魏兆磊 ，陳春良 ，代應強 ，程城今

（1.解放軍77156部隊，寧夏 吳忠 751102；2.裝甲兵工程學院，北京 100072）

基于IGAHP-IEW-GT-MCGC的裝備體系方案質(zhì)量評價模型*

魏兆磊1，2，陳春良1，代應強1，程城今1

（1.解放軍77156部隊，寧夏 吳忠 751102；2.裝甲兵工程學院，北京 100072）

針對裝備體系方案質(zhì)量評價指標體系不夠全面，通過運用魚骨圖分析法對各類影響因素進行綜合分析，并從穩(wěn)定度和有效度角度優(yōu)化分析指標，以確定合理適用的裝備體系方案質(zhì)量評價指標體系；針對賦權(quán)過程中存在的不確定性，采用IGAHP（Improved Group Analytic Hierarchy Process，IGAHP）-IEW（Improved Entropy Weight，IEW）-GT（Game Theory，GT）相結(jié)合的方法，對評價指標體系各指標進行了賦權(quán)；針對原始數(shù)據(jù)處理和評價過程中的不確定性性，運用云重心評判法（Membership Cloud Gravity Center，MCGC）對裝備體系方案質(zhì)量的進行綜合評價，以得出定性與定量評價結(jié)果。最后，以某裝備體系方案為對象進行示例評價，驗證了模型的合理性和適用性。

裝備體系方案質(zhì)量，評價，IGAHP-IEW-GT-MCGC

0 引言

裝備體系方案指的是對部隊裝備體系需求論證分析結(jié)果的規(guī)范化描述，主要涉及在某個層次部隊編配裝備的種類及相應的數(shù)量規(guī)模。裝備體系方案質(zhì)量評價是對裝備體系方案的可行性、有效性及適用性進行的綜合評判和分析，是裝備體系論證研究的驗證環(huán)節(jié)，是關(guān)乎于裝備體系建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵問題，也是有效改善部隊裝備體系方案質(zhì)量、優(yōu)化裝備體系結(jié)構(gòu)的必要措施。

裝備體系方案質(zhì)量靜態(tài)評價建?；玖鞒虨椋涸诖_定評價對象和評價目標的基礎(chǔ)上，構(gòu)建評價參數(shù)體系并賦權(quán)，獲取原始數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)評價結(jié)果逐級聚合。在具體研究過程中，需要注意以下兩點問題：①評價指標體系應合理適用，以準確地實現(xiàn)；②應合理處理評價過程中的模糊性和隨機性等問題，以提高評價結(jié)果的準確性。

在裝備體系方案質(zhì)量指標體系的研究方面，文獻［1］依據(jù)武器裝備體系方案的有效性角度，從能力、技術(shù)、時間、經(jīng)濟構(gòu)建了評價指標體系；文獻［2］對影響方案質(zhì)量全維度各要素進行綜合考慮，從方案自身屬性、論證過程、論證人員著手，針對裝備體系需求論證方案展開評價；文獻［3-4］分別從裝備自身屬性和作戰(zhàn)環(huán)境適應性兩方面、作業(yè)能力和自身屬性兩方面，確立了某裝備的作戰(zhàn)方案質(zhì)量的評價參數(shù)體系；文獻［5］從作業(yè)能力、費用、周期及風險角度，構(gòu)建了裝甲車輛性能指標方案評價指標體系。

在處理模糊性和隨機性問題研究方面，針對模糊性和隨機性主要是由數(shù)據(jù)來源及評價過程人為主觀因素造成的現(xiàn)象，文獻［6］運用模糊理論與灰色集多屬性分析相結(jié)合方法，對產(chǎn)品設(shè)計方案進行決策分析；文獻［7］通過依據(jù)體系結(jié)構(gòu)框架多視圖思想，構(gòu)建裝備作戰(zhàn)能力需求指標，通過解析量化計算，得出任務清單質(zhì)量評價值；文獻［8］通過運用GAHP與熵權(quán)相結(jié)合的方法，對指標參數(shù)進行主客觀綜合賦權(quán)，得出相對較合理的指標權(quán)重；文獻［9］針對指標間的內(nèi)外部依存性，采用ANP進行數(shù)據(jù)處理和指標賦權(quán)，并充分運用云重心評判法處理不確定性優(yōu)點，對數(shù)據(jù)的不確定化處理和評價值的聚合。

