基于理想點法的艦載直升機保障能力評估模型

【后勤保障與裝備管理】

基于理想點法的艦載直升機保障能力評估模型

肖飛，金慧琴，田燕妮

(海軍航空工程學院，山東 煙臺264001)

摘要：目前，我國艦載直升機保障能力評估方面存在數據不完整、評估指標關聯度不確定的問題，研究了理想點法在艦載直升機保障能力評估指標體系構建中的應用；通過調研并參考陸基直升機的保障經驗，構建艦載直升機保障能力評估指標體系；在評估過程中運用了逼近理想點法，解決了部分權重信息下裝備保障能力的評估問題；通過實例分析表明：該方法實用性較強，適合現階段艦載直升機保障能力評估問題的研究，具有一定的應用價值。

關鍵詞：艦載直升機；保障能力；理想點

收稿日期：2015-02-17

作者簡介：肖飛(1985—)，男，博士研究生，主要從事裝備綜合保障研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.09.013

中圖分類號：V271.4

文章編號：1006-0707(2015)09-0049-04

收稿日期：2015-03-02

基金項目部委級資助項目

本文引用格式：肖飛，金慧琴，田燕妮.基于理想點法的艦載直升機保障能力評估模型[J].四川兵工學報，2015(9):49-52.

Citationformat:XIAOFei,JINHui-qin,TIANYan-ni.EvaluationofShipboardHelicopterGuaranteeCapabilityBasedonTopsisMethod[J].JournalofSichuanOrdnance,2015(9):49-52.

EvaluationofShipboardHelicopterGuaranteeCapability

BasedonTopsisMethod

XIAOFei,JINHui-qin,TIANYan-ni

(NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity,Yantai264001,China)

Abstract:Considering the condition that the data was not complete and the weight of evaluation indexes was not confirmed during the evaluation of shipboard helicopter guarantee capability, the method of evaluation of shipboard helicopter guarantee capability based on satisfaction degree of objectives was studied. The evaluation system of shipboard helicopter guarantee capability was constructed on the basis of investigating and referring to guarantee experience of land-based helicopter. The Topsis method was used in the process of evaluation. The evaluation problem of guarantee capability with partial weight was solved. The analysis was showed that the method was practical and had a certain value; moreover, the model was appropriate for research in indexes system in shipboard helicopter guarantee capability evaluation at this stage.

Keywords:shipboardhelicopter;guaranteecapability;idealpoint

艦載直升機擔負著偵察、搜索、運輸、反潛、兩棲突擊、空中預警以及中繼制導、進行水雷戰等多種使命，其發揮的作用日益突出，使用范圍也越來越廣泛。但其使用環境是高潮濕、高鹽霧、高風浪的海上環境，面臨著氣象條件、起降條件差，飛行環境復雜，海上艦面保障能力弱，海上作業難度大等問題[1]。裝備保障能力是部隊戰斗力的重要組成部分，艦載直升機保障能力是指為確保艦載直升機順利遂行各種任務，提高其保障效率所必須的組織指揮、使用管理、技術保障、供應及調配保障等能力。在大力加強軍隊保障能力建設的新形式下，為有效提高航空兵部隊保障能力，評估艦載直升機部隊保障能力并提出建設意見顯得尤為重要[2]。目前，國內一些對裝備保障能力評估方法主要分為兩類：一類是主觀評估方法，比如網絡層次分析法、集值迭代法等，通過構建定性的數學模型進行評估，缺點是主觀性較強，人為因素較多，準確度較低。第二類是客觀評估方法，比如主成份分析法，但是定量的數學模型不能真實的反映實際情況[3-4]。由于在艦載直升機保障能力評估方面，國內的研究都屬于起步階段，存在缺少大量數據的實際情況，為解決這一系列問題，文章選取了某基地三艘驅逐艦作為評估對象，建了立艦載直升機保障能力評估指標體系，通過建立專家對三艘艦的艦載直升機保障能力指標權重原始樣本集，通過樣本描述確定各個指標的權重范圍，利用理想點模型對各艘艦的保障能力進行優化，給出了一種解決權重為區間數形式評估問題的解決方法。

