基于集對分析和AHP的某型導彈保障性評估*

張 鑫 韓建立 劉 堅 徐 強 張時龍 劉 卓

（1.海軍航空大學岸防兵學院 煙臺 264001）（2.海軍91614部隊 大連 116044）

1 引言

保障性是系統的設計特性和計劃的保障資源能滿足平時和戰時使用要求的能力［1］。裝備保障性評估是對裝備系統在其壽命周期內，為經濟而有效地保障所考慮的必需的各種保障組合，是否滿足規定的定量和定性的保障性指標要求的評價［2］。某型導彈大量裝備我軍現役水面艦艇，對該型導彈保障性進行評估可為制定作戰方案，優化保障流程提供參考依據。但影響導彈保障性的因素較多，既與導彈本身設計相關，也取決于配套的保障力量，部分指標信息模糊，難以定量獲取，鑒于此本文將基于集對分析理論和AHP對某型導彈保障性的評估展開研究。

2 保障性評估指標體系的建立

2.1 指標體系建立的原則

裝備保障性內容包含多種因素，但并不是所有的因素都能成為評估保障性的指標，參考文獻［3］給出的評估指標體系建立原則，我們確定建立指標體系需要遵從簡約性、獨立性、代表性、可比性和可行性的原則［3］，為了全面反映某型導彈的保障性特性，需要結合導彈實際保障任務要求，篩選出具有代表性的指標。

2.2 指標的篩選與設計

保障性指標用于定性和定量地描述導彈的保障性，是衡量導彈系統保障性的度量［4］，保障性一方面取決于導彈本身設計水平，一方面和導彈保障系統有關，參考GJB451A-2005《可靠性維修性保障性術語》的定義并分析導彈使用與保障要求、現有裝備保障狀況和人員配置、保障設施等因素，將保障性指標分為保障性綜合指標、保障性設計參數和保障資源指標［5］。將其作為一級指標，再對上述三類指標展開分析：

1）保障性綜合指標是直接反映或度量武器系統戰備完好、壽命周期費用的綜合性指標，根據導彈保障的核心任務，我們從影響某型導彈保障性的主要參數中篩選確定導彈的系統保障性指標有導彈戰備完好率、壽命周期費用和技術準備時間。

2）保障性設計指標是指在設計過程中決定的與導彈系統保障性有關的指標，通過對某型導彈保障流程涉及的要素進行分析，并參考文獻［6～9］，確定導彈可靠性、維修性和測試性為導彈系統保障性的設計指標。

3）保障資源指標從保障資源方面來影響保障性水平，既包括多個保障資源的綜合影響和單一保障資源要素的影響。通過部隊實地調研，參考近幾年保障能力比武評分規則，認為保障該型導彈所具備的專業技術人員素質、技術資料齊全程度和保障設備滿足程度決定了外部環境對保障性的影響，可確定為導彈保障性的保障資源指標。

按照2.1所述的指標體系建立原則，在剔除對導彈裝備保障性影響不是很大的指標后，得到影響導彈保障性的二級指標，建立的某型導彈保障性評估指標體系如圖1所示。

圖1 某型導彈保障性評估指標體系

2.3 指標權重的確定

目前對保障性指標權重的確定方法有很多，本文決定采用層次分析法。層次分析法（AHP）是根據問題的性質和要達到的目標分解出問題的組成因素，然后根據對應因素間的大小對比關系確定隸屬度，將各因素以層次的形式展現，建立一個層次結構模型，按層分析，最終獲得最低層因素對于最高層總目標的重要性權值［12］。層次分析法（AHP）的主要步驟為構造判斷矩陣，計算指標權重和對結果進行一致性檢驗，是一種比較成熟的計算權重的方法，其基本理論可參考文獻［10～11］，這里不再贅述，限于篇幅，本文省略層次分析法的具體計算過程，根據計算，得到總指標A=｛A1，A2，A3｝的權重系數為

同理可得二級指標的權重：

3 基于集對分析理論的保障性評估模型構建

3.1 集對分析的基本概念

集對分析（SPA）理論是由中國學者趙克勤于1989年首次提出的能處理模糊和不確定信息的評價方法［13］。集對分析理論認為任何系統都是由確定性和不確定性信息構成的，它將被研究客觀事物的確定和不確定性視為一個確定和不確定系統，從同、異、反三方面分析研究客觀事物之間的聯系與轉化，并用聯系數來描述系統的各種不確定性，從而把對不確定性的辨證認識轉化成定量分析的數學工具［14］。

集對是指有聯系的兩個集合組成的對子［15］，根據集對分析的核心思想，將描述兩集合的“確定和不確定聯系”程度的數學關系稱為聯系數，當評價等級被劃分為多個等級時，多元聯系數的一般表達形式為

其中i1，i2，…in為差異度系數。

3.2 聯系數的確定

設導彈保障性為評估系統的評價對象，對導彈保障性中的每一個指標進行評價，定義第P個指標Ip的實測值為tp；對于每個指標來說，其評價結果可劃分為1、2、3…l個質量等級，每個質量等級需要確定一定的界值范圍，各指標評價等級的界值范圍由專家依據國軍標或者保障工作相關規定確定，本文中把amn定義為第m個指標第n個等級的界值。要確保保障性評估結果可信，必須首先確定準確的關聯系數。