據(jù)此，以得出裝備體系方案的可行性、有效性及適用性評價值為目的，對各影響因素進行綜合分析，確立適用的評價指標體系，在對賦權(quán)方法改進的基礎(chǔ)上，對指標體系進行主客觀綜合賦權(quán)，并對數(shù)據(jù)獲取和評價值聚合進行不確定化處理，逐步得出定性和定量評價值。

1 裝備體系方案質(zhì)量評價指標體系構(gòu)建

有效適用的指標體系是科學合理評價的必要條件和基礎(chǔ)，運用魚骨圖對裝備體系方案質(zhì)量可行性、有效性及適用性各影響因素綜合分析［10］，可知主要影響因素有：功能屬性、技術(shù)水平、體系一體化水平、裝備體系建設(shè)過程中的經(jīng)濟性以及建設(shè)過程中存在的風險性。

功能屬性為各類裝備自身的功能屬性，是滿足戰(zhàn)時作戰(zhàn)任務需求的基礎(chǔ)，其主要影響因素有：功能屬性的客觀性、準確性、完備性、有效性、可信性和有效性；

技術(shù)水平指的是裝備體系方案所涉及的技術(shù)的先進程度、滿足保障任務需求水平及可行性，其主要影響因素有：技術(shù)的綜合水平、先進性、技術(shù)成熟水平、可實現(xiàn)性、高技術(shù)含量；

體系一體化指的是確立的裝備體系方案利于形成體系保障能力的水平，其主要影響因素有：標準化、互連性、互通性、互操作性、綜合集成性；

經(jīng)濟性指的是裝備體系方案在實施過程中可能的經(jīng)濟投入和經(jīng)濟效益情況，其主要影響因素有：經(jīng)濟可行性、性價比、經(jīng)濟效益；

風險性指的是裝備體系方案的實施與建設(shè)過程中，可能造成無法實現(xiàn)建設(shè)目標或降低體系作戰(zhàn)能力甚至失效現(xiàn)象的一系列不確定的因素，其主要影響因素有：進度風險、效能風險、防范措施、管理風險、環(huán)境風險、保障風險、費用風險。

依據(jù)上述分析，裝備體系方案質(zhì)量影響因素魚骨圖如圖1所示。

據(jù)此，可初步確定評價指標體系，針對其可能存在冗余和不獨立性，依據(jù)獨立性原則、可行性原則、一致性原則、全面性與代表性相結(jié)合原則，通過對指標重要度、有效度判定加以約簡。

重要度判定：利用2.1中IGAHP對指標賦權(quán)，以確定指標ii的相對權(quán)重ωi，當ωi≤ω*時，舍去第i個指標，通常ω*取0.11；

依據(jù)上述方法，進而按照其層次化樹狀結(jié)構(gòu)關(guān)系，確立了由功能屬性、體系一體化、技術(shù)水平、經(jīng)濟性、風險性組成的裝備體系方案質(zhì)量評價指標體系，確定裝備體系方案質(zhì)量評價指標體系如圖2所示。

2 指標權(quán)重確定

2.1 基于IGAHP的主觀權(quán)重確定

在聘請相關(guān)領(lǐng)域人員組成的4組專家條件下對n個底層指標評分，依據(jù)傳統(tǒng)AHP法展開，可得到未經(jīng)專家權(quán)重加權(quán)的指標權(quán)重向量。

并依據(jù)文獻［11］相關(guān)應用步驟，展開聚類分析，并假設(shè)m位專家分成s類，且包含專家x的某類共有ρi位專家。

其中，CRi為第i位專家構(gòu)建的判斷矩陣的一致性比例，CRj為第i位專家所在的類中的一致性比例，b為調(diào)整系數(shù)，常取值為10。

則第i位專家的權(quán)重φi：

則第i位專家與其余專家相近程度di為：

故第i位專家的綜合權(quán)重μi：

則第i位專家的綜合權(quán)重σi：

其中，α為修正系數(shù)，取α=0.5。

綜上，可確定指標主觀權(quán)重W主：

2.2 基于IEW的客觀權(quán)重確定

熵權(quán)法（Entropy Weight，EW）是依據(jù)數(shù)據(jù)的紊亂或無序程度來確定其重要性，依據(jù)熵權(quán)法理論，可發(fā)現(xiàn)各指標的熵權(quán)Ej：

各指標的客觀權(quán)重向量W客為：

2.3 基于GT的指標權(quán)重綜合

博弈論（Game Theory，GT）通過分析主客觀權(quán)重值間的沖突關(guān)系，通過探索兩者之間最小化偏差的原理以尋求折衷值，以獲得最優(yōu)化的綜合權(quán)重值。