1艦載直升機保障能力評估指標體系

構建艦載直升機保障能力評估指標體系是極為復雜的系統工程，首先需要多渠道、多方面從文獻和實踐中分析艦載直升機保障的構成要素和主要內容，然后提煉出保障能力評估的一級指標，通過對每一個一級指標進行分析和分解，得出二級指標，并剔除一些明顯重復和相互包含的指標，根據二級指標，從評估方法、評估要點等方面構建艦載直升機保障能力評估指標體系[5]。通過對航空兵部隊進行調研，分析了現階段艦載直升機駐艦所面臨的問題，針對艦載直升機的性能特點，在參考部分文獻的基礎上，從管理使用能力、機務人員保障能力、應急維修能力、技術供應保障能力和油料和四站保障能力5個方面構建艦載直升機保障能力評估指標體系(表1)。

2理想點評估模型

對于某一多目標評估問題，設X和U分別是評估對象集和屬性集，屬性權重向量為ω=(ω1,ω2,…,ωm)，Φ為已知的部分權重信息所確定的屬性可能權重集合，ω∈Φ。A=(aij)n×m和R=(rij)n×m分別為評估打分矩陣及其規范化矩陣。矩陣R中的行向量(ri1,ri2,…,rim)與評估對象xi相對應。根據規范化矩陣R，可令正理想點對應于x+=(1,1,…,1)，負理想點對應于x-=(0,0,…,0)。顯然評估目標越接近于正理想點就越優，或越原理負理想點也越優。因此可以通過這兩種途徑來進行多目標評估[6]。

1) 由于評估目標xi越接近正理想點就越優，因此，可令目標xi與正理想點之間的加權偏差之和為

(1)

(2)

由于每個評估對象都是公平競爭的，不存在任何偏好關系，因此將式(2)等權集結為如下單目標最優化模型

即

(3)

表1　艦載直升機保障能力評估指標體系

特別的，若專家不能提供任何權重信息，則可建立下列簡單的單目標最優化模型[7]

(4)

(5)

求其偏導數，并令

求得最優解

(6)

2) 由于評估對象xi越遠離負理想點越優，因此，可令評估目標xi與負理想點之間的加權偏差之和為

(7)

即

(8)

根據正負理想點模型得到的權重向量，各條艦在一級指標“指揮指揮管理能力”下的評估結果為

(9)

根據評估過程可以得出，在權重樣本分析中，由于所選取的調研對象知識結構和工作經歷比較分散，所以得到的部分樣本數據離散度較大，在評估之前將大樣本數據通過標準差進行篩選，剔除離散度較大的數據，符合實際情況；在對多目標評估過程中，由于評估目標間不存在任何偏好關系，為使計算方便直觀，故轉化為單目標優化模型，若需進一步研究，可根據實際情況加入偏好矩陣[8]。

3實例分析

3.1權重分析

選取了50位來自艦隊機關、艦面航空部門、航空兵團和修理廠的部門領導和技術人員對一級指標“管理使用能力”下二級指標“指揮人員編配與稱職情況”進行權重的問卷調查，形成一組樣本數據，分布圖見圖1；對樣本數據進行描述，描述結果見表2。

圖1　指標1樣本分布

樣本數極小值極大值均值標準差樣本描述500.120.320.2140.047

通過計算可得二級指標“指揮人員編配與稱職情況”權重初始區間為[0.17,0.26]，由于篇幅關系只給出其他3個二級指標的初始權重區間結果，過程類似。即為

3.2評估分析

鑒于后面評估結果分析的需要，通過對所選取的50位專家對三條艦的艦載直升機保障能力進行綜合打分并取均值，為此引入T.L.SAATY的1～9標度法(表3)，鑒于數據的缺乏，用打分值代表指標的量值，在實際的應用過程中可以將部分指標的實際數據應用到評估過程中。表4為一級指標“管理使用能力”的打分結果。

