基于AHP和模糊综合评判的飞行保障方案评估*

衣冠琛 李军亮 李 楠 孙 媛

(1.海军航空工程学院 烟台 264001)(2.91395部队 北京 102488)

基于AHP和模糊综合评判的飞行保障方案评估*

衣冠琛1李军亮1李 楠2孙 媛1

(1.海军航空工程学院 烟台 264001)(2.91395部队 北京 102488)

三代战机科技含量高、可遂行作战任务多的特点,对原本涉及面广、影响因素多的装备保障工作提出了更高要求,面向任务的飞行保障方案制定的科学与否直接影响着部队能够遂行作战任务,而长期以来,基层部队对于保障方案是否合理可行的评估,尚未建立一个科学有效的标准和手段,本文从某型战机入手,深入分析影响其飞行保障的主要因素,建立了面向任务的飞行保障方案评估体系,并利用层次分析(AHP)和模糊综合评判相结合的方法对保障方案进行了综合评估,克服了以往靠保障经验进行主观判断的缺陷,计算结果表明,该方法合理、有效,可应用于对各种不同机型保障方案的评估。

飞行保障; 装备保障方案; 层次分析法; 模糊综合评判

Class Number V37

1 引言

随着第三代战机陆续装备部队,新型飞机由于科技含量、信息化水平和保障要求大幅提升,能够遂行的作战任务更是多样化。在部队的航空装备保障实践中,精确预计资源需求、合理部署保障力量和有效优化保障流程,摆脱以往仅仅依靠部队实践经验总结或是主观决策,科学制定任务阶段的装备保障方案是有效形成装备保障能力的重要方面。而对装备保障方案进行科学合理的评估,有利于决策者遴选作战装备保障方案,提高主战装备的战备完好性和任务成功性,能够为部队遂行作战装备保障任务提供一个切实可行的实施依据。

目前,涉及任务阶段装备保障方案理论的研究还比较少,主要集中在对研制阶段装备保障方案进行评估[1],并且任务阶段飞行保障方案涉及的不确定性因素较多,针对任务阶段飞行保障方案的评估更是一个盲点和难点问题。本文运用系统工程的思想,采用AHP(层次分析法),首先建立任务阶段飞行保障方案评估指标的递阶层次结构,建立评估指标体系,然后确定该体系各层指标的权重,最后采用模糊综合评判法进行综合评判,克服方案拟制人员思维的随机性和模糊性带来的影响,筛选出更好的保障方案,使面向任务的装备保障更好地满足作战任务的需求,从而提高任务飞行装备保障的可靠性与时效性,确保部队装备保障方案的拟制预测准确、部署周密、切实可行。

2 运用AHP法确定评估指标权重

2.1 任务阶段飞行保障方案评估指标体系[2]

任务阶段飞行保障方案是各级装备部门对作战行动飞行保障准备各项工作的预先计划,是组织飞行保障的行动预案,是部队执行装备保障任务的基本依据。根据某型飞机执行任务装备保障方案中涉及的保障单位、保障要素和保障策略,采用模糊数学理论对保障方案的进行评估,至关重要的一步就是建立评估指标体系。为此,本文密切结合航空兵部队执行任务时装备保障的实践经验,深入研究影响任务阶段飞行装备保障工作的主要影响因素和保障方案的重点内容,建立两级评估指标体系,一级指标6个,二级指标15个。一级指标反映了装备保障方案所“映射”保障系统的主要保障能力,包括:组织指挥能力、机务保障能力、军械保障能力、航材保障能力、四站保障能力、运输保障能力。其中,每项一级指标又包含了若干相关的影响因素作为二级评估指标。如图1所示。

