基于集對(duì)分析和AHP的某型導(dǎo)彈保障性評(píng)估*

張 鑫 韓建立 劉 堅(jiān) 徐 強(qiáng) 張時(shí)龍 劉 卓

（1.海軍航空大學(xué)岸防兵學(xué)院 煙臺(tái) 264001）（2.海軍91614部隊(duì) 大連 116044）

1 引言

保障性是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源能滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用要求的能力［1］。裝備保障性評(píng)估是對(duì)裝備系統(tǒng)在其壽命周期內(nèi)，為經(jīng)濟(jì)而有效地保障所考慮的必需的各種保障組合，是否滿足規(guī)定的定量和定性的保障性指標(biāo)要求的評(píng)價(jià)［2］。某型導(dǎo)彈大量裝備我軍現(xiàn)役水面艦艇，對(duì)該型導(dǎo)彈保障性進(jìn)行評(píng)估可為制定作戰(zhàn)方案，優(yōu)化保障流程提供參考依據(jù)。但影響導(dǎo)彈保障性的因素較多，既與導(dǎo)彈本身設(shè)計(jì)相關(guān)，也取決于配套的保障力量，部分指標(biāo)信息模糊，難以定量獲取，鑒于此本文將基于集對(duì)分析理論和AHP對(duì)某型導(dǎo)彈保障性的評(píng)估展開研究。

2 保障性評(píng)估指標(biāo)體系的建立

2.1 指標(biāo)體系建立的原則

裝備保障性內(nèi)容包含多種因素，但并不是所有的因素都能成為評(píng)估保障性的指標(biāo)，參考文獻(xiàn)［3］給出的評(píng)估指標(biāo)體系建立原則，我們確定建立指標(biāo)體系需要遵從簡約性、獨(dú)立性、代表性、可比性和可行性的原則［3］，為了全面反映某型導(dǎo)彈的保障性特性，需要結(jié)合導(dǎo)彈實(shí)際保障任務(wù)要求，篩選出具有代表性的指標(biāo)。

2.2 指標(biāo)的篩選與設(shè)計(jì)

保障性指標(biāo)用于定性和定量地描述導(dǎo)彈的保障性，是衡量導(dǎo)彈系統(tǒng)保障性的度量［4］，保障性一方面取決于導(dǎo)彈本身設(shè)計(jì)水平，一方面和導(dǎo)彈保障系統(tǒng)有關(guān)，參考GJB451A-2005《可靠性維修性保障性術(shù)語》的定義并分析導(dǎo)彈使用與保障要求、現(xiàn)有裝備保障狀況和人員配置、保障設(shè)施等因素，將保障性指標(biāo)分為保障性綜合指標(biāo)、保障性設(shè)計(jì)參數(shù)和保障資源指標(biāo)［5］。將其作為一級(jí)指標(biāo)，再對(duì)上述三類指標(biāo)展開分析：

1）保障性綜合指標(biāo)是直接反映或度量武器系統(tǒng)戰(zhàn)備完好、壽命周期費(fèi)用的綜合性指標(biāo)，根據(jù)導(dǎo)彈保障的核心任務(wù)，我們從影響某型導(dǎo)彈保障性的主要參數(shù)中篩選確定導(dǎo)彈的系統(tǒng)保障性指標(biāo)有導(dǎo)彈戰(zhàn)備完好率、壽命周期費(fèi)用和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。

2）保障性設(shè)計(jì)指標(biāo)是指在設(shè)計(jì)過程中決定的與導(dǎo)彈系統(tǒng)保障性有關(guān)的指標(biāo)，通過對(duì)某型導(dǎo)彈保障流程涉及的要素進(jìn)行分析，并參考文獻(xiàn)［6～9］，確定導(dǎo)彈可靠性、維修性和測試性為導(dǎo)彈系統(tǒng)保障性的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3）保障資源指標(biāo)從保障資源方面來影響保障性水平，既包括多個(gè)保障資源的綜合影響和單一保障資源要素的影響。通過部隊(duì)實(shí)地調(diào)研，參考近幾年保障能力比武評(píng)分規(guī)則，認(rèn)為保障該型導(dǎo)彈所具備的專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)、技術(shù)資料齊全程度和保障設(shè)備滿足程度決定了外部環(huán)境對(duì)保障性的影響，可確定為導(dǎo)彈保障性的保障資源指標(biāo)。

按照2.1所述的指標(biāo)體系建立原則，在剔除對(duì)導(dǎo)彈裝備保障性影響不是很大的指標(biāo)后，得到影響導(dǎo)彈保障性的二級(jí)指標(biāo)，建立的某型導(dǎo)彈保障性評(píng)估指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 某型導(dǎo)彈保障性評(píng)估指標(biāo)體系

