葉康 曹裕華 錢昭勇

摘要：針對裝備試驗(yàn)鑒定過程中條件變量評估的問題，本文分析了傳統(tǒng)方法中存在的不足，介紹了改進(jìn)層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）的基本思想和步驟，并基于該方法對X型坦克作戰(zhàn)試驗(yàn)中的條件變量進(jìn)行評估，確定了主要條件變量。經(jīng)實(shí)踐證明，改進(jìn)的AHP能科學(xué)高效的對各類條件變量實(shí)施評估，能為裝備試驗(yàn)鑒定的設(shè)計(jì)與實(shí)施提供參考，值得進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

Abstract： In view of the problem of condition variable evaluation in test evaluation， this paper analyzes the shortcomings of the traditional method， introduces the basic idea and steps of the improved Analytic Hierarchy Process （AHP）， evaluates the condition variable in the battle test of X-type tank based on the method， and determines the main condition variable. It has been proved by practice that the improved AHP can scientifically and efficiently evaluate various condition variables， and can provide a reference for the design and implementation of test evaluation， which is worthy of further promotion and application.

關(guān)鍵詞：AHP 試驗(yàn)鑒定;條件變量;評估

Key words： Analytic Hierarchy Process test evaluation;condition variables;evaluation

中圖分類號(hào)：TJ0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）23-0240-04

0? 引言

隨著裝備試驗(yàn)鑒定改革工作的深入推進(jìn)，傳統(tǒng)試驗(yàn)鑒定模式面臨巨大調(diào)整，同時(shí)急需新的理論方法來指導(dǎo)新體制下裝備試驗(yàn)鑒定的具體設(shè)計(jì)與實(shí)施。裝備試驗(yàn)鑒定的本質(zhì)就是測試裝備在不同變量條件下的各項(xiàng)參數(shù)性能，因此確定主要條件變量是開展裝備試驗(yàn)鑒定的第一步，也是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心任務(wù)之一。

條件變量是影響試驗(yàn)結(jié)果的變量，是試驗(yàn)中考察的因素[1]。它們從裝備的使用背景中提煉而來，涉及到裝備的性能試驗(yàn)、作戰(zhàn)試驗(yàn)和在役考核試驗(yàn)階段，以不同角度影響著裝備的各項(xiàng)性能指標(biāo)和試驗(yàn)任務(wù)完成情況。理想狀態(tài)下應(yīng)對所有條件變量進(jìn)行考察，這樣試驗(yàn)內(nèi)容最完善，試驗(yàn)結(jié)論最能反映裝備的真實(shí)水平。但由于試驗(yàn)條件的約束，只能通過綜合評估，選取相對重要的條件變量進(jìn)行詳細(xì)考察，對其余的則進(jìn)行簡單的控制與記錄。

條件變量數(shù)目眾多，關(guān)系模糊復(fù)雜，無法用定量的標(biāo)準(zhǔn)直接衡量其主次關(guān)系。為科學(xué)合理的評估各類條件變量，許多學(xué)者開展了相關(guān)研究。吳溪，郭廣生，王亮等人認(rèn)為可采取專家法對試驗(yàn)變量條件進(jìn)行賦值，由此評估其權(quán)重大小[2]。董莉萍通過專家問卷打分法對29個(gè)影響裝備全壽命費(fèi)用的因素進(jìn)行調(diào)查，最后將各專家的結(jié)果進(jìn)行聚合，得到評估結(jié)果[3]。李康寧在satty提出的九標(biāo)度法基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法分析各類試驗(yàn)條件變量的重要性，并以此為依據(jù)選出試驗(yàn)過程中的條件變量[4]。相較于專家法而言，層次分析法雖然過程復(fù)雜，但是評價(jià)角度更全面，受評價(jià)者主觀影響因素較少，更符合試驗(yàn)鑒定工作的高要求。本文結(jié)合試驗(yàn)鑒定工作實(shí)際，提出采取改進(jìn)的層次分析法對裝備試驗(yàn)鑒定過程中的條件變量進(jìn)行評估，為今后裝備試驗(yàn)鑒定的設(shè)計(jì)與實(shí)施提供參考。

1? 層次分析法的改進(jìn)