图1 飞行保障方案评估指标体系

2.2 评估指标内容

1) 组织指挥能力:装备机关或部门组织指挥相关业务部门进行任务飞行时的装备保障工作的能力,是部队能否遂行作战装备保障任务的一个重要方面。

2) 飞行机务保障能力:由基本维护能力、修理保障能力、快速保障能力、高强度保障能力(在一定时间内能够保障飞机快速、连续不间断地战斗出动的能力)、机动保障能力(包括遂行机动作战任务时的技术保障能力和保障单位人、装快速转移的能力)、复杂环境保障能力和多机种保障能力等构成一种总体能力,是航空兵部队任务能力的直接体现[3]。

3) 航空军械保障能力:对库存航空弹药及军械器材的筹措能力、储备能力、供应能力和管理能力。

4) 航空器材保障能力:对航空器材的筹措、储备、供应和管理能力。其中航材供应保障能力是部队航材股的核心工作。

5) 航空四站保障能力:生产作业能力、外场保障能力、战备等级转进能力和四站装备维修能力等。

6) 航空运输保障能力:部队运输股在通用车辆和特种保障车辆和保障人员等方面对外场飞行保障的能力。

2.3 构造判断矩阵

设需进行比较的n个因子为X={x1,…,xn},对某因素Z的影响大小,每次取其中两个因子xi和xj,以aij表示xi和xj对Z的影响大小之比,所有的比较结果用矩阵A=(aij)n×n表示。在对同一层次的各个元素进行比较的过程中,评估人员要把2个影响因素的重要度按1～9的比例标度进行赋值,构造成对比判断矩阵,从层次结构模型的第2层开始,直到最下层。1～9标度的含义,如表1所示。

表1 1～9标度的含义

2.4 单一准则下指标权重的计算[4～5]

在单一准则情况下,对各因素的相对权重进行确定的方法较为常用的有“和法”、“根法”和“幂法”。本文采用“和法”对权重进行计算:

2.5 一致性检验

通过构造比较判断矩阵虽然能够减少其他因素的干扰,但综合全部的比较结果时,难免存在一定程度的不一致性。因此,需对判断矩阵进行一致性检验,步骤如下:

2) 在表2中查找相应的平均随机一致性指标RI。

表2 RI值

3) 计算一致性比例CR=CI/RI,当CR<0.10时,认为判断矩阵的一致性可接受,否则需对判断矩阵进行修正。

2.6 计算各层指标的权重

根据飞行保障中组织指挥能力等一级指标的重要程度,按照表1列出的比例标度对各指标的重要性进行赋值得出判断矩阵,并依据上述步骤计算得出一级指标对目标层的权向量,如表3所示。

表3 一级指标对目标层的单排序权向量

同理可得,

对应组织指挥能力的二级指标权向量为

WB1=(0.250,0.750)

对应航空机务保障能力的二级指标权向量为

WB2=(0.056,0.030,0.266,0.266,0.114,0.266)

对应航空军械保障能力的二级指标权向量为

WB3=(0.163,0.297,0.540)

对应航空器材保障能力的二级指标权向量为

WB4=(0.163,0.540,0.297)

对应航空四站保障能力的二级指标权向量为

WB5=(0.400,0.400,0.200)

对应航空运输保障能力的二级指标权向量为

WB6=(0.750,0.250)

一致性比例CR均小于0.1。

3 运用模糊综合评判法进行评估

模糊综合评估法[6]是以模糊数学为基础,以模糊关系合成为原理,可对边界不清、不已进行定量分析的因素定量化,而面向任务的飞行保障方案评估由于涉及面广、影响因素多,且多为不易量化的因素。另外,模糊综合评估法即可对单一方案进行评估,亦可对多个方案进行择优,应用较为灵活。本文采用此方法对单个方案进行评估,具体步骤如下。

3.1 建立评判对象因素集[7]

将影响评判对象的各个因素组成因素集U,U={u1,…,um}。

3.2 建立评语集

评判保障方案的可行性评语集:V={优,良,中,差},用根据飞行保障的通常采用的评分方法,并征询专家意见,采用百分制表示为C=(90,75,60,45)。

3.3 建立单因素评判

模糊映射为:f:U→F(V),∀ui∈U

由f诱导出模糊关系矩阵,即单因素评判矩阵R=(rij)m×n,其中rij表示因素ui具有评语vj的程度。根据此方法及对某型飞机保障现状调研,得出各个单因素评判矩阵如下:

