白　樺，穆　歌

(裝甲兵工程學院 裝備指揮與指揮管理系，北京　100072)

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基于ANP的新型裝甲裝備保障能力綜合評估方法研究

白樺，穆歌

(裝甲兵工程學院 裝備指揮與指揮管理系，北京100072)

針對層次分析法(the analytic hierarchy process,AHP)進行裝備保障能力評估的缺陷，在充分考慮新型裝甲裝備保障能力評估特殊性的基礎上，研究了基于網(wǎng)絡分析法(the analytic network process，ANP)的新型裝甲裝備保障能力評估框架，給出了影響裝備保障能力的主要指標集，分析了各指標間的影響關(guān)系，建立了裝備保障能力評估的ANP模型，提出了基于ANP法的新型裝甲裝備保障能力評估思路，并通過實例進行了模型驗證，為基于使命的新型裝甲裝備保障能力評估提供了參考。

ANP；新型裝甲裝備；保障能力；指標權(quán)重；評估

本文引用格式：白樺，穆歌.基于ANP的新型裝甲裝備保障能力綜合評估方法研究[J].兵器裝備工程學報，2016(8):66-72.

新型裝甲裝備保障能力評估主要是針對列裝新型裝甲裝備的部(分)隊開展的保障能力的綜合評價，包括3個方面的評價，一是針對某個型號裝備保障能力評估；二是針對大量列裝新型裝甲裝備部(分)隊的裝備保障能力綜合評估；三是對部(分)隊的裝備戰(zhàn)備完好性、使用分隊、保障分隊或裝備機關(guān)的保障能力進行職責性評估；還可對其所屬的某項具體保障指標進行專項評估。

近年來，為促進新型裝甲裝備的有效應用，研究人員對新型裝甲裝備的保障能力評估展開了系列研究，形成了較多新型裝甲裝備保障能力評估方法和模型，但限于新型裝甲裝備的特殊性，諸如文獻[1-3]多注重分析影響新型裝甲裝備保障能力評估的指標體系，對各種因素對保障能力的影響程度及其深層次影響機理的研究尚不充分，特別是各因素之間相互影響及反映這些指標間影響關(guān)系的評估方法尚不多見。網(wǎng)絡分析法(ANP)是20世紀90年代后期在層次分析法(AHP)的基礎上發(fā)展起來的一種適合處理帶有反饋和依存關(guān)系的多目標決策方法，能夠有效地、科學地描述指標間的影響關(guān)系，增加評估的準確性，適用于評估體系存在內(nèi)部依存和反饋效應的復雜系統(tǒng)[4]。本文在分析新型裝甲裝備保障能力評估特殊性的基礎上，引入ANP法對新型裝甲裝備的保障能力進行評估，通過建立新型裝甲裝備的ANP評估模型，采用計算極限加權(quán)超矩陣對效能指標權(quán)重進行排序的方法，實現(xiàn)對新型裝甲裝備保障能力的科學評估。

1　基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評估過程

基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評估過程的關(guān)鍵步驟是界定評估目標和準則、確定各個準則的權(quán)重、分析影響目標元素間的依賴和反饋關(guān)系、建立網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)，最終進行綜合評估[5]。

1) 確定目標、準則。通過對決策對象進行詳細的描述、闡釋，確定該決策對象的目標、準則和子目標。

2) 構(gòu)建ANP評估模型。依據(jù)上一步確定的目標、準則，確定決策對象涉及的決策元素間相互關(guān)系，并將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

3) 構(gòu)建ANP超矩陣，計算權(quán)重向量。

4) 構(gòu)建ANP極限超矩陣，通過計算得到長期穩(wěn)定的超矩陣。

5) 極限相對排序，獲得最終排序結(jié)果。

按照ANP法評估的方法步驟建立新型裝甲裝備的保障能力評估過程，如圖1所示。

圖1　新型裝甲裝備的保障能力評估過程

步驟1為建立新型裝甲裝備保障能力的ANP網(wǎng)絡模型，主要包括確立評估指標、規(guī)范化指標、確定指標權(quán)重、確定評估目標和準則、建立網(wǎng)絡模型。

