基于集对分析和AHP的某型导弹保障性评估*

张 鑫 韩建立 刘 坚 徐 强 张时龙 刘 卓

（1.海军航空大学岸防兵学院 烟台 264001）（2.海军91614部队 大连 116044）

1 引言

保障性是系统的设计特性和计划的保障资源能满足平时和战时使用要求的能力［1］。装备保障性评估是对装备系统在其寿命周期内，为经济而有效地保障所考虑的必需的各种保障组合，是否满足规定的定量和定性的保障性指标要求的评价［2］。某型导弹大量装备我军现役水面舰艇，对该型导弹保障性进行评估可为制定作战方案，优化保障流程提供参考依据。但影响导弹保障性的因素较多，既与导弹本身设计相关，也取决于配套的保障力量，部分指标信息模糊，难以定量获取，鉴于此本文将基于集对分析理论和AHP对某型导弹保障性的评估展开研究。

2 保障性评估指标体系的建立

2.1 指标体系建立的原则

装备保障性内容包含多种因素，但并不是所有的因素都能成为评估保障性的指标，参考文献［3］给出的评估指标体系建立原则，我们确定建立指标体系需要遵从简约性、独立性、代表性、可比性和可行性的原则［3］，为了全面反映某型导弹的保障性特性，需要结合导弹实际保障任务要求，筛选出具有代表性的指标。

2.2 指标的筛选与设计

保障性指标用于定性和定量地描述导弹的保障性，是衡量导弹系统保障性的度量［4］，保障性一方面取决于导弹本身设计水平，一方面和导弹保障系统有关，参考GJB451A-2005《可靠性维修性保障性术语》的定义并分析导弹使用与保障要求、现有装备保障状况和人员配置、保障设施等因素，将保障性指标分为保障性综合指标、保障性设计参数和保障资源指标［5］。将其作为一级指标，再对上述三类指标展开分析：

1）保障性综合指标是直接反映或度量武器系统战备完好、寿命周期费用的综合性指标，根据导弹保障的核心任务，我们从影响某型导弹保障性的主要参数中筛选确定导弹的系统保障性指标有导弹战备完好率、寿命周期费用和技术准备时间。

2）保障性设计指标是指在设计过程中决定的与导弹系统保障性有关的指标，通过对某型导弹保障流程涉及的要素进行分析，并参考文献［6～9］，确定导弹可靠性、维修性和测试性为导弹系统保障性的设计指标。

3）保障资源指标从保障资源方面来影响保障性水平，既包括多个保障资源的综合影响和单一保障资源要素的影响。通过部队实地调研，参考近几年保障能力比武评分规则，认为保障该型导弹所具备的专业技术人员素质、技术资料齐全程度和保障设备满足程度决定了外部环境对保障性的影响，可确定为导弹保障性的保障资源指标。

按照2.1所述的指标体系建立原则，在剔除对导弹装备保障性影响不是很大的指标后，得到影响导弹保障性的二级指标，建立的某型导弹保障性评估指标体系如图1所示。

图1 某型导弹保障性评估指标体系

2.3 指标权重的确定

目前对保障性指标权重的确定方法有很多，本文决定采用层次分析法。层次分析法（AHP）是根据问题的性质和要达到的目标分解出问题的组成因素，然后根据对应因素间的大小对比关系确定隶属度，将各因素以层次的形式展现，建立一个层次结构模型，按层分析，最终获得最低层因素对于最高层总目标的重要性权值［12］。层次分析法（AHP）的主要步骤为构造判断矩阵，计算指标权重和对结果进行一致性检验，是一种比较成熟的计算权重的方法，其基本理论可参考文献［10～11］，这里不再赘述，限于篇幅，本文省略层次分析法的具体计算过程，根据计算，得到总指标A=｛A1，A2，A3｝的权重系数为

同理可得二级指标的权重：

3 基于集对分析理论的保障性评估模型构建

3.1 集对分析的基本概念

集对分析（SPA）理论是由中国学者赵克勤于1989年首次提出的能处理模糊和不确定信息的评价方法［13］。集对分析理论认为任何系统都是由确定性和不确定性信息构成的，它将被研究客观事物的确定和不确定性视为一个确定和不确定系统，从同、异、反三方面分析研究客观事物之间的联系与转化，并用联系数来描述系统的各种不确定性，从而把对不确定性的辨证认识转化成定量分析的数学工具［14］。

集对是指有联系的两个集合组成的对子［15］，根据集对分析的核心思想，将描述两集合的“确定和不确定联系”程度的数学关系称为联系数，当评价等级被划分为多个等级时，多元联系数的一般表达形式为

其中i1，i2，…in为差异度系数。

3.2 联系数的确定

设导弹保障性为评估系统的评价对象，对导弹保障性中的每一个指标进行评价，定义第P个指标Ip的实测值为tp；对于每个指标来说，其评价结果可划分为1、2、3…l个质量等级，每个质量等级需要确定一定的界值范围，各指标评价等级的界值范围由专家依据国军标或者保障工作相关规定确定，本文中把amn定义为第m个指标第n个等级的界值。要确保保障性评估结果可信，必须首先确定准确的关联系数。

