衣冠琛 李軍亮 李 楠 孫 媛

(1.海軍航空工程學院 煙臺 264001)(2.91395部隊 北京 102488)

基于AHP和模糊綜合評判的飛行保障方案評估*

衣冠琛1李軍亮1李 楠2孫 媛1

(1.海軍航空工程學院 煙臺 264001)(2.91395部隊 北京 102488)

三代戰(zhàn)機科技含量高、可遂行作戰(zhàn)任務(wù)多的特點,對原本涉及面廣、影響因素多的裝備保障工作提出了更高要求,面向任務(wù)的飛行保障方案制定的科學與否直接影響著部隊能夠遂行作戰(zhàn)任務(wù),而長期以來,基層部隊對于保障方案是否合理可行的評估,尚未建立一個科學有效的標準和手段,本文從某型戰(zhàn)機入手,深入分析影響其飛行保障的主要因素,建立了面向任務(wù)的飛行保障方案評估體系,并利用層次分析(AHP)和模糊綜合評判相結(jié)合的方法對保障方案進行了綜合評估,克服了以往靠保障經(jīng)驗進行主觀判斷的缺陷,計算結(jié)果表明,該方法合理、有效,可應(yīng)用于對各種不同機型保障方案的評估。

飛行保障; 裝備保障方案; 層次分析法; 模糊綜合評判

Class Number V37

1 引言

隨著第三代戰(zhàn)機陸續(xù)裝備部隊,新型飛機由于科技含量、信息化水平和保障要求大幅提升,能夠遂行的作戰(zhàn)任務(wù)更是多樣化。在部隊的航空裝備保障實踐中,精確預(yù)計資源需求、合理部署保障力量和有效優(yōu)化保障流程,擺脫以往僅僅依靠部隊實踐經(jīng)驗總結(jié)或是主觀決策,科學制定任務(wù)階段的裝備保障方案是有效形成裝備保障能力的重要方面。而對裝備保障方案進行科學合理的評估,有利于決策者遴選作戰(zhàn)裝備保障方案,提高主戰(zhàn)裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性,能夠為部隊遂行作戰(zhàn)裝備保障任務(wù)提供一個切實可行的實施依據(jù)。

目前,涉及任務(wù)階段裝備保障方案理論的研究還比較少,主要集中在對研制階段裝備保障方案進行評估[1],并且任務(wù)階段飛行保障方案涉及的不確定性因素較多,針對任務(wù)階段飛行保障方案的評估更是一個盲點和難點問題。本文運用系統(tǒng)工程的思想,采用AHP(層次分析法),首先建立任務(wù)階段飛行保障方案評估指標的遞階層次結(jié)構(gòu),建立評估指標體系,然后確定該體系各層指標的權(quán)重,最后采用模糊綜合評判法進行綜合評判,克服方案擬制人員思維的隨機性和模糊性帶來的影響,篩選出更好的保障方案,使面向任務(wù)的裝備保障更好地滿足作戰(zhàn)任務(wù)的需求,從而提高任務(wù)飛行裝備保障的可靠性與時效性,確保部隊裝備保障方案的擬制預(yù)測準確、部署周密、切實可行。

2 運用AHP法確定評估指標權(quán)重

2.1 任務(wù)階段飛行保障方案評估指標體系[2]

任務(wù)階段飛行保障方案是各級裝備部門對作戰(zhàn)行動飛行保障準備各項工作的預(yù)先計劃,是組織飛行保障的行動預(yù)案,是部隊執(zhí)行裝備保障任務(wù)的基本依據(jù)。根據(jù)某型飛機執(zhí)行任務(wù)裝備保障方案中涉及的保障單位、保障要素和保障策略,采用模糊數(shù)學理論對保障方案的進行評估,至關(guān)重要的一步就是建立評估指標體系。為此,本文密切結(jié)合航空兵部隊執(zhí)行任務(wù)時裝備保障的實踐經(jīng)驗,深入研究影響任務(wù)階段飛行裝備保障工作的主要影響因素和保障方案的重點內(nèi)容,建立兩級評估指標體系,一級指標6個,二級指標15個。一級指標反映了裝備保障方案所“映射”保障系統(tǒng)的主要保障能力,包括:組織指揮能力、機務(wù)保障能力、軍械保障能力、航材保障能力、四站保障能力、運輸保障能力。其中,每項一級指標又包含了若干相關(guān)的影響因素作為二級評估指標。如圖1所示。

