航空弹药供应保障研究——基于AHP和DEA方法

邱国斌

(南昌航空大学 经济管理学院, 江西 南昌 330063)

航空弹药供应保障研究
——基于AHP和DEA方法

邱国斌

(南昌航空大学 经济管理学院, 江西 南昌 330063)

航空弹药供应保障研究是现代战争的重要研究领域。针对航空弹药的供应保障问题，构建了新的场站评价体系。运用AHP方法对航空弹药供应定性保障指标进行了定量评价，同时，结合DEA方法中的模型和超效率模型对航空弹药供应定量保障指标进行了评价，将各个航空弹药供应保障场站的有效性进行了排序，并得到最优的航空弹药供应保障场站。通过AHP/DEA方法得到的航空弹药供应保障评价模型与数值分析为在战争期间的航空弹药供应保障问题提供了新的研究视角。

弹药供应；保障能力；AHP；DEA

一、引 言

当前，中国南海和钓鱼岛受到极少数国家的严重挑衅，局部地区一度呈现紧张态势。为了保障国家利益，维护国家安全，党在十八届三中全会上决定成立国家安全委员会，逐步推进和完善我国的国家安全体制和国家安全战略。

现代战争主要是以高科技条件下的局部战争为主，而高科技战争的主要特征是以空中打击力量为主。未来战场上，谁夺取了制空权，谁将占据战争主动权。历史经验教训时刻警醒我们，如果在发生战争期间，不能及时为空军提供航空弹药供应保障，那么可能给国家安全造成无法挽回的严重后果。因此，针对航空弹药的供应保障研究具有重要的现实意义和较高的研究价值。

鉴于此，以航空弹药作为研究对象，国内很多学者对其供应保障问题开展了相关研究。李大雷等(2012)对空军场站多机种航空弹药供应保障问题进行了系统分析，提出了目前保障能力的不足之处和主要问题，并对如何提高保障能力阐述了很多建设性意见[1]。吕晓峰等(2011)构建了航空弹药保障人员配置数学模型，运用遗传算法对模型进行了优化计算，得到了最佳的人员数量和配置方案[2]。齐玉东等(2012)为了有效提升海军航空兵的机动转场时航空弹药装备的运输效率，建立了以成本、时间和损失等为约束的物资调配与运输数学模型[3]。陈希林等(2007)对美国和我国的海军航空兵弹药装备保障问题和转场问题进行了比较分析, 并对机载导弹阵地装备前置的优化模型进行了系统研究[4]。岳奎志等(2011)为了保障舰载机航空弹药的及时补给，构建了舰载机航空弹药贮运自动调节系统模型，并运用系统动力学原理进行了模拟仿真[5]。史文强等(2013)运用情报研究方法研究了美国“尼米兹”航母的航空弹药贮运系统的各个流程，分析了航空弹药在贮运过程中出现的人员多、效率低等问题，为改善作业绩效提出了具体建议[6]。

国外学者对航空弹药供应保障问题的相关研究有：Battini(2008)认为军事物资调配和运输是以时间、运力和调动方式等为约束条件的多物资、多供应和多需求的调运问题，解决该问题具有很强的军事意义和战略利益[7]。

综上所述，目前国内外关于航空弹药供应保障的研究主要以定性分析为主，定量分析的研究较少，需要指出的是，已有定量研究主要以运筹学方法进行研究，方法较单一，很少运用两种以上方法同时对航空弹药供应保障问题进行定性与定量研究。由于航空弹药的供应保障问题非常复杂，涉及众多的影响因素，单一方法研究已经越来越不符合现代航空弹药供应保障要求，无法对航空弹药管理决策提供有效的理论支撑。因此，需要结合多种方法构建符合现代航空弹药供应保障新要求的模型，并对其进行仿真研究，为战争爆发后的航空弹药快速补充问题提供决策参考。基于此，本文突破传统的单一方法研究航空弹药供应保障问题，结合AHP方法和DEA方法探索构建新的航空弹药供应保障体系，并对其进行数值分析，寻求更加科学合理的航空弹药供应保障模型。

