武器装备科研项目综合效益评估方法研究

郭　杰，何新华，王钰博

(装甲兵工程学院，北京　100072)



武器装备科研项目综合效益评估方法研究

郭杰，何新华，王钰博

(装甲兵工程学院，北京100072)

摘要：武器装备科研项目需要合理配置和科学规划，以提高其总体效益；针对项目产生的效益大多难以量化的问题，在分析武器装备科研项目综合效益分布和构成的基础上，结合某科研项目的实际情况，提出了基于AHP-PCE的武器装备科研项目综合效益评估方法，既给出了各个评估指标的权重，又直接给出了项目完成品质、促进情况、服务情况的准确评估，较好地解决模糊的、难以量化的问题。

关键词：科研项目；综合效益；评估；AHP-PCE

近年来，随着武器装备科研项目和经费逐年增加，部分科研成果在部队推广应用，科研工作取得显著成效。但随着武器装备科研项目的增多，合理配置和科学规划显得十分重要，针对这些问题开展科学的综合效益分析和评估研究，采用定量化的手段分析历年来科研项目数据，总结项目规划和管理方面好的经验和存在问题，并研究提出解决的办法，为武器装备科研在未来一个时期内更好地服务军队建设和军队科研职能转型提供技术支撑，具有十分重要的意义。在武器装备科研综合效益评估中，涉及到大量的复杂现象和多种因素的相互作用，评估中存在大量的模糊现象和模糊概念[1]，需要用模糊综合评估法进行定量处理，但权重通常需要专家的经验知识来确定并不最佳，用层次分析法来确定权重更好，更能提高模糊综合评估的准确性。为此，本文采用层次分析法和模糊综合评估法(AHP-PCE)相结合的方法确定武器装备科研项目综合效益指标体系并确定各指标权重，旨在提高决策的科学性和可靠性。

1武器装备科研项目综合评估指标体系建立

1.1效益的界定

效益是指项目对国民经济所作的贡献，它包括项目本身得到的直接效益和由项目引起的间接效益。然而如何认识武器装备科研效益这个概念，有其独特的内涵和规律。武器装备科研综合效益目标是多元化的，涉及范围很广，既有军事效益、技术效益，也有经济效益。武器装备科研综合效益构成中，军事效益是第一位的，起主导作用的；而经济效益则是服从于军事效益、为军事效益服务的。这是因为，军队担负着保卫国家领土完整、巩固国家政权的神圣职责，军费来源于国家财政拨款，而国家军费投入的目的在于加强军队建设，提高战斗力，以保证其履行职责的需要。因此，讲求军事效益是军事活动包括军事经济活动的根本目的。军事领域的经济效益作为经济范畴，又区别于其他经济效益。它是从经济范畴的角度研究和分析军事经济效益的尺度，是对军事领域经济效益的评估方式。所以说经济效益必须服从并服务于军事效益。

1.2效益评估指标体系

武器装备科研单项效益指标是根据对科研项目计划整体分析，科研计划在某一单项使用目标上达到的程度。主要单项效益指标(二级指标)如下：完成情况；推广应用情况；获奖情况；水平情况；技术创新情况；项目类型；军兵种装备；装备来源；装备生命周期；应急作战部队装备；军民一体化；装备信息化；符合“五项职能”；“两成两力”建设军事斗争装备准备。

武器装备科研综合效益主要从项目完成的品质水平、对技术理论的促进程度、服务装备服务部队的程度3个方面来重点考虑，就这3个1级指标采用层次法聚合以上单项指标，进行详细说明如表1所示。

采用单项效益指标和综合效益指标衡量科研效益主要优势是：

一是正确地反映了武器装备科研效益内涵。科研效益的理解有很多方面和很多层次，单项效益可以解决各个层面上的需求，综合效益则更加像一个定量化的定性指标，能够总体反应科研效益水平，二者紧密联系、不可分割。忽略任何一个方面，就等于割裂了二者之间的有机联系。

二是恰当地反映了武器装备科研效益的基本属性。科研效益的本质属性就是如何合理、有效地利用有限的资源，使其充分满足装备维修领域的各种需求。单一方面的分析理解都是不完全的，在实际应用中是没有意义的。