2.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

目前對(duì)保障性指標(biāo)權(quán)重的確定方法有很多，本文決定采用層次分析法。層次分析法（AHP）是根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)分解出問題的組成因素，然后根據(jù)對(duì)應(yīng)因素間的大小對(duì)比關(guān)系確定隸屬度，將各因素以層次的形式展現(xiàn)，建立一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，按層分析，最終獲得最低層因素對(duì)于最高層總目標(biāo)的重要性權(quán)值［12］。層次分析法（AHP）的主要步驟為構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算指標(biāo)權(quán)重和對(duì)結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，是一種比較成熟的計(jì)算權(quán)重的方法，其基本理論可參考文獻(xiàn)［10～11］，這里不再贅述，限于篇幅，本文省略層次分析法的具體計(jì)算過程，根據(jù)計(jì)算，得到總指標(biāo)A=｛A1，A2，A3｝的權(quán)重系數(shù)為

同理可得二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重：

3 基于集對(duì)分析理論的保障性評(píng)估模型構(gòu)建

3.1 集對(duì)分析的基本概念

集對(duì)分析（SPA）理論是由中國學(xué)者趙克勤于1989年首次提出的能處理模糊和不確定信息的評(píng)價(jià)方法［13］。集對(duì)分析理論認(rèn)為任何系統(tǒng)都是由確定性和不確定性信息構(gòu)成的，它將被研究客觀事物的確定和不確定性視為一個(gè)確定和不確定系統(tǒng)，從同、異、反三方面分析研究客觀事物之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化，并用聯(lián)系數(shù)來描述系統(tǒng)的各種不確定性，從而把對(duì)不確定性的辨證認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化成定量分析的數(shù)學(xué)工具［14］。

集對(duì)是指有聯(lián)系的兩個(gè)集合組成的對(duì)子［15］，根據(jù)集對(duì)分析的核心思想，將描述兩集合的“確定和不確定聯(lián)系”程度的數(shù)學(xué)關(guān)系稱為聯(lián)系數(shù)，當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)被劃分為多個(gè)等級(jí)時(shí)，多元聯(lián)系數(shù)的一般表達(dá)形式為

其中i1，i2，…in為差異度系數(shù)。

3.2 聯(lián)系數(shù)的確定

設(shè)導(dǎo)彈保障性為評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)導(dǎo)彈保障性中的每一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，定義第P個(gè)指標(biāo)Ip的實(shí)測值為tp；對(duì)于每個(gè)指標(biāo)來說，其評(píng)價(jià)結(jié)果可劃分為1、2、3…l個(gè)質(zhì)量等級(jí)，每個(gè)質(zhì)量等級(jí)需要確定一定的界值范圍，各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)的界值范圍由專家依據(jù)國軍標(biāo)或者保障工作相關(guān)規(guī)定確定，本文中把a(bǔ)mn定義為第m個(gè)指標(biāo)第n個(gè)等級(jí)的界值。要確保保障性評(píng)估結(jié)果可信，必須首先確定準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

3.3 保障性級(jí)別評(píng)定

根據(jù)式（14）得到評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)n元聯(lián)系數(shù)，對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象屬于各個(gè)等級(jí)的程度進(jìn)行評(píng)定，基于評(píng)價(jià)等級(jí)按大小順序有序排列，故可采用置信度識(shí)別的準(zhǔn)則，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。令：

通常λ=0.8，計(jì)算則可得評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)等級(jí)為k0。

4 導(dǎo)彈保障性評(píng)估實(shí)例分析

某海軍導(dǎo)彈技術(shù)陣地主要擔(dān)負(fù)為過往水面艦艇補(bǔ)充、保障某型導(dǎo)彈的任務(wù)，現(xiàn)欲對(duì)該技術(shù)陣地的某型導(dǎo)彈保障性進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)上述模型，經(jīng)過前期部隊(duì)調(diào)研，實(shí)地考察，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到該型導(dǎo)彈相關(guān)參數(shù)，得到實(shí)測值。邀請由五名專家組成的專家組，采取參考同類型裝備的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，查閱相關(guān)軍標(biāo)等方法，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)劃分，劃定為五個(gè)等級(jí)，確定每個(gè)等級(jí)界值，依次為優(yōu)，良，中，及格，差。最終得到某型導(dǎo)彈保障性評(píng)價(jià)各指標(biāo)及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1～3。

表1 保障性綜合指標(biāo)及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)GJB6671-2009反艦導(dǎo)彈定型規(guī)程［17］中關(guān)于使用可用度的要求，對(duì)使用可用度各等級(jí)界值進(jìn)行劃定，使用可用度為效益型指標(biāo)，實(shí)測值越高表示達(dá)到的質(zhì)量等級(jí)越高，因此達(dá)到質(zhì)量等級(jí)優(yōu)、良、中、及格、差的界值依次為90%、85%、80%、75%、70%；通過前期軍工部門調(diào)研得到某型導(dǎo)彈的制造成本和壽命周期費(fèi)用建議為基準(zhǔn)，以同類型裝備壽命周期費(fèi)用為參照劃定質(zhì)量等級(jí)界值，因?yàn)閴勖芷谫M(fèi)用為成本型指標(biāo)，實(shí)測值越高評(píng)價(jià)的質(zhì)量等級(jí)越低，基于保密原因，我們對(duì)費(fèi)用數(shù)值進(jìn)行脫密處理，經(jīng)過比例測算以打分的形式劃定優(yōu)、良、中、及格、差的界值依次為50、60、70、80、90；根據(jù)《某型導(dǎo)彈技術(shù)準(zhǔn)備規(guī)程（秘密）》和《某型導(dǎo)彈技術(shù)保障比武評(píng)分細(xì)則（秘密）》中對(duì)導(dǎo)彈技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間的要求，劃定指標(biāo)單枚導(dǎo)彈技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間質(zhì)量等級(jí)優(yōu)、良、中、及格、差的界值依次為20min、30min、40min、50min、60min；按照模型步驟，將實(shí)測值進(jìn)行無量綱化處理，輸入模型求解保障性綜合指標(biāo)各二級(jí)指標(biāo)聯(lián)系數(shù)。