二、AHP方法的基本原理和主要步骤

20世纪70年代，美国匹兹堡大学萨蒂(T.L.Saaty)教授首先提出了AHP方法(Analytic Hierarchy Process)。该方法的基本原理是：将一个复杂的问题分解为多个层次，每一个层次由多个要素构成，从而构建一个有序的递阶层次结构模型；然后将同一个层次的各个要素以上一个层次的要素作为准则分别进行两两比较，从而确定层次中各个要素的相对重要性，并通过相关数学计算得到各个要素的权重；再通过逐层上推的方式得到各个方案相对于总目标的权重，从而确定各个方案相对于总目标的总排序。该方法的主要步骤如下。(1)构造递阶层次结构模型。通常情况下，层次一般可以划分为目标层、准则层和方案层三个层级。(2)构造判断矩阵。为了量化判断矩阵，通常采用T.L.Saaty 教授提出的1～9标度方法。(3)计算层次单排序权重。判断矩阵的计算方法主要是根法，通过该方法可以得到层次单排序权重。(4)判断矩阵一致性检验。计算一致性比率CR，当CR<0.1时，接受判断矩阵，否则，重新构造判断矩阵。(5)计算层次总排序权重。

AHP方法的主要优势在于：为决策者解决那些很难通过定量方法进行描述的决策问题带来了非常大的方便，即可以将定性分析转化为定量分析。

三、DEA方法的基本原理和主要模型

20世纪70年代末，Charnes等学者首先提出了DEA方法(Data Envelopment Analysis)。该方法的基本原理是：将由同类多指标投入和多指标产出组成的系统作为研究对象，以相对效率的概念作为理论基础，通过运筹学的方法，对该系统的相对有效性进行科学合理的评价。该方法的主要模型包括：C2R模型和SE-DEA超效率模型。

假设某个系统由m个投入指标和t个产出指标构成，共有n个决策单元，则C2R模型的数学公式为：

(1)

如果出现多个决策单元DEA有效，那么C2R模型无法对它们进行优先顺序排列，而超效率模型可以有效地解决此问题。SE-DEA超效率模型的数学公式为：

(2)

该模型是对已经判断DEA有效的多个决策单元进行的后续深入评价，得到的评价效率值θ*将不限于0～1之间，θ*值越大，则该决策单元越优。

DEA方法的主要优势在于：该方法涉及的相关模型为管理者针对多输入、多输出的量化数据进行相对效率评价提供了非常好的解决方案。

四、模型构建与数值分析

本文以航空弹药供应保障场站作为研究对象，首先，从定性保障与定量保障两个方面，对航空弹药供应保障场站的评价指标进行相关分析，得到航空弹药供应保障评价指标体系。其次，基于AHP方法构建航空弹药供应定性保障递阶层次结构模型，计算各个场站相对于定性保障指标的权重大小。最后，将AHP方法得到的权重数据与航空弹药供应定量保障指标数据相结合，基于DEA方法计算各个场站在提供航空弹药供应保障方面的效率值，并进行排序，从而可以得到最优的航空弹药供应保障场站。具体的模型构建与数值分析如下。

1.航空弹药供应保障评价指标体系分析

通常情形下，对于航空弹药供应保障场站而言，航空弹药供应保障需要一个强有力的组织指挥系统进行统一协调管理，应当在保障场站建立适当的伪装措施，以躲避敌军的侦察。当然，场站储存的航空弹药种类也是考验保障能力的重要指标，这决定了在未来战场上能够采用多少空中打击形式。与此同时，在后勤支援方面，需要相应的保障人员为航空弹药的维护、保养等方面提供技术支持，需要安全可靠的保障设备确保各类型航空弹药的有效利用，也需要相当数量的备件器材来应对突发情况下的材料短缺、紧急抢修等战备需要。基于上述分析，本文构建了航空弹药供应保障评价指标体系，如表1所示。

