士兵是軍隊的最小組成單位,也是部隊戰斗力輸出的最基本的單元。在未來高技術戰爭中,盡管各種高技術武器平臺、先進的軍用技術裝備異軍突起,但是單兵仍然在戰爭中起著至關重要的作用。作為一切裝備的必須,電源裝備的各種性能對單兵系統整體性能的發揮有著決定性的影響。
目前可能用于單兵的能源技術很多,但是并不是每一種技術都能完全滿足我們部隊的需求,它們的實用性以及經濟性等等都會直接對我們的裝備發展計劃造成影響,盲目的追求先進技術和超前效應有時會適得其反。所以,必須對可能的能源技術進行分析選擇。
1 數據包絡法簡介
數據包絡分析(Data EnvelopmentAnalysis)簡稱DEA,是運籌學、管理科學和數理經濟學交叉研究的一個新的領域。它是由Charnes和Cooper等人于1978年開始創建的。DEA是使用數學規劃模型評價具有多個輸入和多個輸出的單位(稱為決策單元,簡記為DMU)間的相對有效性(稱為DEA有效)。
由于DEA確定的各指標的權重不是優先意義下的權重,而是從最利于決策單元的角度以各決策單元輸入輸出的權重為變量進行評價。DEA方法不必確定輸入-輸出的顯式表達關系,就可以得出每個決策單元綜合效率的數量指標,據此確定有效的決策單元,并對有效的決策單元進行原因分析,從而進一步調整決策單元投入規模的正方向和程。DEA法對分散的評價指標進行綜合分析處理,從全局整體角度利用數據,從而避免了分析指標處理的片面性。
數據包絡分析是一個帶有反饋性質的封閉過程,其分析過程如圖1所示。
2 單兵電源技術選擇DEA模型的建立
DEA的第一個模型是1978年由Charnes等人給出的。假設有j個決策單元(DecisionMakingUnits,簡記DMU)。每個DMU都有m種輸入和s種輸出,其輸入和輸出向量為xk=(x1k,x2k,…,xmk)T,yk=(y1k,y2k,…,ysk)T。xik=DMU-k對第i種輸入輸入量,yrk=DMU-j對第r種輸出的產出量(k=1,2,…,j;i=1,2,…,m;r=1,2,…,s)。為了方便,記DMU-k0對應的輸入、輸出數據分別為x0=xj0,y0=yj0,1≤k0≤j。評價DMU-k0的相對有效性的DEA模型(C2R)為:
其中V=(v1,v2,…,vm)T,u=(u1,u2,…,us)T分別為m種輸入和s種輸出的權系數,利用1962年Charnes和Cooper對于分式規劃的Charnes-Cooper變換
可將分式形式的模型(C2R)化為等價的線性規劃
h的輸出值既為能源技術的相對有效性系數。
3 評價指標的選取
由于技術研究的投入具有不可逆性,不正確的選取合適的技術,會造成巨大的浪費。隨意選取的評價指標既要體現系統優化性、通用可比性、實用性、可測性等原則,又要反映單兵電源技術評價的特點。
3.1 輸入指標
單兵電源技術紛繁復雜,并且在不斷的發展之中。為了能夠盡可能的反映當前以及不遠的未來的單兵電源的技術面貌,在此僅從一個宏觀的視角來考慮單兵電源技術研究的熱點問題作為單兵電源技術的輸入指標。通過對相關研究部門及應用部門的調研,將如下指標作為單兵電源選擇的輸入指標:
(1)能量密度(x1)。是指單位體積或者質量下能夠提供的能量。
(2)功率(x2)。指能源技術在合理的體積或者質量下所能夠提供的功率。
(3)體積(x3)。指單兵電源所要占用的空間。單兵裝備的體積直接會影響到士兵的機動能力,對士兵的隱蔽性也會有很大的影響。
(4)外形(x4)。指單兵電源的形狀,也包括質量的分布。單兵電源的外形會影響到單兵攜帶時的舒適度,合理的外形和質量分布可以有效的減輕士兵的疲勞感。
(5)外部信號(x5)。主要是指單兵電源的聲、震、熱等外部特征。外部信號的大小直接關系到隱蔽性,對士兵的生存性能有很大的影響。
(6)耐毀性(x6)。指單兵電源適應復雜的環境以及抵御外界沖擊的能力。單兵電源所面臨的環境是極其復雜的,在戰場環境下受到攻擊也不是不可能的。良好的耐毀性能夠保證單兵電源在受到外界沖擊之后還能夠有效的工作。
(7)操作程序(x7)。指單兵電源的安裝、拆卸以及保養維修等程序。單兵電源的操作程序不應該很復雜,否則會對單兵電源的推廣使用帶來困難。
(8)安全性(x8)。是指單兵電源在使用或者運輸時的安全性能。許多電源材料是含有很多的不穩定金屬的,在使用活運輸的過程中會有爆炸的可能,也有一些發電設備的排放物或者揮發物是有毒的,這些都會對人員的安全造成一定的威脅。
(9)成本(x9)。主要指單兵電源的研發成本和材料成本。單兵電源終將會大量的裝配給部隊,成本是必須考慮的因素。