基于改進灰色關(guān)聯(lián)度的彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系構(gòu)建

頡正陽，安紅，陳思楊

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基于改進灰色關(guān)聯(lián)度的彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系構(gòu)建

頡正陽a，安紅b，陳思楊c

（空軍勤務(wù)學(xué)院 a.學(xué)員一大隊；b.基礎(chǔ)部；c.航空軍交運輸指揮系，江蘇 徐州 221000）

針對彈藥航空運輸適運性評價的問題，首先分析彈藥航空運輸?shù)奶攸c和航空適運性影響因素，建立初始評價指標(biāo)體系；然后，采用改進灰色關(guān)聯(lián)度模型對彈藥航空適運性初始評價指標(biāo)體系進行優(yōu)化，經(jīng)過灰色關(guān)聯(lián)分析，剔除與適運性評價目標(biāo)關(guān)聯(lián)不強的指標(biāo)，采用德爾菲法對指標(biāo)優(yōu)劣排序進行調(diào)整，并利用相關(guān)性分析法去掉相關(guān)性較強的指標(biāo)。得到優(yōu)化的彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系，兼顧了指標(biāo)的主觀性和客觀性。最后，通過實例驗證了模型的有效性和實用性。

彈藥；航空適運性；評價指標(biāo)體系；改進灰色關(guān)聯(lián)度

以往彈藥大多數(shù)通過公路、鐵路方式進行運輸，運輸時間比較長，不能滿足越來越多的部隊?wèi)?yīng)急機動作戰(zhàn)要求。隨著大型運輸機的部隊列裝，我軍空中投送能力將會得到極大的提升，通過航空方式運送彈藥，既快捷、又高效，已經(jīng)逐漸成為中長距離彈藥運輸?shù)闹匾绞街弧Ｄ壳拔臆姀椝幒娇哲娛逻\輸尚處在起步階段，彈藥的航空適運性不清楚，能否使用軍用運輸機運輸彈藥成為首先要解決的難題。因此，有必要建立彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系。

航空適運性[1]，又稱航空運輸性，是指裝備適應(yīng)航空運輸?shù)墓逃心芰Γㄟm應(yīng)航空基礎(chǔ)設(shè)施、航空載運工具和航空運輸環(huán)境等。我國在適運性研究方面尚處在起步探索階段，關(guān)于適運性評價指標(biāo)體系的研究有限。吳剛等人[2]運用灰色關(guān)聯(lián)度法和層次分析法建立了運輸性評價模型。王傳義等[3]對鐵路運輸中軍事裝備運輸性的影響因素進行系統(tǒng)分析，建立了運輸性評價指標(biāo)體系，并運用灰色關(guān)聯(lián)分析建立了運輸性評價的數(shù)學(xué)模型。王會云[4]構(gòu)建了加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)決策分析模型，對備選后方儲備中心進行選擇。綜合來看，大部分文獻是對評價對象進行評價，而構(gòu)建指標(biāo)體系的文獻相對較少。彈藥航空適運性指標(biāo)既有定性指標(biāo)又有定量指標(biāo)，并且指標(biāo)間沒有確定的數(shù)量關(guān)系，是一種灰色系統(tǒng)。

文中針對灰色關(guān)聯(lián)度法在建立指標(biāo)體系時只注重數(shù)據(jù)而不結(jié)合實際的缺點，提出一種基于改進灰色關(guān)聯(lián)度的彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系構(gòu)建方法，將定性與定量分析相結(jié)合，建立更加符合實際的指標(biāo)體系，指導(dǎo)人們解決彈藥航空適運性分析的問題。

1 初始評價指標(biāo)體系建立

1.1 彈藥航空運輸特點

彈藥采用航空運輸，可實現(xiàn)直達供應(yīng)、快速支援，具有速度快、保密性強、受外界干擾小等特點，具有公路、鐵路等運輸方式不具有的便捷性。

彈藥是指裝有火炸藥及其他裝填物，能對目標(biāo)起毀傷作用或?qū)崿F(xiàn)其他用途的裝備，包括槍彈、炮彈、火箭彈、手榴彈、槍榴彈、地雷、航空彈藥和艦艇彈藥等。從定義中就能看出，不同于航空運輸?shù)钠渌浳?，彈藥在航空運輸中具有意外起火、噴射、爆炸等潛在危險性，能夠威脅到機組生命安全、飛機安全，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。不單單在運輸途中，在彈藥裝卸飛機的過程中，若不注意也會造成危險，是需要特殊對待的一類空運裝備。

