劉 江,孫學鋒,胥 艷

(1.海軍航空工程學院，山東 煙臺 264001； 2.中國人民解放軍91208部隊，山東 青島 266000)

【裝備理論與裝備技術】

基于模糊評判的補給艦導彈補給能力評估方法

劉 江1,孫學鋒1,胥 艷2

(1.海軍航空工程學院，山東 煙臺 264001； 2.中國人民解放軍91208部隊，山東 青島 266000)

采用模糊綜合評判的方法，建立了綜合補給艦導彈海上補給能力評估指標體系，以我海軍某型綜合補給艦為例進行評估分析，該型綜合補給艦導彈海上補給能力評估結果與實際情況接近，給出的評估方法具有較強的可操作性。

模糊評判；補給艦；導彈補給；評估

導彈海上補給是海上裝備保障的重要環(huán)節(jié)，作戰(zhàn)艦艇在海上與敵激烈交鋒后，能否及時得到導彈補給將不僅影響整個編隊的作戰(zhàn)行動，更會對海上作戰(zhàn)的進程和結局產(chǎn)生巨大的影響[1]。隨著我海軍作戰(zhàn)范圍的不斷延伸，導彈海上補給能力作為海上艦艇兵力持續(xù)作戰(zhàn)能力和遠海作戰(zhàn)能力的關鍵越來越受到關注。在海軍綜合作戰(zhàn)能力建設中，導彈海上補給能力是一個制約全局的“瓶頸”。沒有強大的導彈海上補給能力，就不可能擁有強大的海軍綜合作戰(zhàn)能力。而補給艦作為伴隨海上艦艇兵力航行，并為作戰(zhàn)艦艇適時補給導彈的重要海上裝備保障力量，其導彈補給能力的強弱在一定程度上決定了作戰(zhàn)艦艇海上作戰(zhàn)范圍的大小。因此，怎樣合理評估補給艦導彈補給能力，選擇什么樣的評估方法，得出科學合理的結論，對于滿足艦艇兵力執(zhí)行遠海作戰(zhàn)任務的保障需求，制定周密可行的導彈海上補給方案，做好海上裝備保障工作就顯得至關重要。

模糊綜合評判法是一種應用非常廣泛和模糊數(shù)學有關的方法和理論，通過建立隸屬度函數(shù)，考慮不可量化因素的影響，對問題進行綜合分析和評判[2]。因此，采用模糊綜合評判的方法對補給艦導彈補給能力進行評估不僅可以增加評判的準確性，還可以避免采用主因素突出型算法指標過多導致指標權重“淹沒”模糊矩陣中的信息。

1 模糊綜合評判法

1.1 模糊綜合評判法的原理

20世紀60年代，美國自動控制論專家、加利福尼亞大學L.A.Zadeh教授[3]創(chuàng)立了模糊集理論，比較好地解決了不可量化和不精確概念的表達和處理。模糊綜合評判法的基本思想是建立隸屬度函數(shù)，應用模糊關系合成原理，從多個因素對被評估對象的隸屬等級狀況進行綜合評估。

模糊綜合評判法通過借助模糊數(shù)學的一些概念，對實際的綜合評判問題提供一些評判。其基本原理是：首先確定被評判對象的因素(指標)集和評判(等級)集；再分別確定各個因素的權重及它們的隸屬定向度，獲得模糊評判矩陣；最后把模糊評判矩陣與因素的權向量進行模糊運算并進行歸一化，得到模糊評判綜合結果。[4]模糊綜合評判法是一種解決概念劃分上不確定現(xiàn)象的描述方法，其處理過程更接近于人類大腦解決實際問題的思維過程，能較好地反映客觀效果，具有較高的實際應用價值。

1.2 模糊綜合評判法的計算步驟[5-6]

1.2.1 確定評判對象、評判因素和評判等級

評判對象通常為待評判的能力或方案的集合。評判時所取的因素集是影響評判對象的各個因素所組成的集合，可表示為U={u1,u2,…,un}，其中ui(i=1,2,…,n)是影響因素。

對評判因素分級的評語的集合。m個評語的集合：V={v1,v2,…,vm}。

1.2.2 確定評判因素的權重，構建模糊關系矩陣

用rij表示第i個因素對第j種評語的隸屬度，則因素域與評語域之間的模糊關系可用評判矩陣：

表示。其中0≤rij<1,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

1.2.3 進行模糊評判計算，作出決策

引入V上的一個模糊子集B，稱模糊評判，又稱決策集，即B=(b1,b2,…,bn)。一般令B=A×R，B即為評判者綜合各個因素后對被評判對象作出的最終評判，即模糊綜合評判。模糊綜合評判的數(shù)學模型為：

根據(jù)模糊綜合評判方法，其建立綜合評價模型的工作程序一般為：首先評判因素體系的選擇與確定；其次是各評判因素權重的確定；第三是各評判因素隸屬度的確定；最后是綜合評判模型的建立與應用。

