航空彈藥供應(yīng)保障研究
——基于AHP和DEA方法

邱國斌

(南昌航空大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 江西 南昌 330063)

航空彈藥供應(yīng)保障研究
——基于AHP和DEA方法

邱國斌

(南昌航空大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 江西 南昌 330063)

航空彈藥供應(yīng)保障研究是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要研究領(lǐng)域。針對航空彈藥的供應(yīng)保障問題，構(gòu)建了新的場站評價體系。運(yùn)用AHP方法對航空彈藥供應(yīng)定性保障指標(biāo)進(jìn)行了定量評價，同時，結(jié)合DEA方法中的模型和超效率模型對航空彈藥供應(yīng)定量保障指標(biāo)進(jìn)行了評價，將各個航空彈藥供應(yīng)保障場站的有效性進(jìn)行了排序，并得到最優(yōu)的航空彈藥供應(yīng)保障場站。通過AHP/DEA方法得到的航空彈藥供應(yīng)保障評價模型與數(shù)值分析為在戰(zhàn)爭期間的航空彈藥供應(yīng)保障問題提供了新的研究視角。

彈藥供應(yīng)；保障能力；AHP；DEA

一、引 言

當(dāng)前，中國南海和釣魚島受到極少數(shù)國家的嚴(yán)重挑釁，局部地區(qū)一度呈現(xiàn)緊張態(tài)勢。為了保障國家利益，維護(hù)國家安全，黨在十八屆三中全會上決定成立國家安全委員會，逐步推進(jìn)和完善我國的國家安全體制和國家安全戰(zhàn)略。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要是以高科技條件下的局部戰(zhàn)爭為主，而高科技戰(zhàn)爭的主要特征是以空中打擊力量為主。未來戰(zhàn)場上，誰奪取了制空權(quán)，誰將占據(jù)戰(zhàn)爭主動權(quán)。歷史經(jīng)驗教訓(xùn)時刻警醒我們，如果在發(fā)生戰(zhàn)爭期間，不能及時為空軍提供航空彈藥供應(yīng)保障，那么可能給國家安全造成無法挽回的嚴(yán)重后果。因此，針對航空彈藥的供應(yīng)保障研究具有重要的現(xiàn)實意義和較高的研究價值。

鑒于此，以航空彈藥作為研究對象，國內(nèi)很多學(xué)者對其供應(yīng)保障問題開展了相關(guān)研究。李大雷等(2012)對空軍場站多機(jī)種航空彈藥供應(yīng)保障問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了目前保障能力的不足之處和主要問題，并對如何提高保障能力闡述了很多建設(shè)性意見[1]。呂曉峰等(2011)構(gòu)建了航空彈藥保障人員配置數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用遺傳算法對模型進(jìn)行了優(yōu)化計算，得到了最佳的人員數(shù)量和配置方案[2]。齊玉東等(2012)為了有效提升海軍航空兵的機(jī)動轉(zhuǎn)場時航空彈藥裝備的運(yùn)輸效率，建立了以成本、時間和損失等為約束的物資調(diào)配與運(yùn)輸數(shù)學(xué)模型[3]。陳希林等(2007)對美國和我國的海軍航空兵彈藥裝備保障問題和轉(zhuǎn)場問題進(jìn)行了比較分析, 并對機(jī)載導(dǎo)彈陣地裝備前置的優(yōu)化模型進(jìn)行了系統(tǒng)研究[4]。岳奎志等(2011)為了保障艦載機(jī)航空彈藥的及時補(bǔ)給，構(gòu)建了艦載機(jī)航空彈藥貯運(yùn)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型，并運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)原理進(jìn)行了模擬仿真[5]。史文強(qiáng)等(2013)運(yùn)用情報研究方法研究了美國“尼米茲”航母的航空彈藥貯運(yùn)系統(tǒng)的各個流程，分析了航空彈藥在貯運(yùn)過程中出現(xiàn)的人員多、效率低等問題，為改善作業(yè)績效提出了具體建議[6]。

國外學(xué)者對航空彈藥供應(yīng)保障問題的相關(guān)研究有：Battini(2008)認(rèn)為軍事物資調(diào)配和運(yùn)輸是以時間、運(yùn)力和調(diào)動方式等為約束條件的多物資、多供應(yīng)和多需求的調(diào)運(yùn)問題，解決該問題具有很強(qiáng)的軍事意義和戰(zhàn)略利益[7]。