3.3 保障性級別評定

根據式（14）得到評價對象的綜合評價n元聯系數，對評價對象屬于各個等級的程度進行評定，基于評價等級按大小順序有序排列，故可采用置信度識別的準則，對評價結果進行確認。令：

通常λ=0.8，計算則可得評價對象的評價等級為k0。

4 導彈保障性評估實例分析

某海軍導彈技術陣地主要擔負為過往水面艦艇補充、保障某型導彈的任務，現欲對該技術陣地的某型導彈保障性進行評估，根據上述模型，經過前期部隊調研，實地考察，分析實驗數據，得到該型導彈相關參數，得到實測值。邀請由五名專家組成的專家組，采取參考同類型裝備的評價標準，查閱相關軍標等方法，對各指標進行等級劃分，劃定為五個等級，確定每個等級界值，依次為優，良，中，及格，差。最終得到某型導彈保障性評價各指標及等級標準見表1～3。

表1 保障性綜合指標及等級標準

依據GJB6671-2009反艦導彈定型規程［17］中關于使用可用度的要求，對使用可用度各等級界值進行劃定，使用可用度為效益型指標，實測值越高表示達到的質量等級越高，因此達到質量等級優、良、中、及格、差的界值依次為90%、85%、80%、75%、70%；通過前期軍工部門調研得到某型導彈的制造成本和壽命周期費用建議為基準，以同類型裝備壽命周期費用為參照劃定質量等級界值，因為壽命周期費用為成本型指標，實測值越高評價的質量等級越低，基于保密原因，我們對費用數值進行脫密處理，經過比例測算以打分的形式劃定優、良、中、及格、差的界值依次為50、60、70、80、90；根據《某型導彈技術準備規程（秘密）》和《某型導彈技術保障比武評分細則（秘密）》中對導彈技術準備時間的要求，劃定指標單枚導彈技術準備時間質量等級優、良、中、及格、差的界值依次為20min、30min、40min、50min、60min；按照模型步驟，將實測值進行無量綱化處理，輸入模型求解保障性綜合指標各二級指標聯系數。

1）設使用可用度為指標I11，實測值t11=88.2，由90≥88.2≥85，且為效益型指標，代入式（16）得

2）設單枚導彈技術準備時間為指標I12，實測值t12=63，由60≤63≤70，且為成本型指標，代入式（13）得

3）設壽命周期費用為指標I13，實測值t13=32，由30≤32≤40，且為成本型指標，代入式（13）得

將式（2）代入式（19），并對系數進行歸一化處理，得出第一個指標保障性綜合參數的聯系數為

同理，根據GJB1563［18］、GJB2072［19］和GJB451［20］對導彈可靠性、維修性和測試性的要求，依次確定各指標的質量等級界值見表2，按照模型步驟，輸入實測值，可得出第二個指標保障性設計指標的聯系數為

表2 保障性設計指標及等級標準

根據《武器裝備“三化”建設（秘密）》和《某型導彈技術保障比武評分細則（秘密）》中對專業技術人員素質、技術資料齊全程度、保障設施滿足程度的要求和評分標準，劃定三個指標的質量等級界值見表3，輸入實測值，同理得出第三個指標保障資源參數的聯系數為

表3 保障性資源指標及等級標準

將三類指標即本次評估目標的一級指標聯系數分別乘以一級指標權重，然后進行歸一化處理，即按式（18）計算可以得到該型導彈保障性評估結果

根據保障性屬于五個等級的聯系數，利用置信度識別準則，取置信度λ=0.8，將結果代入式（18）可以得到k0=3，該型導彈保障性綜合評估結果為“中”。

5 結語

本文針對導彈保障性評估過程中信息模糊，主觀因素干擾大的問題，建立了保障性評估指標體系，結合層次分析法（AHP）構建了基于集對分析理論的保障性評估模型，科學合理地劃定了保障性各指標質量等級的界值，經過實例驗證取得了較為可信的結果。基于該模型的保障性評估方法計算簡單，過程清晰，能有效避免保障性評估過程中主觀因素的干擾，提高了信息利用率。評估結果也符合部隊對該型導彈服役以來的普遍認識和歷年來某型導彈實戰化保障比武的評價結論，我們認為該模型是可靠的，可行的。在今后的導彈保障性評估中，利用該模型輸入各保障單位相關指標的實測值，可快速得出該單位某型導彈保障性評估結論，科學方便，這種思想也為今后開發此類保障性評估軟件提供數學模型借鑒。

通過分析各個指標的聯系數對最終結論的影響，我們發現導彈的保障性更大程度決定于導彈先天的設計和定型。同時根據評價結果可為某型導彈保障性的提升提出兩點建議：

1）由于保障流程設計導致單枚導彈技術準備時間過長制約了導彈保障性的提高，因此可采取優化設計參數，改進保障流程的方法繼續提高其保障性；

2）保障單位技術資料齊全程度偏低，建議加強裝備管理制度化、科學化建設。