3.4 综合评判[8～9]

1) 一级模糊综合评判

因素集U的每个因素ui具有不同的权重,可表示为U上的一个模糊子集,即前文运用AHP法计算得出的指标权向量WBi=(wBi1,wBi1,…,wBij)。则综合评判模型可表示为:S=WBi∘RBi。记为S=(s1,s2,…,sm),是V上的一个模糊子集,其中,“∘”为模糊合成算子,通常有四种算子:M(∧,∨)、M(·,∨)、M(∧,⊕)、M(·,⊕)算子。由于M(·,⊕)算子在体现权值作用、表征综合程度和利用R的信息方面较为明显,因此,本文此种算子计算,也称加权平均型[10],其中,

则,

S1=WB1∘RB1

=(0.325,0.675,0,0)

S2=(0.324,0.538,0.135,0)

S3=(0.324,0.530,0.146,0)

S4=(0.322,0.524,0.154,0)

S5=(0.320,0.360,0.240,0)

S6=(0.375,0.400,0.225,0)

从一级综合评判来看,该飞行保障方案在组织指挥能力、航空机务保障能力、航空军械保障能力、航空器材保障能力、航空四站保障能力和航空运输保障能力6个方面均在良好以上,组织指挥能力方面相对较强,航空运输保障能力方面相对偏弱,需注重保障车辆驾驶员的素质和数量,以及车辆维修能力的提高。总体上,该方案良好偏优。

2) 二级模糊综合评判

在一级模糊综合评判的基础上,结合一级指标的指标权重,进行二级模糊综合评判,评判总目标“飞行保障能力”的状况。

S=W∘R

=(0.325,0.528,0.138,0)

其中,W为一级指标的权重,R为一级模糊综合评判S1,…,Sn的组合。

P=S*C

=77.13>75

其中C为前文提到的模糊评语集。

从二级模糊综合评判的结果看,评估结果良好偏优,与一级模糊综合评判的结果一致,因此,可以基本判定本文采用AHP和模糊综合评判法相结合评估飞行保障方案的方法是科学、有效的。

4 结语

从评估结果看,采用AHP法和模糊综合评判相结合对建立的飞行保障方案评估指标体系进行评估是科学、可信的。此评估方法可以有效减少人为主观臆断带来的缺陷,从根本上解决了长期以来基层部队缺乏对保障方案进行科学评估的问题。但模糊综合评判法在解决评估指标间信息重复的问题方面还有一定的不足,值得进一步深入研究。

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The Aviation Equipment Support Program Evaluation Based on AHP and Fuzzy Synthetic

YI Guanchen1LI Junliang1LI Nan2SUN Yuan1

(1. Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001)(2. No. 91395 Troops of PLA, Beijing 102488)

With high technology applied into the third generation fighter, it can execute varied tasks , the aviation equipment support work becomes more difficult. Making a scientific program based on operation task is very important to complete combat missions. This paper analyzes the main factors which influence flight safety, then establishes an index system of evaluating aviation equipment support. It uses the method of AHP and fuzzy synthetic to evaluate the aviation equipment support program. Then, it overcomes the influences of subjective in weight ascertaining of traditional evaluation methods. The simulation results show that the method is reasonable. The analytical approach and the results will be practical and helpful to other similar projects.

flight support, aviation equipment support program, AHP, fuzzy synthetic evaluation

2014年6月3日,

2014年7月25日

衣冠琛,男,硕士,研究方向:航空装备保障。李军亮,男,博士,研究方向:航空装备保障。李楠,男,硕士,研究方向:航空装备管理。孙媛,女,博士,研究方向:航空装备保障。

V37

10.3969/j.issn1672-9730.2014.12.037