圖1 飛行保障方案評估指標體系

2.2 評估指標內(nèi)容

1) 組織指揮能力:裝備機關(guān)或部門組織指揮相關(guān)業(yè)務(wù)部門進行任務(wù)飛行時的裝備保障工作的能力,是部隊能否遂行作戰(zhàn)裝備保障任務(wù)的一個重要方面。

2) 飛行機務(wù)保障能力:由基本維護能力、修理保障能力、快速保障能力、高強度保障能力(在一定時間內(nèi)能夠保障飛機快速、連續(xù)不間斷地戰(zhàn)斗出動的能力)、機動保障能力(包括遂行機動作戰(zhàn)任務(wù)時的技術(shù)保障能力和保障單位人、裝快速轉(zhuǎn)移的能力)、復(fù)雜環(huán)境保障能力和多機種保障能力等構(gòu)成一種總體能力,是航空兵部隊任務(wù)能力的直接體現(xiàn)[3]。

3) 航空軍械保障能力:對庫存航空彈藥及軍械器材的籌措能力、儲備能力、供應(yīng)能力和管理能力。

4) 航空器材保障能力:對航空器材的籌措、儲備、供應(yīng)和管理能力。其中航材供應(yīng)保障能力是部隊航材股的核心工作。

5) 航空四站保障能力:生產(chǎn)作業(yè)能力、外場保障能力、戰(zhàn)備等級轉(zhuǎn)進能力和四站裝備維修能力等。

6) 航空運輸保障能力:部隊運輸股在通用車輛和特種保障車輛和保障人員等方面對外場飛行保障的能力。

2.3 構(gòu)造判斷矩陣

設(shè)需進行比較的n個因子為X={x1,…,xn},對某因素Z的影響大小,每次取其中兩個因子xi和xj,以aij表示xi和xj對Z的影響大小之比,所有的比較結(jié)果用矩陣A=(aij)n×n表示。在對同一層次的各個元素進行比較的過程中,評估人員要把2個影響因素的重要度按1～9的比例標度進行賦值,構(gòu)造成對比判斷矩陣,從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始,直到最下層。1～9標度的含義,如表1所示。

表1 1～9標度的含義

2.4 單一準則下指標權(quán)重的計算[4～5]

在單一準則情況下,對各因素的相對權(quán)重進行確定的方法較為常用的有“和法”、“根法”和“冪法”。本文采用“和法”對權(quán)重進行計算:

2.5 一致性檢驗

通過構(gòu)造比較判斷矩陣雖然能夠減少其他因素的干擾,但綜合全部的比較結(jié)果時,難免存在一定程度的不一致性。因此,需對判斷矩陣進行一致性檢驗,步驟如下:

2) 在表2中查找相應(yīng)的平均隨機一致性指標RI。

表2 RI值

3) 計算一致性比例CR=CI/RI,當CR<0.10時,認為判斷矩陣的一致性可接受,否則需對判斷矩陣進行修正。

2.6 計算各層指標的權(quán)重

根據(jù)飛行保障中組織指揮能力等一級指標的重要程度,按照表1列出的比例標度對各指標的重要性進行賦值得出判斷矩陣,并依據(jù)上述步驟計算得出一級指標對目標層的權(quán)向量,如表3所示。

表3 一級指標對目標層的單排序權(quán)向量

同理可得,

對應(yīng)組織指揮能力的二級指標權(quán)向量為

WB1=(0.250,0.750)

對應(yīng)航空機務(wù)保障能力的二級指標權(quán)向量為

WB2=(0.056,0.030,0.266,0.266,0.114,0.266)

對應(yīng)航空軍械保障能力的二級指標權(quán)向量為

WB3=(0.163,0.297,0.540)

對應(yīng)航空器材保障能力的二級指標權(quán)向量為

WB4=(0.163,0.540,0.297)

對應(yīng)航空四站保障能力的二級指標權(quán)向量為

WB5=(0.400,0.400,0.200)

對應(yīng)航空運輸保障能力的二級指標權(quán)向量為

WB6=(0.750,0.250)

一致性比例CR均小于0.1。

3 運用模糊綜合評判法進行評估

模糊綜合評估法[6]是以模糊數(shù)學為基礎(chǔ),以模糊關(guān)系合成為原理,可對邊界不清、不已進行定量分析的因素定量化,而面向任務(wù)的飛行保障方案評估由于涉及面廣、影響因素多,且多為不易量化的因素。另外,模糊綜合評估法即可對單一方案進行評估,亦可對多個方案進行擇優(yōu),應(yīng)用較為靈活。本文采用此方法對單個方案進行評估,具體步驟如下。

3.1 建立評判對象因素集[7]

