指揮訓練的整體水平和綜合能力。因此,評估的對象應包括所有對作戰指揮效果產生重要影響的因素,評估內容則應涵蓋全部指揮訓練要素的訓練行為和訓練狀態[4]?；趯Ｉ献鲬鹬笓]訓練組織實施的分析,可將訓練過程描述為:組訓者根據訓練課題和科目需要,設計相應的訓練內容,制定組織實施計劃,同時利用海上指揮信息系統的輔助訓練功能,構設訓練所需作戰環境和作戰條件;受訓者則通過指揮信息系統各終端作戰臺位接收海上情報信息和敵情信息,并實施作戰指揮;指揮信息系統不斷接收受訓者指揮過程中發出的指令信息,并做出相應的分析和計算,得出新的海戰場及敵我態勢,并分別反饋給受訓者和組訓者;受訓者根據作戰指揮情況變化做出相應的處置應對,組訓者則需要判斷當前情況是否符合訓練預定目標,并根據實際需要對指揮信息系統信息處理做出必要的干預。

從以上給出的海上作戰指揮訓練組織實施過程來看,不難得出影響訓練效果的主要因素有:組訓者、受訓者和海上編隊指揮信息系統[4]。因而,海上作戰指揮訓練評估應當以該三要素為評估對象,重點評估組訓能力、受訓能力和指揮信息系統效能三個方面內容。再根據重點評估內容,構建科學、合理、適用的海上作戰指揮訓練評估指標體系,如圖1所示。通過分析現代評估科學技術發展及實際運用效果,設計符合具體海上作戰指揮訓練評估需要的評估模型和算法。

3 海上作戰指揮訓練評估指標體系

3.1 組訓能力評估指標

海上作戰指揮訓練的組訓,是指籌劃準備和組織實施海上作戰指揮訓練的過程,它是影響海上作戰指揮訓練效果和質量的主導因素。因組訓過程涉及內容多、分解量化難,人為影響大,而成為評估難度較大的部分。按照內容和性質不同,組訓工作主要可分為三個部分:訓練內容設計、訓練計劃制訂、訓練實施保障。設計訓練內容,是組訓的核心工作,也是組訓能力的重要體現。訓練課題設計能否滿足訓練需要,想定背景是否符合訓練構想,作業安排是否科學合理,是組訓人員設計訓練內容主要考慮的問題。訓練計劃制定,主要考察組訓人員根據訓練內容和實際情況制定訓練組織方案和執行細則的能力。訓練實施保障對海上作戰指揮訓練起著物質和技術支撐的作用,是訓練得以順利實施的重要保障。從海上作戰指揮訓練的特點來看,訓練實施保障主要是針對指揮信息系統的技術保障,可以通過考察指揮信息系統硬件和軟件的運行保障情況,得出組訓實施保障能力水平。

3.2 受訓能力評估指標

海上作戰指揮訓練的受訓者,是指接受此種訓練安排和任務的海上作戰指揮力量,通常為海上作戰編隊指揮機構。信息化條件下海上作戰指揮能力構成存在多種劃分方法,主流的觀點是按照指揮流程和主要關節將海上指揮機構指揮能力分解為戰場感知能力、籌劃決策能力、指揮控制能力和作戰效果評估四項子能力。因此,海上作戰指揮訓練受訓能力評估主要是針對以上四個方面的子能力進行考察,并得出海上指揮機構的作戰指揮綜合能力評估結論。需要注意的是,由于訓練課題和科目存在較大差異,如火力突擊科目主要考察指揮機構臨機指揮、協調和控制海上火力打擊的能力,則需強化和突出指揮控制能力指標。各指標之間存在動態平衡的關系,各項目的增減和刪補需要根據具體訓練內容來確定,不能一概而論。本文根據一般海上作戰指揮訓練要求,構建了全面考察海上作戰指揮行動要素的指標體系,重點在于突出訓練內容的全面性和訓練評估的系統性。