步驟2為構(gòu)造新型裝甲裝備保障能力的ANP極限加權(quán)超矩陣，主要包括構(gòu)造評估判斷矩陣、無權(quán)超矩陣、加權(quán)超矩陣、極限加權(quán)超矩陣，求出相應指標的權(quán)重值。

步驟3為計算新型裝甲裝備的保障能力，主要從步驟2中獲得各指標間的權(quán)重關(guān)系，通過與規(guī)范化的指標值加權(quán)求和，確定保障能力。

2　新型裝甲裝備保障能力的ANP評估建模

2.1構(gòu)建新型裝甲裝備保障能力ANP網(wǎng)絡模型

2.1.1建立新型裝甲裝備保障能力指標體系

裝備保障能力評估首先要科學地描述被評估系統(tǒng)，這個描述過程也是分析保障需求和系統(tǒng)功能機理的過程，其結(jié)果是建立能完整地反映評估目的和要求的評估指標體系。評估指標體系是裝備保障要素分類歸屬的直觀體現(xiàn)，也是評估活動的綱領性文件。根據(jù)構(gòu)建的指標體系并結(jié)合具體實際，就能更好地指導部隊準確分析保障能力建設的發(fā)展趨勢，查找保障能力建設過程中與目標、要求存在的差距，從而提出更為科學、合理的裝備保障建議。根據(jù)新型裝甲裝備保障能力要素分析以及評估指標體系建立的指導思想和原則，建立新型裝甲裝備保障能力評估指標體系，如圖2所示。

2.1.2基于ANP的評估指標體系網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)ANP 的基本原理，對圖2所示的新型裝甲裝備保障能力評估指標體系進行改造建模。將新型裝備保障能力評估指標體系劃分為控制層和網(wǎng)絡層。假設構(gòu)建的ANP網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，控制層準則為R1,R2,R3,…,Rm，網(wǎng)絡層元素組為C1,C2,C3,…,Cn，元素組Cj中元素為Cj1,Cj2,Cj3,…,Cjk?？梢钥吹剑W(wǎng)絡層各能力元素組中的能力元素組之間相互影響和相互聯(lián)系、各能力元素組之間的相互依存關(guān)系，如圖3所示[6]。

顯然，圖3中控制層各保障能力的實現(xiàn)，決定于網(wǎng)絡層各指標，且這些指標間又通過控制層存在著相互依存和反饋的關(guān)系。

2.2構(gòu)造ANP極限加權(quán)超矩陣

2.2.1構(gòu)造判斷矩陣

圖2　新型裝甲裝備保障能力評估指標體系

圖3　基于ANP的新型裝甲裝備保障能力

標度描述1i因素與j因素相比,同等重要3i因素比j因素稍重要5i因素比j因素明顯重要7i因素比j因素強烈重要9i因素比j因素極端重要2、4、6、8上述相鄰判斷的中間值

2.2.2計算判斷矩陣

同理，可得到在不同次準則下元素組Ci中元素的權(quán)重向量。這些的權(quán)重向量可組成一個權(quán)重向量矩陣，記為wij。

矩陣wij中的列向量表示元素組Ci中元素Ci1,Ci2,…,Cif相對于元素組Cj中元素Cj1,Cj2,…,Cjf的重要性權(quán)重向量。如果元素組Cj中元素不受Ci中元素的影響，則wij=0。

2.2.3構(gòu)建超矩陣

將所有網(wǎng)絡層元素的權(quán)重向量矩陣組合，可構(gòu)建在控制層準則Rs下的超矩陣，記為W。

2.2.4確定元素組權(quán)矩陣

以控制層元素Rs(s=1,2,3,…,m)為準則，以元素組Cj(j=1,2,3,…,N)為次準則，比較網(wǎng)絡層各元素組相對于元素組Cj(j=1,2,3,…,N)的重要性大小，得到在準則(Rs,Cj)下，關(guān)于網(wǎng)絡層各元素組的判斷矩陣，記為A(Rs,Cj)。

