基于FAHP的合成旅裝備保障能力評估研究

張耀龍,阮擁軍,李 震

(陸軍工程大學石家莊校區(qū)裝備指揮與管理系,河北 石家莊 050003)

裝備保障能力是陸軍合成旅作戰(zhàn)能力的重要組成部分,是保持和提高合成旅作戰(zhàn)能力的重要支撐。隨著我軍合成旅部隊的快速發(fā)展,新型信息化裝備的不斷列裝,合成旅裝備保障能力生成發(fā)展面臨著越來越多挑戰(zhàn)。如何提高我軍合成旅裝備保障能力,是當前亟待研究解決的現(xiàn)實問題[1]。

裝備保障能力評估作為一項基礎(chǔ)性工作,在進行裝備保障系統(tǒng)建設(shè)需求論證和科學決策過程中,發(fā)揮著方向性和指導性作用,開展裝備保障能力評估對推動陸軍合成旅裝備保障能力建設(shè)具有重要作用[2]。

當前裝備保障能力評估方法主要可分為6類[3],包括：多元統(tǒng)計理論,主要采用主成分分析法、聚類分析法等方法;不確定性理論,主要采用模糊綜合評判、粗糙集理論、云理論、灰色系統(tǒng)等方法;多屬性方法,主要采用層次分析法等;數(shù)據(jù)挖掘方法,主要采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、關(guān)聯(lián)分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等方法;交叉學科評估方法,主要采用馬爾科夫模型、集對分析法、物元分析法、仿真評估法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法等方法;最后一類是組合模型評估方法,主要采用具有互補性的上述方法建立組合模型來進行評估。上述方法各有特點,根據(jù)各種方法的功能,又可以分為決策類方法、評價類方法、預(yù)測類方法以及優(yōu)化類方法?？紤]合成旅裝備保障能力評估因素的多層次性、復(fù)雜性,結(jié)合評估工作實際,從簡便實用角度出發(fā),本文采用模糊層次分析法對合成旅裝備保障能力進行相關(guān)評估[4]。

1 合成旅裝備保障能力評估指標體系構(gòu)建

當前,對裝備保障能力評估的研究是軍事裝備領(lǐng)域的一項重要內(nèi)容,在實踐應(yīng)用中也有較高的要求。但是由于諸多原因,目前還尚未形成一個被普遍認可并接受的裝備保障能力評估指標體系,從而影響了裝備保障能力評估工作的精確開展。本文通過對相關(guān)單位的調(diào)研,分析了現(xiàn)階段合成旅裝備保障工作面臨的問題,在參考文獻[5-7]基礎(chǔ)上,結(jié)合新編制體制下合成旅裝備保障工作的實際,基于“任務(wù)-能力”映射關(guān)系,從分析合成旅裝備保障任務(wù)活動基本流程入手,進行裝備保障任務(wù)分解和細化,將裝備保障任務(wù)的任務(wù)指標描述轉(zhuǎn)化為能力指標描述,實現(xiàn)能力分解。

首先,根據(jù)目前我軍合成旅裝備保障力量遂行裝備保障任務(wù)的基本過程,生成合成旅裝備保障任務(wù)流程圖,如圖1所示。圖中描述了從戰(zhàn)斗開始到結(jié)束過程中裝備保障力量承擔的各類任務(wù)。

圖1 裝備保障任務(wù)流程

其次,根據(jù)合成旅裝備保障任務(wù)流程,將各階段任務(wù)逐步細化分解,從而構(gòu)建裝備保障任務(wù)的模型圖,如圖2所示。

圖2 合成旅裝備保障任務(wù)模型

再次,根據(jù)“任務(wù)-能力”的映射,把任務(wù)活動描述轉(zhuǎn)化為能力指標。根據(jù)合成旅裝備保障任務(wù)活動,將其裝備保障能力分解為六大能力:指揮控制能力、維修保障能力、供應(yīng)保障能力、戰(zhàn)場裝備管理能力、防衛(wèi)防護能力以及數(shù)據(jù)支撐能力(態(tài)勢感知能力)。但是,鑒于部隊實際作戰(zhàn)過程中,戰(zhàn)場裝備管理與其他任務(wù)存在交叉融合,一般由指揮要素組織指導實施,因此考慮將其列為指揮控制能力的二級指標。