2 補給艦導彈補給能力評估

2.1 補給艦導彈補給能力評估指標體系的建立

補給艦導彈補給能力的一級指標是由導彈吊裝能力、自身機動能力、信息管理能力和防御生存能力四個要素構成的。它們既相互獨立又相互聯(lián)系，相互獨立表現(xiàn)為各要素分別從不同的側面反映補給艦導彈補給能力的高低，相互聯(lián)系表現(xiàn)為各要素缺一不可地共同構成補給導彈補給能力的評估體系[7]。

2.1.1 導彈吊裝能力

導彈吊裝能力是指補給艦與接收艦之間使用導彈專用補給裝備順利完成導彈補充的能力，能力的大小主要體現(xiàn)在：向接收艦吊裝導彈時是否滿足安全可靠的保障要求，也就是補給的安全性；在單位時間內(nèi)能夠對接收艦完成導彈的補給量，也就是補給的時效性。

2.1.2 自身機動能力

自身機動能力是指補給艦適應接收艦進行海上作戰(zhàn)需要而與之配合航行的能力。首先補給艦在海上活動的距離能夠到達多遠，活動的范圍有多大，這取決于補給艦的續(xù)航能力；其次補給艦在海上航行的速度有多快，這取決于補給艦的航速；最后補給艦實施艦艦導彈海上補給時對氣象條件的適應程度如何，這取決于補給艦實施艦艦導彈海上補給適應海況的能力。

2.1.3 補給輔助能力

補給輔助能力是指為保證補給艦向接收艦順利實施導彈海上補給而采用的一些輔助手段的能力，其大小主要表現(xiàn)在兩個方面：一是指揮自動化手段在補給艦補給導彈方面的應用情況，即導彈海上補給指揮的自動化程度；二是導彈海上補給實施過程中，視頻、攝像等輔助方式在準確估算補給艦吊臂運行軌跡以及防止導彈箱體擦碰兩艦上層建筑方面的應用情況，即導彈海上補給的可視化程度。

2.1.4 防御生存能力

防御生存能力是戰(zhàn)時在敵情威脅條件下實施海上補給過程中，補給艦抵御敵方襲擾的能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中對補給艦的主要威脅來自空中和水下，因此補給艦防御生存能力主要體現(xiàn)在對空防御能力和對潛防御能力[8]。

根據(jù)以上分析，建立補給艦導彈補給能力評估體系，如圖1所示。

圖1 補給艦導彈海上補給能力評估體系

2.2 建立模糊綜合評判數(shù)學模型

2.2.1 確定評判對象、評判因素和評判等級

評判對象為補給艦導彈補給能力。

評判因素所組成的集合可表示為U={U1,U2,U3,U4}，其中U1,U2,U3,U4分別代表補給艦的導彈吊裝能力、自身機動能力、信息管理能力和防御生存能力。

其中，

其中，u11,u12分別代表補給滿足度和補給時效性；u21,u22,u23分別代表補給艦續(xù)航力、航速以及適應海況能力；u31,u32分別代表補給艦指揮自動化程度和補給可視化程度；u41,u42分別代表補給艦對空防御能力和對潛防御能力。

理論上評語的等級分得越細，評判結果越精確，但實際過程會過于繁瑣，有時等級劃分太多反而使評判對象無法入手，結果不一定理想，所以評語等級要選擇恰當。對評判因素分級的評語的集合為：V1={v1,v2,v3}，其中v1,v2,v3分別代表評判等級高、中、低。

2.2.2 確定評判因素的權重，構建模糊關系矩陣[9]

用rij表示第i個因素對第j種評語的隸屬度，則因素域與評語域之間的模糊關系可用評判矩陣

表示。其中0≤rij<1,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

2.2.3 進行模糊評判計算，作出決策

引入V上的一個模糊子集B，稱模糊評判，又稱決策集，即B=(b1,b2,b3)。一般令B=A×R，即為評判者綜合各個因素后對被評判對象作出的最終評判，即模糊綜合評判。模糊綜合評判的數(shù)學模型為[10]：

3 實例分析

現(xiàn)以我海軍某型綜合補給艦為例，通過專家咨詢和模糊評判，確定該綜合補給艦導彈補給能力構成要素的權重值。根據(jù)導彈補給能力評估模型，計算各指標的隸屬度，得到評判該艦導彈補給能力的總的模糊評語。

3.1 確定各評判指標的權重及評判值結果

首先通過對同一級評估指標體系內(nèi)的因素進行比較，結合專家的判斷，確定綜合補給艦導彈補給能力評判要素的權重，指標權重的確定直接影響評判結果的準確度，因此，權重的取值必須具有可靠性和權威性，見表1。