1.2 影響因素分析

1）內(nèi)部影響因素：內(nèi)部影響因素主要指彈藥自身的物理、化學(xué)性質(zhì)和包裝。物理性質(zhì)主要是指彈藥的質(zhì)量、重心、尺寸等的影響，比如某些彈藥過于集重而超過機艙地板承重限制；化學(xué)性質(zhì)主要指彈藥在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來的性質(zhì)，比如可燃、放熱、爆炸等；包裝對于彈藥的安全運輸具有重要的作用，包裝的材質(zhì)、構(gòu)造均能夠影響彈藥的安全，一個滿足要求的包裝能夠更好地保護彈藥，降低發(fā)生危險的概率，也就是提高了其航空適運性。

2）外部影響因素：外部影響因素主要包括載運工具、運輸環(huán)境和裝卸要求。載運工具因素主要指運輸機自身的布局尺寸要求、貨艙地板（集裝板）的載荷限制（包括軸負(fù)荷、接地比壓等）、貨艙地板的固定與系留要求（包括系留的位置、數(shù)量、強度以及限動過載要求）；運輸環(huán)境主要指彈藥在航空運輸過程中所遇到的機械、氣候環(huán)境影響，其中機械環(huán)境包括振動、沖擊、穩(wěn)態(tài)加速度和靜負(fù)載等因素，氣候環(huán)境包括貨艙溫度（高溫、低溫和溫度變化）、濕度、低氣壓等，彈藥可能因其影響而造成失效、起火、爆炸等危險；裝卸要求主要指待裝貨物適應(yīng)不同裝卸方式的要求，根據(jù)貨物的尺寸質(zhì)量，裝卸方式主要有滾裝滾卸（裝備貨物自行裝卸）、吊裝吊卸（采用機上吊具）、升降裝卸（采用升降裝卸平臺）、牽引裝卸（以電動絞車或牽引車為動力）。

1.3 建立彈藥航空適運性初始評價指標(biāo)體系

根據(jù)彈藥航空運輸特點和彈藥航空適運性影響因素，以及相關(guān)文獻、部隊實踐的總結(jié)和專家指導(dǎo)意見，遵循全面性、實用性、代表性、科學(xué)性和可靠性的原則，建立了彈藥航空適運性初始評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 彈藥航空適運性初始評價指標(biāo)體系

2 初始評價指標(biāo)體系優(yōu)化

建立的初始評價指標(biāo)體系較為全面，但存在某些指標(biāo)所含信息相似、指標(biāo)的重要性無法區(qū)分、某些指標(biāo)不適用于彈藥的問題，需要對所建立的初始評價指標(biāo)體系進行優(yōu)化。

2.1 初始指標(biāo)值的獲取和標(biāo)準(zhǔn)化

彈藥航空適運性初始評價指標(biāo)體系中既有定性指標(biāo)，又有定量指標(biāo)。對于定性指標(biāo)，比如“滾裝滾卸適應(yīng)性”等，可采用德爾菲法[5-6]確定其指標(biāo)值；對于定量指標(biāo)，比如“穩(wěn)態(tài)加速度”等，根據(jù)具體實際獲取指標(biāo)值。

為消除不同指標(biāo)的量綱不同的影響，需要對獲取的指標(biāo)值進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。對于正向指標(biāo)來說，比如“尺寸適應(yīng)性”，要求越大越好；對于負(fù)向指標(biāo)來說，比如“接地比壓”，要求越小越好。正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化式分別為：

(2)

式中：x為第個評價對象第個評價指標(biāo)的實測數(shù)值；，分別為個評價對象中指標(biāo)實測數(shù)值的相對最優(yōu)值。

2.2 改進灰色關(guān)聯(lián)度模型的建立

為彌補灰色關(guān)聯(lián)度模型在指標(biāo)體系建立過程中只分析數(shù)據(jù)不考慮實際的缺點，采用基于德爾菲法和相關(guān)性分析法的改進灰色關(guān)聯(lián)度模型，進一步得到篩選完善的評價指標(biāo)體系。

2.2.1 灰色關(guān)聯(lián)度模型的建立

對于一個系統(tǒng)來說，如果能夠看清其內(nèi)部的信息，稱這個系統(tǒng)為“白色系統(tǒng)”；如果無法了解其內(nèi)部的信息，則稱其為“黑色系統(tǒng)”[7]?！盎疑到y(tǒng)”正是介于這兩個系統(tǒng)之間，也就是只了解這個系統(tǒng)中的一部分信息。

