AHP在导弹装备维修质量评估参数体系的应用*

王志同 徐 扬 钟 峰

(91880部队 青岛 266300)



AHP在导弹装备维修质量评估参数体系的应用*

王志同 徐 扬 钟 峰

(91880部队 青岛 266300)

论文利用层次分析法构建了导弹装备维修质量评估参数体系模型,并结合具体实例,构造出某型导弹装备各级参数的专家判断矩阵,对其一致性进行检验,得出了各评估参数的权重。模型计算结果证明该方法具有较好的可行性。

层次分析法; 质量评估; 参数体系

Class Number TJ760.7

1 引言

维修(Maintenance)是为使装备保持、恢复或改善到规定状态所进行的全部活动[1]。导弹装备的维修历来受到军队的重视,并经济、有效地保障了军队作战、训练和战备工作,在国防建设中发挥了重要作用。随着高新技术的发展及其在导弹装备中的应用,不仅对维修提出了更新更高的要求,而且也提供了新的手段,使以维修工程为主干的维修理论与技术得以发展。在导弹装备维修管理工作中,质量评估是一个非常重要的内容,利用层次分析法,建立完善的维修质量评估体系,合理地评估导弹装备维修质量,对保证导弹装备的维修质量,提高维修管理水平,节约导弹装备维修经费等有着十分重要的意义。

层次分析法是一种将定性与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法[2]。该法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,对两两指标之间的重要程度作出比较判断,建立判断矩阵,通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量,就可得出不同方案重要性程度的权重,为最佳方案的选择提供依据[3～4]。因此,层次分析法是初选综合评估参数常用的方法之一。

2 建立导弹装备维修质量评估参数体系

要准确、全面地描述导弹装备的维修质量,需要建立代表不同特征的多参数评估体系,从而定量地从多个角度、多个方面、不同阶段来进行评估。

多参数评估体系的构建首先要对评估参数进行初选,这是一个先粗后细、逐步求精的过程,是对评估对象的认识逐步深入的过程。维修质量的构成要素很多,各要素间的关系又较为复杂。初选维修质量综合评价参数时,采用层次分析法对总目标进行层层分解,构建初步的评价参数体系框架[5]。具体步骤为:

首先,将总目标A层细分为几个相互独立的子目标,形成第一层;其次,对不同的子目标分别进行进一步地细分,形成第二层、第三层…。继续细分,直到不能再分为止。这样构建的评价参数体系,其结构就是一个具有多个层次的树形结构。

通过对实际中部队维修保障任务开展情况进行深入了解及查阅相关文献[6～8],综合专家的意见,建立导弹维修质量参数体系如图1所示。

图1 导弹装备维修质量评估体系

3 应用层次分析法进行评估参数权重分析

在导弹装备维修质量评估参数体系建立后,进行综合评价,就需要确定各参数权重。确定权重的方法很多,采用层次分析法计算各层指标的权重[9～11]。其步骤包括:

1) 建立递阶层次结构

这是计算各指标权重最重要的一步,即把复杂问题分解为称之为元素的各级,把这些元素按属性不同分成若干级以形成不同层次。同一层次的元素作为准则对下一层次的某些元素起支配作用,同时它比受上一层次元素的支配,从上至下支配关系形成一个递阶层次。

2) 构造两两比较判断矩阵

在建立递阶层次结构后,上下层次之间元素的隶属关系就被确定了。每一层次所含各元素均可用上一层次的一个元素作为比较准则来做相互比较。当以上一层次某元素作为比较准则时,可用一个比例标度aij来表述某一层次中第i个元素与第j个元素的相对重要性。aij的取值一般取正整数1～9及其倒数,当相互比较的元素的重要性可用具有实际意义的比值来说明时,aij的值即可取这个比值。这样的aij构成的矩阵称为比较判断矩阵A

A=(aij)

3) 计算单一准则下元素的相对权重

求解判断矩阵包括两个方面的内容,其一为计算矩阵的最大特征根及其对应的特征向量,其二为一致性检验(检验构造的判断矩阵是否具有满意的一致性)。

计算矩阵的最大特征根及对应的特征向量,在数学上是一个较为复杂的问题,在精度要求不高的情况下可以采用和近似方法计算各判断矩阵的最大特征λmax根和单排序的权向量,并同时计算一致性指标CI,其公式为:CI=(λmax-n)/(n-1)。

根据阶数n,查表找出对应的平均随机一致性指标RI,最后计算一致性比例CR,CR=(CI)/(RI)。

当CR<0.1时,一般认为判断矩阵的一致性是可以接受的。

4) 总排序和一致性检验

计算同一层次中所有元素对于最高层(目标层)的相对重要性标度(即全成排序权重向量)称为层次总排序。这一过程是从最高层次向最低层次逐层进行的。设已计算出k-1层上m个元素相对于总目标的排序权重向量W(k-1)=(W1(k-1),W2(k-1),…,Wm(k-1))T,而以第k-1层第j个元素作为比较准则时,第k层n个元素的排序权重向量设为Pj(k)=(P1jk,P2jk,…,Pnjk)T,其中不受j支配的元素的权重为零。令P(k)=(P1k,P2k,…,Pnk)T,则第k层上各元素相对于总目标的排序权重向量W(k)如下:

或

当C.R.(k)<0.1时,认为递阶层次结构在k层水平以上的所有判断具有整体满意的一致性。

4 应用实例

根据上面的分析,结合某型导弹装备,通过咨询专家,采用层次分析法中1～9比例标度构造出各层的判断矩阵如下[12]:

1) 二层指标判断矩阵

2) 三层指标判断矩阵

3) 各层单排序和一致性检验

经计算二层判断矩阵B的权重向量为w(2)=(0.586,0.218,0.124,0.012)T,最大特征根λmax=4.020,CI=0.007,查表得RI=0.89,由此得CR=0.008<0.1,可见判断矩阵满足一致性要求。

导弹装备修竣质量判断矩阵B1的权重向量为P1(3)=(0.108,0.108,0.052,0.057,0.025,0.247,0.402)T,最大特征根λmax=7.193,CI=0.032,查表得RI=1.36,由此得CR=0.024<0.1,可见判断矩阵满足一致性要求。

4) 总排序和一致性检验

经计算求得

W(3)= (0.063,0.063,0.030,0.033,0.015,0.145,

0.236,0.055,0.164,0.067,0.037,

0.007,0.0036,0.018,0.018)TCI(3)=(CI1(3),CI2(3),CI3(3),CI4(3))W(2)

=(0.032,0,0.004,0)(0.586,0.218,0.124,0.072)T=0.0192

RI(3)=(RI1(3),RI2(3),RI3(3),RI4(3))W2=(1.36,0,0.52,0.52)(0.586,0.218,0.124,0.072)T

=0.8989

CR(3)=CR(3)/RI(3)=0.021<0.10

因此满足整体一致性要求。

根据总的排序,可以看出主要性能指标下降率、一次交验合格率、能耗升高率三项指标对导弹装备的维修质量影响较大,而工具、备品、附件齐全率、能源消耗费两项指标对导弹装备的维修质量影响比较小。实例结果表明,各项指标对导弹装备维修质量的影响与导弹装备维修实际情况比较一致。

5 结语

利用层次分析法建立的导弹装备维修质量评估参数体系,可以比较准确地评估各项指标对导弹装备维修质量的影响程度,具有步骤清晰、计算简单、易于实现、可操作性较强的优点,能够较好地评估导弹维修质量评估参数体系,为导弹维修提供了一套科学的、与导弹技术发展相适应的维修质量评判工具。

[1] 甘茂治,康建设,高崎.军用装备维修工程学[M].第二版.北京:国防工业出版社,2005:1-30.

[2] 许树柏.层次分析法原理[M].天津:天津大学出版社,1988:1-50.

[3] 王莲芬,许树柏.层次分析法引论[M].北京:中国人民大学出版社,1990:1-100.

[4] [美]防务与系统管理学院.风险分析与管理指南[M].北京:航空工业出版社,1992:1-120.

[5] 孙明谦,张玉柱.军械保障指挥自动化系统效能评估指标体系研究[J].军械工程学院学报,1998,10(4).

[6] 李会山,郑炳良,王亮,等.车辆器材保障能力的综合评价[J].天津工业大学学报,2001,20(1):31-33.

[7] 王学义,孙德宝.部队装备保障能力评价研究[J].军械工程学院学报,2002,14(1):42-46.

[8] 陈叶菁.装备维修保障设计方案评估方法研究[D].长沙:国防科技大学,2006:18-55.

[9] 苗政,单政伟,安钊.层次分析法在修理级别分析中的应用[J].装甲兵工程学院学报,2004,18(4):84-86.

[10] 王静.导弹武器装备维修性定量指标的评估验证[J].质量与可靠性,2007,3:16-19.

[11] 杜红梅.导弹武器装备维修质量评判系统方法研究[J].装备指挥技术学院学报,2004,15(5):5-9.

[12] 李鹏宇.基于AHP的模糊综合评判在设备维修质量管理中的应用研究[D].兰州:兰州理工大学,2008:8-34.

Application of AHP in Quality Evaluation Parameters of Missile Equipment Maintenance System

WANG Zhitong XU Yang ZHONG Feng

(No. 91880 Troops of PLA, Qingdao 266300)

In this paper, AHP constructed equipment maintenance quality assessment system model parameters. With specific examples is used to construct equipment specialists at all levels of the parameters of a judgment matrix is constructed to test its consistency. The model evaluation result proves that the method is feasible.

analytic hierarchy process, quality assessment, parameter system

2015年2月4日,

2015年3月21日

王志同,男,助理工程师,研究方向:装备保障。徐扬,男,工程师,研究方向:装备保障。钟峰,男,硕士,工程师,研究方向:装备保障。

TJ760.7

10.3969/j.issn1672-9730.2015.08.032