某型救生船援潜救生能力评估研究∗

戴 恩 李胜勇 初嘉文

（海军工程大学 武汉 430000）

1 引言

某型救生船是我国自行研制的大型远洋救生船，具有续航时间长，探测设备先进，救援技术成熟等特点。该型船舶主要担负近海和远洋救生、援潜、打捞、援救失事水面舰艇等多样化军事任务，是海军防救队伍的主力。舰艇的援潜救生能力是指舰艇在大风浪、大深度等具体环境下完成援潜救生任务的能力。救生船援潜救生能力的评估结果是衡量救生船完成各类型援救任务能力的基本依据，对救生船具有重要意义。

文章以某型救生船作为研究对象，分析了影响救生船援潜救生能力的因素，建立了评估救生船援潜救生能力的指标体系，采取了层次分析法确立指标体系内各因素的权重，运用了灰色评估法对该型救生船的援救能力进行综合评价，定量地评估了该型救生船援救能力。

1.1 水面舰船援潜救生能力影响因素分析

援潜救生能力评估指标体系是舰船援救能力整体状况的客观反映。建立救生船援潜救生能力评估指标体系应遵循科学性、完备性、独立性、客观性、可比性、可测性、简明性等基本原则，综合分析影响水面舰艇援潜救生能力的因素［1］。舰船援潜救生能力的基本要素主要包括五个方面：平台机动、防御生存、指挥管理、援潜保障和搜救打捞［2～3］。

1）平台机动能力是指救生船进行海上援潜救生活动时与之相配合航行的能力，主要体现在三个方面：一是救生船的续航能力，该因素影响救生船在海上的活动范围；二是救生船的航速，该因素影响救生船在海上的机动能力；三是救生船的气象适应能力，该因素影响救生船进行作业的资质。

2）防御生存能力是指考虑存在敌情威胁情况下进行援潜救生，救生船抵御敌方袭扰的能力，主要体现在三个方面：一是应对敌空中袭扰的防御能力；二是应对敌水面舰艇袭扰的防御能力；三是应对敌水下力量袭扰的防御能力。

3）指挥管理能力是指挥系统能正确、及时和灵活下达命令，确保部队整体、高效作业的能力，主要体现在三个方面：一是援救时信息互通的程度；二是各单元相互协同的能力；三是指挥系统自动化水平。

4）援潜保障能力是指保障救援行动连续、安全进行的能力，主要体现在两个方面：一是武器装备的可靠性；二是情报保障能力；三是保障人员水平。

5）搜救打捞能力是指救生船进行打捞救生的能力，主要体现在两个方面：一是援救人员的训练水平；二是救生器材的可靠性；三是被救援对象状况。

1.2 水面舰船援潜救生能力评估指标体系的建立

AHP方法能够根据待评估对象的性质，将评估目标分解为多个评估要素，是一种描述各评估指标重要性差异的有效方法，在评估领域得到了广泛应用［11～17］。根据以上分析，建立水面舰船援潜救生能力评估指标体系如图1 所示。根据指标体系建立的可测量性原则，在该指标体系时，指标C11～C53作为终端指标不再向下划分。

图1 水面舰船援潜救生能力指标体系图

图2 层次分析法执行过程

2 运用AHP 方法确定救生船援潜救生各因素权重

2.1 构造判断矩阵

层次分析法［8］（Analytic Hierarchy Process）20世纪70 年代由美国运筹学家TL.Satty 提出的一种决策分析方法。它是一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法，适用于解决结构比较复杂、决策准则较多且不易量化的决策问题［4］。文章采用AHP 方法，基于各个因素之间的相互关系，将专家和决策者的专业知识和经验量化，确定指标体系中各因素权重。

以该型救生船援潜救生能力指标体系为例，构造两两比较的判断矩阵。矩阵元素来自对该型船指挥人员、工程师和专家的评估数据分析，采用“1-9标度法”对其进行量化，其评判标准如表1所示。

表1 指数标度及其具体含义

构建得到各子指标C1～C5 和主指标A 的判断矩阵如表2～表7所示。

表2 子指标C1的判断矩阵

表3 子指标C2的判断矩阵

表4 子指标C3的判断矩阵

表5 子指标C4的判断矩阵

表6 子指标C5的判断矩阵

表7 主指标A的判断矩阵

2.2 计算判断矩阵最大特征值和特征向量

文章采用方根法求解判断矩阵特征值，并确定中层因素权重的大小，以n 阶方阵为例，具体操作如下：

1）计算矩阵每行元素乘积的n次方根βi：

2）对向量组β=（β1β2β3… βn）进行归一化处理，可求得最大特征向量ωi。

3）计算矩阵的最大特征根λmax：

依照上述步骤，分别对构造的判断矩阵计算最大特征根λmax及对应的最大特征向量ωi。

2.3 判断矩阵的一致性检验

由于该系统的复杂程度高，且主观评价上存在估计误差，致使构造的判断矩阵通常不具备完全的一致性，使用前需对其进行一致性检验。

CI 为一致性指标，RI 为平均随机一致性指标，具体可见表8 的平均随机一致性指标表，CR 为随机一致性比率。

表8 随机一致性指标RI

当CR<0.10 时，该判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵进行调整，直到其具有满意的一致性为止。文章使用Matlab 编写程序对判断矩阵进行计算。