基于以上理解,采用任務(wù)能力映射、層次分解等方法,提取能力要素、設(shè)計體系結(jié)構(gòu),構(gòu)建了合成旅裝備保障能力評估指標體系[8],如圖3所示。

圖3 合成旅裝備保障能力評估指標體系

1)指揮控制能力。主要是確定保障方案和計劃;合理編組裝備保障力量;暢通與相關(guān)指揮機構(gòu)和裝備保障力量之間的信息;掌握戰(zhàn)場裝備保障態(tài)勢,匯總裝備保障信息,指揮協(xié)調(diào)各級裝備保障力量行動;根據(jù)裝備損傷情況,組織搶救搶修器材前送供應(yīng);向旅指揮所上報裝備保障信息,提出裝備使用及保障建議,視情向上級裝備保障指揮機構(gòu)提出支援需求[9]。一般包含4個二級指標:裝備指揮要素構(gòu)建能力、裝備保障籌劃能力、保障行動控制能力和戰(zhàn)場裝備管理能力。

2)維修保障能力。主要是為使裝備保持、恢復(fù)規(guī)定的技術(shù)狀態(tài)或改善裝備性能而對裝備進行維護和修理的活動。合成旅戰(zhàn)時維修保障工作主要包括維修準備、技術(shù)準備、技術(shù)檢查、野戰(zhàn)搶修機構(gòu)開設(shè)以及野戰(zhàn)搶救搶修等行動。一般包含6個二級指標:裝備維修準備能力、裝備技術(shù)準備能力、裝備技術(shù)檢查能力、野戰(zhàn)修理機構(gòu)開設(shè)能力、野戰(zhàn)搶救能力、野戰(zhàn)搶修能力。

3)供應(yīng)保障能力。主要包括統(tǒng)計、籌措、上報、收發(fā)、保管和前送作戰(zhàn)部隊(分隊)所需物資器材、彈藥,為相關(guān)分隊補充所需要的物資器材、彈藥等。一般包含4個二級指標:野戰(zhàn)器材庫開設(shè)能力、野戰(zhàn)彈藥庫開設(shè)能力、物資器材供應(yīng)保障能力以及彈藥供應(yīng)保障能力。

4)防衛(wèi)防護能力。主要是指為防止敵人襲擊破壞或其他損壞,保證人員、物資、裝備及設(shè)施、設(shè)備安全而采取警戒、防護措施的能力。一般包括5個二級指標:擬制防護防衛(wèi)計劃能力、警戒防衛(wèi)能力、隱蔽偽裝能力、核生化防護能力以及信息防護能力。

5)數(shù)據(jù)支撐能力。主要是指裝備保障部門通過多種方式對裝備保障數(shù)據(jù)實時采集、傳輸、分析、處理等能力[10]。一般包含3個二級指標:保障資源數(shù)據(jù)支撐能力、保障需求數(shù)據(jù)支撐能力、保障行動數(shù)據(jù)支撐能力。

2 基于FAHP的評估步驟

2.1 建立因素集和評語集[11]

建立評估因素集合U={U1,U2,…,Um},就是在將所有因素考慮周全前提下,采用層次分析法進行屬性關(guān)系劃分,實現(xiàn)多級模糊綜合評判。確定的因素集就是評價指標體系的準則層和指標層。

建立評語集就是將評價對象的評價結(jié)果劃定為一定的等級,這些等級的集合V={V1,V2,…,Vn}。本文確定合成旅裝備保障能力評估的評判等級為4級:V1表示優(yōu)秀,V2表示良好,V3表示及格,V4表示不及格,記為模糊評語集V={V1,V2,V3,V4}。

