基于AHP的電子對抗裝備維修保障系統評估模型*

趙 健 黃振和

(電子工程學院 合肥 230037)

1 引言

電子對抗裝備在信息作戰中的地位凸顯重要,電子對抗裝備表現出易受敵精確打擊,裝備結構復雜,戰損率高等特點,使得電子對抗裝備保障對象多,保障內容雜,指揮組織協調困難。隨著以計算機為核心的高技術在電子對抗戰裝備保障領域的廣泛應用,如何合理的判斷電子對抗裝備維修保障系統的性能成為了一個重要的研究課題。電子對抗裝備維修保障系統性能的高低,直接影響到保障任務的完成。筆者根據層次分析方法,以電子對抗裝備維修保障系統為測評對象,結合電子對抗裝備維修保障的特點,建立了一種基于層次分析法的評估模型,該模型將決策者的主觀判斷和邏輯推理聯系起來,對決策者的推理過程進行量化描述,為科學評估電子對抗裝備維修保障系統提供科學依據和基本思路。

2 電子對抗裝備維修保障系統評估的層次結構

層次分析法(Analytic Hierachy Process,簡稱AHP)是國外20世紀70年代末提出的一種定性、定量分析相結合的多準則決策的分析方法。這種方法適用于結構較為復雜、決策準則較多而且不易量化的決策問題。其基本內容是:首先根據問題的性質和要求,提出一個總的目標,然后將問題按層次分解,對同一層次的諸因素通過兩兩比較的方法確定相對于上一層目標的各自的權系數。這樣層層分析下去,直到最后一層,即可給出所有因素相對于總目標而言的按重要性程度的一個排序。

結合電子對抗裝備維修保障的特點,找出影響電子對抗裝備維修保障系統性能的各種因素,將這些因素按目標、準則、方案進行分類,得出如圖1所示層次結構示意圖。本文著重探討電子對抗群裝備維修保障系統的能力評估模型和方法。電子對抗裝備維修保障系統的構成要素主要包括指揮機構編成、指揮員決策能力、維修人員的素質、器材儲備標準、器材倉庫的配置、配備的指揮自動化系統及故障自動檢測或診斷設備等[1]。為便于說明問題,圖中選取了現有的和擬建的系統D1、D2、D3共三個,分別體現了上述要素組合的數量及質量的差異(詳略)。

3 判斷矩陣及一致性檢驗

3.1 基本原理

影響電子對抗裝備維修保障系統評估的因素眾多,在評估模型中主要考慮了3個決策因素的影響。其中保障指揮能力是衡量系統作為指揮主體完成指揮保障任務所必備的決策因素,是維修保障信息傳遞的關鍵,是偏重于指揮主體能力的指標;裝備維修保障和器材保障是戰時電子對抗裝備維修保障指揮的主要內容,也是裝備維修保障活動的關鍵所在,它們的能力水平不僅依賴于指揮客體,即維修、器材保障分隊,更主要的是依賴于系統的指揮主體人的作用。因此衡量這兩個指標,能夠準確地反映出系統關鍵要素在總體效能指標中的作用。它們又分別受到各子決策因素的影響,采用專家打分法對各層因素分別進行兩兩比較,并引入1～9的標度將這種比較結果進行量化,構成判斷矩陣。

圖1 電子對抗裝備維修保障系統評估層次結構示意圖

由兩兩對比得到的判斷矩陣,通常是根據人們主觀判斷得到的,免不了帶有估計誤差,出現判斷上的不一致性,導致特征值及特征向量也有偏差。因而需要利用一致性指標C.I.進行檢驗,其中:

式中,n是判斷矩陣的維數;λmax是各判斷矩陣的最大特征值。

一般只要C.I.≤0.1,就可以認為判斷矩陣是滿意的。

判斷矩陣的維數n越大,判斷的一致性將越差。于是引入隨機一致性指數R.I.,其數值如表1所示。

表1 隨機一致性指數

然后得出相對一致性指數C.R.,其中:

若C.R.＞0.1,則應修改判斷矩陣。

對于判斷矩陣的最大特征根和相應的特征向量,可利用一般的線性代數的方法進行計算。但從實用的角度看,一般采用近似方法計算。較理想的是方根法,基本原理簡述如下[2]:

式中,aij是采用專家打分法對同一層因素兩兩比較得到的判斷矩陣中的數值。

wi即特征向量w的第i個分量。

3)求λmax

3.2 判斷矩陣A-B

對于目標層A:電子對抗裝備維修保障系統效能評估的判斷矩陣如表2所示,其中W是根據式(3)、(4)計算得到的特征向量,表的最后一欄列出了按式(1)、(2)、(5)計算的 C.I.、C.R.和 λmax,其余同。

表2 判斷矩陣A-B

3.3 判斷矩陣B-C

3.3.1 判斷矩陣B1-C

對于保障指揮能力,其各準則層的因素兩兩比較得到的判斷矩陣如表3所示。

表3 判斷矩陣B1-C

3.3.2 判斷矩陣B2-C

對于維修保障能力,其各準則層的因素兩兩比較得到的判斷矩陣如表4所示。

表4 判斷矩陣B2-C

3.3.3 判斷矩陣B3-C

對于器材保障能力,其各準則層的因素兩兩比較得到的量化判斷矩陣如表5所示。

表5 判斷矩陣B3-C

3.4 判斷矩陣Ci-D

同理求3個電子對抗裝備維修保障系統相對于上述子準則層的11個標準中每一個的全系數。對圖1中的D1、D2、D3三個電子對抗裝備維修保障系統,成對比較得到判斷矩陣Ci-D,(i=1,2,…,11),如表6所示。

表6 判斷矩陣Ci-D

由各屬性按列組成的相應特征向量矩陣D。

4 層次總排序及電子對抗裝備維修保障系統效能比較結果

通過以上分析計算可得到子準則層C對目標層A的權重為:W=[0.3072 0.0576 0.1728 0.1024 0.0780 0.1248 0.0208 0.0364 0.0132 0.0715 0.0363]T,可按權重進行排序為:指揮員決策能力、指揮手段能力、機動搶修能力、指揮機構運行效率、伴隨維修能力、器材儲備情況、計算機輔助決策、后送維修能力、器材補給能力、遠程支援維修能力、器材消耗預計能力。

從而有3個電子對抗裝備維修保障系統的相對權重D3

由上可知3個電子對抗裝備維修保障系統中性能排序為D1(電子對抗裝備維修保障系統1)、D2(電子對抗裝備維修保障系統2)、D3電子對抗裝備維修保障系統3)。

5 結語

采用層次分析法對電子對抗裝備維修保障系統評估的問題進行了分析,確定了影響電子對抗裝備維修保障系統各因素的權重,并運用這一科學方法評估了幾個現有的和擬建的維修保障系統,為決策提供了依據,實踐證明所選的系統在實際中確實呈現了好的效果,較好地驗證了該方法的科學性、真實性。

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