層次分析法在新概念武器能力建設(shè)項(xiàng)目決策中的應(yīng)用

于 淼，王 端，李明明

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所，河南 鄭州 450047）

新概念武器是近年來(lái)出現(xiàn)的采用高新技術(shù)的武器的總稱，又稱新機(jī)理武器，是多學(xué)科前沿技術(shù)的集大成者，主要包括定向能武器（強(qiáng)激光、高功率微波）、動(dòng)能武器（電磁發(fā)射、電熱動(dòng)能）、非致命性武器（納米武器、計(jì)算機(jī)/網(wǎng)絡(luò)病毒）和無(wú)人化武器（無(wú)人攻擊機(jī)、無(wú)人潛航器）等[1]。隨著新概念武器技術(shù)的不斷成熟和逐漸形成裝備，對(duì)其設(shè)計(jì)研發(fā)、試驗(yàn)測(cè)量等相關(guān)能力建設(shè)方面的需求也日益迫切。

1 新概念武器能力建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)

軍工能力建設(shè)項(xiàng)目是軍工項(xiàng)目的一種，是為了保障高新武器裝備研制的需要，推動(dòng)國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、滿足國(guó)防科技工業(yè)自身發(fā)展需要，由國(guó)防科工局負(fù)責(zé)審批或?qū)徍撕髨?bào)國(guó)務(wù)院審批，全部或部分使用中央財(cái)政資金，最終形成固定資產(chǎn)的投資建設(shè)項(xiàng)目[2]。

由于新概念武器概念新、原理新、技術(shù)新、破壞機(jī)理新、殺傷效能新、作戰(zhàn)使用新等顯著特點(diǎn)，其能力建設(shè)具有以下問(wèn)題和難點(diǎn)：

一是創(chuàng)新性強(qiáng)，新概念武器多涉及跨學(xué)科多專業(yè)，現(xiàn)有貨架產(chǎn)品與任務(wù)需求匹配度低，大部分建設(shè)條件需要研發(fā)定制。

二是風(fēng)險(xiǎn)較大，新機(jī)理帶來(lái)新的需求，且缺少可借鑒參考的經(jīng)驗(yàn)，易出現(xiàn)決策失誤、管理失當(dāng)。

三是前瞻性強(qiáng)，新概念武器研究多處于起步和發(fā)展階段，其能力建設(shè)內(nèi)容須兼顧今后數(shù)十年的發(fā)展需求，若前沿性不足會(huì)導(dǎo)致建設(shè)內(nèi)容頻繁調(diào)整。

2 層次分析法

層次分析法是將研究對(duì)象分解為不同的組成因素，按各因素之間的隸屬關(guān)系，把它們從高到低排成若干層次，建立遞階層次結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)工程中經(jīng)常使用的方法[3]。該方法可將主觀意志數(shù)字化，通過(guò)量化比較建立每個(gè)層級(jí)每個(gè)構(gòu)面的判斷矩陣，通過(guò)一致性檢驗(yàn)和修正，可計(jì)算出同一層級(jí)同一構(gòu)面內(nèi)的各評(píng)估因素的權(quán)重值，從而為復(fù)雜系統(tǒng)的決策提供科學(xué)、量化的支持。

2.1 層次結(jié)構(gòu)模型建立

層次結(jié)構(gòu)模型是實(shí)現(xiàn)新概念武器能力建設(shè)項(xiàng)目最優(yōu)決策的核心部分，本文將決策問(wèn)題分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層和方案層，其中，目標(biāo)層為新概念武器能力建設(shè)項(xiàng)目的總體目標(biāo)；準(zhǔn)則層是衡量各方案優(yōu)劣的判據(jù)集合，為最終決策提供支持，對(duì)于新概念武器能力建設(shè)項(xiàng)目而言，其建設(shè)方案主要取決于武器系統(tǒng)性能指標(biāo)提升、配套能力建設(shè)、自主可控與成本控制、環(huán)境評(píng)價(jià)與職業(yè)衛(wèi)生等方面的評(píng)判和綜合考量；指標(biāo)層是對(duì)準(zhǔn)則層的細(xì)化，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)各備選方案權(quán)重的量化計(jì)算，結(jié)合新概念武器自身特點(diǎn)及能力建設(shè)項(xiàng)目，其指標(biāo)可分為核心技術(shù)指標(biāo)、測(cè)試條件、裝配集成條件、仿真分析條件、自主可控水平、設(shè)備購(gòu)置/改造/安裝成本、配套基建成本、項(xiàng)目管理成本、環(huán)境影響、職業(yè)安全、職業(yè)衛(wèi)生等；方案層是能力建設(shè)項(xiàng)目的各專題備選方案，通過(guò)指標(biāo)層和準(zhǔn)則層與目標(biāo)層建立相關(guān)性，見圖1。