经计算可得：

1）判断矩阵A 的特征向量为（0.1821 0.1650 0.2115 0.2207 0.2207），CR=-0.0076<0.1，则A符合一致性条件；

2）判断矩阵C1 的特征向量为（0.3607 0.3067 0.3326），CR=0.0058<0.1，则C1符合一致性条件；

3）判断矩阵C2 的特征向量为（0.3053 0.3053 0.3895），CR=2.2076×10^-4<0.1，则C2 符合一致性条件；

4）判断矩阵C3 的特征向量为（0.3067 0.3326 0.3607），CR=0.0230<0.1，则C3符合一致性条件；

5）判断矩阵C4 的特征向量为（0.3067 0.3606 0.3326），CR=0.0058<0.1，则C4符合一致性条件；

6）判断矩阵C5 的特征向量为（0.3304 0.2809 0.3887），CR=0.0060<0.1，则C5符合一致性条件。

2.4 计算指标权重

各层次的排序结果具有满意的一致性，各层指标特征向量的分量就是相应评估指标对于目标的合成权重，具体计算方法如式（6）所示。

其中，m 为次级指标下子指标个数，j 为次级指标个数，Sj为次级指标的权重，Wm为子指标的权重，S 为目标权重，求得各底层指标对目标合成权重为ω=（0.066 0.056 0.061 0.050 0.050 0.064 0.065 0.070 0.076 0.068 0.080 0.073 0.073 0.062 0.086）。

3 运用灰色评估法评估援潜救生能力

3.1 求取指标的评估样本矩阵

传统的AHP 方法其权重判断矩阵只有一个，并且权重判断矩阵只由一名或一组专家评分得到，显然这种方法难免存在较大的主观性，运用灰色综合评价法可以降低方法中存在的主观性［9～10］。

前一节建立的援潜救生评估指标体系中，底层共有m=15个评估指标，为进行评估，文章邀请了援潜救生共p=4 名参与了评估。文章按第k（k=1，2，3，4）个评估者对第（ii=1，2，3…15）个评估指标给出的评分为dik，则可得评估样本矩阵D=（dik）如式（7）所示。

3.2 确定评估灰类

通过对评估对象的定性分析，可以确定评估灰类的等级数、灰类的灰度数和灰数的白化权函数［5～6］。文章制定的评价准则，如表9。

表9 评价准则

在对救生船援潜救生能力的评估过程中，将指标的评分等级划分为优、良、中、差4个等级，对4个评估灰类，即N=1、2、3、4，对应文章采用的白化权函数fN（x）如式（8）、式（9）和式（10）所示，具体图像如图3～图6。

图3 白化权函数f1

图4 白化权函数f2

图5 白化权函数f3

图6 白化权函数f4

1）灰度数⊗∈[0,9,∞)，其白化权函数为

2）灰度数⊗∈[0,7,10) ，其白化权函数为

3）灰度数⊗∈[0,5,8]，其白化权函数为

4）灰度数⊗∈[0,1,5]，其白化权函数为

3.3 计算灰色评估系数和灰色评估权重

xiN表示第N（N=1、2、3、4）个评估者对第i 个评估灰类的灰色评估系数，xi为总灰色评估系数，riN为表示第N（N=1、2、3、4）个评估者对第i 个评估灰类的灰色评估权，他们之间关系如式（12）～（14）所示。

编写Matlab 程序计算出从C1 到C5 的各个评估灰类的灰色评估权重分别如表10所示。

表10 灰色评估权重

3.4 计算综合聚类系数和评估结果

σN表示对于第N（N=1、2、3、4）个灰类的综合聚类系数。具体如式（15）。

其中，ω=（0.066 0.056 0.061 0.050 0.050 0.064 0.065 0.070 0.076 0.068 0.080 0.073 0.073 0.062 0.086）。取同项评估灰类中最大的综合聚类系数，则该系数即为所求灰类N（N=1、2、3、4）时的综合聚类系数。经计算σ1=0.2189、σ2=0.3318、σ3=0.2267、σ4=0.2226，σNmax=0.3318=σ2。说明该型救生船的援潜救生能力属于“良”，且σ1<σ3，说明该型救生船的援潜救生能力正在逐渐降低。

4 结语

文章对某型救生船的援潜救生能力进行评估，考虑到该型救生船援潜救生模块的灰色系统特征，应用AHP 和灰色评估法确立评估能力的数学模型。模型应用AHP 法将援潜能力按功能分解为各个子系统，将对整个系统能力的评估转换成对各子系统能力的评估，应用灰色评估法进行定量分析比较。得到结论：该援潜救生系统能力评估结果为“良”。文章对某型救生船的能力进行了较为客观的评价，评估方法也可对同类型舰船应用，后续研究中，为优化评估结果，该评估模型在子系统的划分上还可更加细化。