1.1 層次分析法的基本思想

層次分析法是一種將定性分析與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策的系統(tǒng)分析方法[5]。首先通過分析待解決問題，構(gòu)建出對應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)模型，其中包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及方案層;然后采取九標(biāo)度法對其中因素逐層兩兩定性比較并賦值，形成判斷矩陣;最后根據(jù)判斷矩陣的特征向量確定下層因素對上層因素的權(quán)重大小，從而推算出方案層對目標(biāo)層權(quán)重大小排序。其過程如圖1所示。

1.2 層次分析法的不足與改進(jìn)

層次分析法將各因素間的對比結(jié)果分為“相同重要”“稍微重要”“明顯重要”“強(qiáng)烈重要”“極端重要”等九個(gè)等級，采取九標(biāo)度法對其進(jìn)行賦值，如有多名專家參與評估，則將結(jié)果進(jìn)行算術(shù)平均處理。這種方法存在三點(diǎn)不足：一是評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模糊，相鄰評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)間的差異難以把握，難以做出準(zhǔn)確判斷;二是計(jì)算量大，生成的判斷矩陣往往一致性較差，需要反復(fù)修正;三是數(shù)據(jù)處理不夠嚴(yán)謹(jǐn)，沒有根據(jù)專家的個(gè)體差異分析其評估數(shù)據(jù)價(jià)值的高低并進(jìn)行精確處理。針對以上問題，可以從三個(gè)方面進(jìn)行修改：一是將傳統(tǒng)的九標(biāo)度法改為三標(biāo)度法，使評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更加明確，減少評價(jià)過程中的不確定性，降低計(jì)算難度;二是通過最優(yōu)傳遞矩陣對傳統(tǒng)判斷矩陣進(jìn)行一致性轉(zhuǎn)化，避免了后期的一致性檢驗(yàn)，減少了解決問題的工作量[6];三是基于群決策理論，對每名參評專家進(jìn)行評價(jià)打分，確定各組評估數(shù)據(jù)的可信度，并采取加權(quán)平均法改造原有判斷矩陣。

1.3 基于改進(jìn)層次分析法的評估步驟

①構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。依據(jù)問題背景，分析待解決問題，確定評價(jià)目標(biāo)、評判標(biāo)準(zhǔn)以及待評價(jià)方案，并找到其內(nèi)部關(guān)聯(lián)，形成目標(biāo)因素、準(zhǔn)則因素和方案因素，由此構(gòu)建對應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)模型。

②建立判斷矩陣群。從第二層開始，以上層某元素為依據(jù)對該層的相關(guān)元素進(jìn)行兩兩定性對比，并根據(jù)三標(biāo)度法（0，1，2）賦值，將生成比較矩陣進(jìn)行一致性轉(zhuǎn)化，構(gòu)建判斷矩陣群。設(shè)層次結(jié)構(gòu)模型某層有n個(gè)因素a1，a2，a3…an專家針對該層上層某元素生成的比較矩陣記為A，A=（aij）n×n，其中aij表示ai比aj的重要等級，aij的取值標(biāo)準(zhǔn)為：

則一致性矩陣C為該層對上層某元素的判斷矩陣。所有判斷矩陣的集合稱為該層次結(jié)構(gòu)模型的判斷矩陣群，記為D。

③基于群決策理論改造判斷矩陣群。設(shè)有m個(gè)專家參加測評，根據(jù)他們的個(gè)人信息，從從業(yè)年限、職稱等級、學(xué)歷、積極性對其進(jìn)行賦分，賦分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

④計(jì)算權(quán)重值。

因?yàn)榈诙揭呀?jīng)將判斷矩陣做了一致性轉(zhuǎn)化，所以此時(shí)的權(quán)重向量W不用進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

隨后依據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，合并同層次的判斷矩陣權(quán)重向量，組成準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的單排序相對權(quán)重向量及方案層對準(zhǔn)則層的權(quán)重矩陣，記為H1和H2，方案層對目標(biāo)層的合成權(quán)重向量記為H，則有：