將影響評判對象的各個因素組成因素集U,U={u1,…,um}。

3.2 建立評語集

評判保障方案的可行性評語集:V={優(yōu),良,中,差},用根據(jù)飛行保障的通常采用的評分方法,并征詢專家意見,采用百分制表示為C=(90,75,60,45)。

3.3 建立單因素評判

模糊映射為:f:U→F(V),?ui∈U

由f誘導(dǎo)出模糊關(guān)系矩陣,即單因素評判矩陣R=(rij)m×n,其中rij表示因素ui具有評語vj的程度。根據(jù)此方法及對某型飛機保障現(xiàn)狀調(diào)研,得出各個單因素評判矩陣如下:

3.4 綜合評判[8～9]

1) 一級模糊綜合評判

因素集U的每個因素ui具有不同的權(quán)重,可表示為U上的一個模糊子集,即前文運用AHP法計算得出的指標權(quán)向量WBi=(wBi1,wBi1,…,wBij)。則綜合評判模型可表示為:S=WBi°RBi。記為S=(s1,s2,…,sm),是V上的一個模糊子集,其中,“°”為模糊合成算子,通常有四種算子:M(∧,∨)、M(·,∨)、M(∧,⊕)、M(·,⊕)算子。由于M(·,⊕)算子在體現(xiàn)權(quán)值作用、表征綜合程度和利用R的信息方面較為明顯,因此,本文此種算子計算,也稱加權(quán)平均型[10],其中,

則,

S1=WB1°RB1

=(0.325,0.675,0,0)

S2=(0.324,0.538,0.135,0)

S3=(0.324,0.530,0.146,0)

S4=(0.322,0.524,0.154,0)

S5=(0.320,0.360,0.240,0)

S6=(0.375,0.400,0.225,0)

從一級綜合評判來看,該飛行保障方案在組織指揮能力、航空機務(wù)保障能力、航空軍械保障能力、航空器材保障能力、航空四站保障能力和航空運輸保障能力6個方面均在良好以上,組織指揮能力方面相對較強,航空運輸保障能力方面相對偏弱,需注重保障車輛駕駛員的素質(zhì)和數(shù)量,以及車輛維修能力的提高?？傮w上,該方案良好偏優(yōu)。

2) 二級模糊綜合評判

在一級模糊綜合評判的基礎(chǔ)上,結(jié)合一級指標的指標權(quán)重,進行二級模糊綜合評判,評判總目標“飛行保障能力”的狀況。

S=W°R

=(0.325,0.528,0.138,0)

其中,W為一級指標的權(quán)重,R為一級模糊綜合評判S1,…,Sn的組合。

P=S*C

=77.13>75

其中C為前文提到的模糊評語集。

從二級模糊綜合評判的結(jié)果看,評估結(jié)果良好偏優(yōu),與一級模糊綜合評判的結(jié)果一致,因此,可以基本判定本文采用AHP和模糊綜合評判法相結(jié)合評估飛行保障方案的方法是科學、有效的。

4 結(jié)語

從評估結(jié)果看,采用AHP法和模糊綜合評判相結(jié)合對建立的飛行保障方案評估指標體系進行評估是科學、可信的。此評估方法可以有效減少人為主觀臆斷帶來的缺陷,從根本上解決了長期以來基層部隊缺乏對保障方案進行科學評估的問題。但模糊綜合評判法在解決評估指標間信息重復(fù)的問題方面還有一定的不足,值得進一步深入研究。

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The Aviation Equipment Support Program Evaluation Based on AHP and Fuzzy Synthetic

YI Guanchen1LI Junliang1LI Nan2SUN Yuan1

(1. Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001)(2. No. 91395 Troops of PLA, Beijing 102488)

With high technology applied into the third generation fighter, it can execute varied tasks , the aviation equipment support work becomes more difficult. Making a scientific program based on operation task is very important to complete combat missions. This paper analyzes the main factors which influence flight safety, then establishes an index system of evaluating aviation equipment support. It uses the method of AHP and fuzzy synthetic to evaluate the aviation equipment support program. Then, it overcomes the influences of subjective in weight ascertaining of traditional evaluation methods. The simulation results show that the method is reasonable. The analytical approach and the results will be practical and helpful to other similar projects.

flight support, aviation equipment support program, AHP, fuzzy synthetic evaluation

2014年6月3日,

2014年7月25日

衣冠琛,男,碩士,研究方向:航空裝備保障。李軍亮,男,博士,研究方向:航空裝備保障。李楠,男,碩士,研究方向:航空裝備管理。孫媛,女,博士,研究方向:航空裝備保障。

V37

10.3969/j.issn1672-9730.2014.12.037