綜上所述，目前國內(nèi)外關(guān)于航空彈藥供應(yīng)保障的研究主要以定性分析為主，定量分析的研究較少，需要指出的是，已有定量研究主要以運(yùn)籌學(xué)方法進(jìn)行研究，方法較單一，很少運(yùn)用兩種以上方法同時對航空彈藥供應(yīng)保障問題進(jìn)行定性與定量研究。由于航空彈藥的供應(yīng)保障問題非常復(fù)雜，涉及眾多的影響因素，單一方法研究已經(jīng)越來越不符合現(xiàn)代航空彈藥供應(yīng)保障要求，無法對航空彈藥管理決策提供有效的理論支撐。因此，需要結(jié)合多種方法構(gòu)建符合現(xiàn)代航空彈藥供應(yīng)保障新要求的模型，并對其進(jìn)行仿真研究，為戰(zhàn)爭爆發(fā)后的航空彈藥快速補(bǔ)充問題提供決策參考?；诖?，本文突破傳統(tǒng)的單一方法研究航空彈藥供應(yīng)保障問題，結(jié)合AHP方法和DEA方法探索構(gòu)建新的航空彈藥供應(yīng)保障體系，并對其進(jìn)行數(shù)值分析，尋求更加科學(xué)合理的航空彈藥供應(yīng)保障模型。

二、AHP方法的基本原理和主要步驟

20世紀(jì)70年代，美國匹茲堡大學(xué)薩蒂(T.L.Saaty)教授首先提出了AHP方法(Analytic Hierarchy Process)。該方法的基本原理是：將一個復(fù)雜的問題分解為多個層次，每一個層次由多個要素構(gòu)成，從而構(gòu)建一個有序的遞階層次結(jié)構(gòu)模型；然后將同一個層次的各個要素以上一個層次的要素作為準(zhǔn)則分別進(jìn)行兩兩比較，從而確定層次中各個要素的相對重要性，并通過相關(guān)數(shù)學(xué)計算得到各個要素的權(quán)重；再通過逐層上推的方式得到各個方案相對于總目標(biāo)的權(quán)重，從而確定各個方案相對于總目標(biāo)的總排序。該方法的主要步驟如下。(1)構(gòu)造遞階層次結(jié)構(gòu)模型。通常情況下，層次一般可以劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層三個層級。(2)構(gòu)造判斷矩陣。為了量化判斷矩陣，通常采用T.L.Saaty 教授提出的1～9標(biāo)度方法。(3)計算層次單排序權(quán)重。判斷矩陣的計算方法主要是根法，通過該方法可以得到層次單排序權(quán)重。(4)判斷矩陣一致性檢驗。計算一致性比率CR，當(dāng)CR<0.1時，接受判斷矩陣，否則，重新構(gòu)造判斷矩陣。(5)計算層次總排序權(quán)重。

AHP方法的主要優(yōu)勢在于：為決策者解決那些很難通過定量方法進(jìn)行描述的決策問題帶來了非常大的方便，即可以將定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析。

三、DEA方法的基本原理和主要模型

20世紀(jì)70年代末，Charnes等學(xué)者首先提出了DEA方法(Data Envelopment Analysis)。該方法的基本原理是：將由同類多指標(biāo)投入和多指標(biāo)產(chǎn)出組成的系統(tǒng)作為研究對象，以相對效率的概念作為理論基礎(chǔ)，通過運(yùn)籌學(xué)的方法，對該系統(tǒng)的相對有效性進(jìn)行科學(xué)合理的評價。該方法的主要模型包括：C2R模型和SE-DEA超效率模型。

假設(shè)某個系統(tǒng)由m個投入指標(biāo)和t個產(chǎn)出指標(biāo)構(gòu)成，共有n個決策單元，則C2R模型的數(shù)學(xué)公式為：

(1)

如果出現(xiàn)多個決策單元DEA有效，那么C2R模型無法對它們進(jìn)行優(yōu)先順序排列，而超效率模型可以有效地解決此問題。SE-DEA超效率模型的數(shù)學(xué)公式為：

(2)

該模型是對已經(jīng)判斷DEA有效的多個決策單元進(jìn)行的后續(xù)深入評價，得到的評價效率值θ*將不限于0～1之間，θ*值越大，則該決策單元越優(yōu)。