2.2 評估指標權(quán)重的確定

在評估指標中,由于對裝備保障能力的影響程度不同,每一個因素指標在整個評價總體中所占的比重各不相同。我們通過對各個因素ui賦予相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)wi,來反饋其重要程度。本文采用層次分析法來確定指標的權(quán)重[12]。

1)建立判斷矩陣

判斷矩陣表示針對上層次某一元素(如AK)的本層次有關(guān)元素(如a1,a2,…,an)之間兩兩比較確定的其相對重要性。若判斷矩陣為[aij]n×n,aij表示對上層元素AK而言,本層次ai與aj相比相對重要性的數(shù)值表示,通常值取1-9及它們的倒數(shù)[13],其標度值如表1所示.

如表1所示的標度值,元素B1,B2,…,Bn相對于上一層元素B進行比較,可得到如下所示的判斷矩陣:

表1 1-9重要性級別標度定義

在實際問題分析中,由于事物存在客觀復(fù)雜性、人們認識水平存在差異和片面性,構(gòu)建的判斷矩陣要達到完全的一致基本是很難的[14],特別是包含元素多、系統(tǒng)規(guī)模大的問題更是如此。所以,通常我們必須對矩陣進行一致性檢驗。

2)判斷矩陣權(quán)重計算及一致性檢驗

首先,對判斷矩陣計算最大特征根及對應(yīng)特征向量(應(yīng)用yaahp軟件計算)。然后,利用一致性指標CI、隨機一致性指標RI和一致性比率CR作一致性檢驗。若通過,特征向量(歸一化后)即為權(quán)向量;若不通過,再重新構(gòu)造成對比較陣。

1)計算最大特征根及其特征向量

在這里我們選用正規(guī)化求和法。計算步驟如下

①將判斷矩陣的每一列正規(guī)化,即

②將處理后的判斷矩陣按行相加,即

所得向量w=(w1,w2,…,wn)T即為所求特征向量。

④最大特征根為

式中:(Bw)i為向量Bw的第i個元素。

2)判斷矩陣的一致性檢驗

①一致性指標CI,定義為

當CI=0時,λmax=n,判斷矩陣具有完全一致性。

②平均隨機一致性指標RI,其數(shù)值由表2給出。

表2 平均隨機一致性指標數(shù)值

③隨機一致性指標CR,定義為

一致性檢驗一般要求CR<0.10。如果一致性檢驗結(jié)果不滿足要求,需要檢查判斷矩陣中各元素間關(guān)系值設(shè)定是否合理,然后進行相應(yīng)調(diào)整,使之通過一致性檢驗。判斷矩陣通過一致性檢驗,則確定特征向量W為該層次的權(quán)重。

2.3 模糊綜合評判結(jié)果的計算[15]

第1步,建立模糊評判矩陣

首先由評估人員對評判對象因素進行等級標準評判,確定單個因素對評語集中各元素的隸屬程度,形成模糊判斷矩陣,即

第2步,計算綜合評估結(jié)果

1)建立模糊評判集合:

B=A°R=(B1,B2,…,Bn)

2)確定分數(shù)集C=(C1,C2,…,Cn)T,其中Cj(j∈[1,n])表示第j級評語的分數(shù)。確定評判準則為:若Cn>Cn臨界,則認為達到相應(yīng)級別。如打分獲得85分,良好C臨界值為80分,則認為該能力指標部分評估結(jié)果為良好。

3)計算評價結(jié)果S

S=B·C

S值就是評判對象的最終評估分值,然后將其置于評語集得到對應(yīng)評判等級,即為評估結(jié)果。

3 合成旅裝備保障能力評估實例分析[16]

以某合成旅參加支援邊境通道反擊作戰(zhàn)對抗演習為例,采用FAHP法對其裝備保障能力進行評估。主要圍繞指揮控制、維修保障、供應(yīng)保障、防衛(wèi)防護及數(shù)據(jù)支撐等方面設(shè)計了能力數(shù)據(jù)采集表,對演習中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集,進而組織專家對數(shù)據(jù)進行分析研究,得出相關(guān)評判結(jié)果。