圖1 多目標(biāo)遞階層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣

在建立遞階層次結(jié)構(gòu)后，需要以上層次的元素為準(zhǔn)則，對(duì)下一層次B1、B2、…Bn的重要性進(jìn)行賦值，在此過(guò)程中，需要反復(fù)對(duì)比元素Bi、Bj的重要性，其賦值方法通常采用A.L.Saaty 提出的1-9 的比例標(biāo)度。不同標(biāo)度的意義見表1。

表1 1-9 標(biāo)度含義表

以A-B 判斷矩陣的構(gòu)建為例，對(duì)于能力建設(shè)項(xiàng)目的最優(yōu)方案而言，“武器系統(tǒng)性能指標(biāo)提升”相比“武器系統(tǒng)配套能力建設(shè)”稍顯重要，可將其比例標(biāo)度取為3，而“武器系統(tǒng)配套能力建設(shè)”對(duì)于“武器系統(tǒng)性能指標(biāo)提升”的比例標(biāo)度則取1/3。其判斷矩陣如下：

通過(guò)對(duì)影響目標(biāo)層 A 的四個(gè)準(zhǔn)則 B1、B2、B3、B4進(jìn)行兩兩對(duì)比評(píng)判，可得到A-B 層次之間的判斷矩陣：

以此方法，可得到 B1-C、B2-C、B3-C、B4-C 的四組判斷矩陣。

2.3 層次單排序及一致性檢驗(yàn)

采用方根法求取A-B 矩陣的最大特征根及其特征向量。其計(jì)算過(guò)程如下[4-5]：

（1）計(jì)算矩陣R 每一行元素aij的乘積Mi及其n 次方根

（2）對(duì)向量進(jìn)行歸一化處理，可得到各元素的相對(duì)權(quán)重Wi：

（3）計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax：

（4）計(jì)算一致性指標(biāo)CI 及矩陣的平均隨機(jī)一致性比例CR，檢驗(yàn)矩陣的一致性：

本文A-B 矩陣為四階矩陣，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=0.89，此時(shí)矩陣的平均隨機(jī)一致性比例為：

若CR≤0.1，則認(rèn)為判斷矩陣R 有滿意的一致性，否則需要重新進(jìn)行兩兩比較判斷。

由以上步驟可以計(jì)算出本文A-B 矩陣的排序向量為：

矩陣的最大特征根λmax=4.15。

由以上計(jì)算結(jié)果可進(jìn)一步得出一致性指標(biāo)CI=0.05，平均隨機(jī)一致性比例CR=0.056＜0.1，因此該矩陣具有較好的一致性。

同理可得 B1-C、B2-C、B3-C、B4-C 四組判斷矩陣的層次排序。

2.4 層次總排序及最優(yōu)方案確定

層次總排序是確定某一層所有因素對(duì)于最高層次（目標(biāo)層）相對(duì)重要性的排序，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要沿遞階層次結(jié)構(gòu)自上而下逐層依次進(jìn)行。

由A-B 矩陣可知，B 層4 個(gè)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的排序?yàn)?.56、0.26、0.12、0.06；假設(shè) C 層所有元素對(duì)上層元素武器系統(tǒng)性能指標(biāo)提升 B1的層次單排序?yàn)?C11、C21、…、Cn1；對(duì)上層元素 B2的層次單排序?yàn)?C12、C22、…、Cn2；對(duì)上層元素武器系統(tǒng)性能指標(biāo)提升B3的層次單排序?yàn)镃13、C23、…、Cn3；對(duì)上層元素武器系統(tǒng)性能指標(biāo)提升B4的層次單排序?yàn)镃14、C24、…、Cn4。則 C 層的層次總排序?yàn)椋?/p>

據(jù)此計(jì)算出C 層元素Ci對(duì)上層元素Bj的一致性指標(biāo)為CIj，隨機(jī)一致性指標(biāo)為RIj，則層次總排序的一致性比率為：

當(dāng)CR＜0.1 時(shí)，認(rèn)為排序通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

以此方法，可以得到最下層方案層的層次總排序，并可以根據(jù)其排序結(jié)果做出最后的決策。

3 結(jié)束語(yǔ)

新概念武器能力建設(shè)項(xiàng)目具有創(chuàng)新性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)性大等特點(diǎn)，在項(xiàng)目決策過(guò)程中，極易出現(xiàn)預(yù)判不足、顧此失彼從而引發(fā)后期建設(shè)過(guò)程的各種問(wèn)題。利用層次分析法，可以有效降低方案評(píng)比過(guò)程中決策者的主觀隨意性，根據(jù)新概念武器的總體建設(shè)目標(biāo)，經(jīng)由科學(xué)的計(jì)算過(guò)程得到各個(gè)方案的權(quán)重值，從而科學(xué)合理的進(jìn)行決策，使有限的資金得到最大限度的合理利用，發(fā)揮出能力建設(shè)對(duì)于新概念武器技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)作用。在后續(xù)具體應(yīng)用過(guò)程中可進(jìn)一步優(yōu)化層次遞階模型，綜合專家意見確定各因素權(quán)重，使得層次分析法在決策過(guò)程中發(fā)揮出更大的作用。