DEA方法的主要優(yōu)勢在于：該方法涉及的相關(guān)模型為管理者針對多輸入、多輸出的量化數(shù)據(jù)進(jìn)行相對效率評價提供了非常好的解決方案。

四、模型構(gòu)建與數(shù)值分析

本文以航空彈藥供應(yīng)保障場站作為研究對象，首先，從定性保障與定量保障兩個方面，對航空彈藥供應(yīng)保障場站的評價指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，得到航空彈藥供應(yīng)保障評價指標(biāo)體系。其次，基于AHP方法構(gòu)建航空彈藥供應(yīng)定性保障遞階層次結(jié)構(gòu)模型，計算各個場站相對于定性保障指標(biāo)的權(quán)重大小。最后，將AHP方法得到的權(quán)重數(shù)據(jù)與航空彈藥供應(yīng)定量保障指標(biāo)數(shù)據(jù)相結(jié)合，基于DEA方法計算各個場站在提供航空彈藥供應(yīng)保障方面的效率值，并進(jìn)行排序，從而可以得到最優(yōu)的航空彈藥供應(yīng)保障場站。具體的模型構(gòu)建與數(shù)值分析如下。

1.航空彈藥供應(yīng)保障評價指標(biāo)體系分析

通常情形下，對于航空彈藥供應(yīng)保障場站而言，航空彈藥供應(yīng)保障需要一個強(qiáng)有力的組織指揮系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，應(yīng)當(dāng)在保障場站建立適當(dāng)?shù)膫窝b措施，以躲避敵軍的偵察。當(dāng)然，場站儲存的航空彈藥種類也是考驗保障能力的重要指標(biāo)，這決定了在未來戰(zhàn)場上能夠采用多少空中打擊形式。與此同時，在后勤支援方面，需要相應(yīng)的保障人員為航空彈藥的維護(hù)、保養(yǎng)等方面提供技術(shù)支持，需要安全可靠的保障設(shè)備確保各類型航空彈藥的有效利用，也需要相當(dāng)數(shù)量的備件器材來應(yīng)對突發(fā)情況下的材料短缺、緊急搶修等戰(zhàn)備需要。基于上述分析，本文構(gòu)建了航空彈藥供應(yīng)保障評價指標(biāo)體系，如表1所示。

其中，一級指標(biāo)為供應(yīng)保障能力(A)，二級指標(biāo)為定性保障指標(biāo)(B1)和定量保障指標(biāo)(B2)，三級指標(biāo)為組織指揮(C1)、偽裝防護(hù)(C2)、彈藥類型(C3)、保障人員(C4)、保障設(shè)備(C5)和備件器材(C6)。通常情況下，組織指揮反映場站對不同類型航空彈藥統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理的指揮水平。偽裝防護(hù)反映場站對航空彈藥保障庫房等設(shè)施的偽裝防護(hù)水平。由于組織指揮和偽裝防護(hù)難以用定量的方式進(jìn)行評價，所以，本文將組織指揮(C1)和偽裝防護(hù)(C2)歸類于定性保障指標(biāo)(B1)。在本文中，彈藥類型表示場站為適應(yīng)不同的作戰(zhàn)需求而儲存的普通航空炸彈、空空導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈等航空彈藥的種類。保障人員表示在場站內(nèi)熟悉和掌握航空彈藥保障技術(shù)的各類專業(yè)人員數(shù)量。保障設(shè)備表示場站為不同類型航空彈藥提供安全可靠的保障裝備和保障設(shè)施的數(shù)量。備件器材表示場站為了應(yīng)對緊急戰(zhàn)時需求而儲存一定規(guī)模的航空彈藥和保障設(shè)備所需的備件數(shù)量。彈藥類型、保障人員、保障設(shè)備和備件器材可以通過量化的方式進(jìn)行描述，所以，本文將彈藥類型(C3)、保障人員(C4)、保障設(shè)備(C5)和備件器材(C6)歸類于定量保障指標(biāo)(B2)。

2.AHP模型分析

由于運(yùn)用AHP方法可以將定性問題轉(zhuǎn)化為定量問題進(jìn)行研究，所以，針對航空彈藥供應(yīng)保障評價體系中的定性保障指標(biāo)(B1)，本文通過AHP方法的基本原理，將其由定性研究轉(zhuǎn)化為定量研究。

