IGAHP赋权下的导弹质量状态环境指标物元评估*

安 进 ，徐廷学 ，曾 翔 ，李 凯

（1.海军航空大学，山东 烟台 264001；2.解放军93968部队，乌鲁木齐 830075）

0 引言

导弹质量状态的变化是服役环境不断作用于导弹自身产生的，而与长期处于工作状态的装备不同，除可直接通过检测获取性能状态的弹上设备外，另一部分的弹上设备的质量状态需通过分析其服役过程历经环境以及刻画环境对导弹的影响来间接确定。因此，研究环境对导弹质量状态的影响问题是导弹质量管理工作的关键技术问题。分析环境对装备质量状态的影响，也是开展装备质量工作的重要内容。

目前在装备实际使用保障中，主要对贮存条件下的温湿度进行监测，对其他指标按照维护保障手册要求进行维护，具体的控制和监测还存在一定缺失。理论研究方面，文献［1］研究了验收阶段选择定量环境应力参数对导弹进行筛选和分析的方法；文献［2］主要对其中的振动环境应力筛选方案进行研究；文献［3］通过研究导弹各任务阶段环境特点，提出环境适应性指标要求；文献［4］对战场条件下的冲击环境应力进行了分类分析，并提出了相应的监测手段；文献［5］对导弹使用阶段的环境因素进行了定性分析，提出相应的应对措施；文献［6］研究了导弹加速寿命试验中的环境指标和相应的控制及组合方法。

在目前的研究中，理论研究多，应用研究少；定性研究多，定量研究少。本文从导弹质量状态评估中的环境评估指标体系出发，采用改进的群层次分析法对各指标权重进行分析，之后构建了基于物元理论的环境指标评估模型，并通过算例验证了模型的适应性和优越性，从而为导弹装备的状态评估工作提供理论参考，为装备的改型和装备保障工作的改进提供依据。

1 影响因素分析

分析导弹服役环境数据，研究环境条件对导弹装备和技术保障的影响，建立导弹环境适应性分析方法体系，以战备完好性、系统可用度［7-8］等评估指标为重点，利用试验、分析及仿真技术，开展导弹的环境影响研究，建立环境对导弹质量影响关系，给出具体量化指标和量化关系评价模型，在此基础上提出导弹技术准备和维护保养方法，为有效分析服役环境对导弹状态影响研究，以及有针对性地提出环境控制和防护对策提供依据，对于有效量化环境影响，增强导弹的环境适应能力和战备完好性具有重要意义。

在导弹装备的全寿命周期中，环境因素可分为自然环境和诱导环境两大类。针对两类环境因素，咨询相关专家，结合导弹装备实际使用保障情况，主要对温度、湿度、盐雾、冲击、振动等5个环境因素进行分析，构成环境指标评估指标体系。结合海军导弹的特点及实际作战环境，通过调研统计得到不同阶段不同影响因素对海军导弹影响的程度（注：A-最重要的，B-次重要的，0-不存在），如表1所示。

表1 不同任务阶段环境因素对导弹质量状态的影响重要程度

而在实际工作中，由于导弹装备的特殊性以及技术发展与应用限制，使得自然环境和诱导环境传感器应用困难，环境信息采集受限。一般通过技术验证与理论分析规定环境约束，根据实际环境进行应力转化和评估。

1）温度。通常表示为［tmax，tmin］，即导弹能够适应的最高气温和最低气温，属于双边约束指标。

2）湿度。往往只给出相对湿度的最大值，其属于单边约束指标。

3）盐雾。用最大沉降量来度量盐雾，沉降量越小，对装备的影响也就越小。

4）冲击。往往只给出耐受冲击的最大值，其属于单边约束指标。

5）振动。往往只给出耐受冲击的最大值，其属于单边约束指标。

具体的约束条件和所属等级，在状态评估中，需要结合装备特点和实际使用保障条件，进行专家咨询或以其他方式量化。

2 基于IGAHP的环境指标赋权

层次分析法（AHP）是在权重计算中常用的一种定量方法，但传统的AHP方法在对多个专家意见进行综合时，没有考虑专家意见的差异程度，容易造成结果偏差。结合导弹装备质量状态评估的实际，提出改进的群体层次分析法（Improved Group Analytic Hierarchy Process，IGAHP），根据专家之间评价的差异程度来确定权重系数，突出各专家对指标重要程度认识的共识，使指标赋权更具合理性。