H=H1H2（7）

由此得出各方案因素對目標(biāo)層因素的權(quán)重大小。

向量H內(nèi)的各個(gè)數(shù)值就分別對應(yīng)著每個(gè)方案層因素相對于目標(biāo)層因素的權(quán)重大小。

2? 基于改進(jìn)AHP的X型坦克作戰(zhàn)試驗(yàn)條件變量評估

現(xiàn)對陸軍X型坦克開展作戰(zhàn)試驗(yàn)，該坦克主要編配于裝甲旅，機(jī)步旅及山地作戰(zhàn)部隊(duì)，用于遂行東南山岳叢林、西北高原高寒山地、中部城市平原及其他地方的快速部署、機(jī)動(dòng)突擊、地域管控等作戰(zhàn)任務(wù)，摧毀敵裝甲車輛、野戰(zhàn)工事、后勤庫所，消滅其有生力量，亦可執(zhí)行反恐維穩(wěn)及國際維和等任務(wù)。其作戰(zhàn)試驗(yàn)的條件變量取自于真實(shí)作戰(zhàn)需求，且一般在多種因素疊加狀況下開展試驗(yàn)。根據(jù)該坦克的服役環(huán)境和使用范圍，確定影響其作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性的條件變量，可以歸納為自然因素和人為因素兩大類。其中自然因素包括地形、天氣、天時(shí)、海拔、氣溫;人為因素包括火力威脅、電磁威脅、生化威脅、輻射威脅、作戰(zhàn)模式。由于條件限制，現(xiàn)要求選出五個(gè)主要條件變量進(jìn)行分析觀察，對其他變量則用適當(dāng)方法予以控制和記錄。

2.1 構(gòu)建模型

裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[7-9]，它既要達(dá)到充分檢驗(yàn)被試裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性的目的，同時(shí)又受到現(xiàn)有試驗(yàn)條件的約束，因此在選取主要條件變量的過程中，需統(tǒng)籌好試驗(yàn)條件變量本身的戰(zhàn)術(shù)意義以及試驗(yàn)條件的關(guān)系，確保在有限的試驗(yàn)條件下創(chuàng)造最大的試驗(yàn)效益。其中戰(zhàn)術(shù)意義需從影響概率、影響程度、影響時(shí)長三個(gè)方面評判;試驗(yàn)條件需從物資經(jīng)費(fèi)、時(shí)間精力、技術(shù)手段、裝備損耗、重疊比率五個(gè)方面考慮。各準(zhǔn)則因素的含義如下：

2.1.1 戰(zhàn)術(shù)意義

影響概率：X型坦克受該條件變量的影響的時(shí)間占作戰(zhàn)任務(wù)總時(shí)間的比率。

影響程度：在單位時(shí)間內(nèi)，該條件變量對X型坦克對應(yīng)作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性提升或降低的程度。

影響時(shí)長：在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)過程中，該條件變量單次出現(xiàn)并影響X型坦克的平均時(shí)間長度。