三是客观地反映了武器装备科研的发展趋势。科研效益评测的目的是为今后装备发展和保障提供决策依据，武器装备科研项目效益数据与项目数量的比较可以客观的反映这一趋势。

表1　武器装备科研综合效益评估指标体系

2基于AHP-PCE的评估方法

模糊综合评估方法(FCE)是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法[2]。但是FCE计算前提条件是要确定复杂问题中多个相互影响的评估指标的权重，FCE直接给出这些权重十分困难。而19世纪70年代美国运筹学家T.L.Saaty提出的层次分析法[3](AHP)正是擅长通过分析问题，将复杂问题分解为多个子问题，通过两两比较并最终给出各指标权重。为此结合上述两种方法提出基于AHP-PCE的评估方法，能够适用于解决武器装备科研项目效益评估中指标范围广，数量多，难量化等问题。

AHP-PCE评估方法解决问题的思路是：首先，将问题分解成不同的组成因素，并形成一个层次结构模型；然后，对模型中每一层因素进行两两比较，给出相应的比例标度并构造出所有的判断矩阵；再用数学方法确定每一层的全部因素权重；最后通过综合计算各层因素的权重，得到最底层相对于最高层的组合权重，以此作为评估的依据。

2.1建立层次分析模型

构建好层次结构模型，对解决问题十分重要，它决定了分析结果有效程度。层次结构模型构建是建立在分析者对问题深入认识基础之上。建立评估指标体系层次分析模型，如图1所示。

2.2建立各层判断矩阵

递阶层次结构建立后，上下层之间元素的隶属关系就被确定。根据图1的评估指标体系的层次结构关系，分别构造A—B、B1—C、B3—C判断矩阵。以A—B矩阵为例：

图1　评估指标体系层次分析模型

AB1B2B3B1b11b12b13B2b21b22b23B3b31b32b33

由此得A—B的判断矩阵B：

其中bij(i,j=1,2,3 )是Bi、Bj比较的结果，bij为i元素比j元素的相对重要程度。

确定元素的相对重要程度可采取两两比较的方法，用1～9 标度赋值法[4]表示：1为同等重要；3为比较重要；5为明显重要；7为十分重要；9为绝对重要；2、4、6、8为上述相邻判断的中值。

表3　判断矩阵

2.3计算权重和一致性检验

指标权重确定是对系统进行评估的重要部分，它是各指标在系统评估中所具重要性的反映，对评估结果有很重要的影响。权重确立是否科学合理直接影响评估结果正确性。权重确定方法有很多，如特征向量法、层次分析法、多元统计法、熵值赋权法等，在上述确定指标权重的方法中，较成功的主要是层次分析法(AHP)。

在3.2中判断矩阵B=(bij)的最大特征根λmax及对应的特征向量通过“幂法”或“和积法”或“根法”求出，求得对应特征向量也是各项准则的权重系数，以平均值作为检验判断矩阵一致性指标(CI)：

(1)

判断矩阵维数n越大，判断一致性越差，故放宽对高维判断矩阵一致性要求，引入修正值RI，见表4，并取更合理的CR=CI/RI为衡量判断矩阵一致性指标，当CR<0.1时，认为判断矩阵具有满意一致性[5]。

表4　修正值RI参照表

2.4模糊综合评估模型

模糊综合评估(FCE)是一种根据模糊数学隶属度理论[6]把定性评估转化为定量评估的方法。它具有结果清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。其方法如下：

构建因素集U：u={u1,u2,…,un},n个评估指标；

构建评估集V：v={v1,v2,…,vm},m个评估等级集合，vj代表第j个评价结果，j=1，2，…，n；

进行单因素模糊评价，rij表示某被评估对象从因素ui来看对等级模糊子集vj的隶属度。邀请专家对各项指标进行评判，将结果汇总得到模糊评估矩阵R。即：

利用加权平均M(·，⊕)模糊合成算子[7]将层次分析法求出的ω与R合成得到模糊综合评估结果向量S。计算时先相乘再求和，如果求和得出的结果比1大，那么结果取1，公式如下：

(2)

3基于AHP-PCE方法的武器装备科研项目评估示例

1) 构建模糊综合评估层次模型，模型构建如图2所示。

2) 一级指标权重计算。3个一级指标权重，采用层次分析的方法求出指标权重。构造判断矩阵B=(bij)

即

随机一致性比率CR=0.096 1<0.1

因此，认为层次分析排序的结果有满意的一致性，即权系数的分配是非常合理的。其对应的特征向量作归一化处理得：

ωa=(0.640 6，0.066 8，0.292 6)