3.3 指揮信息系統效能評估指標

指揮信息系統是實施海上作戰指揮訓練的技術支撐,其效能水平是影響訓練質量最為直接的因素。指揮信息系統是以計算機和網絡為基礎、現代人工智能和軟件科學為核心,以實現海上作戰指揮自動化為主要目標的作戰訓練軟件系統。結合性能和功能兩方面因素,可以將指揮信息系統效能構成明確為:指揮條件模擬、指揮效果裁判和指揮系統運行。其中,指揮條件模擬的復雜性較高,需要根據海上訓練的具體課題、科目和標準的不同,做適當調整。如海上戰役指揮訓練需要模擬指揮對抗的效果,海上戰術指揮訓練則需要模擬海上作戰編隊作戰行動等。但從海上指揮訓練的本質出發,指揮信息系統模擬海上作戰條件和戰場環境的逼真程度才是評估的重點。因此,可以用逼真程度來衡量指揮信息系統對海上作戰指揮訓練的貢獻程度。指揮效果裁判通常是評估者設定評估標準,由指揮信息系統計算得出指揮行為產生的效果和結果,該指標主要反映指揮信息系統輔助作戰效果評估功能的運行情況。指揮系統運行應從系統的功能和性能著眼,主要考察系統容量、恢復、通聯和控制四個方面。

4 基于灰色層次分析法的評估模型和算法

根據前面構建的海上作戰指揮訓練評估指標體系,運用基于灰色理論的層次分析法建立相應的模型,并進行評估相關計算[6～11]。這里首先設定一級評估指標集合U及其對應的權重值A分別為:U={U1,U2,…,Ui}(i=1,2,…,m),A={A1,A2,…,Ai}(i=1,2,…,m)。

Ui是二級評估指標集合,Ai是二級指標權重值集合,記Ui和Ai分別為Ui={Ui1,Ui2,…,Uij}(j=1,2,…,n),Ai={Ai1,Ai2,…,Aij}(j=1,2,…,n)。

Uij是三級評估指標集合,Aij是三級指標權重值集合,記Uij和Aij分別為Uij={Uij1,Uij2,…,Uijk}(j=1,2,…,l),Aij={Aij1,Aij2,…,Aijk}(j=1,2,…,l),Uijk是三級評估指標,Aijk是三級指標權重值。

在實際評估過程中,不同層次的指標以及同一層次的不同指標,對評估目標的影響程度存在不同,應運用層次分析法根據各指標的目標貢獻度,確定各自相應的評估權重值。再次主要利用1～9級標度法,對同一層次的指標元素進行兩兩對比,按照重要程度評定分值,形成評估的判斷矩陣,并對判斷矩陣進行一致性檢驗。如果不能滿足一致性檢驗要求,則應對該層指標的重要程度重新進行評定分值操作,并構建相應的判斷矩陣求解權重,直至一致性檢驗通過為止。

海上作戰指揮評估指標Uijk通常為定性指標,需要運用定量的方法加以轉換,成為定量指標。通過制定評分等級的方法可以較好地完成定性指標的定量化。根據海上作戰指揮評估標準,將指標分值等級劃分為五個級別,并對各指標項目Uijk進行評定,得到量化分值,如表1所示。

表1 評分等級標準

組織p位評估專家對評估對象的表現情況,根據海上作戰指揮訓練評定等級標準打分,設第s(s=1,2,…,p)位評估專家對被評對象Uijk給出的評定分值為dijks,則評分Dij矩陣為

(1)

根據海上作戰指揮訓練等級評分標準等級劃分,可設定五個評估灰類,分別為e(e=1,2,3,4,5),對應評定等級為“極差、差、中、良、優”,評定等級對應的分值范圍,是以(9,7,5,3,1)為中間值的1～10的五個區間,中間值(9,7,5,3,1)對應評估灰類的最優值。對應的白化權函數如下:

第一灰類“優”(e=1),灰數e[0,9,+∞],白化權函數為

(2)

第二灰類“良”(e=2),灰數e[0,7,14],白化權函數為

(3)

第三灰類“中”(e=3),灰數e[0,5,10],白化權函數為

(4)

第四灰類“差”(e=4),灰數e[0,3,6],白化權函數為

(5)

第五灰類“極差”(e=4),灰數e[0,1,2],白化權函數為

(6)

通過計算得出評價指標Uijk屬于第e個灰類的灰色評價系數記為xijke,其總灰色評價系數記為xijk,則有

(7)

其中,g表示評價灰類個數,被評對象的第e個灰類的灰色評價權rijke為

(8)

則各灰色評價權向量Rijk可表示為Rijk=(rijk1,rijk2,…,rijkg)得到指標Uij的灰色評價權矩陣Rij為:Rij=[Rij1Rij2…Rijk]T

對Uij做綜合評價,其評價結果為

Bij=AijRij

(9)

