基于TOPSIS法的裝備綜合水平評估研究

周澤云,王　斌,孫劍橋,陳財森,鄭顯柱,童繼鳳

(裝甲兵工程學院 科研部，北京　100072)

?

基于TOPSIS法的裝備綜合水平評估研究

周澤云,王斌,孫劍橋,陳財森,鄭顯柱,童繼鳳

(裝甲兵工程學院 科研部，北京100072)

摘要：在分析裝備調配保障原則和TOPSIS法原理基礎上，建立了部隊裝備綜合水平評估模型，設計開發了綜合評估系統，并以裝備滿編率、完好率和新裝備占比構建指標體系進行了評估檢驗，為裝備調配保障方案優化提供了有效手段，對提高裝備調配保障能力具有重要意義。

關鍵詞：TOPSIS；裝備綜合水平；評估

本文引用格式：周澤云,王斌,孫劍橋,等.基于TOPSIS法的裝備綜合水平評估研究[J].兵器裝備工程學報，2016(6):102-106.

Citationformat:ZHOUZe-yun,WANGBin,SUNJian-qiao,etal.ResearchofEquipmentOverallLevelEvaluationBasedonTOPSIS[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(6):102-106.

裝備調配保障，通常包括裝備的申請、補充、調撥供應、換裝、調整、交接、退役、報廢和儲備等工作[1]，是裝備保障活動的重要組成部分，是裝備維修、器材供應等其他裝備保障活動的基礎，是信息化條件下我軍建設、訓練和作戰的客觀要求。

根據作戰任務和作戰需求，組織調配保障工作的計劃、指揮、組織、協調和監控，使有限的裝備資源得以科學配置，并發揮最佳軍事經濟效益，是裝備調配保障工作的必須遵循的重要原則和目標。裝備調配保障的核心是實現裝備科學配置與合理調控。而基于裝備實力數據對部隊裝備綜合水平進行評估，優先保障綜合水平較低的單位，是裝備調配保障計劃擬制過程的一條重要原則。

TOPSIS(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoanIdealSolution)法由C.L.Hwang和K.Yoon于1981 年首次提出。TOPSIS法作為系統工程中有限方案多目標決策分析的一種常用方法，由于對樣本資料無特殊要求，使用靈活簡便，目前已經在軍事、經濟、社會、衛生等多個領域的評價和決策方面得到廣泛應用[2]。本文基于TOPSIS法進行裝備綜合水平評估，實現水平優劣排序，可以為裝備調配保障計劃的擬制提供有效支撐。

1　裝備調配保障的原則

裝備調配保障必須以軍委制定的軍事戰略方針為指導，既要充分考慮部隊的編制體制和擔負的作戰任務，又要考慮裝備資源的生產、儲存和動員情況。裝備調配保障應當根據任務需要和實際保障能力，嚴格執行裝備體制和編配標準，實行計劃管理制度。

裝備調配保障計劃，要在遵循上級計劃要求基礎上，充分考慮部隊裝備調配保障申請，根據部隊的裝備調配需求，結合保障可能，完成擬制工作。其主要內容包括：擬調配裝備的種類、型號規格、數量，調配的組織領導及保障力量的編組和使用，調配的時機、手段和方式，調配的運輸、技術、安全保障，調配過程中出現意外情況的應變方案，以及調配完成時限等。

要順利完成裝備調配保障任務，取得理想的保障效果，就要堅持統籌考慮、著眼長遠、統一計劃、突出重點的原則。裝備調配保障是一項有目標、有步驟、有標準、有秩序的工作過程，從計劃制定開始就應該充分考慮科學統籌，加強整體調控能力，按照編制體制標準，使有限武器裝備和部隊官兵充分融合，提高軍隊這一個大系統的整體效能。同時，因為資源有限，必須做到統籌兼顧，既要優先保障重點部隊、重點方向的任務和需求，確保齊裝滿編和配套，適時予以補充更新，同時又要兼顧其他部隊以及院校、科研機構等的訓練、執勤、教學、試驗的基本需求[3]。

在裝備資源有限的條件下，如何確定擬調配裝備的種類、型號規格和數量，最大化的發揮裝備的軍事經濟效益，顯得尤為重要。擬制裝備調配保障計劃時，首先需要重點考慮所屬部隊的編制標準、數量和品質狀況和新裝備占比情況。

首先，實施裝備調配保障，需要考慮所屬部隊的裝備編制標準。《裝備條例》規定：“武器裝備的配備應當嚴格按照編制執行。”這是武器裝備調配應遵循的最基本的原則。部隊擔負的任務決定了武器裝備的編制標準。各級機關在擬制裝備調配保障計劃時，要以上年度武器裝備實力數據為基礎，以所屬單位武器裝備的編制種類、數量和配備標準為依據。調配保障必須基于數量，但對數量的要求并非多多益善，而應是適量。若調配量多于需求量即達到超飽和狀態，在平時，不僅會增加基層部(分)隊管理負擔，而且會造成裝備物資的閑置浪費；在戰時，會增加部隊的裝備攜行量和運行量，影響部隊的快速機動。因此，在調配保障過程中，既要防止部隊缺編，同時也必須堅決防止和克服超編制補充情況出現，即補充裝備超出所屬單位武器裝備的編配范圍或高出編配標準[4]。

