摘要：針對航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸方式選擇問題，首先，基于航天發(fā)射任務(wù)實際構(gòu)建了三級評估指標體系，并闡述了各指標含義；其次，給出了一種基于群決策層次分析法的指標賦權(quán)方法，包括構(gòu)造判斷矩陣、判斷矩陣聚合、指標賦權(quán)和一致性檢驗；第三，給出了一種基于灰色聚類模型的物流運輸效能評估方法，包括確定評價灰類及其對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)、構(gòu)造評估矩陣和效能評估；最后，給出了具體算例，證明了相關(guān)模型和方法的可行性和有效性，可為航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸方式選擇提供參考和理論支撐。

關(guān)鍵詞：航天發(fā)射；物流方式；層次分析法；灰色聚類模型；效能評估

中圖分類號：F502 文獻標志碼： A DOI：10.13714/jcnki.1002-3100.2023.20.022

Abstract： Aiming at the logistics mode optimization of space launch vehicle，firstly，the three-level evaluation index system is constructed based on the actual space launch mission，and the meaning of each index is described.Secondly， based on analytic hierarchy process with group decision making，a index weighting method is given， including the construction of judgment matrix， judgment matrix aggregation，index weighting and consistency test. Thirdly，based on the grey clustering model，the logistics efficiency evaluation is presented， including determining the evaluation gray class and corresponding whitening weight function，constructing the evaluation matrix and efficieney evaluation. Finally，a concrete example is given to prove the feasibility and effectiveness of the relevant model and method，which can provide reference and theoretical support for the selection of logistics mode of space launch vehicle.

Key words：spacelaunch;logisticsmode;analytic hierarchy process;grey clustering model;efficiency evaluation

0引言

航天發(fā)射物流保障是航天發(fā)射相關(guān)運載器、航天器、工具器材和日常消耗品等經(jīng)過計劃、籌措、生產(chǎn)、運輸、存儲、配送、使用等環(huán)節(jié)，支撐和保障航天發(fā)射任務(wù)完成的整個過程\"。伴隨科技與經(jīng)濟快速發(fā)展及民營商業(yè)航天的迅猛發(fā)展，我國航天發(fā)射任務(wù)呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢。為了有效應(yīng)對高頻次、高密度、高強度的航天發(fā)射任務(wù)常態(tài)，我國航天發(fā)射組織管理逐步由粗放型向精細型轉(zhuǎn)變，但是對于航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸方式選擇問題尚未達成統(tǒng)一認識，其中民營商業(yè)航天出于成本控制方面考慮通常采用公路運輸方式，國營航天企業(yè)出于安全性、時效性等方面考慮通常采用鐵路運輸方式，偶爾由于鐵路運輸資源緊張或運輸產(chǎn)品數(shù)量有限也采用公路運輸方式。隨著航天發(fā)射精細化管理的深入變革，有必要對航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸方式優(yōu)選問題進行研究。

目前效能評估在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，典型方法包括ADC方法、層次分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法、模糊綜合評判法、灰色分析法間、理想解法7、證據(jù)推理法W、云模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，為航天發(fā)射產(chǎn)品物流方式評估優(yōu)選提供了豐富的理論基礎(chǔ)。但航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸問題存在復(fù)雜性、特殊性和模糊性，需要重點考慮決策的魯棒性和決策質(zhì)量。因此，本文基于群決策層次分析法和灰色聚類評估法，提出一種航天發(fā)射產(chǎn)品物流方式評估優(yōu)選方法，可為航天發(fā)射物流保障精細化管理提供參考和理論支撐。

1評估指標體系構(gòu)建

評估指標體系的構(gòu)建需要遵循以下原則：

指標完備性原則，評估指標應(yīng)當(dāng)涵蓋用于評價航天發(fā)射產(chǎn)品不同物流運輸方式優(yōu)劣的所有指標；

指標獨立性原則，評估指標應(yīng)當(dāng)相互獨立，其內(nèi)涵不能存在交叉重疊；

定性與定量指標相結(jié)合原則，定量指標具體、直觀、易于量化表述、分析結(jié)果更為清晰，但是定性指標包含信息的廣度和深度遠大于定量指標，對于構(gòu)建物流運輸評估指標體系而言，定性指標仍然是不可缺少的部分，因此應(yīng)當(dāng)綜合考慮定性指標與定量指標。

