基于AHP的电子对抗装备维修保障系统评估模型*

2010-08-11黄振和

舰船电子工程 2010年2期

赵健黄振和

(电子工程学院合肥 230037)

1 引言

电子对抗装备在信息作战中的地位凸显重要,电子对抗装备表现出易受敌精确打击,装备结构复杂,战损率高等特点,使得电子对抗装备保障对象多,保障内容杂,指挥组织协调困难。随着以计算机为核心的高技术在电子对抗战装备保障领域的广泛应用,如何合理的判断电子对抗装备维修保障系统的性能成为了一个重要的研究课题。电子对抗装备维修保障系统性能的高低,直接影响到保障任务的完成。笔者根据层次分析方法,以电子对抗装备维修保障系统为测评对象,结合电子对抗装备维修保障的特点,建立了一种基于层次分析法的评估模型,该模型将决策者的主观判断和逻辑推理联系起来,对决策者的推理过程进行量化描述,为科学评估电子对抗装备维修保障系统提供科学依据和基本思路。

2 电子对抗装备维修保障系统评估的层次结构

层次分析法(Analytic Hierachy Process,简称AHP)是国外20世纪70年代末提出的一种定性、定量分析相结合的多准则决策的分析方法。这种方法适用于结构较为复杂、决策准则较多而且不易量化的决策问题。其基本内容是:首先根据问题的性质和要求,提出一个总的目标,然后将问题按层次分解,对同一层次的诸因素通过两两比较的方法确定相对于上一层目标的各自的权系数。这样层层分析下去,直到最后一层,即可给出所有因素相对于总目标而言的按重要性程度的一个排序。

结合电子对抗装备维修保障的特点,找出影响电子对抗装备维修保障系统性能的各种因素,将这些因素按目标、准则、方案进行分类,得出如图1所示层次结构示意图。本文着重探讨电子对抗群装备维修保障系统的能力评估模型和方法。电子对抗装备维修保障系统的构成要素主要包括指挥机构编成、指挥员决策能力、维修人员的素质、器材储备标准、器材仓库的配置、配备的指挥自动化系统及故障自动检测或诊断设备等[1]。为便于说明问题,图中选取了现有的和拟建的系统D1、D2、D3共三个,分别体现了上述要素组合的数量及质量的差异(详略)。

3 判断矩阵及一致性检验

3.1 基本原理

影响电子对抗装备维修保障系统评估的因素众多,在评估模型中主要考虑了3个决策因素的影响。其中保障指挥能力是衡量系统作为指挥主体完成指挥保障任务所必备的决策因素,是维修保障信息传递的关键,是偏重于指挥主体能力的指标;装备维修保障和器材保障是战时电子对抗装备维修保障指挥的主要内容,也是装备维修保障活动的关键所在,它们的能力水平不仅依赖于指挥客体,即维修、器材保障分队,更主要的是依赖于系统的指挥主体人的作用。因此衡量这两个指标,能够准确地反映出系统关键要素在总体效能指标中的作用。它们又分别受到各子决策因素的影响,采用专家打分法对各层因素分别进行两两比较,并引入1～9的标度将这种比较结果进行量化,构成判断矩阵。

图1 电子对抗装备维修保障系统评估层次结构示意图

由两两对比得到的判断矩阵,通常是根据人们主观判断得到的,免不了带有估计误差,出现判断上的不一致性,导致特征值及特征向量也有偏差。因而需要利用一致性指标C.I.进行检验,其中:

式中,n是判断矩阵的维数;λmax是各判断矩阵的最大特征值。

一般只要C.I.≤0.1,就可以认为判断矩阵是满意的。

判断矩阵的维数n越大,判断的一致性将越差。于是引入随机一致性指数R.I.,其数值如表1所示。

表1 随机一致性指数

然后得出相对一致性指数C.R.,其中:

若C.R.＞0.1,则应修改判断矩阵。

对于判断矩阵的最大特征根和相应的特征向量,可利用一般的线性代数的方法进行计算。但从实用的角度看,一般采用近似方法计算。较理想的是方根法,基本原理简述如下[2]:

式中,aij是采用专家打分法对同一层因素两两比较得到的判断矩阵中的数值。

wi即特征向量w的第i个分量。

3)求λmax

3.2 判断矩阵A-B

对于目标层A:电子对抗装备维修保障系统效能评估的判断矩阵如表2所示,其中W是根据式(3)、(4)计算得到的特征向量,表的最后一栏列出了按式(1)、(2)、(5)计算的 C.I.、C.R.和 λmax,其余同。

表2 判断矩阵A-B

3.3 判断矩阵B-C

3.3.1 判断矩阵B1-C

对于保障指挥能力,其各准则层的因素两两比较得到的判断矩阵如表3所示。

表3 判断矩阵B1-C

3.3.2 判断矩阵B2-C

对于维修保障能力,其各准则层的因素两两比较得到的判断矩阵如表4所示。

表4 判断矩阵B2-C

3.3.3 判断矩阵B3-C

对于器材保障能力,其各准则层的因素两两比较得到的量化判断矩阵如表5所示。

表5 判断矩阵B3-C

3.4 判断矩阵Ci-D

同理求3个电子对抗装备维修保障系统相对于上述子准则层的11个标准中每一个的全系数。对图1中的D1、D2、D3三个电子对抗装备维修保障系统,成对比较得到判断矩阵Ci-D,(i=1,2,…,11),如表6所示。

表6 判断矩阵Ci-D

由各属性按列组成的相应特征向量矩阵D。

4 层次总排序及电子对抗装备维修保障系统效能比较结果

通过以上分析计算可得到子准则层C对目标层A的权重为:W=[0.3072 0.0576 0.1728 0.1024 0.0780 0.1248 0.0208 0.0364 0.0132 0.0715 0.0363]T,可按权重进行排序为:指挥员决策能力、指挥手段能力、机动抢修能力、指挥机构运行效率、伴随维修能力、器材储备情况、计算机辅助决策、后送维修能力、器材补给能力、远程支援维修能力、器材消耗预计能力。

从而有3个电子对抗装备维修保障系统的相对权重D3