基于ANP的新型裝甲裝備保障能力綜合評(píng)估方法研究

白　樺，穆　歌

(裝甲兵工程學(xué)院 裝備指揮與指揮管理系，北京　100072)

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基于ANP的新型裝甲裝備保障能力綜合評(píng)估方法研究

白樺，穆歌

(裝甲兵工程學(xué)院 裝備指揮與指揮管理系，北京100072)

針對(duì)層次分析法(the analytic hierarchy process,AHP)進(jìn)行裝備保障能力評(píng)估的缺陷，在充分考慮新型裝甲裝備保障能力評(píng)估特殊性的基礎(chǔ)上，研究了基于網(wǎng)絡(luò)分析法(the analytic network process，ANP)的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估框架，給出了影響裝備保障能力的主要指標(biāo)集，分析了各指標(biāo)間的影響關(guān)系，建立了裝備保障能力評(píng)估的ANP模型，提出了基于ANP法的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估思路，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了模型驗(yàn)證，為基于使命的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估提供了參考。

ANP；新型裝甲裝備；保障能力；指標(biāo)權(quán)重；評(píng)估

本文引用格式：白樺，穆歌.基于ANP的新型裝甲裝備保障能力綜合評(píng)估方法研究[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(8):66-72.

新型裝甲裝備保障能力評(píng)估主要是針對(duì)列裝新型裝甲裝備的部(分)隊(duì)開(kāi)展的保障能力的綜合評(píng)價(jià)，包括3個(gè)方面的評(píng)價(jià)，一是針對(duì)某個(gè)型號(hào)裝備保障能力評(píng)估；二是針對(duì)大量列裝新型裝甲裝備部(分)隊(duì)的裝備保障能力綜合評(píng)估；三是對(duì)部(分)隊(duì)的裝備戰(zhàn)備完好性、使用分隊(duì)、保障分隊(duì)或裝備機(jī)關(guān)的保障能力進(jìn)行職責(zé)性評(píng)估；還可對(duì)其所屬的某項(xiàng)具體保障指標(biāo)進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)估。

近年來(lái)，為促進(jìn)新型裝甲裝備的有效應(yīng)用，研究人員對(duì)新型裝甲裝備的保障能力評(píng)估展開(kāi)了系列研究，形成了較多新型裝甲裝備保障能力評(píng)估方法和模型，但限于新型裝甲裝備的特殊性，諸如文獻(xiàn)[1-3]多注重分析影響新型裝甲裝備保障能力評(píng)估的指標(biāo)體系，對(duì)各種因素對(duì)保障能力的影響程度及其深層次影響機(jī)理的研究尚不充分，特別是各因素之間相互影響及反映這些指標(biāo)間影響關(guān)系的評(píng)估方法尚不多見(jiàn)。網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)是20世紀(jì)90年代后期在層次分析法(AHP)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種適合處理帶有反饋和依存關(guān)系的多目標(biāo)決策方法，能夠有效地、科學(xué)地描述指標(biāo)間的影響關(guān)系，增加評(píng)估的準(zhǔn)確性，適用于評(píng)估體系存在內(nèi)部依存和反饋效應(yīng)的復(fù)雜系統(tǒng)[4]。本文在分析新型裝甲裝備保障能力評(píng)估特殊性的基礎(chǔ)上，引入ANP法對(duì)新型裝甲裝備的保障能力進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)建立新型裝甲裝備的ANP評(píng)估模型，采用計(jì)算極限加權(quán)超矩陣對(duì)效能指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行排序的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)新型裝甲裝備保障能力的科學(xué)評(píng)估。

1　基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估過(guò)程

基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估過(guò)程的關(guān)鍵步驟是界定評(píng)估目標(biāo)和準(zhǔn)則、確定各個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重、分析影響目標(biāo)元素間的依賴和反饋關(guān)系、建立網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)，最終進(jìn)行綜合評(píng)估[5]。

1) 確定目標(biāo)、準(zhǔn)則。通過(guò)對(duì)決策對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)的描述、闡釋，確定該決策對(duì)象的目標(biāo)、準(zhǔn)則和子目標(biāo)。

2) 構(gòu)建ANP評(píng)估模型。依據(jù)上一步確定的目標(biāo)、準(zhǔn)則，確定決策對(duì)象涉及的決策元素間相互關(guān)系，并將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3) 構(gòu)建ANP超矩陣，計(jì)算權(quán)重向量。