計算判斷矩陣的特征向量并進行歸一化處理，得到元素組權(quán)矩陣，記為A。

2.2.5構(gòu)建加權(quán)超矩陣

3　新型裝甲裝備保障能力評估應用

3.1新型裝甲裝備保障能力實例

基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評估指標網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型基礎是構(gòu)建底層指標的相互影響關(guān)系模型，以新型裝甲裝備保障能力計算為例，參考某新型裝甲裝備，并根據(jù)實際作戰(zhàn)要求，確定裝備保障能力評估底層指標關(guān)系模型如表2所示。

表2　新型裝甲裝備保障能力評估底層指標關(guān)系

3.2新型裝甲裝備保障能力ANP評估模型求解與分析

3.2.1基于SD的模型構(gòu)建

根據(jù)評價指標體系和表3設立元素組及元素之間的連接，建立SD軟件能識別的ANP鏈接，如圖4所示。

圖4　新型裝甲裝備保障能力評估SD軟件模型

3.2.2判斷矩陣和超矩陣構(gòu)建

判斷矩陣是對評價指標之間的重要度比較。采用表1所示的九分制比較各個指標的優(yōu)勢度并進行專家打分。數(shù)據(jù)輸入完成之后，可在SD軟件computation菜單中分別選擇[Computations]-[Unsighted Super Matrix]命令，生成全局超矩陣如圖5(部分)。

圖5　未加權(quán)全局超矩陣(部分)

3.2.3加權(quán)超矩陣及全局權(quán)重計算

在網(wǎng)絡層次分析法中，未加權(quán)矩陣必須處理成加權(quán)超矩陣。加權(quán)矩陣A的計算過程可在SD軟件中實現(xiàn)，加權(quán)矩陣生成之后，可在SD軟件中的主界面中單擊[Computations]-[weighted Super Matrix]菜單命令，生成全局的加權(quán)超矩陣如圖6所示(部分)。最后，在SD軟件主界面，單擊[Computations]-[Priorities]命令，生成指標的全局權(quán)重如圖7所示(部分)。

3.2.4評估指標權(quán)重確定

通過上述演算，最終可計算出新型裝甲裝備保障能力評估指標體系權(quán)重，如表3所示。

3.2.5綜合評價

本節(jié)運用基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評估方法，對裝備系統(tǒng)戰(zhàn)備水平保障能力指標中的戰(zhàn)備完好性進行示范性評估計算。計算方式采用線性加權(quán)的數(shù)學模型，如式(1)所示：

(1)

其中，ωj表示第j個指標的權(quán)重，xij表示三級指標分數(shù)，yi表示第i個評估對象的評估值。

圖6　加權(quán)超矩陣(部分)

圖7　全局指標權(quán)重(部分)

目標一級指標權(quán)重二級指標權(quán)重三級指標權(quán)重新型裝甲裝備保障能力A裝備系統(tǒng)裝備完好性B10.012746使用分隊保障水平B20.041655保障分隊保障水平B30.098171技術(shù)狀態(tài)D10.005223故障率比D20.002273平均修復時間D30.001916剩余壽命比D40.003334保障人員D50.019003維修機具設備D60.004758保障設施D70.004757裝備維護D80.008380技術(shù)資料D90.004757保障人員D100.038988保障裝備D110.007157維修儲供設備D120.004757維修器材D130.024211保障設施D140.005123裝備維修D(zhuǎn)150.010778技術(shù)資料D160.007157第i臺裝備完好性e10.003107第i臺裝備配套性e20.002116第i臺裝備故障率比e30.002273第i臺裝備平均修復時間比e40.001916第i臺裝備剩余壽命比e50.003334滿編率e60.007778稱職率e70.005388在位率e80.005837滿足率e90.002659利用率e100.002099作業(yè)面積達標水平e110.001148儲存面積達標水平e120.000435設施配套性e130.001900安全性e140.001274及時性e150.004685規(guī)范性e160.003695齊套性e170.002568規(guī)范性e180.002189滿編率e190.011917稱職率e200.015452在位率e210.011619完好性水平e220.001078配套性水平e230.003814匹配性e240.002265滿足率e250.003392利用率e260.001365戰(zhàn)備器材基數(shù)達標率e270.001329戰(zhàn)備器材品種達標水平e280.002011戰(zhàn)備器材數(shù)量達標水平e290.001865周轉(zhuǎn)器材滿足率e300.008989周轉(zhuǎn)器材利用率e310.002869信息管理水平e320.007148作業(yè)面積達標率e330.001479儲存面積達標率e340.000693設施配套性e350.001263安全性e360.001688修理質(zhì)量e370.007125時效性e380.003653齊套性e390.003983規(guī)范性e400.003174