2.1.2 試驗(yàn)條件

物資經(jīng)費(fèi)：為調(diào)控并觀測該條件變量所需消耗的物資和經(jīng)費(fèi)成本。

時(shí)間精力：為調(diào)控并觀測該條件變量所需消耗的時(shí)間和人力成本。

技術(shù)手段：依托現(xiàn)有技術(shù)手段對該條件變量實(shí)施調(diào)控和觀測的可行性。

裝備損耗：在該條件變量作用下的作戰(zhàn)試驗(yàn)過程中，裝備損壞和消耗的程度。

重疊比率：在該條件變量下的作戰(zhàn)試驗(yàn)科目，與前一階段作戰(zhàn)試驗(yàn)及性能試驗(yàn)的試驗(yàn)科目的重疊程度。

綜合上文中的條件變量及評價(jià)因素，結(jié)合層次分析法原理，構(gòu)建層次分析模型如圖2所示。

2.2 構(gòu)建判斷矩陣群

為保證評估的準(zhǔn)確性，參評專家的數(shù)量應(yīng)大于準(zhǔn)則層因素的數(shù)量[10]。因此選取十名專家參與X型坦克作戰(zhàn)試驗(yàn)條件變量的評估工作。從層次結(jié)構(gòu)模型的第二層開始，以該型坦克的作戰(zhàn)試驗(yàn)要求為依據(jù)，采取三標(biāo)度法兩兩對比，構(gòu)建比較矩陣。其中準(zhǔn)則層一對目標(biāo)層需構(gòu)建一個(gè)比較矩陣，記為A1;準(zhǔn)則層二對準(zhǔn)則層一中的“戰(zhàn)術(shù)意義”和“試驗(yàn)條件”需構(gòu)建兩個(gè)比較矩陣，分別記為A2，A3;方案層對準(zhǔn)則層二中的“影響概率”“影響程度”“影響時(shí)長”“物資經(jīng)費(fèi)”“時(shí)間精力”“技術(shù)手段”“裝備損耗”“重疊比率”需要構(gòu)建八個(gè)比較矩陣，分別記為A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10，A11。然后再通過公式（1）（2）將上述比較矩陣進(jìn)行一致性轉(zhuǎn)化，得到的判斷矩陣。以準(zhǔn)則層二對“試驗(yàn)條件”構(gòu)建判斷矩陣的過程為例：

以此類推，分別求出11個(gè)對應(yīng)的判斷矩陣，其集合記為判斷矩陣群D。由于篇幅限制，就不一一列出。

2.3 改造判斷矩陣群

參評專家的基本信息如表2所示。

根據(jù)表1的賦分標(biāo)準(zhǔn)，得到每名專家的得分情況，并根據(jù)公式（3）算出其對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，結(jié)果如表3所示。

根據(jù)公式（4），將每名專家的權(quán)重系數(shù)與該專家打分得到的判斷矩陣群相乘并求和，即得到改造后的判斷矩陣群。

2.4 計(jì)算權(quán)重值

對改造后的判斷矩陣群，根據(jù)公式（5）（6）求出每個(gè)判斷矩陣對應(yīng)的權(quán)重向量：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將各條件變量按權(quán)重大小排序，如表4所示。

2.5 結(jié)果分析

在綜合考慮影響概率、影響程度、影響時(shí)長等八項(xiàng)評估準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，結(jié)合（通過）改進(jìn)AHP，確定電磁威脅、作戰(zhàn)模式、地形、天氣和火力威脅為X型坦克作戰(zhàn)試驗(yàn)中的主要條件變量。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，還可得知“影響程度”占據(jù)了評估因素中42.4%的權(quán)重，是“時(shí)間精力”的十八倍之多，是確定主要條件變量最看重的評估因素，戰(zhàn)術(shù)意義類評估因素占據(jù)了63.79%的權(quán)重，說明在在選取X型坦克主要條件變量時(shí)，應(yīng)把戰(zhàn)術(shù)意義作為主要評估標(biāo)準(zhǔn)，把試驗(yàn)條件的作為輔助評價(jià)標(biāo)準(zhǔn);另外，如果存在某條件變量戰(zhàn)術(shù)意義評分較高，但是由于試驗(yàn)條件評分較低而落選，則應(yīng)該考慮采取其他方式對該條件變量進(jìn)行補(bǔ)充考察，例如模擬仿真等。

3? 結(jié)束語

本文運(yùn)用改進(jìn)的AHP，對X型坦克的作戰(zhàn)試驗(yàn)條件變量進(jìn)行了評估，通過構(gòu)建層次分析模型，建立判斷矩陣，改造判斷矩陣，計(jì)算條件變量權(quán)重，最終確定選擇方案。該方法不僅能綜合考慮條件變量本身的戰(zhàn)術(shù)意義及試驗(yàn)任務(wù)的實(shí)際條件，還能通過改進(jìn)措施，進(jìn)一步降低評價(jià)的模糊性，簡化一致性檢驗(yàn)步驟，提升數(shù)據(jù)聚合的合理性，使評估標(biāo)準(zhǔn)更加清晰，評估過程更加高效，評估結(jié)論更加可信。改進(jìn)的AHP適用于各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定量數(shù)據(jù)缺乏下的條件變量評估工作，能對主要條件變量的選取提供決策依據(jù)，為模擬仿真等其他試驗(yàn)途徑的必要性提供數(shù)據(jù)支撐，對裝備試驗(yàn)鑒定的設(shè)計(jì)與實(shí)施具有重要意義，值得進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

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