假設(shè)θ1、θ2為相應的組合系數(shù)，L為權(quán)重確定方法種類，則綜合權(quán)重值向量W*：

依據(jù)博弈論集結(jié)模型優(yōu)化θ1、θ2值，則對策模型：

依據(jù)矩陣微分特性，式（12）的最優(yōu)化一階導數(shù)是：

由式（14）解析可得組合系數(shù) θ1、θ2，并進行歸一化處理：

則優(yōu)化后的各指標綜合權(quán)重向量W*：

3 基于MCGC的評價結(jié)果聚合

云重心評判法（Membership Cloud Gravity Cen-ter，MCGC）是運用隸屬度概念來度量對象的不確定性，可利用云發(fā)生器生成隸屬云，來度量評價對象的優(yōu)劣程度，在一定程度上能夠較好地處理評價過程中的不確定性問題。

3.1 評語特征值生成

聘請裝備體系研究相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，依?jù)“優(yōu)、好、較好、較差、差”對底層指標狀態(tài)進行評分，運用逆向云發(fā)生器生成評語的特征值（Ex0，En0，He0）。

3.2 底層指標狀態(tài)評分及云模型化

由m位專家對n個底層指標評分，得到m組評分值，并依據(jù)（Ex0，En0，He0）可得底層指標狀態(tài)的專家評分的 m×n個特征值（Ex，En，He）。

3.3 指標聚合

指標聚合是為得到某指標的特征值（Ex，En，He），分為平行聚合和縱向向上聚合：

①平行聚合

其中σi（i=1，2，…，m）為某專家的綜合權(quán)重。

②縱向向上聚合

3.4 評價結(jié)果隸屬云圖生成

將得到頂層指標狀態(tài)特征值（Ex*，En*，He*）和評語特征值（Ex0，En0，He0）輸入正向云發(fā)生器得到評價結(jié)果隸屬云圖。

4 示例分析

4.1 評語云概念化

由于裝備體系方案質(zhì)量底層評價指標較難通過試驗或者方案等方法進行測量，故采用聘請裝備體系論證方面1名專家、裝備體系建設(shè)方面2名專家、裝備使用方面2名專家和其他相關(guān)方面1名專家，依據(jù)“優(yōu)、好、較好、較差、差”4級評語對底層指標進行度量評分，從而獲得相應的原始評分數(shù)據(jù)。其中：“優(yōu)、好、較好、較差、差”分別表征相應的指標狀態(tài)能夠出色地完全滿足、滿足、基本能夠、不能基本滿足、完全不能滿足裝備體系方案質(zhì)量需求。

專家組給出指標狀態(tài)評語估計的取值區(qū)間，如表1所示。

表1 評語的估計的區(qū)間值

由式（18）和式（19）得 5級評語的特征值（Ex0，En0，He0）如下頁表 2 所示。

4.2 底層指標狀態(tài)評分及云模型化

專家針對各底層指標狀態(tài)評分，底層評價指標狀態(tài)評分如下頁表3所示。

依據(jù)表2和表3信息，可得各底層指標狀態(tài)的特征值（Ex，En，He），不再贅述。

表2 評語的特征值

表3 底層評價指標狀態(tài)評分

4.3 評價指標權(quán)重確定

4.3.1 基于IGAHP的評價指標主觀權(quán)重確定

由于裝備體系方案質(zhì)量底層評價指標較難通過試驗或者方案等方法進行測量，故采用聘請裝備體系開發(fā)論證人員、裝備體系建設(shè)人員、裝備使用人員和其他相關(guān)領(lǐng)域人員組成的4組專家，以裝備體系方案質(zhì)量為準則，對功能屬性Q1、客觀性Q11、體系一體化Q2、技術(shù)水平Q3、經(jīng)濟性Q4、風險性Q5進行評分。

依據(jù)典型AHP賦權(quán)方法進行計算，可獲得第i位專家對裝備體系方案質(zhì)量準則下的功能屬性Q1、客觀性Q11、體系一體化Q2、技術(shù)水平Q3、經(jīng)濟性Q4、風險性Q5，依據(jù)傳統(tǒng)AHP方法可得未經(jīng)專家權(quán)重加權(quán)的指標權(quán)重Wi0，具體如下：

