基于ANP的新型装甲装备保障能力综合评估方法研究

白　桦，穆　歌

(装甲兵工程学院 装备指挥与指挥管理系，北京　100072)



基于ANP的新型装甲装备保障能力综合评估方法研究

白桦，穆歌

(装甲兵工程学院 装备指挥与指挥管理系，北京100072)

针对层次分析法(the analytic hierarchy process,AHP)进行装备保障能力评估的缺陷，在充分考虑新型装甲装备保障能力评估特殊性的基础上，研究了基于网络分析法(the analytic network process，ANP)的新型装甲装备保障能力评估框架，给出了影响装备保障能力的主要指标集，分析了各指标间的影响关系，建立了装备保障能力评估的ANP模型，提出了基于ANP法的新型装甲装备保障能力评估思路，并通过实例进行了模型验证，为基于使命的新型装甲装备保障能力评估提供了参考。

ANP；新型装甲装备；保障能力；指标权重；评估

本文引用格式：白桦，穆歌.基于ANP的新型装甲装备保障能力综合评估方法研究[J].兵器装备工程学报，2016(8):66-72.

新型装甲装备保障能力评估主要是针对列装新型装甲装备的部(分)队开展的保障能力的综合评价，包括3个方面的评价，一是针对某个型号装备保障能力评估；二是针对大量列装新型装甲装备部(分)队的装备保障能力综合评估；三是对部(分)队的装备战备完好性、使用分队、保障分队或装备机关的保障能力进行职责性评估；还可对其所属的某项具体保障指标进行专项评估。

近年来，为促进新型装甲装备的有效应用，研究人员对新型装甲装备的保障能力评估展开了系列研究，形成了较多新型装甲装备保障能力评估方法和模型，但限于新型装甲装备的特殊性，诸如文献[1-3]多注重分析影响新型装甲装备保障能力评估的指标体系，对各种因素对保障能力的影响程度及其深层次影响机理的研究尚不充分，特别是各因素之间相互影响及反映这些指标间影响关系的评估方法尚不多见。网络分析法(ANP)是20世纪90年代后期在层次分析法(AHP)的基础上发展起来的一种适合处理带有反馈和依存关系的多目标决策方法，能够有效地、科学地描述指标间的影响关系，增加评估的准确性，适用于评估体系存在内部依存和反馈效应的复杂系统[4]。本文在分析新型装甲装备保障能力评估特殊性的基础上，引入ANP法对新型装甲装备的保障能力进行评估，通过建立新型装甲装备的ANP评估模型，采用计算极限加权超矩阵对效能指标权重进行排序的方法，实现对新型装甲装备保障能力的科学评估。

1　基于ANP的新型装甲装备保障能力评估过程

基于ANP的新型装甲装备保障能力评估过程的关键步骤是界定评估目标和准则、确定各个准则的权重、分析影响目标元素间的依赖和反馈关系、建立网络层次结构，最终进行综合评估[5]。

1) 确定目标、准则。通过对决策对象进行详细的描述、阐释，确定该决策对象的目标、准则和子目标。

2) 构建ANP评估模型。依据上一步确定的目标、准则，确定决策对象涉及的决策元素间相互关系，并将其转化为网络结构。

3) 构建ANP超矩阵，计算权重向量。

4) 构建ANP极限超矩阵，通过计算得到长期稳定的超矩阵。

5) 极限相对排序，获得最终排序结果。

按照ANP法评估的方法步骤建立新型装甲装备的保障能力评估过程，如图1所示。

图1　新型装甲装备的保障能力评估过程

步骤1为建立新型装甲装备保障能力的ANP网络模型，主要包括确立评估指标、规范化指标、确定指标权重、确定评估目标和准则、建立网络模型。

步骤2为构造新型装甲装备保障能力的ANP极限加权超矩阵，主要包括构造评估判断矩阵、无权超矩阵、加权超矩阵、极限加权超矩阵，求出相应指标的权重值。

步骤3为计算新型装甲装备的保障能力，主要从步骤2中获得各指标间的权重关系，通过与规范化的指标值加权求和，确定保障能力。

2　新型装甲装备保障能力的ANP评估建模

2.1构建新型装甲装备保障能力ANP网络模型

2.1.1建立新型装甲装备保障能力指标体系

装备保障能力评估首先要科学地描述被评估系统，这个描述过程也是分析保障需求和系统功能机理的过程，其结果是建立能完整地反映评估目的和要求的评估指标体系。评估指标体系是装备保障要素分类归属的直观体现，也是评估活动的纲领性文件。根据构建的指标体系并结合具体实际，就能更好地指导部队准确分析保障能力建设的发展趋势，查找保障能力建设过程中与目标、要求存在的差距，从而提出更为科学、合理的装备保障建议。根据新型装甲装备保障能力要素分析以及评估指标体系建立的指导思想和原则，建立新型装甲装备保障能力评估指标体系，如图2所示。

