消防部隊(duì)滅火救援指揮決策中優(yōu)選作戰(zhàn)方案的效用模型研

1、PAGE 62滅火救援技術(shù)進(jìn)展2009年年刊 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目消防部隊(duì)隊(duì)滅火救救援指揮揮決策中中優(yōu)選作作戰(zhàn)方案案的效用用模型研研究夏登友（中國(guó)人人民武裝裝警察部部隊(duì)學(xué)院院消防指指揮系，河北廊廊坊06650000）摘 要要評(píng)估優(yōu)優(yōu)選作戰(zhàn)戰(zhàn)方案是是指揮決決策活動(dòng)動(dòng)中的重重要環(huán)節(jié)節(jié)和內(nèi)容容。在建建立優(yōu)選選指標(biāo)體體系的基基礎(chǔ)上，提出一一種基于于效用函函數(shù)的滅滅火救援援指揮決決策優(yōu)選選評(píng)估方方法模型型，該方方法模型型使不同同優(yōu)選指指標(biāo)對(duì)待待評(píng)價(jià)方方案的效效能值通通過效用用函數(shù)得得以轉(zhuǎn)化化，從而而使其更更具可比比性，便便于進(jìn)行行方案優(yōu)優(yōu)選。實(shí)實(shí)例研究究表明：該方法法模型充充分利用用專家評(píng)評(píng)判和現(xiàn)現(xiàn)有決策

2、策信息，決策結(jié)結(jié)果相對(duì)對(duì)比較合合理、客客觀、可可靠，可可為消防防指揮員員進(jìn)行滅滅火救援援指揮決決策參考考。關(guān)鍵詞滅滅火救援援指揮；效用函函數(shù)；指指標(biāo)體系系；模糊糊優(yōu)選滅火救援援指揮決決策是一一個(gè)復(fù)雜雜的多目目標(biāo)決策策過程1，它要求求決策者者必須對(duì)對(duì)火災(zāi)撲撲救方案案、人員員救護(hù)、各種消消防資源源的調(diào)度度等進(jìn)行行綜合考考慮。一一場(chǎng)滅火火救援戰(zhàn)戰(zhàn)斗的成成敗不僅僅在于兵兵力和滅滅火技術(shù)術(shù)裝備是是否優(yōu)劣劣，更重重要的在在于火場(chǎng)場(chǎng)指揮者者的指揮揮決策能能力和水水平的高高低。正正確的指指揮決策策能使蘊(yùn)蘊(yùn)藏在滅滅火指戰(zhàn)戰(zhàn)員、技技術(shù)裝備備中潛在在的戰(zhàn)斗斗力得到到充分發(fā)發(fā)揮而產(chǎn)產(chǎn)生實(shí)際際的有效效的滅火火救援戰(zhàn)戰(zhàn)斗

3、力。因而，指揮者者在進(jìn)行行決策活活動(dòng)時(shí)，需要在在充分了了解任務(wù)務(wù)、判斷斷情況、聽取建建議的基基礎(chǔ)上，擬制多多種作戰(zhàn)戰(zhàn)方案，并對(duì)每每個(gè)方案案的作戰(zhàn)戰(zhàn)效益、作戰(zhàn)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)實(shí)施難度度等進(jìn)行行多方面面的分析析、權(quán)衡衡，作出出實(shí)際的的評(píng)價(jià)和和估量，以便從從中選擇擇最優(yōu)方方案，作作為最終終作戰(zhàn)決決心。目前，在在滅火救救援指揮揮決策中中，作戰(zhàn)戰(zhàn)方案的的優(yōu)選問問題主要要還是指指揮員依依靠個(gè)人人的知識(shí)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)和觀點(diǎn)點(diǎn)來做出出判斷。由于指指揮員在在各方面面素質(zhì)上上的差異異，不同的的指揮員員所做出出的選擇擇也不相相同。很很明顯，這種個(gè)人人經(jīng)驗(yàn)式式的主觀觀決策存存在較大大的弊端端，既不科科學(xué)也不不嚴(yán)謹(jǐn)。因而在在進(jìn)行

