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        基于層次分析法的軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配研究*

        2019-11-28 03:09:46尹程冬肖治鑫牟澤龍
        艦船電子工程 2019年11期
        關(guān)鍵詞:資金分配特征向量分析法

        尹程冬 肖治鑫 牟澤龍

        (陸軍勤務(wù)學(xué)院 重慶 401331)

        1 引言

        軍事物流信息系統(tǒng)的建設(shè)對軍事物流發(fā)展意義重大[1]。在軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)過程中,為了節(jié)約建設(shè)經(jīng)費,提高其經(jīng)濟性,利用層次分析法對建設(shè)資金進(jìn)行評價打分,通過定性、定量地來分析經(jīng)費的用途和收益,能夠合理地分配經(jīng)費,對軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)起一定指導(dǎo)作用[2~3]。

        2 層次分析法概述

        對于某一問題的各種解決方案,往往要對每種方案進(jìn)行評價和比較,由決策者最終決定實現(xiàn)方案。一般來講,方案的選擇過程主觀因素占比很大,難以用數(shù)學(xué)方法解決。20世紀(jì)70年代,美國運籌學(xué)家托馬斯·塞蒂提出了層次分析法[4~5](Analytic Hierarchy Process,AHP),具有定性和定量相結(jié)合的特征,能系統(tǒng)地分析問題,量化人的主觀判斷準(zhǔn)則,通過分析待解決問題的本質(zhì)和相關(guān)影響因素,得到層次結(jié)構(gòu)圖,然后根據(jù)每個因素建立判斷矩陣,結(jié)合各個層次的權(quán)重求解評價值,根據(jù)評價值選出最佳方案[6~7]。

        層次分析法將復(fù)雜的目標(biāo)問題進(jìn)行分解,形成不同的單位因素,各單位因素根據(jù)屬性不同分為若干的組,從而形成若干的層次,同層次的因素對下層因素起支配作用,并且上層因素起到支配作用。目標(biāo)在第一層,準(zhǔn)則在中間層,方案在最下層。

        3 層次分析法數(shù)學(xué)模型

        層次分析法通過對任意兩個因素的比較確定兩個因素的相對重要性,依據(jù)重要性標(biāo)度進(jìn)行量化,根據(jù)量化數(shù)值生成判斷矩陣,然后計算相對權(quán)重和綜合權(quán)重,并通過一致性檢驗來驗證權(quán)重的分配是否合理,最終據(jù)此完成決策。

        層次分析法要求的遞階層次結(jié)構(gòu)一般由以下三個層次組成。

        目標(biāo)層(最高層):唯一決策目標(biāo);

        準(zhǔn)則層(中間層):影響目標(biāo)的因素;

        方案層(最低層):指決策的備選方案;

        利用層次分析法進(jìn)行決策時,通常有方案層,在進(jìn)行綜合評判時一般又沒有方案層,但確定權(quán)重的方法一樣。

        對若干層次中相鄰的兩層,將高層作為目標(biāo)層,低層作為因素層。

        對于待解決的問題,首先要明確目標(biāo),將該目標(biāo)作為唯一的目標(biāo)層,然后確定對目標(biāo)決策產(chǎn)生影響的因素,作為準(zhǔn)則層因素。問題較為復(fù)雜時,影響目標(biāo)決策的因素可能有很多,這時要詳細(xì)分析各因素間的相互關(guān)系,即有些是主要的準(zhǔn)則因素,有些是隸屬于主要準(zhǔn)則的次準(zhǔn)則因素,根據(jù)相互關(guān)系將準(zhǔn)則因素分類,形成多個層次和組,不同層次元素間通常存在隸屬關(guān)系。根據(jù)具體問題,準(zhǔn)則層可以是一層或多層。

        層次分析法所要解決的問題是關(guān)于因素層對目標(biāo)層的相對權(quán)重問題。

        3.1 標(biāo)度判別

        根據(jù)遞階層次結(jié)構(gòu)構(gòu)造判別矩陣。確定判別矩陣的方法為:反復(fù)咨詢專家,對任意選擇的兩個元素,比較哪個元素更加重要,然后對重要性程度按 1~9 賦值(重要性標(biāo)度值見表 1)[8~9]。