其中，一级指标为供应保障能力(A)，二级指标为定性保障指标(B1)和定量保障指标(B2)，三级指标为组织指挥(C1)、伪装防护(C2)、弹药类型(C3)、保障人员(C4)、保障设备(C5)和备件器材(C6)。通常情况下，组织指挥反映场站对不同类型航空弹药统一协调管理的指挥水平。伪装防护反映场站对航空弹药保障库房等设施的伪装防护水平。由于组织指挥和伪装防护难以用定量的方式进行评价，所以，本文将组织指挥(C1)和伪装防护(C2)归类于定性保障指标(B1)。在本文中，弹药类型表示场站为适应不同的作战需求而储存的普通航空炸弹、空空导弹、巡航导弹等航空弹药的种类。保障人员表示在场站内熟悉和掌握航空弹药保障技术的各类专业人员数量。保障设备表示场站为不同类型航空弹药提供安全可靠的保障装备和保障设施的数量。备件器材表示场站为了应对紧急战时需求而储存一定规模的航空弹药和保障设备所需的备件数量。弹药类型、保障人员、保障设备和备件器材可以通过量化的方式进行描述，所以，本文将弹药类型(C3)、保障人员(C4)、保障设备(C5)和备件器材(C6)归类于定量保障指标(B2)。

2.AHP模型分析

由于运用AHP方法可以将定性问题转化为定量问题进行研究，所以，针对航空弹药供应保障评价体系中的定性保障指标(B1)，本文通过AHP方法的基本原理，将其由定性研究转化为定量研究。

首先，构建了航空弹药供应定性保障递阶层次结构模型，如图1所示。该模型的第一层是目标层，即定性保障指标(B1)。第二层是准则层，即组织指挥(C1)、伪装防护(C2)。第三层是方案层，即各个不同的航空弹药供应保障场站。本文以国内某D1～D6场站为例制定航空弹药供应保障评价方案。

其次，在咨询相关航空领域专家和对有关场站调研的基础上，根据相对重要性原则，得到图1中的方案层相对准则层的判断矩阵分别为：

然后，运用根法计算判断矩阵，得到方案层相对准则层的权重，并计算判断矩阵的一致性比率，从而确定判断矩阵的构建是否合理，具体计算结果如表2所示。

由表2可知，由于CR1和CR2均小于0.1，判断矩阵符合一致性检验要求，所以，接受判断矩阵。也就是说，通过AHP方法所得到的各个方案权重可以作为量化数据进行下一步的分析。

3.DEA模型分析

由于定量保障指标(B2)中的数据是量化的，因此可以对D1～D6各个场站中的弹药类型(C3)、保障人员(C4)、保障设备(C5)和备件器材(C6)等指标进行数据采集，获得相应的第一手数据信息。与此同时，结合表2定性保障指标(B1)中有关组织指挥(C1)和伪装防护(C2)的权重数据，可以得到场站航空弹药供应保障数据表，具体数值如表3所示。根据表3数据，可以运用DEA方法对D1～D6场站的航空弹药供应保障相对有效性进行评价。

首先，评价之前需要对场站航空弹药供应保障数据进行输出变量与输入变量的分类。本文假设场站航空弹药供应保障的“输出变量y”体现在三个方面，即y1组织指挥(C1)、y2伪装防护(C2)和y3弹药类型(C3)。“投入变量x”体现在三个方面，即x1保障人员(C4)、x2保障设备(C5)和x3备件器材(C6)。

其次，根据模型的公式(1)和表3数据，运用LINGO软件，可以计算得到D1～D6各个场站航空弹药供应保障的相对效率θ*，具体数值如表4所示。从表4数据可知，D1、D5和D6三个场站的航空弹药供应保障相对有效。由于出现多个场站的航空弹药供应保障相对有效，所以，需要对这些场站开展进一步分析，以确定最优的航空弹药供应保障场站。

然后，根据超效率模型的公式(2)和表3数据，运用LINGO软件，可以得到D1、D5和D6三个场站航空弹药供应保障的效率值θ*，具体数值如表5所示。从表5数据可知，三个场站的航空弹药供应保障效率排序由高到低的顺序是：D1、D6、D5。

基于上述AHP/DEA模型分析，可以得到D1～D6场站航空弹药供应保障效率由高到低的排序是：D1、D6、D5、D2、D4、D3。所以，综合分析可得航空弹药供应保障最优的场站为D1。