3.3 保障性级别评定

根据式（14）得到评价对象的综合评价n元联系数，对评价对象属于各个等级的程度进行评定，基于评价等级按大小顺序有序排列，故可采用置信度识别的准则，对评价结果进行确认。令：

通常λ=0.8，计算则可得评价对象的评价等级为k0。

4 导弹保障性评估实例分析

某海军导弹技术阵地主要担负为过往水面舰艇补充、保障某型导弹的任务，现欲对该技术阵地的某型导弹保障性进行评估，根据上述模型，经过前期部队调研，实地考察，分析实验数据，得到该型导弹相关参数，得到实测值。邀请由五名专家组成的专家组，采取参考同类型装备的评价标准，查阅相关军标等方法，对各指标进行等级划分，划定为五个等级，确定每个等级界值，依次为优，良，中，及格，差。最终得到某型导弹保障性评价各指标及等级标准见表1～3。

表1 保障性综合指标及等级标准

依据GJB6671-2009反舰导弹定型规程［17］中关于使用可用度的要求，对使用可用度各等级界值进行划定，使用可用度为效益型指标，实测值越高表示达到的质量等级越高，因此达到质量等级优、良、中、及格、差的界值依次为90%、85%、80%、75%、70%；通过前期军工部门调研得到某型导弹的制造成本和寿命周期费用建议为基准，以同类型装备寿命周期费用为参照划定质量等级界值，因为寿命周期费用为成本型指标，实测值越高评价的质量等级越低，基于保密原因，我们对费用数值进行脱密处理，经过比例测算以打分的形式划定优、良、中、及格、差的界值依次为50、60、70、80、90；根据《某型导弹技术准备规程（秘密）》和《某型导弹技术保障比武评分细则（秘密）》中对导弹技术准备时间的要求，划定指标单枚导弹技术准备时间质量等级优、良、中、及格、差的界值依次为20min、30min、40min、50min、60min；按照模型步骤，将实测值进行无量纲化处理，输入模型求解保障性综合指标各二级指标联系数。

1）设使用可用度为指标I11，实测值t11=88.2，由90≥88.2≥85，且为效益型指标，代入式（16）得

2）设单枚导弹技术准备时间为指标I12，实测值t12=63，由60≤63≤70，且为成本型指标，代入式（13）得

3）设寿命周期费用为指标I13，实测值t13=32，由30≤32≤40，且为成本型指标，代入式（13）得

将式（2）代入式（19），并对系数进行归一化处理，得出第一个指标保障性综合参数的联系数为

同理，根据GJB1563［18］、GJB2072［19］和GJB451［20］对导弹可靠性、维修性和测试性的要求，依次确定各指标的质量等级界值见表2，按照模型步骤，输入实测值，可得出第二个指标保障性设计指标的联系数为

表2 保障性设计指标及等级标准

根据《武器装备“三化”建设（秘密）》和《某型导弹技术保障比武评分细则（秘密）》中对专业技术人员素质、技术资料齐全程度、保障设施满足程度的要求和评分标准，划定三个指标的质量等级界值见表3，输入实测值，同理得出第三个指标保障资源参数的联系数为

表3 保障性资源指标及等级标准

将三类指标即本次评估目标的一级指标联系数分别乘以一级指标权重，然后进行归一化处理，即按式（18）计算可以得到该型导弹保障性评估结果

根据保障性属于五个等级的联系数，利用置信度识别准则，取置信度λ=0.8，将结果代入式（18）可以得到k0=3，该型导弹保障性综合评估结果为“中”。

5 结语

本文针对导弹保障性评估过程中信息模糊，主观因素干扰大的问题，建立了保障性评估指标体系，结合层次分析法（AHP）构建了基于集对分析理论的保障性评估模型，科学合理地划定了保障性各指标质量等级的界值，经过实例验证取得了较为可信的结果。基于该模型的保障性评估方法计算简单，过程清晰，能有效避免保障性评估过程中主观因素的干扰，提高了信息利用率。评估结果也符合部队对该型导弹服役以来的普遍认识和历年来某型导弹实战化保障比武的评价结论，我们认为该模型是可靠的，可行的。在今后的导弹保障性评估中，利用该模型输入各保障单位相关指标的实测值，可快速得出该单位某型导弹保障性评估结论，科学方便，这种思想也为今后开发此类保障性评估软件提供数学模型借鉴。

通过分析各个指标的联系数对最终结论的影响，我们发现导弹的保障性更大程度决定于导弹先天的设计和定型。同时根据评价结果可为某型导弹保障性的提升提出两点建议：

1）由于保障流程设计导致单枚导弹技术准备时间过长制约了导弹保障性的提高，因此可采取优化设计参数，改进保障流程的方法继续提高其保障性；

2）保障单位技术资料齐全程度偏低，建议加强装备管理制度化、科学化建设。