于 淼,王 端,李明明
(中國電子科技集團公司第二十七研究所,河南 鄭州 450047)
新概念武器是近年來出現(xiàn)的采用高新技術(shù)的武器的總稱,又稱新機理武器,是多學(xué)科前沿技術(shù)的集大成者,主要包括定向能武器(強激光、高功率微波)、動能武器(電磁發(fā)射、電熱動能)、非致命性武器(納米武器、計算機/網(wǎng)絡(luò)病毒)和無人化武器(無人攻擊機、無人潛航器)等[1]。隨著新概念武器技術(shù)的不斷成熟和逐漸形成裝備,對其設(shè)計研發(fā)、試驗測量等相關(guān)能力建設(shè)方面的需求也日益迫切。
軍工能力建設(shè)項目是軍工項目的一種,是為了保障高新武器裝備研制的需要,推動國防科學(xué)技術(shù)進步、滿足國防科技工業(yè)自身發(fā)展需要,由國防科工局負責審批或?qū)徍撕髨髧鴦?wù)院審批,全部或部分使用中央財政資金,最終形成固定資產(chǎn)的投資建設(shè)項目[2]。
由于新概念武器概念新、原理新、技術(shù)新、破壞機理新、殺傷效能新、作戰(zhàn)使用新等顯著特點,其能力建設(shè)具有以下問題和難點:
一是創(chuàng)新性強,新概念武器多涉及跨學(xué)科多專業(yè),現(xiàn)有貨架產(chǎn)品與任務(wù)需求匹配度低,大部分建設(shè)條件需要研發(fā)定制。
二是風(fēng)險較大,新機理帶來新的需求,且缺少可借鑒參考的經(jīng)驗,易出現(xiàn)決策失誤、管理失當。
三是前瞻性強,新概念武器研究多處于起步和發(fā)展階段,其能力建設(shè)內(nèi)容須兼顧今后數(shù)十年的發(fā)展需求,若前沿性不足會導(dǎo)致建設(shè)內(nèi)容頻繁調(diào)整。
層次分析法是將研究對象分解為不同的組成因素,按各因素之間的隸屬關(guān)系,把它們從高到低排成若干層次,建立遞階層次結(jié)構(gòu),是系統(tǒng)工程中經(jīng)常使用的方法[3]。該方法可將主觀意志數(shù)字化,通過量化比較建立每個層級每個構(gòu)面的判斷矩陣,通過一致性檢驗和修正,可計算出同一層級同一構(gòu)面內(nèi)的各評估因素的權(quán)重值,從而為復(fù)雜系統(tǒng)的決策提供科學(xué)、量化的支持。
層次結(jié)構(gòu)模型是實現(xiàn)新概念武器能力建設(shè)項目最優(yōu)決策的核心部分,本文將決策問題分為目標層、準則層、指標層和方案層,其中,目標層為新概念武器能力建設(shè)項目的總體目標;準則層是衡量各方案優(yōu)劣的判據(jù)集合,為最終決策提供支持,對于新概念武器能力建設(shè)項目而言,其建設(shè)方案主要取決于武器系統(tǒng)性能指標提升、配套能力建設(shè)、自主可控與成本控制、環(huán)境評價與職業(yè)衛(wèi)生等方面的評判和綜合考量;指標層是對準則層的細化,可進一步實現(xiàn)對各備選方案權(quán)重的量化計算,結(jié)合新概念武器自身特點及能力建設(shè)項目,其指標可分為核心技術(shù)指標、測試條件、裝配集成條件、仿真分析條件、自主可控水平、設(shè)備購置/改造/安裝成本、配套基建成本、項目管理成本、環(huán)境影響、職業(yè)安全、職業(yè)衛(wèi)生等;方案層是能力建設(shè)項目的各專題備選方案,通過指標層和準則層與目標層建立相關(guān)性,見圖1。
圖1 多目標遞階層次結(jié)構(gòu)圖