灰色關(guān)聯(lián)度表示系統(tǒng)中指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度，注重挖掘系統(tǒng)內(nèi)部的聯(lián)系。灰色關(guān)聯(lián)度模型的基本思想[8]就是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)序列和實際指標(biāo)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷指標(biāo)與評價目標(biāo)的聯(lián)系是否緊密，以此為依據(jù)判斷指標(biāo)的取舍。灰色關(guān)聯(lián)度模型的建立步驟[9-10]如下：

1）確定參考數(shù)列和比較數(shù)列。分別為：

式中：0()為第個評價指標(biāo)的最優(yōu)數(shù)值，x為第個評價對象第個評價指標(biāo)的實測數(shù)值。

2）求指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)。首先求得各指標(biāo)實測值0()與最優(yōu)值x()的差值，得到差值矩陣：

式中：Δ()表示第個評價對象第個指標(biāo)與相應(yīng)最優(yōu)值的差值。

找出中的最大值和最小值分別記為max和min，由關(guān)聯(lián)系數(shù)式：

式中：為分辨系數(shù)，影響ε()的大小和分辨率，一般取值為0.5，可得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

3）求指標(biāo)關(guān)聯(lián)度。根據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小可得到指標(biāo)的優(yōu)劣順序，計算關(guān)聯(lián)度為：

最終可得到指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度矩陣：

2.2.2 德爾菲法調(diào)整指標(biāo)排序

德爾菲法又稱專家調(diào)查法，通過對多名專家的問卷調(diào)查與反饋得到對某一問題的主觀認(rèn)識[11]，是預(yù)測問題中一種有效的研究方法。德爾菲法調(diào)整指標(biāo)排序的步驟如下[5-6]：

1）選取專家。選取名專家，專家應(yīng)在本研究領(lǐng)域內(nèi)具有一定學(xué)術(shù)水平，能夠準(zhǔn)確反映指標(biāo)的重要程度。

2）專家對評價指標(biāo)進行評分。按照0～100的分值區(qū)間進行評分，評分過程要客觀公正，必要時可對指標(biāo)評分加以說明。最后將結(jié)果進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到專家評分矩陣：

3）計算名專家對每個指標(biāo)的評分均值：

(5)

4）結(jié)合關(guān)聯(lián)度r，計算τ：

將計算結(jié)果進行排序，得到指標(biāo)排序矩陣=[(1)，…，()]。

2.2.3 相關(guān)性分析剔除重復(fù)指標(biāo)

經(jīng)過德菲爾法的分析后，指標(biāo)體系得到了調(diào)整，但是經(jīng)過灰色關(guān)聯(lián)度分析和德爾菲法調(diào)整后得到的指標(biāo)排序只是各指標(biāo)與評價目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性的排序，沒有考慮指標(biāo)之間的相關(guān)性，導(dǎo)致兩個相關(guān)性大的指標(biāo)都保留，造成包含信息重復(fù)的問題。

相關(guān)性分析[12]是對兩個變量之間的關(guān)系程度進行分析，它以相關(guān)系數(shù)作為這兩個變量之間相關(guān)強弱程度的度量。相關(guān)系數(shù)有三種，分別為Pearson積距相關(guān)系數(shù)（指標(biāo)是定距數(shù)據(jù)、正態(tài)分布和線性關(guān)系）、Spearman秩相關(guān)系數(shù)和Kendall相關(guān)系數(shù)（分類指標(biāo)為有序變量）。文中指標(biāo)數(shù)值的分布未知，且為無序指標(biāo)，故采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)確定指標(biāo)之間的相關(guān)性。兩個指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)為：

式中：r是第個評價對象關(guān)于指標(biāo)的秩；s是第個評價對象關(guān)于指標(biāo)的秩；為評價對象的個數(shù)，，分別為r，s的平均值。

相關(guān)系數(shù)的取值范圍[13]為[－1,1]，=0表示指標(biāo)間不存在相關(guān)關(guān)系；||>0.8表示指標(biāo)間存在較強的相關(guān)關(guān)系；||<0.3表示指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系較弱。

3 實例分析

為構(gòu)建完善的彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系，現(xiàn)選取四種不同種類彈藥（分別用A，B，C，D來代表）的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)，采用改進的灰色關(guān)聯(lián)度模型對初始評價指標(biāo)體系進行篩選優(yōu)化。

3.1 指標(biāo)值的獲取

根據(jù)四種彈藥航空適運性評價各指標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)以及專家的打分情況，得到各指標(biāo)的原始值，再由式（1），（2）進行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，得到四種彈藥各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，見表1。