表1 某型綜合補給艦導彈補給能力評判要素權重

然后運用模糊統(tǒng)計法，讓參加評判的各位專家填寫評估調(diào)查表，結合專家的意見，依次統(tǒng)計各評判因素等級的頻數(shù)，計算各指標的隸屬度，得到模糊評判結果，如表2～表5所示。

表2 某型綜合補給艦導彈吊裝能力評判表

表3 某型綜合補給艦自身機動能力評判表

表4 某型綜合補給艦補給輔助能力評判表

表5 某型綜合補給艦防御生存能力評判表

3.2 計算總的模糊評語

由表2可得：R1=(0.68,0.24,0.08)

由表3可得：R2=(0.635,0.32,0.045)

由表4可得：R3=(0.57,0.26,0.2)

由表5可得：R4=(0.325,0.55,0.125)

則因素域與評語域之間的模糊關系的評判矩陣：

最后，得出結論某型綜合補給艦導彈補給能力各等級評估結果：高占60.25%，中占29.3%，低占10.45%。根據(jù)最大隸屬原則，判斷某型綜合補給艦導彈補給能力為高。

4 結論

從評判結果來看，模糊綜合評判方法對補給艦導彈海上補給能力的評估結果與實際情況接近，具有較強的科學性與可操作性。但是補給艦的實際導彈補給能力要與作戰(zhàn)任務相結合，通過戰(zhàn)場的檢驗才能真正體現(xiàn)出來。目前，我海軍綜合補給艦的導彈補給能力與外軍相比還有較明顯的差距，海上作戰(zhàn)經(jīng)驗也非常欠缺，必須加快裝備建設的腳步以及加強導彈海上補給訓練的力度，為保障我海上作戰(zhàn)兵力遠海作戰(zhàn)做好充足準備。

[1] 孫學鋒,劉江.反艦導彈海上補給行動的組織與實施[J].海軍航空工程學院學報,2016(2):53-55.

[2] 趙磊,李仁松,王勇.一種航母編隊編成方案評估及優(yōu)化方法[J].艦船電子工程,2008,28(4):44-46.

[3] 宋華文.裝備指揮學[M].北京:國防工業(yè)出版社,2015.

[4] 杜棟,龐慶華,吳炎.現(xiàn)代綜合評價方法與案例精選[M].北京:清華大學出版社,2015.

[5] 劉元豐,唐興莉.基于模糊綜合評判方法的船舶航行安全評價[J].重慶交通學院學報,2004,23(3):123-126.

[6] 楊綸標,高慶儀.模糊數(shù)學原理及應用[M].廣州:華南理工大學出版社,2005.

[7] 徐巖山,張良欣,楊軍.網(wǎng)絡層次分析法在艦船補給能力評估中的應用[J].艦船科學技術,2008,28(5):86-89.

[8] 溫巍,徐海剛,陳志航.基于二級模糊評判的綜合補給艦作戰(zhàn)效能評估方法[J].艦船電子工程,2010(8):145-147.

[9] 曹陽,金凱,單鑫等.基于模糊理論的導彈系統(tǒng)性能群評價模型[J].戰(zhàn)術導彈技術,2011,23(1):12-16.

[10]楊笑源，趙曉剛．應用改進層次分析法和模糊綜合評判的油庫靜電災害評估[J]．重慶理工大學學報(自然科學)，2015(2)：136-140．

[11]李阿楠，廖學軍.模糊綜合評判在武器裝備作戰(zhàn)試驗中的應用[J].兵器裝備工程學報，2016(5):15-17.

(責任編輯 周江川)

Assessment Methods for the Missile Supply Ability of Replenishment Ship Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation

LIU Jiang1, SUN Xue-feng1, XU Yan2

(1.Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001, China; 2.The No. 91208thTroop of PLA, Qingdao 266000, China)

Based on the method of fuzzy comprehensive evaluation, the evaluation index system of the supply capacity of the composite supply ship missile was established, and the evaluation results of the comprehensive supply ship of the Navy were taken as an example. The results of the assessment of the sea supply capacity of the integrated supply ship missile were obtained. The actual situation is close to the conclusion, and the given evaluation method has a strong ability.

fuzzy comprehensive evaluation; replenishment ship; missile supply; assessment

2016-12-22；

2017-02-10 基金項目：島礁攻防作戰(zhàn)編組問題研究項目(1610233)

劉江(1983—),男,碩士研究生,主要從事海軍航空、導彈裝備綜合保障研究。

孫學鋒(1963—),男，博士，教授，主要從事軍事裝備學研究。

10.11809/scbgxb2017.05.014

format:LIU Jiang, SUN Xue-feng, XU Yan.Assessment Methods for the Missile Supply Ability of Replenishment Ship Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(5):61-64.

E273.1

A

2096-2304(2017)05-0061-04

本文引用格式：劉江,孫學鋒,胥艷.基于模糊評判的補給艦導彈補給能力評估方法[J].兵器裝備工程學報，2017(5):61-64.