4) 構(gòu)建ANP極限超矩陣，通過(guò)計(jì)算得到長(zhǎng)期穩(wěn)定的超矩陣。

5) 極限相對(duì)排序，獲得最終排序結(jié)果。

按照ANP法評(píng)估的方法步驟建立新型裝甲裝備的保障能力評(píng)估過(guò)程，如圖1所示。

圖1　新型裝甲裝備的保障能力評(píng)估過(guò)程

步驟1為建立新型裝甲裝備保障能力的ANP網(wǎng)絡(luò)模型，主要包括確立評(píng)估指標(biāo)、規(guī)范化指標(biāo)、確定指標(biāo)權(quán)重、確定評(píng)估目標(biāo)和準(zhǔn)則、建立網(wǎng)絡(luò)模型。

步驟2為構(gòu)造新型裝甲裝備保障能力的ANP極限加權(quán)超矩陣，主要包括構(gòu)造評(píng)估判斷矩陣、無(wú)權(quán)超矩陣、加權(quán)超矩陣、極限加權(quán)超矩陣，求出相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值。

步驟3為計(jì)算新型裝甲裝備的保障能力，主要從步驟2中獲得各指標(biāo)間的權(quán)重關(guān)系，通過(guò)與規(guī)范化的指標(biāo)值加權(quán)求和，確定保障能力。

2　新型裝甲裝備保障能力的ANP評(píng)估建模

2.1構(gòu)建新型裝甲裝備保障能力ANP網(wǎng)絡(luò)模型

2.1.1建立新型裝甲裝備保障能力指標(biāo)體系

裝備保障能力評(píng)估首先要科學(xué)地描述被評(píng)估系統(tǒng)，這個(gè)描述過(guò)程也是分析保障需求和系統(tǒng)功能機(jī)理的過(guò)程，其結(jié)果是建立能完整地反映評(píng)估目的和要求的評(píng)估指標(biāo)體系。評(píng)估指標(biāo)體系是裝備保障要素分類歸屬的直觀體現(xiàn)，也是評(píng)估活動(dòng)的綱領(lǐng)性文件。根據(jù)構(gòu)建的指標(biāo)體系并結(jié)合具體實(shí)際，就能更好地指導(dǎo)部隊(duì)準(zhǔn)確分析保障能力建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，查找保障能力建設(shè)過(guò)程中與目標(biāo)、要求存在的差距，從而提出更為科學(xué)、合理的裝備保障建議。根據(jù)新型裝甲裝備保障能力要素分析以及評(píng)估指標(biāo)體系建立的指導(dǎo)思想和原則，建立新型裝甲裝備保障能力評(píng)估指標(biāo)體系，如圖2所示。

2.1.2基于ANP的評(píng)估指標(biāo)體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)ANP 的基本原理，對(duì)圖2所示的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行改造建模。將新型裝備保障能力評(píng)估指標(biāo)體系劃分為控制層和網(wǎng)絡(luò)層。假設(shè)構(gòu)建的ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，控制層準(zhǔn)則為R1,R2,R3,…,Rm，網(wǎng)絡(luò)層元素組為C1,C2,C3,…,Cn，元素組Cj中元素為Cj1,Cj2,Cj3,…,Cjk。可以看到，網(wǎng)絡(luò)層各能力元素組中的能力元素組之間相互影響和相互聯(lián)系、各能力元素組之間的相互依存關(guān)系，如圖3所示[6]。

顯然，圖3中控制層各保障能力的實(shí)現(xiàn)，決定于網(wǎng)絡(luò)層各指標(biāo)，且這些指標(biāo)間又通過(guò)控制層存在著相互依存和反饋的關(guān)系。

2.2構(gòu)造ANP極限加權(quán)超矩陣

2.2.1構(gòu)造判斷矩陣

圖2　新型裝甲裝備保障能力評(píng)估指標(biāo)體系

圖3　基于ANP的新型裝甲裝備保障能力

標(biāo)度描述1i因素與j因素相比,同等重要3i因素比j因素稍重要5i因素比j因素明顯重要7i因素比j因素強(qiáng)烈重要9i因素比j因素極端重要2、4、6、8上述相鄰判斷的中間值

2.2.2計(jì)算判斷矩陣

同理，可得到在不同次準(zhǔn)則下元素組Ci中元素的權(quán)重向量。這些的權(quán)重向量可組成一個(gè)權(quán)重向量矩陣，記為wij。

矩陣wij中的列向量表示元素組Ci中元素Ci1,Ci2,…,Cif相對(duì)于元素組Cj中元素Cj1,Cj2,…,Cjf的重要性權(quán)重向量。如果元素組Cj中元素不受Ci中元素的影響，則wij=0。