表1 彈藥航空適運性評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

3.2 指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度分析

確定四種彈藥各指標(biāo)的參考數(shù)列：0={1,1,…,1}；以及比較數(shù)列：1，2，3，4，數(shù)列中的指標(biāo)值由表1給出。然后計算參考數(shù)列和比較數(shù)列相對應(yīng)指標(biāo)的差值，得到差值矩陣：

中最大值為0.997，最小值為0.026，由式（3）得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

可得指標(biāo)的相關(guān)度由大到小排序為：15，16，7，8，22，13，17，18，10，6，1，19，12，20，5，2，21，4，14，3，23，11，9。根據(jù)各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的大小，可以將以下與適運性評價目標(biāo)關(guān)聯(lián)度比較小的指標(biāo)剔除：9，11，23。

3.3 指標(biāo)的篩選優(yōu)化

選取彈藥航空運輸領(lǐng)域內(nèi)的5名專家對剩余指標(biāo)進行評分，得到專家評分矩陣：

按照式（5）,（6）進行計算，得到最終專家評分矩陣′：

將評分結(jié)果排序，再和灰色關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果進行對比，得到優(yōu)化的評價指標(biāo)排序結(jié)果為：20，19，21，7，8，22，2，3，15，16，17，18，10，6，1，12，5，4，14。利用Spss數(shù)據(jù)分析軟件[14]對20個指標(biāo)進行相關(guān)性分析，采用雙側(cè)檢驗得到各指標(biāo)之間的相關(guān)性系數(shù)。以“物理適應(yīng)性”和“振動適應(yīng)性”為例進行介紹，得到兩個指標(biāo)的Spearman秩相關(guān)系數(shù)，見表2。雖然兩個指標(biāo)之間的相關(guān)性系數(shù)為0.800，但是顯著性水平為0.200，大于0.05，可知指標(biāo)“物理適應(yīng)性”和“振動適應(yīng)性”之間顯著不相關(guān)。依次可得到各指標(biāo)之間的相關(guān)性系數(shù)，相關(guān)性分析結(jié)果顯示，“物理適應(yīng)性”和“尺寸適應(yīng)性”、“重心”、“質(zhì)量”、“接地比壓”之間顯著相關(guān)，故將“物理適應(yīng)性”指標(biāo)剔除。

表2 指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果

3.4 最終評價指標(biāo)體系的確定

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析、德爾菲法和指標(biāo)相關(guān)性分析的優(yōu)化，最終得到彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 彈藥航空適運性最終評價指標(biāo)體系

4 結(jié)語

通過改進灰色關(guān)聯(lián)度模型對初始評價指標(biāo)體系進行優(yōu)化，最終構(gòu)建的彈藥航空適運性評價指標(biāo)體系兼顧了客觀性、主觀性與實用性，而且指標(biāo)的重要程度排序一目了然，為部隊進行彈藥航空適運性評價提供了較為可信的指標(biāo)體系。但也存在以下問題，實例分析中選取的指標(biāo)數(shù)據(jù)較少，導(dǎo)致指標(biāo)的相關(guān)性分析精確度偏低，這是下一步需要改進的地方。

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Construction of Evaluation Index System about Ammunition Air Transportation Fitness Based on Improved Grey Relational Degree

JIE Zheng-yanga, AN Hongb, CHEN Si-yangc

(Air Force Logistics College a.Cadet Brigade 1; b.Department of Basic; c.Department of Airway Military Transportation Command System, Xuzhou 221000, China)

The paper aims to evaluation the ammunition air transportation fitness. Firstly, the ammunition air transportation characteristics and the influencing factors of air transportation fitness were analyzed, and an initial evaluation index system was built. Secondly, the evaluation index system for ammunition air transportation fitness was optimized based on the model of the improved grey relational degree. After the grey correlation analysis, the indexes without strong correlation with the evaluation goal were removed. The order of indexes was adjusted with Delphi method, and the indexes with strong correlation were removed by correlation analysis. An optimized evaluation index system about ammunition air transportation fitness was got. It gave consideration to the subjectivity and objectivity of indexes. Finally, the validity and practicality of the model were tested and verified in a case study.

ammunition; air transportation fitness; evaluation index system; improved grey relational degree

10.7643/ issn.1672-9242.2017.09.004

TJ01；E234

A

1672-9242(2017)09-0016-06

2017-05-11；

2017-06-08

頡正陽（1993—），男，碩士研究生，主要研究方向為運輸機運用工程。