因子分析法在艦載直升機保障能力評估指標體系構建中的應用

肖 飛，周新力，張 帥

(海軍航空工程學院，山東煙臺 264001)

艦載直升機擔負著偵察、搜索、運輸、反潛、兩棲突擊、空中預警以及中繼制導、進行水雷戰(zhàn)等多種使命，其發(fā)揮的作用日益突出，使用范圍也越來越廣泛［1］。但其使用環(huán)境是高潮濕、高鹽霧、高風浪的海上環(huán)境，面臨著氣象條件、起降條件差，飛行環(huán)境復雜，海上艦面保障能力弱，海上作業(yè)難度大等問題。裝備保障能力是部隊戰(zhàn)斗力的重要組成部分，艦載直升機保障能力是指為確保艦載直升機順利遂行各種任務，提高其保障效率所必須的組織指揮、使用管理、技術保障、供應及調配保障等能力。在大力加強軍隊保障能力建設的新形式下，為有效提高航空兵部隊保障能力，建立一套系統(tǒng)的艦載直升機保障能力評估指標體系顯得尤為重要。目前，國內(nèi)一些對指標體系構建方面的方法主要有層次分析法、粗糙集法、主成分分析法等［2-5］，層次分析法主要依靠各指標間的相互重要程度確定指標的權重，以達到化簡指標的目的，對目前艦載直升機保障能力評估指標間關系不確定的情況不適用;主成分分析法主要是尋求若干可觀測隨機變量的少量線性組合，從而建立指標體系，由于現(xiàn)階段在艦載直升機保障能力評估方面資料較少，若對其評估指標進行取舍，有可能會造成新指標不能反映原有指標大部分信息的情況。因子分析法能從眾多的原始指標中構造出具有代表意義的因子變量，該因子變量不一定可觀測，但是在通過因子旋轉后能較好地對因子進行重新命名，以因子變量作為一級指標，重新對指標體系進行劃分，解決了大量原始指標的整合問題［6-8］。

1 艦載直升機保障能力分析

構建艦載直升機保障能力評估指標體系是極為復雜的系統(tǒng)工程，首先需要多渠道、多方面從文獻和實踐中分析艦載直升機保障的構成要素和主要內(nèi)容，然后提煉出保障能力評估的一級指標，通過對每一個一級指標進行分析和分解，得出二級指標，并剔除一些明顯重復和相互包含的指標，根據(jù)二級指標，從評估方法、評估要點等方面構建艦載直升機保障能力評估指標體系。通過對某驅逐艦支隊和航空兵部隊進行調研，分析了現(xiàn)階段艦載直升機駐艦所面臨的問題，針對艦載直升機的性能特點，在參考部分文獻的基礎上，從4個方面研究艦載直升機的保障能力評估指標。

1)人員保障能力。艦載直升機保障人員是艦載直升機保障活動的主體，是艦載直升機保障能力諸多要素中最活躍、最有決定意義的因素。隨著裝備信息化水平的不斷提高，對保障人員的要求也越來越高。保障人員按職能可分為指揮人員和技術保障人員，包括指揮人員編配與稱職情況、艦領導管理能力、指揮手段信息化、方案修訂與演練水平、日常維護能力、故障排查能力、維修實踐經(jīng)驗、保障人員知識水平和多機種保障能力等。

2)應急維修能力。應急維修能力是指在突然出現(xiàn)的應急情況下做出的反映和處理，在艦載直升機艦面保障能力中，實現(xiàn)快速維修，爭取在短時間內(nèi)實現(xiàn)艦載直升機正常執(zhí)行任務。包括維修設備配備率、維修設備通用性、備件保障水平、備件配套率、部件腐蝕維修能力、備件需求預測能力和戰(zhàn)傷搶修能力等。

3)保障資源及設備情況。保障資源是指為使艦載直升機滿足戰(zhàn)備完好性和持續(xù)任務能力所需的物資，對于艦載直升機，還包括了四站和油料的保障。在這方面，主要包括技術資料情況、保障設備配套完好率、計量受檢情況和四站及油料保障情況。