1）設(shè)使用可用度為指標(biāo)I11，實(shí)測值t11=88.2，由90≥88.2≥85，且為效益型指標(biāo)，代入式（16）得

2）設(shè)單枚導(dǎo)彈技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間為指標(biāo)I12，實(shí)測值t12=63，由60≤63≤70，且為成本型指標(biāo)，代入式（13）得

3）設(shè)壽命周期費(fèi)用為指標(biāo)I13，實(shí)測值t13=32，由30≤32≤40，且為成本型指標(biāo)，代入式（13）得

將式（2）代入式（19），并對(duì)系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得出第一個(gè)指標(biāo)保障性綜合參數(shù)的聯(lián)系數(shù)為

同理，根據(jù)GJB1563［18］、GJB2072［19］和GJB451［20］對(duì)導(dǎo)彈可靠性、維修性和測試性的要求，依次確定各指標(biāo)的質(zhì)量等級(jí)界值見表2，按照模型步驟，輸入實(shí)測值，可得出第二個(gè)指標(biāo)保障性設(shè)計(jì)指標(biāo)的聯(lián)系數(shù)為

表2 保障性設(shè)計(jì)指標(biāo)及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《武器裝備“三化”建設(shè)（秘密）》和《某型導(dǎo)彈技術(shù)保障比武評(píng)分細(xì)則（秘密）》中對(duì)專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)、技術(shù)資料齊全程度、保障設(shè)施滿足程度的要求和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，劃定三個(gè)指標(biāo)的質(zhì)量等級(jí)界值見表3，輸入實(shí)測值，同理得出第三個(gè)指標(biāo)保障資源參數(shù)的聯(lián)系數(shù)為

表3 保障性資源指標(biāo)及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

將三類指標(biāo)即本次評(píng)估目標(biāo)的一級(jí)指標(biāo)聯(lián)系數(shù)分別乘以一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，然后進(jìn)行歸一化處理，即按式（18）計(jì)算可以得到該型導(dǎo)彈保障性評(píng)估結(jié)果

根據(jù)保障性屬于五個(gè)等級(jí)的聯(lián)系數(shù)，利用置信度識(shí)別準(zhǔn)則，取置信度λ=0.8，將結(jié)果代入式（18）可以得到k0=3，該型導(dǎo)彈保障性綜合評(píng)估結(jié)果為“中”。

5 結(jié)語

本文針對(duì)導(dǎo)彈保障性評(píng)估過程中信息模糊，主觀因素干擾大的問題，建立了保障性評(píng)估指標(biāo)體系，結(jié)合層次分析法（AHP）構(gòu)建了基于集對(duì)分析理論的保障性評(píng)估模型，科學(xué)合理地劃定了保障性各指標(biāo)質(zhì)量等級(jí)的界值，經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證取得了較為可信的結(jié)果。基于該模型的保障性評(píng)估方法計(jì)算簡單，過程清晰，能有效避免保障性評(píng)估過程中主觀因素的干擾，提高了信息利用率。評(píng)估結(jié)果也符合部隊(duì)對(duì)該型導(dǎo)彈服役以來的普遍認(rèn)識(shí)和歷年來某型導(dǎo)彈實(shí)戰(zhàn)化保障比武的評(píng)價(jià)結(jié)論，我們認(rèn)為該模型是可靠的，可行的。在今后的導(dǎo)彈保障性評(píng)估中，利用該模型輸入各保障單位相關(guān)指標(biāo)的實(shí)測值，可快速得出該單位某型導(dǎo)彈保障性評(píng)估結(jié)論，科學(xué)方便，這種思想也為今后開發(fā)此類保障性評(píng)估軟件提供數(shù)學(xué)模型借鑒。

通過分析各個(gè)指標(biāo)的聯(lián)系數(shù)對(duì)最終結(jié)論的影響，我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈的保障性更大程度決定于導(dǎo)彈先天的設(shè)計(jì)和定型。同時(shí)根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可為某型導(dǎo)彈保障性的提升提出兩點(diǎn)建議：

1）由于保障流程設(shè)計(jì)導(dǎo)致單枚導(dǎo)彈技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間過長制約了導(dǎo)彈保障性的提高，因此可采取優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，改進(jìn)保障流程的方法繼續(xù)提高其保障性；

2）保障單位技術(shù)資料齊全程度偏低，建議加強(qiáng)裝備管理制度化、科學(xué)化建設(shè)。