        表1 重要性標(biāo)度含義表

        設(shè)判別矩陣為A=(aij)n×n,判別矩陣具有如下性質(zhì)。

        顯然,判別矩陣具有反對稱性。在特殊情況下,判別矩陣可以具有傳遞性,即滿足等式:aij×ajk=aik。若判別矩陣的所有元素都滿足傳遞性時,則稱該判別矩陣為一致性矩陣。

        一致陣的性質(zhì):

        2)AT也是一致矩陣;

        3)A的各行成比例,則矩陣的秩rank()A=1;

        4)A的最大特征根為λ=n,其余n-1個特征根均為0;

        5)A的任一列(行)都是對應(yīng)于特征根n的特征向量。

        3.2 計算權(quán)向量

        權(quán)向量是指每一個判別矩陣各因素針對其準(zhǔn)則的相對權(quán)重(權(quán)向量)[10]。

        對于判別矩陣的最大特征根和相應(yīng)的特征向量,這里用最大特征根對應(yīng)的歸一化特征向量作為全向量,即歸一化向量w′的各分量為對應(yīng)元素的相對重要性權(quán)重。在Matlab中利用命令[V,D]=eig(x)可以非常方便的求出最大特征根和相應(yīng)的特征向量。

        3.3 檢驗一致性

        一致性檢驗的步驟:

        第一步,計算一致性指標(biāo)C.I.

        第二步,查表得到對應(yīng)的平均隨機一致性指標(biāo)R.I.

        平均隨機一致性指標(biāo) R.I.的數(shù)值見表 2[11~12]。

        表2 平均隨機一致性指標(biāo)R.I.表

        通過表2可得相應(yīng)的平均隨機一致性指標(biāo)R.I.。例如,對于 5階的判別矩陣,查表得到R.I.=1.12。

        第三步,計算一致性比例C.R.并進(jìn)行判斷。

        當(dāng)C.R.=0時,認(rèn)為判別矩陣具有完全一致性;當(dāng)C.R.<0.1時,認(rèn)為判別矩陣的一致性是可以接受的;C.R.>0.1時,認(rèn)為判別矩陣不符合一致性要求,需要重新構(gòu)造。

        4 軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配建模

        在軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)過程中,資金分配是否合理直接關(guān)系到該項目的經(jīng)濟指標(biāo)。將信息系統(tǒng)建設(shè)中每個所需要經(jīng)費的對象設(shè)定為一個因素,按照因素的重要程度進(jìn)行排序,按照重要程度由高到低分配經(jīng)費,實現(xiàn)合理利用建設(shè)經(jīng)費的目的。

        4.1 系統(tǒng)建設(shè)資金分配方案因素集

        資金的分配方案,必須滿足科學(xué)分配,滿足實際需要。通過專家評估打分,盡可能地在高質(zhì)量完成項目的同時,做到經(jīng)濟上的合理性。

        設(shè)影響軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配方案的主要因素為 Bi,(i=1,2,3,…,n,n 為因素個數(shù)),也即是一級因素。一級因素的集合構(gòu)成評價因素集A。本文認(rèn)為影響軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配方案的一級因素包括硬件開銷B1、軟件開銷B2和技術(shù)開銷B3,故系統(tǒng)建設(shè)資金分配方案一級因素集可表示為

        設(shè)一級因素的子因素為Cj(j=1,2,3,…,m,m為因素個數(shù)),即二級因素。例如,一級因素硬件開銷B1的子因素為物流硬件設(shè)施采購C1、物流設(shè)施維修C2、物流設(shè)施管理C3,其集合表示為

        通過專家綜合評價,將軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配方案劃分為三個層次,即目標(biāo)層,中間層,方案層。分別對應(yīng)總體因素集,一級因素3個、二級因素9個。如圖1所示。