首先，構(gòu)建了航空彈藥供應(yīng)定性保障遞階層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。該模型的第一層是目標(biāo)層，即定性保障指標(biāo)(B1)。第二層是準(zhǔn)則層，即組織指揮(C1)、偽裝防護(hù)(C2)。第三層是方案層，即各個不同的航空彈藥供應(yīng)保障場站。本文以國內(nèi)某D1～D6場站為例制定航空彈藥供應(yīng)保障評價方案。

其次，在咨詢相關(guān)航空領(lǐng)域?qū)＜液蛯τ嘘P(guān)場站調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)相對重要性原則，得到圖1中的方案層相對準(zhǔn)則層的判斷矩陣分別為：

然后，運(yùn)用根法計算判斷矩陣，得到方案層相對準(zhǔn)則層的權(quán)重，并計算判斷矩陣的一致性比率，從而確定判斷矩陣的構(gòu)建是否合理，具體計算結(jié)果如表2所示。

由表2可知，由于CR1和CR2均小于0.1，判斷矩陣符合一致性檢驗要求，所以，接受判斷矩陣。也就是說，通過AHP方法所得到的各個方案權(quán)重可以作為量化數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的分析。

3.DEA模型分析

由于定量保障指標(biāo)(B2)中的數(shù)據(jù)是量化的，因此可以對D1～D6各個場站中的彈藥類型(C3)、保障人員(C4)、保障設(shè)備(C5)和備件器材(C6)等指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得相應(yīng)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)信息。與此同時，結(jié)合表2定性保障指標(biāo)(B1)中有關(guān)組織指揮(C1)和偽裝防護(hù)(C2)的權(quán)重數(shù)據(jù)，可以得到場站航空彈藥供應(yīng)保障數(shù)據(jù)表，具體數(shù)值如表3所示。根據(jù)表3數(shù)據(jù)，可以運(yùn)用DEA方法對D1～D6場站的航空彈藥供應(yīng)保障相對有效性進(jìn)行評價。

首先，評價之前需要對場站航空彈藥供應(yīng)保障數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出變量與輸入變量的分類。本文假設(shè)場站航空彈藥供應(yīng)保障的“輸出變量y”體現(xiàn)在三個方面，即y1組織指揮(C1)、y2偽裝防護(hù)(C2)和y3彈藥類型(C3)?！巴度胱兞縳”體現(xiàn)在三個方面，即x1保障人員(C4)、x2保障設(shè)備(C5)和x3備件器材(C6)。

其次，根據(jù)模型的公式(1)和表3數(shù)據(jù)，運(yùn)用LINGO軟件，可以計算得到D1～D6各個場站航空彈藥供應(yīng)保障的相對效率θ*，具體數(shù)值如表4所示。從表4數(shù)據(jù)可知，D1、D5和D6三個場站的航空彈藥供應(yīng)保障相對有效。由于出現(xiàn)多個場站的航空彈藥供應(yīng)保障相對有效，所以，需要對這些場站開展進(jìn)一步分析，以確定最優(yōu)的航空彈藥供應(yīng)保障場站。

然后，根據(jù)超效率模型的公式(2)和表3數(shù)據(jù)，運(yùn)用LINGO軟件，可以得到D1、D5和D6三個場站航空彈藥供應(yīng)保障的效率值θ*，具體數(shù)值如表5所示。從表5數(shù)據(jù)可知，三個場站的航空彈藥供應(yīng)保障效率排序由高到低的順序是：D1、D6、D5。

基于上述AHP/DEA模型分析，可以得到D1～D6場站航空彈藥供應(yīng)保障效率由高到低的排序是：D1、D6、D5、D2、D4、D3。所以，綜合分析可得航空彈藥供應(yīng)保障最優(yōu)的場站為D1。