3.1 確定權(quán)重集

合成旅裝備保障能力評估層次結(jié)構(gòu)模型簡明地表述了合成旅裝備保障能力相關(guān)各因素及其相互之間的關(guān)系。但是,由于對裝備保障能力的影響程度不盡相同,每一個因素指標在整個評價總體中所占的比重各不相同,我們通過兩兩比較構(gòu)造判斷矩陣。

按照層次分析法的1-9分值標度準則,分別給出各層次相關(guān)因素的兩兩比較判斷矩陣。首先,一級指標對目標層的比較判斷矩陣為

根據(jù)公式計算其最大特征值和相應(yīng)的特征向量分別為

(0.2564,0.2464,0.2100,0.1407,0.1465)T

對應(yīng)的一致性指標為CI=0.0092,RI=1.12,CR=0.0082即通過一致性檢驗。所以該矩陣滿足一致性,其準則層裝備保障能力評估指標權(quán)重為:W=(0.2564,0.2464,0.2100,0.1407,0.1465)

其次,二級指標的判斷矩陣、一致性檢驗的計算及組合權(quán)向量的確定,子準則層對準則層四個指標的兩兩比較判斷矩陣分別為:

然后分別求最大特征值和相應(yīng)的特征向量,并作一致性檢驗,則得

(0.1977,0.3427,0.2806,0.1789)T

CI(1)=0.0255,RI(1)=0.90,CR(1)=0.0283即矩陣B1通過一致性檢驗。

λ2max=6.1554,

(0.1224,0.1708,0.1546,0.1145,0.2724,0.1652)T

CI(2)=0.0306,RI(2)=1.24,CR(2)=0.0247即矩陣B2通過一致性檢驗。

(0.1801,0.2093,0.2825,0.3282)T

CI(3)=0.0017,RI(3)=0.90,CR(3)=0.0019即矩陣B3通過一致性檢驗。

(0.1451,0.2643,0.2079,0.1287,0.2540)T

CI(4)=0.0036,RI(4)=1.12,CR(4)=0.0032即矩陣B4通過一致性檢驗。

(0.2702,0.3771,0.3528)T

CI(5)=0.0171,RI(5)=0.58,CR(5)=0.0295即矩陣B5通過一致性檢驗。

將演習中采集的數(shù)據(jù)發(fā)給相關(guān)專家,請專家參考已經(jīng)建立的合成旅裝備保障能力評估指標體系評價集及相關(guān)演習數(shù)據(jù),評判給出每個因素指標的等級,然后對一個因素的多個權(quán)值取算數(shù)平均,確定相應(yīng)的隸屬度向量。如表3所示。

表3 某合成旅裝備保障能力評估因素體系

3.2 計算模糊評估結(jié)果

1)計算模糊評價矩陣R

由式(1)計算每個準則的隸屬度向量,并進行歸一化處理:

同理可求得B2、B3、B4,由此得到準則層關(guān)于目標層的隸屬度矩陣。

2)求出目標層的隸屬度向量,并進行歸一化處理:

3)計算評價結(jié)果S

對照表4的評分表來求合成旅裝備保障能力評估得分S。

表4 合成旅裝備保障能力評分表

S=B°C=

0.64×90+0.20×80+0.12×60+0.04×40=82.4

4)確定評估等級

根據(jù)上一步求出的評估得分,結(jié)合評估等級分值劃分,確定合成某旅裝備保障能力評估結(jié)果為良好。

4 結(jié)束語

本文通過“任務(wù)-能力”的映射關(guān)系,構(gòu)建了合成旅裝備保障能力評估指標體系,基于FAHP的評估方法,通過專家評判法確定評估指標權(quán)重、分值,并利用模型進行定量分析計算,降低專家打分的主觀性,從而提高了可信度與客觀性。通過實例分析,該方法的評估結(jié)果較為準確地評價了合成旅裝備保障能力,對合成旅裝備保障能力考核及評估具有一定參考意義。