AHP在装备保障方案评估中的应用研究

AHP在装备保障方案评估中的应用研究【摘要】兼顾模糊参数和局部参数两类参数，按照指标选取的三个原则，建立了面向装备作战单元的装备保障方案评估指标体系，利用层次分析法对装备保障方案的优劣顺序进行评估，得到装备保障方案的优先顺序，有效克服思维的模糊性和随机性带来的影响，为决策者提供强有力的理论支撑。【关键词】装备保障方案；指标体系；层次分析法；评估researchonevaluatingtheequipmentsupportprogrambasedonahpliupeng１dongzhen－qi１quyan１zｈａｎｇying２（１．thesecondartilleryengineeringuniversity,xi’anｓｈａａｎｘｉ，710025,china；２．thereserveinfantryartilleryregimentofthe76thdivision,yantaishandong,264300,china)【abstract】takingintoaccountthefuzzyparametersandthelocalparameters,thearticlebuildsanevaluationindexsystemoftheequipmentsupportprogramontherulesofhierarchy,demonstrabilityandcomparability.itusesthemethodofahptoevaluatetheadvantagesanddisadvantagesarrayingtheorderoftheequipmentsupportprogram.then,itovercomestheinfluenceoftheambiguityandrandomnessofthecogitation.meanwhile,itprovidesstronglytheoreticalsupportfordecision-makers.【keywords】ｅquipmentsupportprogram；ｉndexsystem；ahp；ｅvaluation0引言装备保障方案是指依据作战使用要装备使用特点和保障决心，对完成保障任务和实施措施的基本设想。它对规定了作战实施过程中如何对装备保障的总体设想和要求，是实现保障工作的一种总体规划，是协调保障性指标要求、进行保障性设计、确定保障资源的依据和基础[1]。对装备保障方案进行合理评价，有利于决策者遴选作战方案，科学运用装备保障力量，合理配置装备保障资源，全面提升主战装备的战备完好性和任务成功性。运用层次分析法对装备保障方案进行合理评估，能够克服方案拟制人员思维的随机性和模糊性带来的影响，选出更好的保障方案，使装备保障更好地满足作战任务的需求，从而提高装备保障的可靠性、经济性与时效性，提升作战单元整体的作战能力。１装备保障方案评价指标体系的建立装备保障方案根据不同的标准可以分为多种形式[2]，如按作战规模可分为战略、战役和战术装备保障方案；按保障对象可分为单装装备、单种装备和作战单元保障方案；按保障任务可分为维修、弹药、器材等保障方案[3]。无论哪种标准的保障方案，其制定装备保障方案时，既要充分考虑决策者的整体意图，又要考虑保障力量、保障资源、保障规模等局部要素。目前针对装备保障方案指标体系的构建可以分为两个方向，一是以局部参数为指标；二是以模糊参数为指标。文献[4]通过选取局部参数为指标，建立分层递阶结构的装备保障方案权衡模型，求出权重指标来评判方案的优劣。文献[2]以陆军防空旅为例，利用战备完好性和任务持续性两个模糊参数，构建了装备保障方案评价体系，利用径向基小波神经网络方法对装备保障方案做出评价。以某单位为研究对象，结合上述参考文献的成果，将局部参数和模糊参数相统一，按照层次性原则、可论证性原则和可相比性原则，建立装备保障方案评价体系，如图1所示。（1）保障工作可靠度对保障工作可靠性的概率度量称为保障工作可靠度，是保障装备在规定的任务剖面和任务阶段中完成各种典型事件的概率。（2）任务效能是指开始执行保障任务后并能完成任务的概率，考虑到保障装备在执行保障任务过程中的可靠度。（3）保障效益反映执行任务过程中，装备维修保障程度、修复损坏装备数量、维修设备（施）与备件供给的保障能力。（4）任务成功概率在规定的任务剖面内，保障装备能完成规定任务的概率，用百分比表示。（5）使用可用度a0使用可用度a0综合反映了装备的硬件、软件、保障能力和环境条件，表示装备在规定的使用环境下保障装备能正常工作的程度，是度量战备完好性的最理想参数，反映着战备完好性和保障性之间的定量联系。（6）保障服务时间完成保障任务整个过程所需的时间，以分为单位。（7）保障过程费用完成保障任务整个过程所需的费用总和，以百万为单位。（8）保障部署力量完成保障任务整个过程所需的人员总数，以个为单位。（9）保障规模反映在同一时间范围内执行不同任务的个数。２基于ahp的装备保障方案评价ahp（analytichierarchyprocess）层次分析法，是美国运筹学家t.l.saaty于1971年为美国国防部研究《根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配》的课题时，运用网络系统理论和多目标综合评估方法，提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法，它是一种将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化和数量化的过程[5-9]。（１）构建递阶层次结构层次分析法的关键是建立一整套用于决策分析的指标体系。