表3　指標打分規則

表4　指標1打分結果

根據逼近正理想點模型(3)可得權重的最優解向量為

ω+=(0.26,0.24,0.22,0.28)

根據遠離負理想點模型(8)可得權重的最優解向量為

ω-=(0.26,0.24,0.22,0.28)

由式(8)可得各條艦在該一級指標下的評估結果：

z1(ω+)=5.898，z2(ω+)=5.808，z3(ω+)=6.042

可知在一級指標“指揮管理能力”下，3#艦保障能力較好，1#艦次之，2#艦需要進一步提高。其他指標評估方法與其類似，得到評估結果如表5所示。

表5　一級指標評估結果

由表5中結果可知：

指揮管理能力：3#艦>1#艦>2#艦

機務人員保障能力：1#艦>2#艦>3#艦

應急維修能力：1#艦>3#艦>2#艦

技術供應保障能力：2#艦>1#艦>3#艦

油料與四站保障能力：2#艦>3#艦>1#艦

機動保障能力：1#艦>3#艦>2#艦

從各一級指標下的排序結果可知：在機務人員保障能力、應急維修能力和機動保障能力3個一級指標下，通過對權重和指標量值的分析，1#艦的艦載直升機保障能力在3艘艦中處于較高層次；在技術供應保障能力和油料與四站保障能力兩個一級指標下，2#艦在3艘艦中處于較高層次，但是在指揮管理能力、應急維修能力和機動保障能力3方面，2#艦處于較低層次；3#艦指揮管理能力層次較高，機務人員保障能力和技術供應保障能力需要進一步提高。

4結論

由于目前我國的艦載直升機沒有實現駐艦常態化，艦面對于艦載直升機的保障能力問題缺少相關資料和數據，文中通過大量調研數據，分析權重分布和樣本的標準差，剔除離散度較大的數據，將權重以區間數的形式給出，符合現階段艦面保障實際情況。

理想點法是通過逼近正理想點和遠離負理想點的思路來進行目標評估，通過對無偏好的理想點優化模型，解決多目標優化問題。該優化模型解決了權重為區間數形式的情況；通過評估結果可以得出各個一級指標下各艘艦的評估結果，通過對結果的分析能夠了解各艘艦對艦載直升機保障能力情況，為提高保障能力提供參考。由于數據資料不完善，后期的研究中部分指標可以實際數據給出，在評估過程中也可增加偏好因素，提高模型的實際應用價值。

參考文獻：

[1]李瑞遷，王尚仁，王永正，等.航空機務學[M]．北京：國防大學出版社，2005．

[2]蘇暢，張恒喜．航空裝備保障系統效能評估[J]．空軍工程大學學報，2006，7(1)：13-15.

[3]王彥虎，高潮，王寧．基于加權主成分分析的公路工程質量評價研究[J]．交通科技，2013，1：120-123.

[4]殷濤.基于層次分析法構建道路運輸應急能力評價指標體系[J].西南師范大學學報：自然科學版，2012，37(11)：107-111.

[5]豆建斌，盧興華，姜連松.裝備戰備水平極其評估方法[J].火力與指揮控制，2012，37(10)：1-4.

[6]張福偉，顏艷.基于改進TOPSIS法的智能電網綜合效益評價[J].華北電力大學學報：社會科學版，2014(5)：41-45.

[7]周新宇，楊風暴，吉琳娜.拓展TOPSIS的地面目標關聯算法[J].火力與指揮控制，2012，37(3)：107-115.

[8]樊浩，劉冠男，朱林.基于變異系數與TOPSIS的信息作戰行動方案優選方法研究[J].艦船電子工程，2013(3)：26-28.

(責任編輯唐定國)