4、滅滅火救援援作戰(zhàn)方方案優(yōu)選選時(shí)，應(yīng)應(yīng)當(dāng)尋求求一種更更為科學(xué)學(xué)的、能能對(duì)待選方方案進(jìn)行行全面比比較的方方法，通過它它來衡量量每個(gè)待待選方案案的優(yōu)劣劣。鑒于于此，本本文提出出一種基基于效用用函數(shù)的的方法模模型，對(duì)對(duì)消防部部隊(duì)滅火火救援決決策中的的作戰(zhàn)方方案進(jìn)行行評(píng)估優(yōu)優(yōu)選。1 滅火火救援作作戰(zhàn)方案案的內(nèi)容容及優(yōu)選選指標(biāo)體體系的建建立1.1 滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)方案的的內(nèi)容滅火救援援作戰(zhàn)方方案是火火場(chǎng)指揮揮員依據(jù)據(jù)作戰(zhàn)任任務(wù)，對(duì)對(duì)滅火救救援意圖圖和行動(dòng)動(dòng)實(shí)施辦辦法的設(shè)設(shè)想。其其主要內(nèi)內(nèi)容包括括：火情判判斷結(jié)論論，作戰(zhàn)企企圖，主要作作戰(zhàn)方向向的確定定，力量部部署和任任務(wù)分工工，主要戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)術(shù)方法，協(xié)同動(dòng)

5、動(dòng)作和各各種保障障等。制制定方案案是作戰(zhàn)戰(zhàn)決策過過程中的的重要環(huán)環(huán)節(jié)，目目的是為為指揮員員及時(shí)定定下正確確決心奠奠定科學(xué)學(xué)的基礎(chǔ)礎(chǔ)。1.2 滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)方案優(yōu)優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)體系的的構(gòu)建對(duì)多種滅滅火救援援作戰(zhàn)方方案進(jìn)行行評(píng)估優(yōu)優(yōu)選，必必須有明明確的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，必必須建立立優(yōu)選作作戰(zhàn)方案案的指標(biāo)標(biāo)體系。根據(jù)消消防部隊(duì)隊(duì)滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)的目標(biāo)標(biāo)和特點(diǎn)點(diǎn)，本文文確定四四個(gè)指標(biāo)標(biāo)作為評(píng)評(píng)估優(yōu)選選標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了了滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)方案的的優(yōu)選指指標(biāo)體系系（見表表1）。 作戰(zhàn)戰(zhàn)目標(biāo)。作戰(zhàn)方方案是達(dá)達(dá)成作戰(zhàn)戰(zhàn)目標(biāo)的的行動(dòng)計(jì)計(jì)劃與途途徑，評(píng)評(píng)估優(yōu)選選一個(gè)滅滅火救援援作戰(zhàn)方方案，必必須看它它符合滅滅火救援援作戰(zhàn)目目標(biāo)要求

6、求的程度度如何。 作戰(zhàn)戰(zhàn)效益。作戰(zhàn)效效益是指指戰(zhàn)果與與付出代代價(jià)的比比值，它它是評(píng)估估優(yōu)選作作戰(zhàn)方案案的基本本依據(jù)。一般來來講，作作戰(zhàn)效益益越大，則方案案越好，在評(píng)判判一個(gè)方方案的優(yōu)優(yōu)劣時(shí)作作戰(zhàn)效益益是一個(gè)個(gè)非常重重要的指指標(biāo)。表1 滅滅火救援援作戰(zhàn)方方案的優(yōu)優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)體系及及指標(biāo)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值2-55A優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值優(yōu)良中差A(yù)1作戰(zhàn)目標(biāo)標(biāo)0.9000.7550.6000.400A2作戰(zhàn)效益益0.9000.7550.6000.400A3作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)0.4000.6000.7550.900A4作戰(zhàn)靈活活性0.9000.7550.6000.400 作戰(zhàn)戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)度度是指在在付出一一定代價(jià)價(jià)的前提