對Ui做綜合評價:由Uij綜合評價結果Bij,得到上一級指標的各灰色評價權矩陣Ri=[Bi1Bi2…Bin]T,則被評對象Ui的綜合評價結果為

Bi=AiRi

(10)

對U做綜合評價:由Ui綜合評價結果Bi,得到上一級指標的各灰色評價權矩陣R=[B1B2…Bm]T,則被評對象U的綜合評價結果

B=AR

(11)

將各灰類等級按白化值賦值,得到各種評價灰類等級值向量,dt(t=1,2,…,g)表示第g個灰類的最佳評分值。

D=(d1,d2,…,dg)

(12)

被評價系統的綜合評價分值

W=BDT

(13)

5 算例分析

按照海上作戰指揮訓練評估指標體系結構制定表2,將各評估專家對各指標的評定分值統計如表2所示。

表2 各指標評分結果

結合海上作戰指揮訓練評估指標體系,根據專家判斷的各指標相對重要程度,構造判斷矩陣:

T為海上作戰指揮訓練評估一級指標U的判斷矩陣;T1、T2、T3分別為海上作戰指揮訓練評估二級指標U1、U2、U3的判斷矩陣;T11、T12、T13…T33分別是海上作戰指揮訓練三級指標U11、U12、U13、…、U33的判斷矩陣。

運用層次分析法,算出個各級指標權重值為

A=(0.2395,0.1373,0.6232)
A1=(0.5125,0.0743,0.2755,0.1377)
A2=(0.1222,0.6479,0.2299)
A3=(0.1096,0.5813,0.3092)
A11=(0.2857,0.5714,0.1429)
A12=(0.6479,0.2299,0.1222)
A13=(0.1222,0.2299,0.6479)
A14=(0.2500,0.7500)
A22=(0.3333,0.6667)
A23=(0.1226,0.5571,0.3202)
A32=(0.1749,0.6327,0.1924)
A33=(0.1265,0.2943,0.5185,0.0606)

表3 權重一致性檢驗結果

根據專家評定的海上作戰指揮訓練評估分值,構造評分矩陣(1),再運用總灰色評價系數計算式(7)以及綜合評價計算式(13),得到此次海上作戰指揮訓練綜合評價值W=7.4270,對照評分等級表(表3)可知,海上作戰指揮訓練評估結果為“良”。

6 結語

本文突破海上作戰指揮訓練評估對象以受訓者,即海上作戰指揮機構為主的傳統做法,將訓練內容設計、訓練計劃擬制、訓練實施保障等訓練組織環節,以及指揮訓練環境和條件模擬、作戰效果裁判、系統穩定性和恢復能力等,指揮信息系統訓練功能的效能也納入到海上作戰指揮訓練評估對象范疇。按照此思路,構建了基于組訓、受訓和指揮信息系統三要素的海上作戰指揮訓練評估指標體系,并建立了相應的評估模型,提高了海上作戰指揮訓練評估的全面性和準確性。評估模型求解主要采用基于灰色理論的層次分析法,通過將專家的定性評判轉化為灰類程度不同的評估指標權重向量,再經過對該向量的一致性檢驗和歸一化處理,形成定量的評估判斷,實現評估的定性與定量相結合,一方面減少了人為因素對評估的干擾,另一方面也提高了評估模型的計算準確度。通過實例驗證,該評估模型及其求解方法對于提高海上作戰指揮訓練評估的科學性和準確性效果良好。

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Method of Sea Battle Operational Command Training Evaluation

LI Ning WEI Ming REN Jun

(Department of Information Combat and Command Training, National Defence University, Beijing 100091)

In order to improve the scientificity and accuracy of the evaluation of sea battle operational command training, the requirements of sea battle operational command training evaluation are analyzed as a starting point, and the main influencing factors of sea battle operational command training are explored. A comprehensive index system is built to reflect the overall quality of sea battle operational command training system, and a evaluation model based on grey analytic hierarchy process is proposed. Finally the validity of the index system and the evaluation method are demonstrated by an example.

sea battle operational command training, evaluation, modeling

2016年8月11日,

2016年9月20日

全軍軍事類研究生資助課題(編號:2015JY034)資助。

李寧,男,博士研究生,工程師,研究方向:軍事指揮訓練。衛明,男,博士研究生,工程師,研究方向:軍事指揮訓練。任俊,女,博士研究生,工程師,研究方向:軍事運籌。

V267; E858

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.02.006