2.2.3構(gòu)建超矩陣

將所有網(wǎng)絡(luò)層元素的權(quán)重向量矩陣組合，可構(gòu)建在控制層準(zhǔn)則Rs下的超矩陣，記為W。

2.2.4確定元素組權(quán)矩陣

以控制層元素Rs(s=1,2,3,…,m)為準(zhǔn)則，以元素組Cj(j=1,2,3,…,N)為次準(zhǔn)則，比較網(wǎng)絡(luò)層各元素組相對(duì)于元素組Cj(j=1,2,3,…,N)的重要性大小，得到在準(zhǔn)則(Rs,Cj)下，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層各元素組的判斷矩陣，記為A(Rs,Cj)。

計(jì)算判斷矩陣的特征向量并進(jìn)行歸一化處理，得到元素組權(quán)矩陣，記為A。

2.2.5構(gòu)建加權(quán)超矩陣

3　新型裝甲裝備保障能力評(píng)估應(yīng)用

3.1新型裝甲裝備保障能力實(shí)例

基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)是構(gòu)建底層指標(biāo)的相互影響關(guān)系模型，以新型裝甲裝備保障能力計(jì)算為例，參考某新型裝甲裝備，并根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)要求，確定裝備保障能力評(píng)估底層指標(biāo)關(guān)系模型如表2所示。

表2　新型裝甲裝備保障能力評(píng)估底層指標(biāo)關(guān)系

3.2新型裝甲裝備保障能力ANP評(píng)估模型求解與分析

3.2.1基于SD的模型構(gòu)建

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和表3設(shè)立元素組及元素之間的連接，建立SD軟件能識(shí)別的ANP鏈接，如圖4所示。

圖4　新型裝甲裝備保障能力評(píng)估SD軟件模型

3.2.2判斷矩陣和超矩陣構(gòu)建

判斷矩陣是對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的重要度比較。采用表1所示的九分制比較各個(gè)指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)度并進(jìn)行專家打分。數(shù)據(jù)輸入完成之后，可在SD軟件computation菜單中分別選擇[Computations]-[Unsighted Super Matrix]命令，生成全局超矩陣如圖5(部分)。

圖5　未加權(quán)全局超矩陣(部分)

3.2.3加權(quán)超矩陣及全局權(quán)重計(jì)算

在網(wǎng)絡(luò)層次分析法中，未加權(quán)矩陣必須處理成加權(quán)超矩陣。加權(quán)矩陣A的計(jì)算過(guò)程可在SD軟件中實(shí)現(xiàn)，加權(quán)矩陣生成之后，可在SD軟件中的主界面中單擊[Computations]-[weighted Super Matrix]菜單命令，生成全局的加權(quán)超矩陣如圖6所示(部分)。最后，在SD軟件主界面，單擊[Computations]-[Priorities]命令，生成指標(biāo)的全局權(quán)重如圖7所示(部分)。

3.2.4評(píng)估指標(biāo)權(quán)重確定

通過(guò)上述演算，最終可計(jì)算出新型裝甲裝備保障能力評(píng)估指標(biāo)體系權(quán)重，如表3所示。

3.2.5綜合評(píng)價(jià)

本節(jié)運(yùn)用基于ANP的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估方法，對(duì)裝備系統(tǒng)戰(zhàn)備水平保障能力指標(biāo)中的戰(zhàn)備完好性進(jìn)行示范性評(píng)估計(jì)算。計(jì)算方式采用線性加權(quán)的數(shù)學(xué)模型，如式(1)所示：

(1)

其中，ωj表示第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，xij表示三級(jí)指標(biāo)分?jǐn)?shù)，yi表示第i個(gè)評(píng)估對(duì)象的評(píng)估值。

圖6　加權(quán)超矩陣(部分)

圖7　全局指標(biāo)權(quán)重(部分)