2.1.2基于ANP的评估指标体系网络结构模型

根据ANP 的基本原理，对图2所示的新型装甲装备保障能力评估指标体系进行改造建模。将新型装备保障能力评估指标体系划分为控制层和网络层。假设构建的ANP网络结构中，控制层准则为R1,R2,R3,…,Rm，网络层元素组为C1,C2,C3,…,Cn，元素组Cj中元素为Cj1,Cj2,Cj3,…,Cjk。可以看到，网络层各能力元素组中的能力元素组之间相互影响和相互联系、各能力元素组之间的相互依存关系，如图3所示[6]。

显然，图3中控制层各保障能力的实现，决定于网络层各指标，且这些指标间又通过控制层存在着相互依存和反馈的关系。

2.2构造ANP极限加权超矩阵

2.2.1构造判断矩阵

图2　新型装甲装备保障能力评估指标体系

图3　基于ANP的新型装甲装备保障能力

标度描述1i因素与j因素相比,同等重要3i因素比j因素稍重要5i因素比j因素明显重要7i因素比j因素强烈重要9i因素比j因素极端重要2、4、6、8上述相邻判断的中间值

2.2.2计算判断矩阵

同理，可得到在不同次准则下元素组Ci中元素的权重向量。这些的权重向量可组成一个权重向量矩阵，记为wij。

矩阵wij中的列向量表示元素组Ci中元素Ci1,Ci2,…,Cif相对于元素组Cj中元素Cj1,Cj2,…,Cjf的重要性权重向量。如果元素组Cj中元素不受Ci中元素的影响，则wij=0。

2.2.3构建超矩阵

将所有网络层元素的权重向量矩阵组合，可构建在控制层准则Rs下的超矩阵，记为W。

2.2.4确定元素组权矩阵

以控制层元素Rs(s=1,2,3,…,m)为准则，以元素组Cj(j=1,2,3,…,N)为次准则，比较网络层各元素组相对于元素组Cj(j=1,2,3,…,N)的重要性大小，得到在准则(Rs,Cj)下，关于网络层各元素组的判断矩阵，记为A(Rs,Cj)。

计算判断矩阵的特征向量并进行归一化处理，得到元素组权矩阵，记为A。

2.2.5构建加权超矩阵

3　新型装甲装备保障能力评估应用

3.1新型装甲装备保障能力实例

基于ANP的新型装甲装备保障能力评估指标网络结构模型基础是构建底层指标的相互影响关系模型，以新型装甲装备保障能力计算为例，参考某新型装甲装备，并根据实际作战要求，确定装备保障能力评估底层指标关系模型如表2所示。

表2　新型装甲装备保障能力评估底层指标关系

3.2新型装甲装备保障能力ANP评估模型求解与分析

3.2.1基于SD的模型构建

根据评价指标体系和表3设立元素组及元素之间的连接，建立SD软件能识别的ANP链接，如图4所示。

图4　新型装甲装备保障能力评估SD软件模型

3.2.2判断矩阵和超矩阵构建

判断矩阵是对评价指标之间的重要度比较。采用表1所示的九分制比较各个指标的优势度并进行专家打分。数据输入完成之后，可在SD软件computation菜单中分别选择[Computations]-[Unsighted Super Matrix]命令，生成全局超矩阵如图5(部分)。

图5　未加权全局超矩阵(部分)

3.2.3加权超矩阵及全局权重计算

在网络层次分析法中，未加权矩阵必须处理成加权超矩阵。加权矩阵A的计算过程可在SD软件中实现，加权矩阵生成之后，可在SD软件中的主界面中单击[Computations]-[weighted Super Matrix]菜单命令，生成全局的加权超矩阵如图6所示(部分)。最后，在SD软件主界面，单击[Computations]-[Priorities]命令，生成指标的全局权重如图7所示(部分)。

3.2.4评估指标权重确定

通过上述演算，最终可计算出新型装甲装备保障能力评估指标体系权重，如表3所示。

3.2.5综合评价

本节运用基于ANP的新型装甲装备保障能力评估方法，对装备系统战备水平保障能力指标中的战备完好性进行示范性评估计算。计算方式采用线性加权的数学模型，如式(1)所示：

(1)

其中，ωj表示第j个指标的权重，xij表示三级指标分数，yi表示第i个评估对象的评估值。

图6　加权超矩阵(部分)

图7　全局指标权重(部分)