        同理,準(zhǔn)則層中的B2,B3對應(yīng)的集合分別表示為

        4.2 各因素權(quán)重的確定

        4.2.1 一級權(quán)重的確定

        一級評判因素集 A={B1,B2,B3}={硬件開銷,軟件開銷,技術(shù)開銷}。通過專家評價,對以上三個因素進(jìn)行兩兩比較其重要程度,得到一致判斷矩陣如下。

        圖1 軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配方案層次模型

        利用計算機可求出最大特征根對應(yīng)的因素為B1,該最大特征根值和相應(yīng)的特征向量為

        λmax=3.0385 W=(0.9161 0.3715 0.1506)

        檢驗一致性:

        由一致性檢驗公式計算出C.I.=0.01925,則C.R.=0.037<0.1。由此可見,該判斷矩陣滿足一致性檢驗。權(quán)重即為最大特征根對應(yīng)的特征向量W=(0.9161 0.3715 0.1506)進(jìn)行歸一化后的結(jié)果,w=W/sum(W)=(0.6370,0.2583,0.1047)。

        4.2.2 二級權(quán)重的確定

        根據(jù)層次分析法,二級評判因素Bi對應(yīng)的一致判斷矩陣如下所示。

        通過Matlab軟件分別對三個矩陣求最大特征根和相應(yīng)的特征向量。

        對于B1,最大特征根對應(yīng)的因素為C1,該最大特征根值和相應(yīng)的特征向量:

        λmax=3.0649 W=(0.9140 0.3928 0.1013)

        由一致性檢驗公式計算出C.I.=0.03245,則C.R.=0.0624<0.1。由此可見,該判斷矩陣滿足一致性檢驗。由此計算出權(quán)重 W=(0.9140 0.3928 0.1013)進(jìn)行歸一化后的結(jié)果,w=W/sum(W)=(0.6491,0.2790,0.0719)。

        對于B2,最大特征根對應(yīng)的因素為C4,該最大特征根值和相應(yīng)的特征向量:

        λmax=3.0649 W=(0.9628 0.2483 0.1067)

        由一致性檢驗公式計算出C.I.=0.03245,則C.R.=0.0624<0.1。由此可見,該判斷矩陣滿足一致性檢驗。由此計算出權(quán)重 W=(0.9628 0.2483 0.1067)進(jìn)行歸一化后的結(jié)果,w=W/sum(W)=(0.7306,0.1884,0.0810)。

        對于B3,最大特征根對應(yīng)的因素為C7,該最大特征根值和相應(yīng)的特征向量:

        λmax=3.0183 W=(0.9154 0.3493 0.1999)

        由一致性檢驗公式計算出C.I.=0.00915,則C.R.=0.0176<0.1。由此可見,該判斷矩陣滿足一致性檢驗。由此計算出權(quán)重 W=(0.9154 0.3493 0.1999)進(jìn)行歸一化后的結(jié)果,w=W/sum(W)=(0.6250,0.2385,0.1365)。

        4.3 物流信息系統(tǒng)資金合理分配

        由上一小節(jié)建模以及計算得到二級因素所占權(quán)重,如下表所示。

        表3 二級因素所占權(quán)重

        由表可見,在軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)過程中,應(yīng)在物流硬件設(shè)施采購、物流硬件設(shè)施維修和物流信息系統(tǒng)軟件開發(fā)上較多投入經(jīng)費開銷。

        5 結(jié)語

        通過層次分析法對軍事物流信息系統(tǒng)建設(shè)資金分配問題進(jìn)行了研究分析,量化了人為主觀的判斷因素,確定其影響因素的權(quán)重,評價結(jié)果較為直觀準(zhǔn)確、可靠有效。本文的研究內(nèi)容對于軍事物流信息系統(tǒng)未來建設(shè)資金合理分配能夠起到一定的借鑒作用。

        但文章還存在諸多不足。首先是,信息系統(tǒng)建設(shè)影響因素僅選取了一部分,考慮得不夠全面,其次是對各個因素打分雖然通過專家評價,但還具有較多的主觀性,客觀因素考慮較少。通過今后不斷的考察與研究,這些問題能夠較好地解決。

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