目標(biāo)一級(jí)指標(biāo)權(quán)重二級(jí)指標(biāo)權(quán)重三級(jí)指標(biāo)權(quán)重新型裝甲裝備保障能力A裝備系統(tǒng)裝備完好性B10.012746使用分隊(duì)保障水平B20.041655保障分隊(duì)保障水平B30.098171技術(shù)狀態(tài)D10.005223故障率比D20.002273平均修復(fù)時(shí)間D30.001916剩余壽命比D40.003334保障人員D50.019003維修機(jī)具設(shè)備D60.004758保障設(shè)施D70.004757裝備維護(hù)D80.008380技術(shù)資料D90.004757保障人員D100.038988保障裝備D110.007157維修儲(chǔ)供設(shè)備D120.004757維修器材D130.024211保障設(shè)施D140.005123裝備維修D(zhuǎn)150.010778技術(shù)資料D160.007157第i臺(tái)裝備完好性e10.003107第i臺(tái)裝備配套性e20.002116第i臺(tái)裝備故障率比e30.002273第i臺(tái)裝備平均修復(fù)時(shí)間比e40.001916第i臺(tái)裝備剩余壽命比e50.003334滿編率e60.007778稱職率e70.005388在位率e80.005837滿足率e90.002659利用率e100.002099作業(yè)面積達(dá)標(biāo)水平e110.001148儲(chǔ)存面積達(dá)標(biāo)水平e120.000435設(shè)施配套性e130.001900安全性e140.001274及時(shí)性e150.004685規(guī)范性e160.003695齊套性e170.002568規(guī)范性e180.002189滿編率e190.011917稱職率e200.015452在位率e210.011619完好性水平e220.001078配套性水平e230.003814匹配性e240.002265滿足率e250.003392利用率e260.001365戰(zhàn)備器材基數(shù)達(dá)標(biāo)率e270.001329戰(zhàn)備器材品種達(dá)標(biāo)水平e280.002011戰(zhàn)備器材數(shù)量達(dá)標(biāo)水平e290.001865周轉(zhuǎn)器材滿足率e300.008989周轉(zhuǎn)器材利用率e310.002869信息管理水平e320.007148作業(yè)面積達(dá)標(biāo)率e330.001479儲(chǔ)存面積達(dá)標(biāo)率e340.000693設(shè)施配套性e350.001263安全性e360.001688修理質(zhì)量e370.007125時(shí)效性e380.003653齊套性e390.003983規(guī)范性e400.003174

續(xù)表(表3)

通過(guò)專家打分，戰(zhàn)備完好性下的三級(jí)指標(biāo)分?jǐn)?shù)如表4所示。由表4計(jì)算得出二級(jí)指標(biāo)分?jǐn)?shù)如表5所示。

表4　三級(jí)指標(biāo)分?jǐn)?shù)

表5　二級(jí)指標(biāo)分?jǐn)?shù)

最后求出戰(zhàn)備完好性指標(biāo)分?jǐn)?shù)為83.94，評(píng)分等級(jí)為良好。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新型裝甲裝備保障能力評(píng)估特殊性的分析，針對(duì)性地引入ANP進(jìn)行了新型裝甲裝備保障能力評(píng)估研究，建立了新型裝甲裝備保障能力ANP評(píng)估框架；通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了模型可行性和有效性驗(yàn)證。相對(duì)基于樹(shù)狀指標(biāo)體系的效能評(píng)估，ANP法考慮了新型裝甲裝備保障能力指標(biāo)間的相互影響和各層間的反饋關(guān)系，有效克服了AHP法的不足，從而獲得與實(shí)際較為貼近的指標(biāo)權(quán)重，保持了較好的系統(tǒng)特性。通過(guò)算例仿真，對(duì)模型的有效性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。但新型裝甲裝備保障能力還需依靠裝甲裝備的作戰(zhàn)兵力，在實(shí)際作戰(zhàn)使用環(huán)境下完成任務(wù)的程度來(lái)進(jìn)一步評(píng)定。因此，下一步工作重點(diǎn)是通過(guò)基于使命的新型裝甲裝備保障能力評(píng)估對(duì)模型進(jìn)行完善和改進(jìn)，為實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境下新型裝甲裝備的保障提供參考。

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(責(zé)任編輯唐定國(guó))

Evaluation of New Armored Equipment’s Support Capability Based on ANP

BAI Hua， MU Ge

(Department of Equipment Command and Administration，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China)

In illusion to the limitation from equipment’s support capability evaluation with (the analytic hierarchy process)AHP, with considering the characters of the evaluation of new armored equipment support capability, this paper researched on the evaluation frame of new armored equipment’s support capability based on ANP, and put forward the main index dictionary of new armored equipment’s support capability, with analysis of indexes relationship, and set up the evaluation model with ANP for new armored equipment’s support capability, and formed a way to evaluation of new armored equipment’s support capability based on ANP and validated the model with an example, which provides theory-reference for the next evaluating new armored equipment’s support capability based on mission.

ANP；new armored equipment；support capability；index weight；evaluation

2016-02-10；

2016-03-25

白樺(1986—)，男(蒙古族)，碩士研究生，主要從事裝備保障研究。

10.11809/scbgxb2016.08.015

format:BAI Hua，MU Ge.Evaluation of New Armored Equipment’s Support Capability Based on ANP[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(8):66-72.

TJ06

A

2096-2304(2016)08-0066-07

【后勤保障與裝備管理】