7、提下，為為實(shí)現(xiàn)作作戰(zhàn)目標(biāo)標(biāo)所需的的各項(xiàng)條條件下，已經(jīng)具具備的條條件和尚尚未具備備的條件件之間的的比例。通常情情況下已已經(jīng)具備備的有利利條件多多，勝利利的把握握性就大大，所承承擔(dān)的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)就小小。對(duì)于于戰(zhàn)果明明顯，但但風(fēng)險(xiǎn)極極大，把把握性較較小的作作戰(zhàn)方案案，要慎慎重選擇擇。 作戰(zhàn)戰(zhàn)靈活性性。靈活活性是消消防部隊(duì)隊(duì)進(jìn)行滅滅火救援援時(shí)對(duì)火火場(chǎng)情況況變化的的適應(yīng)度度。優(yōu)選選作戰(zhàn)方方案時(shí)要要考慮其其是否具具有一定定的靈活活性以適適應(yīng)火場(chǎng)場(chǎng)復(fù)雜多多變的情情況。1.3 優(yōu)選指指標(biāo)體系系各指標(biāo)標(biāo)權(quán)重的的確定滅火救援援作戰(zhàn)方方案優(yōu)選選指標(biāo)體體系確定定后，還還需要合合理地確確定各指指標(biāo)的權(quán)權(quán)重，本本文采用用層次分

8、分析法6（AHPP法）計(jì)算各各指標(biāo)的的權(quán)重。AHPP法是通通過分析析復(fù)雜系系統(tǒng)所包包含的因因素及相相關(guān)關(guān)系系，將系系統(tǒng)分解解為不同同的要素素，并將將這些要要素劃歸歸不同層層次，從從而客觀觀上形成成多層次次的分析析結(jié)構(gòu)模模型。將將每一層層次的各各要素進(jìn)進(jìn)行兩兩兩比較判判斷，按按照一定定的標(biāo)度度理論，得到其其相對(duì)重重要程度度的比較較矩陣。通過計(jì)計(jì)算比較較矩陣的的最大特特征值及及其相應(yīng)應(yīng)的特征征向量，得到各各層次要要素對(duì)上上層次某某要素的的重要性性次序，從而建建立權(quán)重重向量。1.311構(gòu)造造比較矩矩陣構(gòu)造比較較矩陣時(shí)時(shí)，人的的主觀因因素對(duì)整整個(gè)過程程影響很很大，一一般采取取專家群群體判斷斷的辦法法。

9、本文文通過對(duì)對(duì)現(xiàn)有滅滅火救援援指揮實(shí)實(shí)例的分分析并結(jié)結(jié)合消防防指揮人人員的打打分，采采用19標(biāo)度度法77進(jìn)行各各指標(biāo)兩兩兩比較較，從而而得到滅滅火救援援作戰(zhàn)方方案優(yōu)選選比較矩矩陣A。1.322 特征征值與特特征向量量的計(jì)算算利用AHHP法對(duì)對(duì)各指標(biāo)標(biāo)元素及及其相互互關(guān)系進(jìn)進(jìn)行分析析，關(guān)鍵鍵是求出出各個(gè)比比較矩陣陣的最大大特征值值與特征征向量，本文采采用方根根法來計(jì)計(jì)算。（1）計(jì)計(jì)算判斷斷矩陣每每一行元元素的幾幾何平均均值i = 11,2,nn（1） 式中：wi是權(quán)重重系數(shù)。；（2）將將歸一化化j = 11,2,nn （2）則w=w1，w2，wnT為所求求的特征征向量。w=00.2880，00.