依據(jù)式（1）～式（3）得依據(jù)聚類分析得出的各類專家的權(quán)重：

由式（4）與式（5）得由歐式距離得出專家權(quán)重：

由式（6）得專家綜合權(quán)重系數(shù)向量：

由式（7）得各指標主觀權(quán)重向量：

4.3.2 基于IEW的評價指標客觀權(quán)重確定

以裝備體系方案質(zhì)量為準則，對功能屬性Q1、客觀性Q11、體系一體化Q2、技術(shù)水平Q3、經(jīng)濟性Q4、風險性Q5進行評分。

由式（8）～式（10）得各指標的客觀權(quán)重：

4.3.3 基于GT的指標權(quán)重綜合分析

依據(jù)確定主、客觀權(quán)重值和式（11）～ 式（15），可解得組合系數(shù)和指標權(quán)重為：

同理，可得裝備體系方案質(zhì)量各級指標權(quán)重如表4所示。

表4 裝備體系方案質(zhì)量各級指標權(quán)重

4.4 指標聚合

依據(jù)在IGAHP賦權(quán)過程中各位專家權(quán)重，可得各專家的權(quán)重為：

依據(jù)專家權(quán)重值和表3、表4的信息，由式（18）可得平行聚合后的三級指標特征值（Ex，En，He），如表5所示。

表5 平行聚合后三級指標特征值

依據(jù)表4、表5的信息，由式（19）可得向上聚合后各級指標的特征值如表6所示。

表6 縱向聚合后指標的特征值

將評價結(jié)果的特征值（Ex*，En*，He*）與表 2 中評語的特征值（Ex0，En0，He0）輸入正向云發(fā)生器，可得出數(shù)字化裝備體系方案質(zhì)量的評價結(jié)果隸屬云，具體如圖3所示。

依據(jù)圖3顯示可知，評價結(jié)果的特征值輸入將激活“好”和“較好”兩個隸屬云，同時評價結(jié)果的隸屬云絕大部分落于“較好”隸屬云的置信區(qū)間內(nèi)，故可以描述數(shù)字化裝備體系方案質(zhì)量的評價結(jié)果介于“好”和“較好”之間，傾向于“較好”。

5 結(jié)論

借鑒系統(tǒng)工程思想，裝備體系方案質(zhì)量影響因素的角度出發(fā)，按照“影響因素分析——指標約簡”的邏輯關(guān)系，逐步確立全面適用的裝備體系方案質(zhì)量評價指標體系［14］；在對相關(guān)技術(shù)方法改進的基礎(chǔ)上，通過運用IGAHP-IEW-GT對評價指標進行主客觀相結(jié)合的賦權(quán)，充分避免了賦權(quán)過程中的差異性和隨機性，提高了賦權(quán)的準確性；運用云重心評判法進行指標聚合與綜合評價，能夠克服原始數(shù)據(jù)處理和評價過程中的模糊性和隨機性，從而得出合理的定性和定量相結(jié)合的評價值，確立裝備體系方案質(zhì)量綜合評價有效適用的模型，也可為同類型研究提供參考。

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［3］陳娟，王書敏，王世貴.基于組合智能模型的無人機作戰(zhàn)需求方案質(zhì)量評估方法［J］.裝備學院學報，2015，26（6）：28-34.

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Research on Quality Evaluation of Scheme for Equipment System Based on IGAHP-IEW-GT-MCGC

WEI Zhao-lei1，2，CHEN Chun-liang1，DAI Ying-qiang1，CHENG Cheng-jin1
（1.Unit 77156 of PLA，Wuzhong 751102，China；2.Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China）

The fishbone diagram is employed to comprehensively all kinds of factors for the requirement scheme for equipment system quality.Basing on the concernment and validity，the primary index system is optimized.Aiming at the uncertainty in the weight determination，the IGAHP-IEW-GT method is used to determine the weight of each index.Aiming at the uncertainty in the process of original data processing and evaluation，the MCGC method is used to make comprehensive evaluation.And at last，the qualitative and quantitative evaluation result is arrived.Then the simulation example shows that the evaluation model has high stability and accuracy.

quality of equipment system scheme，evaluation，IGAHP-IEW-GT-MCGC

E923.1

A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.11.25

1002-0640（2017）11-0115-06

2016-09-17

2016-11-29

武器裝備科研基金資助項目（×××［2015］JC04）

魏兆磊（1988- ），男，山東泰安人，博士研究生。研究方向：裝備保障系統(tǒng)運行與優(yōu)化。