基于上述要求，通過反復(fù)修改完善制定航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸評估指標體系（見圖1），其包括三層結(jié)構(gòu)，分別為效能指標層、性能指標層和具體指標層，其中性能指標層包括時效性、可靠性、安全性和經(jīng)濟性，根據(jù)各性能指標層的特點又將其劃分為具體的評價指標。

1.1時效性

時效性是指完成航天發(fā)射產(chǎn)品遠距離物流運輸所需要的時間?；诤教彀l(fā)射實際，評價其物流運輸時效性的指標包括裝卸時間，即自航天發(fā)射產(chǎn)品由生產(chǎn)廠房裝載前至產(chǎn)品到達發(fā)射場倉儲中心完成轉(zhuǎn)載下車后，期間產(chǎn)品轉(zhuǎn)載上下車所用的時間，若采用公路運輸方式，則產(chǎn)品通常存在1次轉(zhuǎn)載上車（位生產(chǎn)廠房轉(zhuǎn)載上車）和1次轉(zhuǎn)載下車（位倉儲中心轉(zhuǎn)載下車），若采用鐵路運輸方式，則產(chǎn)品通常存在1次轉(zhuǎn)載上車（位生產(chǎn)廠房轉(zhuǎn)載上公路平板車）、1次轉(zhuǎn)載轉(zhuǎn)移（位車站由公路平板車轉(zhuǎn)載至鐵路平板車）和1次轉(zhuǎn)載下車（位倉儲中心轉(zhuǎn)載下車）;運輸時間，即運輸平臺工作的時間；等待時間，即由于人員修整、鐵路車次調(diào)整等因素，在運輸途中運輸平臺停止工作、原地等待的時間。

1.2安全性

安全性是指開展航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸活動的安全性，其主要包括人員安全性、產(chǎn)品安全性和運輸平臺安全性，其中人員安全性指物流運輸活動中人員安全的概率，產(chǎn)品安全性指航天發(fā)射產(chǎn)品不發(fā)生磕碰、墜落及環(huán)境保障條件超標等問題的概率，運輸平臺安全性指運輸平臺穩(wěn)定運行、不出故障的概率，其與運輸平臺配屬的主動、被動安全措施及運輸環(huán)境的危險程度相關(guān)。

1.3經(jīng)濟性

經(jīng)濟性是指開展航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸活動所需的費用，其主要包括運輸費用、裝卸費用和伴隨保障費用，其中運輸費用指雇傭運輸服務(wù)商提供運輸服務(wù)的費用（含運輸平臺和運輸人員的費用），裝卸費用指產(chǎn)品轉(zhuǎn)載時雇傭轉(zhuǎn)載工具和轉(zhuǎn)載人員的費用，伴隨保障費用指產(chǎn)品供應(yīng)商派遣相關(guān)人員伴隨物流運輸活動的保障費用。

2基于群決策層次分析法的指標賦權(quán)

2.1構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)“1—9”標度法（見表1），通過專家打分的方式相互比較評價指標之間的重要性構(gòu)造判斷矩陣如式（1）所示。

Ａ＝（aij）n×n" " （1）

其中：a?×a?=1，n 為該層級評價指標的數(shù)量。

根據(jù)專家打分結(jié)果，構(gòu)造各層指標判斷矩陣，如表2—5所示。

2.2 判斷矩陣聚合

采用層次分析法進行指標賦權(quán)的本質(zhì)是專家打分賦權(quán)，考慮到專家個人喜好和主觀意愿的影響，指標權(quán)重具有一定的局限性。研究表明叫采用Hadamard方法將多個專家打分構(gòu)造的判斷矩陣聚合，通過求解聚合判斷矩陣確定指標權(quán)重可有效削弱專家個性原因?qū)τ跈?quán)重分配的影響。假設(shè)k位專家通過打分構(gòu)成k組判斷矩陣C?、C?、C……C 。對于不同的專家，考慮其權(quán)威性的不同，對其打分構(gòu)造的判斷矩陣分配不同的權(quán)重λ，則k組判斷矩陣的Hadamard組合為