4)機動保障能力。機動保障能力包括保障裝設備的機動性、保障人員的轉場作業(yè)能力和轉場組織管理能力等。

在艦載直升機保障能力后期評估過程中，需要將指標進行分類處理和優(yōu)化約簡，將相關性較強的指標進行聚類處理，因子分析法能以較少的幾個因子反映原體系的大部分信息，并能通過主成分分析對指標進行重新分類處理，使指標更加體系化，更易于處理。

2 因子分析法

“因子分析”的名稱于1931年由Thurstone 首次提出，但它的概念起源于20 世紀初Karl Pearson 和Charles Spearmen等人關于智力測驗的統(tǒng)計分析。近年來，隨著電子計算機的高速發(fā)展，人們將因子分析方法成功地應用于各個領域，使得因子分析的理論和方法更加豐富。因子分析的基本目的就是用少數(shù)幾個因子去描述許多指標或因素之間的聯(lián)系，即將相關比較密切的幾個變量歸在同一類中，每一類變量就成為一個因子(之所以稱其為因子，是因為它是不可觀測的，即不是具體的變量)，以較少的幾個因子反映原資料的大部分信息。因子分析法(Factor Analysis)就是尋找這些公共因子的模型分析方法，它是在主成分的基礎上構筑若干意義較為明確的公因子，以它們?yōu)榭蚣芊纸庠兞?，以此考察原變量間的聯(lián)系與區(qū)別。因子分析過程需經(jīng)過一下幾個重要步驟:

1)KMO 分析和巴特利特球度檢驗

KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)是用于比較變量間簡單相關系數(shù)和偏相關系數(shù)的指標。主要作用是分析原有變量是否適合作因子分析。計算公式為

巴特利特球體檢驗的目的是檢驗相關矩陣是否是單位矩陣，如果是單位矩陣，則認為因子模型不合適。一般說來，顯著水平值越小(＜0.05)表明原始變量之間越可能存在有意義的關系，如果顯著性水平很大(如0.10 以上)可能表明數(shù)據(jù)不適宜于因子分析。

2)計算因子負荷矩陣

將原始變量數(shù)據(jù)標準化，求解標準化變量的相關矩陣R，并且求解相關矩陣R 的特征根λj、特征向量γj和貢獻率αj，將R 陣解得的特征向量正規(guī)化為Uij，根據(jù)特征值累計百分比大于85%確定公共因子個數(shù)p。則因子負荷矩陣為

3)因子旋轉

因子分析的一個重要目的是對原始數(shù)據(jù)進行綜合評價。有時候，初始因子矩陣難以對公共因子的性質做出適當說明，旋轉的目的是使各個因子符合值盡可能地向1 或者0 兩個極值轉化，這樣就易于說明哪個因子集中代表了哪些變量的變差信息。方法是方差最大正交旋轉法(Vari-max Rotation)，以各因子符合值的總方差達到最大作為因子負荷矩陣簡化的原則。

4)估計因子得分。在主分量分析中，由于將分量表現(xiàn)為原變量的線性組合，所以計算分量綜合評估值的公式是現(xiàn)成的;在因子分析中恰好相反，是變量表現(xiàn)為各公共因子的線性組合，而計算因子得分卻又要將因子表現(xiàn)為原變量的線性組合，因子與原變量之間不存在可逆關系，所以不能把因子得分精確地變現(xiàn)為變量的線性組合。在得分估計中，運用到了湯普森因子得分估計法。

5)因子分析

經(jīng)過旋轉后的因子載荷矩陣反映了變量和公因子的相關關系，在因子載荷矩陣的每一列中，載荷系數(shù)越大，所對應的變量與該因子的關聯(lián)也最緊密。在載荷矩陣中選擇載荷系數(shù)較大的所對應的幾個變量，并根據(jù)這些變量的含義，確定因子的內(nèi)涵。

3 艦載直升機保障能力評估指標因子分析

因子分析需要原始數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，在對艦載直升機保障能力評估過程中，選取了5 位來自艦隊機關、艦面航空部門、航空兵團和修理廠的部門領導和技術人員對評估因子進行問卷調查(打分規(guī)則如表1 所示)。