IGAHP的基本思路是通过每位专家确定的判断矩阵，求出各位专家对指标集的权重判断，再通过分析专家权重判断的差异程度确定各专家的决策权重系数，最后运用各专家的决策权重系数对专家权重判断进行集结，确定指标集的最终权重判断。其中各专家的决策权重系数确定模型如下：

其中，dpq满足下列条件：

1）dtt=0；

3） dpq越小，表明 Y（p）与 Y（q）越接近，即两位专家的意见越统一。当且仅当dpq=0且p≠q时，说明这两位专家的判断完全一致。

设第t个专家决策与其他所有专家决策的相似程度用dt表示，则：

当dt=0时，

当 dt≠0 时，

即：

3 基于物元理论的评估模型

物元理论以物元为基本元，建立物元模型，以物元可拓为依据，采用矩阵形式化工具，从定量和定性两个角度分析问题，并定量地给出评估结果［9-11］，在环境信息评估中，可将直接间接获取的信息用n维物元表示为：

则基于物元理论的环境信息评估的步骤：

1）确定环境信息的物元集合。经典域为

节域为

其中，Np表示评估等级的全体Vpi表示Np关于环境信息指标Ci所取值的量值范围，即节域。

2）确定环境信息构成的物元。对待评物元，把监测得到的数据用物元表示。

其中，Nj表示待评物元；vi为Nj关于环境信息指标ci的量值，即待评物元监测得到的数据。

3）确定环境信息等级的关联度。点x0与有限实区间 X=〈a，b〉的距为：

相应的关联函数值为：

式中，Kj（vi）表示第i个指标关于第j个评估等级的关联度。对于每个分项指标ci，若其权重为琢i，则待评物元关于等级j的关联程度表示为：

4 实例分析

4.1 权重确定

1）构造各位专家的判断矩阵

根据各环境指标的重要程度，通过两两比较，3位专家分别给出了相应的判断矩阵，见表2～表4。

表2 专家1给出的判断矩阵

表3 专家2给出的判断矩阵

表4 专家3给出的判断矩阵

专家1判断矩阵对应的特征向量Y（1）=（0.3988，0.219 0，0.117 5，0.166 0，0.098 6），专家 2 判断矩阵的特征向量 Y（2）=（0.460 5，0.146 9，0.039 3，0.159 3，0.193 9），专家 3判断矩阵的特征向量 =（0.2581，0.4436，0.1448，0.0654，0.0881），经检验，3名专家判断矩阵符合一致性要求。

3） 根据式（1）、式（2）确定各专家的决策权重系数

由式（4）得到各专家的决策权重系数

4）指标权重的集结

代入各专家的决策权重系数和特征向量，得到该组指标的最终权重向量Y*=（0.381 7，0.254 9，0.099 3，0.137 3，0.126 8）。

4.2 物元评估

依据状态管理理论和装备实际状况，将导弹环境因素状态等级划分为良好、正常、注意、恶化、病态5个等级，如表5所示。

温度和湿度数据参照环境监测数据，盐雾、冲击和霉菌数据由于目前监测技术有限，主要有专家根据装备表面性状和相关测试结果给出打分，各指标的量化值为：

确定环境信息的经典域

表6 各指标关联度

确定环境信息的节域为：

建立某型装备物元矩阵为

计算各指标关联度及综合关联度，如表6所示。

可得综合关联度向量为（-0.124 2，0.244 5，-0.075 9，-0.274 0，-0.406 2）。

4.3 结果分析

由权重计算结果可知，温度和湿度是环境指标中最重要的影响导弹装备状态的指标，其次为冲击、振动、盐雾。根据物元评估模型计算可知，“正常”状态的指标关联度最大，因此，导弹装备质量状态环境指标评估结果为正常。

基于改进群层次分析法的评估权重计算可有效中和专家意见，经过权重计算可知，温度和湿度是环境因素中影响导弹状态的最主要因素，在实际使用保障中应严格控制。物元评估模型可充分利用定性定量信息，通过综合分析依据隶属度最大原则确定装备的环境指标状态等级。

5 结论

环境因素是影响导弹装备质量水平的主要因素之一，在装备的使用保障和改型、研制等过程中，应注重环境指标的获取和收集分析，从而使评估结果更加客观定量有效，为装备实际状态的掌握提供更加充分的依据。