第二，實施裝備調配保障，需要考慮所屬部隊的裝備品質情況。擔負相同任務的部隊，在滿編率相同的情況下，裝備品質狀況較好的部隊顯然作戰能力要強。部隊在遂行任務和進行裝備日常管理過程中，可能由于發生事故或者保養保修不到位，導致裝備技術狀況水平低下，尚未達到退役報廢標準，卻又不具備正常遂行任務的能力。因而，這些裝備雖然沒有核減裝備實力，但是已經影響到部隊作戰能力的發揮。而且，有些部隊的裝備技術狀況水平低下，通過維修已經無法恢復其正常的作戰性能，只能安排更新。

第三，實施裝備調配保障，需要考慮新裝備占比情況。當前軍隊處于全面實現機械化并向信息化轉型的重要時期，部隊武器裝備的機械化、信息化水平和新技術的應用水平都在一定程度決定了部隊的作戰能力水平。一般來說，新一代裝備的機動力、火力、通信能力和人與裝備融合水平都強于老裝備。因而，實施裝備調配保障時，在優先考慮重點任務部隊、缺編部隊時，還需要重點考慮新裝備少、老裝備多的部隊。

綜上所述，在擬制裝備調配保障計劃時，應優先根據所屬部隊擔負的任務情況，以裝備編制標準、數量、品質狀況和新裝備占比情況為依據，對部隊裝備綜合水平進行評估。在擔負相同任務的部隊中，將裝備資源優先安排給裝備綜合水平較低的部隊。

2　TOPSIS法原理與計算步驟

2.1TOPSIS法原理

TOPSIS就是根據有限評價對象與理想化目標的接近程度進行排序，實現對現有對象進行相對優劣評價。

TOPSIS法的原理是：通過構造“正理想解”與“負理想解”來對多個決策方案進行排序。“正理想解”是一種假設的最佳方案，它的各個屬性(指標)值都達到候選方案中的最佳值。“負理想解”是一種假設的最差方案，它的各個屬性值都達到候選方案中的最差值。通過計算每個方案與正理想解、負理想解之間的加權距離，得出該方案與正理想解的接近程度，最終通過對接近程度排序來評價方案優劣。

2.2計算步驟

具體計算步驟為[2]：

① 構建方案矩陣。設擬評估方案集為S=(S1，S2,…,Sm),指標集為P=(P1,P2,…,Pn)，方案Si對Pj指標的值記為xij(i=1,2,…,m; j=1,2,…,n)，形成方案決策矩陣X。

(1)

② 建立標準化決策矩陣。為了消除各指標量綱不同對方案決策帶來的影響，需要決策矩陣進行無量化處理，構建標準化矩陣Y。

(2)

其中，如果Pi為效益型指標

如果Pi為成本型指標

③ 構建加權方案決策矩陣。將標準化矩陣與各指標的權重相乘，得到加權決策矩陣Z。

(3)

其中 zij=wjzij, i=1,2,…,m; j=1,2,…,n。

本文中W=(w1,w2,…,wn)，暫通過專家評分構建。

④ 確定正理想解和負理想解。根據加權決策矩陣，確定正理想解E+與負理想解E-。

(4)

(5)

⑤ 計算方案到正負理想解的距離。在計算與正理想解和負理想解的距離時，本文采用歐氏距離，其計算公式如下：

(6)

(7)

⑥ 計算每個方案到正理想解的貼近度。

(8)

Ci的值域為[0,1]，Ci越接近1，表示該方案越接近最優方案；反之，Ci越接近0，表示該方案越接近最劣方案。最終根據Ci值的大小降序排序，得到方案集評價結果。

3　TOPSIS法評估管理系統

當前TOPSIS法在各個領域得到廣泛應用，但是應用過程中，大多還是基于手工計算，部分通過Matlab計算，文獻[5-6]基于Excel可以實現半自動化計算，自動化程度均較低，運用不太方便。為了降低TOPSIS法應用難度，進一步推廣該方法，筆者設計開發了TOPSIS法評估管理系統。

3.1系統功能設計

系統功能主要包括評估方案集管理和方案明細管理兩部分。

評估方案集管理主要提供方案的增加、刪除、修改等功能，方案明細管理提供評估指標管理、方案數據集管理和方案評估功能，可以實現相關數據的增加、刪除、修改等操作，并能輸出評估結果。