在建立遞階層次結(jié)構(gòu)后,需要以上層次的元素為準則,對下一層次B1、B2、…Bn的重要性進行賦值,在此過程中,需要反復(fù)對比元素Bi、Bj的重要性,其賦值方法通常采用A.L.Saaty 提出的1-9 的比例標度。不同標度的意義見表1。
表1 1-9 標度含義表
以A-B 判斷矩陣的構(gòu)建為例,對于能力建設(shè)項目的最優(yōu)方案而言,“武器系統(tǒng)性能指標提升”相比“武器系統(tǒng)配套能力建設(shè)”稍顯重要,可將其比例標度取為3,而“武器系統(tǒng)配套能力建設(shè)”對于“武器系統(tǒng)性能指標提升”的比例標度則取1/3。其判斷矩陣如下:
通過對影響目標層 A 的四個準則 B1、B2、B3、B4進行兩兩對比評判,可得到A-B 層次之間的判斷矩陣:
以此方法,可得到 B1-C、B2-C、B3-C、B4-C 的四組判斷矩陣。
采用方根法求取A-B 矩陣的最大特征根及其特征向量。其計算過程如下[4-5]:
(1)計算矩陣R 每一行元素aij的乘積Mi及其n 次方根
(2)對向量進行歸一化處理,可得到各元素的相對權(quán)重Wi:
(3)計算判斷矩陣的最大特征根λmax:
(4)計算一致性指標CI 及矩陣的平均隨機一致性比例CR,檢驗矩陣的一致性:
本文A-B 矩陣為四階矩陣,平均隨機一致性指標RI=0.89,此時矩陣的平均隨機一致性比例為:
若CR≤0.1,則認為判斷矩陣R 有滿意的一致性,否則需要重新進行兩兩比較判斷。
由以上步驟可以計算出本文A-B 矩陣的排序向量為:
矩陣的最大特征根λmax=4.15。
由以上計算結(jié)果可進一步得出一致性指標CI=0.05,平均隨機一致性比例CR=0.056<0.1,因此該矩陣具有較好的一致性。
同理可得 B1-C、B2-C、B3-C、B4-C 四組判斷矩陣的層次排序。
層次總排序是確定某一層所有因素對于最高層次(目標層)相對重要性的排序,該過程的實現(xiàn)需要沿遞階層次結(jié)構(gòu)自上而下逐層依次進行。
由A-B 矩陣可知,B 層4 個指標對總目標的排序為0.56、0.26、0.12、0.06;假設(shè) C 層所有元素對上層元素武器系統(tǒng)性能指標提升 B1的層次單排序為 C11、C21、…、Cn1;對上層元素 B2的層次單排序為 C12、C22、…、Cn2;對上層元素武器系統(tǒng)性能指標提升B3的層次單排序為C13、C23、…、Cn3;對上層元素武器系統(tǒng)性能指標提升B4的層次單排序為C14、C24、…、Cn4。則 C 層的層次總排序為:
據(jù)此計算出C 層元素Ci對上層元素Bj的一致性指標為CIj,隨機一致性指標為RIj,則層次總排序的一致性比率為:
當CR<0.1 時,認為排序通過一致性檢驗。
以此方法,可以得到最下層方案層的層次總排序,并可以根據(jù)其排序結(jié)果做出最后的決策。
新概念武器能力建設(shè)項目具有創(chuàng)新性強、風(fēng)險性大等特點,在項目決策過程中,極易出現(xiàn)預(yù)判不足、顧此失彼從而引發(fā)后期建設(shè)過程的各種問題。利用層次分析法,可以有效降低方案評比過程中決策者的主觀隨意性,根據(jù)新概念武器的總體建設(shè)目標,經(jīng)由科學(xué)的計算過程得到各個方案的權(quán)重值,從而科學(xué)合理的進行決策,使有限的資金得到最大限度的合理利用,發(fā)揮出能力建設(shè)對于新概念武器技術(shù)發(fā)展的促進作用。在后續(xù)具體應(yīng)用過程中可進一步優(yōu)化層次遞階模型,綜合專家意見確定各因素權(quán)重,使得層次分析法在決策過程中發(fā)揮出更大的作用。