五、结 论

本文针对航空弹药的供应保障问题，以场站作为研究对象，对场站的航空弹药供应保障效率进行了研究。首先，考虑了定性保障指标和定量保障指标，创新构建了航空弹药供应保障评价指标体系。其次，运用AHP方法对定性保障指标进行了分析，将定性保障指标转化为量化的权重数值。然后，将AHP方法得到的权重数值与航空弹药供应定量保障指标数据相结合，通过DEA方法中的C2R模型对各个航空弹药供应保障场站的相对效率进行了分析。最后，运用DEA方法中的超效率模型对多个相对有效的场站进行了最终排序，从而得到最优的航空弹药供应保障场站。

本文的主要创新之处在于：不仅构建了新的航空弹药供应保障评价体系，而且基于AHP/DEA方法构建了新的航空弹药供应保障评价模型。通过数值计算可以得到各个场站的航空弹药供应保障效率，从而确定最优的航空弹药供应保障场站，为未来战争期间的航空弹药供应保障问题提供了新的研究视角。本文基于AHP/DEA方法对航空弹药供应保障问题进行了相关研究，而航空弹药供应保障场站的物流路线优化和成本控制等问题是下一步需要深入研究的内容。

[1]李大雷,刘志坚,王艳林.空军场站多机种航空弹药保障能力[J].四川兵工学报, 2012,33(1): 104-105.

[2]吕晓峰,李保刚,周玉柱.基于遗传算法的航空弹药保障人员优化配置[J].计算机与现代化, 2011,5(10):11-14.

[3]齐玉东，闫晓斌, 谢晓方.海军航空兵机动转场弹药装备调运模型[J].火力与指挥控制, 2012,37(12): 171-174.

[4]陈希林,肖明清,王学奇.机载导弹阵地装备前置最优化模型研究[J].系统仿真学报, 2007,19(8):1664-1666.

[5]岳奎志,韩 维,陈小卫,史建国.载机军舰航空弹药贮运系统建模与仿真分析[J].计算机应用, 2011,31(12):3425-3428.

[6]史文强, 李彦庆,陈 练.航母的航空弹药贮运作业解析[J].舰船科学技术, 2013, 35(6):136-141.

[7]Battini D. Dynamic Modeling of Networks and Logistic Complex Systems[D]. Italy Universit Degli Studi Di Padov a, 2008.

[7]Battini D. Dynamic Modeling of Networks and Logistic Complex Systems[D]. Italy Universit Degli Studi Di Padov a, 2008.

责任编校：裴媛慧，孙咏梅

Research on Supply Guarantee of Aerial Ammunition Based on AHP and DEA Methods

QIU Guo-bin

(School of Economics and Management, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China)

Research on supply guarantee of aerial ammunition is an important research field for modern war. aiming at the issue of supply guarantee of aerial ammunition, a new station evaluation system is constructed. making quantitative evaluation for the qualitative guarantee index of aerial ammunition by using AHP method. meanwhile, making evaluation for the quantitative guarantee index of aerial ammunition by using DEA method, including model and super efficiency model, various effective stations of aerial ammunition supply guarantee are sorted, and obtains the optimal aerial ammunition supply guarantee station. The evaluated models and numerical analysis provide a new perspective to research issue of supply guarantee of aerial ammunition during the war by AHP/DEA methods.

aerial ammunition supply；efficiency model；AHP；DEA

2015-10-21

江西省教育厅科技计划项目(GJJ14508)；国家自然科学基金项目(71561019)；江西省高校人文社会科学研究青年基金项目(GL1449)；江西省社会科学规划项目(13GL12)；江西省艺术科学规划项目(YG2013054)；南昌市“十二五”社科规划项目(Jj201401)；南昌航空大学博士启动金(EA201209044)

邱国斌，男，江西宜春人，讲师，博士，硕士生导师，研究方向为运营与供应链管理、项目管理、博弈理论、工业工程等。

F511.41

A

1007-9734(2015)06-0028-05