3.2數據表設計

表1　方案集主表

表2　指標體系

表3　方案名稱

表4　方案明細

3.3界面設計

① 方案集管理

對方案集主要信息進行管理，提供增加、刪除、保存功能。

圖1　方案集管理

② 評估指標管理

對單個方案采用的評估指標進行管理，提供增加、刪除和修改功能。指標類型為下拉控件，值域為效益型和成本型。指標權重為數值型，輸入后自動進行歸一化處理，填入右側列。

圖2　評估指標管理

③ 數據集管理

對單個方案的數據集進行管理，提供待評數據的增加、刪除和修改功能，并提供方案評估功能。評估時，先基于待評方案生成加權標準化決策矩陣，將其顯示在下方表格中，然后計算每個方案到正理想解的貼近度。在加權標準化決策矩陣中，計算生成正理想解和負理想解，分別以紅色和綠色為背景進行標示。

圖3　數據集管理

④ 評估結果管理

將評估結果顯示在表格控件中，列出各方案到正理想解和負理想解的歐氏距離，各方案與到正理想解的貼近度，并基于貼近度降序排列。最優方案排序為1，次之向后排列。復制功能可以將評估結果格式化后輸出到剪切板。

圖4　評估結果管理

4　評估分析

4.1構建評價指標

根據裝備調配保障工作必須遵循的原則，設定部隊裝備實力評價指標為裝備滿編率、完好率和新裝備占比。指標權重集暫采用專家打分法確定為{0.4,0.3,0.3}。

4.2錄入數據集

表5　初始方案矩陣

4.3方案評估

表6　加權標準化決策矩陣

表7　評估結果

綜上，部隊5的裝備綜合水平最高，部隊4的裝備綜合水平最差。在擬制裝備調配保障計劃時，可以據此對方案進行優化。可以安排裝備綜合水平較低的部隊將品質量等級較低、技術落后、超編的裝備優先退役報廢，再向其補充新裝備，縮小同類部隊的裝備綜合水平差距。

裝備調配保障計劃擬制完成后，可以生成計劃落實后的裝備實力數據，再一次對裝備綜合水平進行評估，比較計劃落實前后的部隊裝備綜合水平排序，以此來評估計劃的效益。

5　結束語

基于TOPSIS法對部隊裝備綜合水平進行評估，可以有效解決裝備調配保障計劃擬制困難的問題，在很大程度上為裝備調配保障計劃的優化提供了手段，對裝備調配保障工作具有重要的意義。

本文構建評價指標時，權重基于專家打分法產生，主觀因素對評估結果產生的影響較大。文獻[7]等對TOPSIS法進行了改進，尤其是文獻[8]完全基于方案數據計算權重，進一步提高了科學性。

在后續工作中，可以進一步完善軟件功能，采用多種方式獲得評價指標權重，提高評價的客觀性。在指標類型中可以增加區間型指標，滿足對區間型指標進行評價的需要。此外，可以將所使用的軟件修改為中間件，留出輸入接口和輸出接口，供其他軟件調用，充分發揮TOPSIS法的作用。

參考文獻：

[1]余高達,趙潞生.武器裝備學[M].北京:國防大學出版社,2000.

[2]王忠寶.基于TOPSIS的滄東電廠冷卻系統效率提升方案研究[D].保定:華北電力大學,2014.

[3]焦秋光.軍事裝備管理學[M].北京:軍事科學出版社出版，2003.

[4]鄭懷洲,陸凱.軍事裝備管理學[M].北京:裝備指揮技術學院，2000.

[5]閔祥云,應用EXCEL進行TOPSIS綜合評價[J].疾病控制雜志,2003(5):252-253.

[6]高永,王玖,石德文.加權TOPSIS法綜合評價在Excel中的實現[J].中國衛生統計,2007(8):428-429.

[7]李虎雄.改進的TOPSIS法在計算機綜合評價中的應用[J].微電子學與計算機,2012(6):138-141.

[8]夏璐,高虹霓.基于熵權和改進TOPSIS法的裝備費效評估[J].四川兵工學報,2009(6):41-43.

(責任編輯唐定國)

doi:10.11809/scbgxb2016.06.024

收稿日期：2015-12-19；修回日期：2016-01-25

作者簡介：周澤云(1979—)，男，碩士，主要從事裝備保障信息化研究。

中圖分類號：TP393

文獻標識碼：A

文章編號：2096-2304(2016)06-0102-05

ResearchofEquipmentOverallLevelEvaluationBasedonTOPSIS

ZHOUZe-yun,WANGBin,SUNJian-qiao,CHENCai-sen,ZHENGXian-zhu,TONGJi-feng

(DepartmentofScienceResearch,AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072,China)

Abstract:Based on the analysis of equipment allocation support principle and TOPSIS principle, the equipment overall level estimation model was established, and comprehensive evaluation models were set up and were estimated and verified by setting the index system with complated and perfectable rate of equipment support and the rate of new equipment, which provides effective methods for the optimization of equipment allocation scheme and has great significant for improving the equipment allocation capability.

Key words:TOPSIS; overall level of equipment; evaluation