10、4770，00.1336，00.1114T（3）計(jì)計(jì)算最大大特征值值（33）式中A為為所建比比較矩陣陣。則=4.15331.333 一一致性判判別一致性判判別依據(jù)據(jù)公式： (4)式中：，RI為平平均隨機(jī)機(jī)一致性性指標(biāo)（見表22）這里n=4，據(jù)表表2查得得RI=0.996，因此，表明比較較矩陣具具有滿意意的一致致性，說說明各指指標(biāo)的權(quán)權(quán)重值分分配是合合理的。處理結(jié)果果表明：滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)方案優(yōu)優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)集（作戰(zhàn)戰(zhàn)目標(biāo)、作戰(zhàn)效效益、作作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)、作戰(zhàn)戰(zhàn)靈活性性）所對(duì)對(duì)應(yīng)的權(quán)權(quán)重集為為0.2800，0.4700，0.1366，0.1144。表2平平均隨機(jī)機(jī)一致性性指標(biāo)階數(shù)n123456789RI0

11、00.5880.9661.1221.2441.3221.4111.4552 基于于效用函函數(shù)的作作戰(zhàn)方案案優(yōu)選模模型 效用函函數(shù)表示示每個(gè)指指標(biāo)對(duì)作作戰(zhàn)方案案優(yōu)選所所提供的的功效與與該指標(biāo)標(biāo)的關(guān)系系。效用用函數(shù)值值反映了了方案優(yōu)優(yōu)選評(píng)估估人員對(duì)對(duì)優(yōu)選指指標(biāo)的滿滿意度。不同的的優(yōu)選指指標(biāo)具有有不同的的量綱，通過引引入效用用函數(shù)對(duì)對(duì)各個(gè)指指標(biāo)進(jìn)行行轉(zhuǎn)化。使不同同量綱的的指標(biāo)具具有可比比性，使使不同的的性能要要求成為為統(tǒng)一類類型，使使定性的的指標(biāo)通通過專家家打分加加以量化化。2.1 構(gòu)建評(píng)評(píng)價(jià)矩陣陣假設(shè)有nn個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案案，對(duì)每每一個(gè)評(píng)評(píng)價(jià)方案案，由專專家對(duì)其其優(yōu)選指指標(biāo)評(píng)判判打分，得分結(jié)結(jié)果組成

12、成n 4階階矩陣BB：式中，bbij為i個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案案的第jj個(gè)指標(biāo)標(biāo)值。2.2 確定優(yōu)優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)效用函函數(shù)值根據(jù)效用用理論8，在優(yōu)選選作戰(zhàn)方方案時(shí)，對(duì)于正正向指標(biāo)標(biāo)（數(shù)值值越大，越利于于選擇，如：作作戰(zhàn)目標(biāo)標(biāo)、作戰(zhàn)戰(zhàn)效益、作戰(zhàn)靈靈活性等等），第第i個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案案的第jj個(gè)效用用函數(shù)值值Uij可用用下列式式（5）表示；而對(duì)于于逆向指指標(biāo)（數(shù)數(shù)值越小小，越利利于選擇擇，如：作戰(zhàn)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)），第i個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案案的第jj個(gè)效用用函數(shù)值值Uij可用用式（66）進(jìn)行行計(jì)算。 (5) (66)式中，mmaxbij為為n個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案案中第jj個(gè)優(yōu)選選指標(biāo)的的最大值值；miinbbij為為n個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案

13、案中第jj個(gè)優(yōu)選選指標(biāo)的的最小值值； bbij為i個(gè)待評(píng)評(píng)價(jià)方案案中第jj個(gè)優(yōu)選選指標(biāo)的的指標(biāo)值值。2.3 確定優(yōu)優(yōu)選方案案綜合評(píng)評(píng)估值 在優(yōu)選選作戰(zhàn)方方案時(shí)，首先按按下式計(jì)計(jì)算出待待選方案案的綜合合評(píng)估值值，然后后選擇YYi最大者者為最佳佳方案。 （7）式中，WWi為優(yōu)選選指標(biāo)權(quán)權(quán)重。3 應(yīng)用用實(shí)例在一場(chǎng)大大規(guī)模的的滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)過程中中，火場(chǎng)場(chǎng)指揮部部進(jìn)行火火情偵查查、了解解任務(wù)、判斷情情況，定定下作戰(zhàn)戰(zhàn)決心并并擬制了了四套作作戰(zhàn)方案案。利用用上述優(yōu)優(yōu)選作戰(zhàn)戰(zhàn)方案的的效用模模型，可可以確定定出最佳佳方案。首先，通通過專家家評(píng)判法法對(duì)四套套作戰(zhàn)方方案中每每一個(gè)優(yōu)優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行評(píng)評(píng)判，評(píng)評(píng)判