3.1 人員保障能力指標因子分析

由于篇幅關系，僅介紹人員保障能力這一指標的分析過程，其他指標與其相似就不再贅述。對人員保障能力這一指標的打分結果如表2 所示。

表1 指標打分規(guī)則

表2 指標打分結果

表3 方差分解表

在對原始數(shù)據(jù)進行KMO 檢驗過程中，顯示相關矩陣非正定矩陣，這主要是基于原始數(shù)據(jù)的樣本較少，一般情況下，原始數(shù)據(jù)的樣本以指標變量的3 ～5 倍左右為最佳。通過總結文獻中類似問題，得出非正定陣并不影響后面的參數(shù)分析。由表3 可知，分析出的2 個因子的特征值解釋了總體方差的85.803%，大于80%，滿足因子分析的要求。故進行因子旋轉，旋轉后的因子負載值如表4 所示。

由表4 可知，分析得出2 個因子，因子1 與指揮人員編配與稱職情況、領導管理能力、指揮手段信息化和方案修訂與演練水平關聯(lián)度最高，這些指標反映了艦載直升機駐艦期間艦領導部門的指揮管理能力，可以重新命名為“指揮管理能力”;因子2 與日常維護能力、故障排查能力、維修實踐經(jīng)驗、保障人員知識水平和多機種保障能力關聯(lián)度最高，這些指標反映了機務人員保障能力，可重新命名為“機務人員保障能力”。在艦載直升機保障能力評估指標體系的建立過程中，可以將這2 個因子作為一級指標進行分析。

表4 因子負載值

3.2 其余指標因子分析

在應急維修能力這一指標的因子分析中，由于影響指標變量較少，通過方差分析，分析出只有一個因子的特征值解釋了總體方差的89.43%，故這一指標直接命名為“應急維修能力”。主要影響因素包括維修設備配備率、維修設備通用性、備件保障水平、備件配套率、戰(zhàn)傷搶修能力和部件腐蝕維修能力。

在分析保障資源及設備情況這一因子過程中，通過方差分析，分析出2 個因子解釋了總體方差的87.76%，經(jīng)過分析，因子1 與技術資料完整情況、保障裝備機動性、保障設備配套完好率、備件需求與滿足情況、備件需求預測能力和計量受檢情況關聯(lián)度較大，這些指標反映了艦面技術保障能力和供應保障能力，可以重新命名為技術供應保障能力;因子2與油料存儲能力、油料加注能力、安全防護能力、四站裝備保障性和四站裝備安全與經(jīng)濟性關聯(lián)度較大，這些指標反映了艦面油料保障和四站保障情況，可以重新命名為“油料與四站保障能力”。

在分析機動保障能力過程中，由于影響指標變量較少，通過方差分析，分析出只有一個因子的特征值解釋了總體方差的87.63%，故這一指標直接命名為“機動保障能力”。影響因素主要包括保障裝備機動性、轉場組織管理能力和機務人員轉場作業(yè)能力。

4 艦載直升機保障能力評估指標體系構建

通過因子分析對艦載直升機保障能力評估體系進行重新整合，得出修正后的指標體系如圖1 所示。

圖1 艦載直升機保障能力評估指標體系

5 結論

1)在對艦載直升機保障能力評估指標體系的因子分析過程中，沒有對原始變量進行取舍，而是根據(jù)原始變量的信息進行重新組合，找出影響變量的共同因子，化簡數(shù)據(jù)，而且通過旋轉使因子更具有可解釋性，命名清晰性高，通過因子分析重新組合后的指標體系能夠很直觀地對艦載直升機保障能力進行評估，對部隊保障能力評估指標體系研究具有一定的借鑒意義。

2)在因子分析過程中，由于樣本數(shù)量不足，造成KMO和巴特利特球體檢驗未能完成，在后期的研究過程中，在增加樣本數(shù)量的基礎上，將KMO 樣本測度和顯著性概率的分析增加到因子分析中，以實現(xiàn)結果的準確性。

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