其中： C 為聚合判斷矩陣，其元素滿足C=a，C·λ?C…λ，C…λ，C。

2.3指標賦權(quán)

聚合判斷矩陣C的正規(guī)化的最大特征向量W的元素即為指標對應(yīng)的權(quán)重，其滿足

其中：λ…為最大特征向量對應(yīng)的最大特征值，可采用和積法進行求解l2。

2.4 一致性檢驗

指標賦權(quán)是否滿足要求需要按照式（4）對聚合判斷矩陣進行一致性檢驗。

其中：n 為聚合判斷矩陣C的階數(shù)， RI 為平均隨機一致性指標，其取值見表6。

當(dāng)CR≤0.1時，聚合判斷矩陣的一致性滿足要求，指標賦權(quán)可用；若CRgt;0.1則需要專家對于指標打分進行調(diào)整，直至一致性滿足要求為止。

3基于灰色聚類模型的物流運輸評估

灰色聚類評估法是通過灰數(shù)對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)對評估指標進行定量評估，進而給出評估對象所屬灰數(shù)，達到對評估對象進行優(yōu)選排序目的的一種評估理論，其具有樣本依賴性和數(shù)據(jù)依賴性小的突出優(yōu)點，對于航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸評估等小樣本、信息不完備的問題具有優(yōu)異的適用性。因此，擬采用灰色聚類評估法對航天發(fā)射產(chǎn)品不同物流運輸方式進行評估，優(yōu)選最佳物流運輸方式。

3.1確定評價灰類及其對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)

對于航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸評估的所有指標均劃分4個評估灰類，分別為“優(yōu)”“良”“中”“差”，基于航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸實際，確定四個評估灰類對應(yīng)的灰數(shù)分別為0.9，0.8，0.6，0.4，對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如圖2所示。

“優(yōu)”灰類對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如下。

“良”灰類對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如下。

“中”灰類對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如下。

“差”灰類對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如下。

3.2構(gòu)造評估矩陣

假設(shè)針對某一航天發(fā)射任務(wù)，產(chǎn)品遠距離投送共有m種物流運輸方式X，X?，…，Xm，評價指標體系共有n 個底層評價指標B?，B?，…，B， 則根據(jù)評估指標對于各灰類的隸屬度可得某一物流運輸方式X;=（x?）的評估矩陣為

3.3效能評估

假設(shè)通過指標賦權(quán)得到底層評價指標權(quán)值向量為W=（u）， 則可得某一物流運輸方式X=（x?） 的綜合評估向量為

根據(jù)最大隸屬度原則，可得某一物流運輸方式X 的灰度“s”及其對應(yīng)的綜合隸屬度為

通過計算所有物流運輸方式的灰度及對應(yīng)的隸屬度可對物流運輸方式進行優(yōu)選排序，即優(yōu)先依據(jù)物流運輸方式的灰度進行排序，對于灰度相同的物流運輸方式依據(jù)隸屬度大小排序。

4具體算例

以某型火箭由生產(chǎn)廠房投送至酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心倉儲中心，開展航天發(fā)射任務(wù)作為航天發(fā)射產(chǎn)品遠距離投送問題的典型代表開展物流運輸方式優(yōu)選。航天發(fā)射產(chǎn)品包括衛(wèi)星系統(tǒng)和火箭系統(tǒng)（含固體火箭和機動發(fā)射車），由于火箭系統(tǒng)重量、體積較大，因此遠距離投送方式主要考慮“公路運輸”“鐵路運輸”和“組合運輸（火箭鐵路運輸+機動發(fā)射車公路運輸）”3種方式。

4.1指標賦權(quán)

根據(jù)“1—9”標度法，邀請行業(yè)領(lǐng)域5名專家對評估指標進行打分，打分結(jié)果見表7。

根據(jù)專家權(quán)威性的不同，對其打分構(gòu)造的判斷矩陣分配不同的權(quán)重依次為0.2，0.3，0.1，0.1，0.3，通過判斷矩陣聚合及和積法求解正規(guī)化特征向量，得到具體指標層指標權(quán)重（見表8）。