14、結(jié)果果見表33。表3 作作戰(zhàn)方案案優(yōu)選指指標(biāo)專家家評(píng)判表表作戰(zhàn)目標(biāo)標(biāo)作戰(zhàn)效益益作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)作戰(zhàn)靈活活性方案A優(yōu)良中良方案B良優(yōu)中中方案C中中良優(yōu)方案D良優(yōu)差良則作戰(zhàn)方方案優(yōu)選選評(píng)價(jià)矩矩陣B為：作戰(zhàn)目標(biāo)標(biāo)、作戰(zhàn)戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)靈靈活性屬屬于正向向指標(biāo)，依據(jù)式式（5）；作戰(zhàn)戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)屬屬于逆向向指標(biāo)，根據(jù)式式（6），分別別計(jì)算出出方案AA、方案案B、方方案C、方案DD中各優(yōu)優(yōu)選指標(biāo)標(biāo)的效用用函數(shù)值值是：UA1=1，UUA2=00.833，UA3=00.833，UA4=00.833；UB1=0.883，UUB2=11，UB3=00.833，UB4=00.677；UC1=0.667，UUC2=00.677，UC

15、3=11，UC4=11；UD1=0.883，UUD2=11，UD3=00.677，UD4=00.833。再根據(jù)式式（7），計(jì)算算出四套套方案的的綜合優(yōu)優(yōu)選評(píng)估估值分別別為：YA = 0.8788，YB = 0.8892，YC = 0.7753，YD = 0.8888。由于方案案B的綜綜合優(yōu)選選評(píng)估值值YB最大，因此，方案BB應(yīng)確定定為最佳佳滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)方案。4 結(jié)束束語（1）指指揮決策策中優(yōu)選選作戰(zhàn)方方案是一一項(xiàng)非常常復(fù)雜且且具有模模糊性、不確定定性的活活動(dòng)。本本文引用用了效用用函數(shù)模模型作為為優(yōu)選決決策方案案的方法法模型，使不同同優(yōu)選指指標(biāo)對(duì)待待評(píng)價(jià)方方案的效效能值通通過效用用函數(shù)得得以

16、轉(zhuǎn)化化，從而而使其更更具可比比性，便便于進(jìn)行行方案優(yōu)優(yōu)選。（2）該該方法模模型受指指揮員思思維能力力、作戰(zhàn)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)等等個(gè)人因因素影響響較小，充分利利用專家家評(píng)判和和現(xiàn)有決決策信息息，決策策結(jié)果相相對(duì)比較較合理、客觀、可靠，便于發(fā)發(fā)揮計(jì)算算機(jī)輔助助決策功功能。將將該方法法模型應(yīng)應(yīng)用于消消防部隊(duì)隊(duì)滅火救救援作戰(zhàn)戰(zhàn)方案優(yōu)優(yōu)選評(píng)估估是對(duì)作作戰(zhàn)指揮揮決策評(píng)評(píng)估的一一次有益益的嘗試試和收獲獲，為以以后更廣廣泛地進(jìn)行消防防部隊(duì)指指揮決策策中優(yōu)選選作戰(zhàn)方方案提供供了經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，具有重重要意義義。參考文獻(xiàn)獻(xiàn)李建華，康青春春，商靠靠定等滅火戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)M北京京：群眾眾出版社社，20004錢汝益指揮決決策與謀謀略M北京京：昆侖侖出版社社，19999丁邦宇作戰(zhàn)指指揮學(xué)教教程M北京京：軍事事科學(xué)出出版社，20004程啟月作戰(zhàn)指指揮決策策運(yùn)籌分分析M北京