續(xù)表(表3)

通過專家打分，戰(zhàn)備完好性下的三級指標分數(shù)如表4所示。由表4計算得出二級指標分數(shù)如表5所示。

表4　三級指標分數(shù)

表5　二級指標分數(shù)

最后求出戰(zhàn)備完好性指標分數(shù)為83.94，評分等級為良好。

4　結(jié)束語

通過對新型裝甲裝備保障能力評估特殊性的分析，針對性地引入ANP進行了新型裝甲裝備保障能力評估研究，建立了新型裝甲裝備保障能力ANP評估框架；通過實例進行了模型可行性和有效性驗證。相對基于樹狀指標體系的效能評估，ANP法考慮了新型裝甲裝備保障能力指標間的相互影響和各層間的反饋關(guān)系，有效克服了AHP法的不足，從而獲得與實際較為貼近的指標權(quán)重，保持了較好的系統(tǒng)特性。通過算例仿真，對模型的有效性和可行性進行了驗證。但新型裝甲裝備保障能力還需依靠裝甲裝備的作戰(zhàn)兵力，在實際作戰(zhàn)使用環(huán)境下完成任務的程度來進一步評定。因此，下一步工作重點是通過基于使命的新型裝甲裝備保障能力評估對模型進行完善和改進，為實際作戰(zhàn)環(huán)境下新型裝甲裝備的保障提供參考。

[1]李建印.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的裝備保障能力評估研究[J].管理評論,2014,26(12)：182-188.

[2]袁洪濤,馮振聲.裝甲裝備維修保障能力評估初探[J].兵工學報,2000,79(3)：59-64.

[3]肖丁,陳進軍,蘇興.裝備保障能力評估指標體系研究[J].裝備指揮技術(shù)學院學報,2011,22(3)：42-45.

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[5]邵春甫,李星.網(wǎng)絡分析法應用于科研項目評價體系[J].項目管理技術(shù),2011,9(3)：88-92.

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(責任編輯唐定國)

Evaluation of New Armored Equipment’s Support Capability Based on ANP

BAI Hua， MU Ge

(Department of Equipment Command and Administration，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China)

In illusion to the limitation from equipment’s support capability evaluation with (the analytic hierarchy process)AHP, with considering the characters of the evaluation of new armored equipment support capability, this paper researched on the evaluation frame of new armored equipment’s support capability based on ANP, and put forward the main index dictionary of new armored equipment’s support capability, with analysis of indexes relationship, and set up the evaluation model with ANP for new armored equipment’s support capability, and formed a way to evaluation of new armored equipment’s support capability based on ANP and validated the model with an example, which provides theory-reference for the next evaluating new armored equipment’s support capability based on mission.

ANP；new armored equipment；support capability；index weight；evaluation

2016-02-10；

2016-03-25

白樺(1986—)，男(蒙古族)，碩士研究生，主要從事裝備保障研究。

10.11809/scbgxb2016.08.015

format:BAI Hua，MU Ge.Evaluation of New Armored Equipment’s Support Capability Based on ANP[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(8):66-72.

TJ06

A

2096-2304(2016)08-0066-07

【后勤保障與裝備管理】