4.2物流運輸指標數(shù)據(jù)

基于航天發(fā)射任務(wù)實踐經(jīng)驗，得到三種運輸方式的具體指標層數(shù)據(jù)（見表9）。

4.3效能評估

基于灰色聚類模型得到公路運輸、鐵路運輸和組合運輸三種方式的綜合評估向量分別為

T=[0.6632，0.0373，0.0507，0.2487]，

從式（12）中可以得到三種運輸方式均屬于“優(yōu)”灰度，但鐵路運輸?shù)碾`屬度最大為0.6732，公路運輸次之，組合運輸?shù)碾`屬度最小，且鐵路運輸?shù)牡诙叶葹椤爸小被叶?，其他兩種運輸方式的第二灰度均為“差”灰度，因此，航天發(fā)射產(chǎn)品最優(yōu)運輸方式為鐵路運輸。這主要是由于鐵路運輸?shù)暮臅r較短、費用較高，但費用所占權(quán)重低于時間所占權(quán)重，綜合導(dǎo)致鐵路運輸最優(yōu)，這與航天發(fā)射任務(wù)日益密集、時效性要求高的實際相契合。

5結(jié)束語

為了解決航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸方式?jīng)Q策問題，本文通過構(gòu)建評估指標體系、群決策層次分析法完成指標賦權(quán)、灰色聚類模型完成效能評估，給出了一種物流運輸方式優(yōu)選方法，并通過具體實例驗證了該方法的有效性和可行性，可為航天發(fā)射產(chǎn)品物流運輸精細化管理提供理論支撐。

參考文獻：

[1]王宗喜.軍事物流概論[M].北京：海潮出版社，1994.

[2]趙曰強，安實，麥強，等.基于ADC法的防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)效能建模[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2020，42（9）：2003-2012.

[3]方坤，郭婧，王啟同.基于模糊層次分析的戰(zhàn)役倉庫航材保障能力評估[J].物流科技，2021，44（11）：139-141.

[4]閆永玲，張慶波，盛偉，等.基于貝葉斯方法的地空導(dǎo)彈裝備保障效能評估研究[J].火力與指揮控制，2019，44（3）：28-31.

[5]任佳成，徐常凱，陳博.基于模糊綜合評判的裝備維修保障能力評估[].物流科技，2018，41（9）：128-129.

[6]王雙川，胡起偉，白永生，等.基于非對稱灰色云模型的裝備維修保障系統(tǒng)效能評估[J].兵工學(xué)報，2019，40（6）：1277-1286.

[7]蔡應(yīng)洲，賀紹飛，谷振豐，等.基于TOPSIS算法的空間快速響應(yīng)發(fā)射方案評估[J].航天控制，2021，39（5）：63-67.

[8]藺志強，陳桂明，劉漢增，等.基于RIMER的特種破襲戰(zhàn)斗裝備作戰(zhàn)效能評估[J].兵工自動化，2020，39（1）：1-5.

[9] JIANG Jinfang，HANGuangjie，ZHUChunsheng，etal.A trust cloud model for underwater wireless sensor networks[J].IEEE Communication Magazine，2017，55（3）：110-116.

[10]鄭國杰，任吉，李澤鵬.基于改進的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的雷達網(wǎng)效能評估[J].空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報，2019，33（2）：116-120.

[11]朱家翔，趙哲沁，史楊焱，等.基于模糊混合群決策支持系統(tǒng)的糧食供應(yīng)鏈安全評估研究[J].物流科技，2022，45（9）：1-6.

[12]雷寧，曹繼平，王賽，等.基于AHP和模糊綜合評價法的裝備維修保障效能評估[J].兵工自動化，2019，38（10）：76-79.

[13]陳德江，王君，趙崇丞.雷達組網(wǎng)作戰(zhàn)效能的灰色聚類評估模型[J].火力與指揮控制，2019，44（5）：26-30.