图2　武器装备科研项目评估层次模型

3) 计算二级指标权重。同理，仍采用层次分析的方法来求出指标权重。

项目完成的品质水平的权重：

ωa=(0.173 5, 0.080 5, 0.548 8, 0.197 2)

对技术理论的促进情况的权重：

ωb=(0.100 0, 0.900 0)

服务装备服务部队情况的权重：

ωc=(0.105 1， 0.506 3， 0.054 4， 0.131 0， 0.203 2)

4) 确定评估集。用语义学标度分为4个测量等级：优、良、中、差。为了便于计算，将主观评估的语义学标度进行量化，并依次赋值为4、3、2及1。

即：V={v1,v2,v3,v4}={优(xi>3.5)、良(2.5≤xi≤3.5)、中(1.5≤xi≤2.5)、差(xi≤1.5)}

5) 构建模糊评估矩阵。综合评估向量：

=(0.395，0.143，0.391，0.071)

以此类推求出其他评估。

项目完成的品质水平的评估向量：

A1=ωa∘R=(0.231，0.208，0.399，0.162)

对技术理论的促进情况的评估向量：

B1=ωb∘R=(0.411，0.134，0.241，0.214)

服务装备服务部队情况的评估向量：

C1ωc∘R=R=(0.220，0,312，0.097，0.371)

6) 对综合评分值进行等级评定。评定如下：

V=4×0.395+3×0.143+2×0.391+1×0.071=2.862

Va=4×0.231+3×0.208+2×0.399+

1×0.162=2.508

Vb=4×0.411+3×0.134+2×0.241+

1×0.214=2.742

Vc=4×0.220+3×0,312+2×0.097+

1×0.371=2.381

由计算结果可知：

XX项目总体评估为“良”；

XX项目项目完成的品质水平为“良”；

XX项目对技术理论的促进情况为“良”；

XX项目服务装备服务部队情况为“中”。

4结语

本文根据武器装备科研项目效益评估指标体系，提出AHP-PCE评估方法，构建了武器装备科研项目评估层次模型，成功开发了“武器装备科研效益评估系统”，并成功用于某部历年来项目效益分析与评估中，取得了良好效果，实现预期目的。以下是某部武器装备科研项目综合效益评估效果，如图3所示。

图3　某部武器装备科研项目综合效益评估系统界面

参考文献：

[1]吴秉坚，模糊数学及其经济分析[M].北京：中国标准出版社，1994.

[2]胡永宏，贺恩辉.综合评价方法[M].北京：科学出版社，2000：167-188.

[3]孙同云.模糊软集合和贝叶斯公式在确定指标权重中的应用[J].重庆工商大学学报(自然科学版)，2014，31(5)：34-38.

[4]SAATY T L.The Analytic Hierarchy Process—Hill[M].New York,1980.

[5]钱颂迪.运筹学[M].北京：清华大学出版社，2009：457.

[6]ZADEHL.Fuzzy sets[J].Information and Control 1965,8(3):338-353.

[7]李士勇，工程模糊数学及应用[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2004.

(责任编辑周江川)

本文引用格式：郭杰，何新华，王钰博.武器装备科研项目综合效益评估方法研究[J].兵器装备工程学报，2016(4):20-23.

Citation format:GUO Jie, HE Xin-hua, WANG Yu-bo.Comprehensive Benefit Evaluation’s Research for Weapon and Equipment Project[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(4):20-23.

Comprehensive Benefit Evaluation’s Research for Weapon and Equipment Project

GUO Jie, HE Xin-hua, WANG Yu-bo

(The Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract:To improve the overall benefit, weapon and equipment research project needs rational configuration and scientific planning. For obstruction in the quantification of the most projects’ production, we brought out a comprehensive evaluation method of weapon equipment research project based on AHP-FCE which on the basis of analyzing the distribution and structure of the comprehensive benefit of the research project of weapon equipment. Not only weights of evaluation index were given, but also the accurate assessment of the quality of the project, the promotion of the situation and the service condition were given. It can solve the problem of fuzzy and difficult in quantifing.

Key words:scientific research project; comprehensive benefit; evaluation; AHP-FCE

文章编号：1006-0707(2016)04-0020-04

中图分类号：G304；TJ9

文献标识码：A

doi:10.11809/scbgxb2016.04.006

作者简介：郭杰(1986—)，男，助理工程师，主要从事信息安全研究。

收稿日期：2015-11-09；修回日期：2015-12-15

【装备理论与装备技术】