目标一级指标权重二级指标权重三级指标权重新型装甲装备保障能力A装备系统装备完好性B10.012746使用分队保障水平B20.041655保障分队保障水平B30.098171技术状态D10.005223故障率比D20.002273平均修复时间D30.001916剩余寿命比D40.003334保障人员D50.019003维修机具设备D60.004758保障设施D70.004757装备维护D80.008380技术资料D90.004757保障人员D100.038988保障装备D110.007157维修储供设备D120.004757维修器材D130.024211保障设施D140.005123装备维修D150.010778技术资料D160.007157第i台装备完好性e10.003107第i台装备配套性e20.002116第i台装备故障率比e30.002273第i台装备平均修复时间比e40.001916第i台装备剩余寿命比e50.003334满编率e60.007778称职率e70.005388在位率e80.005837满足率e90.002659利用率e100.002099作业面积达标水平e110.001148储存面积达标水平e120.000435设施配套性e130.001900安全性e140.001274及时性e150.004685规范性e160.003695齐套性e170.002568规范性e180.002189满编率e190.011917称职率e200.015452在位率e210.011619完好性水平e220.001078配套性水平e230.003814匹配性e240.002265满足率e250.003392利用率e260.001365战备器材基数达标率e270.001329战备器材品种达标水平e280.002011战备器材数量达标水平e290.001865周转器材满足率e300.008989周转器材利用率e310.002869信息管理水平e320.007148作业面积达标率e330.001479储存面积达标率e340.000693设施配套性e350.001263安全性e360.001688修理质量e370.007125时效性e380.003653齐套性e390.003983规范性e400.003174

续表(表3)

通过专家打分，战备完好性下的三级指标分数如表4所示。由表4计算得出二级指标分数如表5所示。

表4　三级指标分数

表5　二级指标分数

最后求出战备完好性指标分数为83.94，评分等级为良好。

4　结束语

通过对新型装甲装备保障能力评估特殊性的分析，针对性地引入ANP进行了新型装甲装备保障能力评估研究，建立了新型装甲装备保障能力ANP评估框架；通过实例进行了模型可行性和有效性验证。相对基于树状指标体系的效能评估，ANP法考虑了新型装甲装备保障能力指标间的相互影响和各层间的反馈关系，有效克服了AHP法的不足，从而获得与实际较为贴近的指标权重，保持了较好的系统特性。通过算例仿真，对模型的有效性和可行性进行了验证。但新型装甲装备保障能力还需依靠装甲装备的作战兵力，在实际作战使用环境下完成任务的程度来进一步评定。因此，下一步工作重点是通过基于使命的新型装甲装备保障能力评估对模型进行完善和改进，为实际作战环境下新型装甲装备的保障提供参考。

[1]李建印.基于BP神经网络的装备保障能力评估研究[J].管理评论,2014,26(12)：182-188.

[2]袁洪涛,冯振声.装甲装备维修保障能力评估初探[J].兵工学报,2000,79(3)：59-64.

[3]肖丁,陈进军,苏兴.装备保障能力评估指标体系研究[J].装备指挥技术学院学报,2011,22(3)：42-45.

[4]王稳平,张伟华,孙鹏.基于ANP法的TIDS作战效能评估[J].计算机工程与设计,2012,33(11)：4176-4181.

[5]邵春甫,李星.网络分析法应用于科研项目评价体系[J].项目管理技术,2011,9(3)：88-92.

[6]陈建球,唐涛.改进ANP的无线闭塞中心管控能力评价模型[J].交通运输工程学报,2015,15(1)：108-118.

[7]江雷，任德奎，张宁，等.BP神经网络在装备保障性评估中的应用 [J].四川兵工学报，2014(10):74-76.

(责任编辑唐定国)

Evaluation of New Armored Equipment’s Support Capability Based on ANP

BAI Hua， MU Ge

(Department of Equipment Command and Administration，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China)

In illusion to the limitation from equipment’s support capability evaluation with (the analytic hierarchy process)AHP, with considering the characters of the evaluation of new armored equipment support capability, this paper researched on the evaluation frame of new armored equipment’s support capability based on ANP, and put forward the main index dictionary of new armored equipment’s support capability, with analysis of indexes relationship, and set up the evaluation model with ANP for new armored equipment’s support capability, and formed a way to evaluation of new armored equipment’s support capability based on ANP and validated the model with an example, which provides theory-reference for the next evaluating new armored equipment’s support capability based on mission.

ANP；new armored equipment；support capability；index weight；evaluation

2016-02-10；

2016-03-25

白桦(1986—)，男(蒙古族)，硕士研究生，主要从事装备保障研究。

10.11809/scbgxb2016.08.015

format:BAI Hua，MU Ge.Evaluation of New Armored Equipment’s Support Capability Based on ANP[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(8):66-72.

TJ06

A

2096-2304(2016)08-0066-07

【后勤保障与装备管理】