应用层次分析法对装备保障方案进行评价是一个决策问题，为准确而全面的评价装备保障方案的优劣，采用德尔菲法，请若干专家对装备保障方案进行分解，形成具有三层的递阶结构示意图，如图1所示。位于最顶层的是目标层（装备保障方案评价体系），随后是准则层（任务成功性、战备完好性与保障可行性），位于最底层是方案层（保障工作可靠度、任务效能、保障效益、任务成功概率、使用可用度、保障服务时间、保障过程费用、保障部署力量、保障规模）。（２）建立判断矩阵判断矩阵表示针对上一层次某单元（因素），本层次与它有关单元之间相对重要性的比较。为了使判断定量化，关键在于设法使任意两个方案对于某一准则的相对优越程度得到定量描述。一般对单一准则来说，两个方案进行比较总能判断出优劣，可以采用[0,1,2]的3标度法、1-9标度法、1.1-1.9标度法[10-12]，对不同情况的评比给出数量标度，本文采用1-9标度法。t.l.saaty提出1-9标度法（即用数字1-9及其倒数表示指标间的相对重要度），有效克服思维的模糊性带来的偏差，即xi与xj的比值aij的取值范围是1，2，…，9与互反数1，1/2，…，1/9，具体如表1所示：表1t.l.saaty教授1-9标度法（３）计算指标权重计算判断矩阵的最大特征值及对应的向量，可以采用方根法、和法、特征根法、最小二乘法等，本文采用方根法进行运算。首先计算判断矩阵的每一行元素的乘积m■m■=■r■k，ｊ＝１，２，…ｎ（1）然后计算m■的ｎ次方根?覣■=■（2）对ω=［?覣■，?覣■，…，?覣■］■进行归一化处理，则所求的特征向量即为各指标的权重值?覣■＝■（3）对总目标层（装备保障方案评价体系）来说，准则层c的各项准则分别为保障工作可靠度c1、任务效能c2、保障效益c3、任务成功概率c4、使用可用度c5、保障服务时间c6、保障过程费用c7、保障部署力量c8、保障规模c9，得如下矩阵（见表２）。表2装备保障方案评价体系（n）判断矩阵同理，准则层c对方案层p可分别构建判断矩阵，如表3-11所示。表3保障工作可靠度（c1）判断矩阵表4任务效能（c2）判断矩阵表5保障效益（c3）判断矩阵表6任务成功概率（c4）判断矩阵表7使用可用度（c5）判断矩阵表8保障服务时间（c6）判断矩阵表9保障过程费用（c7）判断矩阵表10保障部署力量（c8）判断矩阵表11保障规模（c9）判断矩阵（４）一致性检验通过建立判断矩阵，将判断思维模式化、系统化、数学化，有助于决策者简化问题的分析，但由于多阶判断矩阵存在复杂性，某些数值前后矛盾，各判断之间不一定协调一致。当判断矩阵不能保证完全一致时，相应的判断矩阵的特征根λ■也跟着发生变化[13]，于是，根据矩阵论，引入最大特征根λ■。λ■=■■■（4）λ■判断矩阵的阶数n之差与n-1的比值作为度量判断矩阵偏离一致性的指标。ci（consistencyindex）即ci=■（5）对于多阶判断矩阵，引入平均随机一致性指标ri（randomindex），表12给出了1-15阶正互反矩阵计算1000次得到的平均随机一致性指标。表12平均一致性指标ri定义当n3时，判断矩阵永远具有完全一致性。判断矩阵一致性指标ci与同阶平均随机性指标ri之比为随机一致性比率cr（consistencyratio）。cr=■（6）表13按式（4）至式（6）求得的λ■，cr，ci值。（５）层次总排序沿着递阶层次结构，从上往下，逐层计算出各判断矩阵的特征根λ■与特征向量?覣■后，进行层次总排序，得出准则层c相对于方案层p的相对权重，进一步比较各方案的优劣。进而得出三套方案的权重向量为ω=0.29230.36670.2914通过权重向量值比较得出结论：方案2占优。３结束语兼顾模糊参数和局部参数两类参数，按照指标选取的三个原则，建立面向装备作战单元的装备保障方案评估指标体系，其中面向方案层有9个指标。利用层次分析法，通过构建递阶层次结构，建立判断矩阵，计算指标的相对权重，并进行一致性检验，最终得到了装备保障方案的优劣顺序，根据计算结果，可以为决策者做出相应的决策提供理论支撑，克服思维的模糊性和随机性带来的影响。【参考文献】［１］曹小平,孟宪君,周红,朱三,等.保障性论证[m].北京:海潮出版社,2005.［２］绳慧,于永利,张柳,李季颖等.基于径向基小波神经网络的装备保障方案评价模型[j].指挥控制与仿真,2011,33(3)：57-60.［３］李震,阮拥军.基于uml的装备保障方案建模方法研究[j].价值工程,2011,30(27)：14-16.［４］崔大连,周爱军.ahp方法在装备保障方案权衡分析中的应用[j].四川兵工学报,2010,31(3)：44-46.［５］saatytl.theanalytichierarchyprocess[m].newyork:mcgraw-hill,1980.［６］ronj.dynamiccomplexityinsystemofsystems[m].engineering&technology,advancedsystems,theboeingcompany,2007.［７］徐建华.现代地理学中的数学方法[m]．北京:高等教育出版社,2004.［８］ahp(层次分析法)决策[m]．上海:科学普及出版社,1990.［９］董肇君.系统工程与运筹学[m]．北京:国防工业出版社,2007.［１０］魏继才,黄谦,胡晓峰.层次分析法在武器系统效能建模中的应用[j].火力指挥与控制,2007,35(5):24-28.［１１］金朝,丁竑,张锦春,李文生，等.基于物元模型－ahp的联合电子防空作战效能评估[j].火力指挥与控制,2011,36(8):43-47.［１２］ahp－探索法的对潜通信系统效能评估[j].火力指挥与控制,2012,37(6):195-198.［１３］郭东硕,程正敏,彭茜，等.基于matlab的层次分析法及其运用浅析[j].信息技术,2011,37(6):269-270.［责任编辑：王静］