五、結(jié) 論

本文針對航空彈藥的供應(yīng)保障問題，以場站作為研究對象，對場站的航空彈藥供應(yīng)保障效率進(jìn)行了研究。首先，考慮了定性保障指標(biāo)和定量保障指標(biāo)，創(chuàng)新構(gòu)建了航空彈藥供應(yīng)保障評價指標(biāo)體系。其次，運(yùn)用AHP方法對定性保障指標(biāo)進(jìn)行了分析，將定性保障指標(biāo)轉(zhuǎn)化為量化的權(quán)重數(shù)值。然后，將AHP方法得到的權(quán)重數(shù)值與航空彈藥供應(yīng)定量保障指標(biāo)數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過DEA方法中的C2R模型對各個航空彈藥供應(yīng)保障場站的相對效率進(jìn)行了分析。最后，運(yùn)用DEA方法中的超效率模型對多個相對有效的場站進(jìn)行了最終排序，從而得到最優(yōu)的航空彈藥供應(yīng)保障場站。

本文的主要創(chuàng)新之處在于：不僅構(gòu)建了新的航空彈藥供應(yīng)保障評價體系，而且基于AHP/DEA方法構(gòu)建了新的航空彈藥供應(yīng)保障評價模型。通過數(shù)值計算可以得到各個場站的航空彈藥供應(yīng)保障效率，從而確定最優(yōu)的航空彈藥供應(yīng)保障場站，為未來戰(zhàn)爭期間的航空彈藥供應(yīng)保障問題提供了新的研究視角。本文基于AHP/DEA方法對航空彈藥供應(yīng)保障問題進(jìn)行了相關(guān)研究，而航空彈藥供應(yīng)保障場站的物流路線優(yōu)化和成本控制等問題是下一步需要深入研究的內(nèi)容。

[1]李大雷,劉志堅,王艷林.空軍場站多機(jī)種航空彈藥保障能力[J].四川兵工學(xué)報, 2012,33(1): 104-105.

[2]呂曉峰,李保剛,周玉柱.基于遺傳算法的航空彈藥保障人員優(yōu)化配置[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化, 2011,5(10):11-14.

[3]齊玉東，閆曉斌, 謝曉方.海軍航空兵機(jī)動轉(zhuǎn)場彈藥裝備調(diào)運(yùn)模型[J].火力與指揮控制, 2012,37(12): 171-174.

[4]陳希林,肖明清,王學(xué)奇.機(jī)載導(dǎo)彈陣地裝備前置最優(yōu)化模型研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2007,19(8):1664-1666.

[5]岳奎志,韓 維,陳小衛(wèi),史建國.載機(jī)軍艦航空彈藥貯運(yùn)系統(tǒng)建模與仿真分析[J].計算機(jī)應(yīng)用, 2011,31(12):3425-3428.

[6]史文強(qiáng), 李彥慶,陳 練.航母的航空彈藥貯運(yùn)作業(yè)解析[J].艦船科學(xué)技術(shù), 2013, 35(6):136-141.

[7]Battini D. Dynamic Modeling of Networks and Logistic Complex Systems[D]. Italy Universit Degli Studi Di Padov a, 2008.

[7]Battini D. Dynamic Modeling of Networks and Logistic Complex Systems[D]. Italy Universit Degli Studi Di Padov a, 2008.

責(zé)任編校：裴媛慧，孫詠梅

Research on Supply Guarantee of Aerial Ammunition Based on AHP and DEA Methods

QIU Guo-bin

(School of Economics and Management, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China)

Research on supply guarantee of aerial ammunition is an important research field for modern war. aiming at the issue of supply guarantee of aerial ammunition, a new station evaluation system is constructed. making quantitative evaluation for the qualitative guarantee index of aerial ammunition by using AHP method. meanwhile, making evaluation for the quantitative guarantee index of aerial ammunition by using DEA method, including model and super efficiency model, various effective stations of aerial ammunition supply guarantee are sorted, and obtains the optimal aerial ammunition supply guarantee station. The evaluated models and numerical analysis provide a new perspective to research issue of supply guarantee of aerial ammunition during the war by AHP/DEA methods.

aerial ammunition supply；efficiency model；AHP；DEA

2015-10-21

江西省教育廳科技計劃項目(GJJ14508)；國家自然科學(xué)基金項目(71561019)；江西省高校人文社會科學(xué)研究青年基金項目(GL1449)；江西省社會科學(xué)規(guī)劃項目(13GL12)；江西省藝術(shù)科學(xué)規(guī)劃項目(YG2013054)；南昌市“十二五”社科規(guī)劃項目(Jj201401)；南昌航空大學(xué)博士啟動金(EA201209044)

邱國斌，男，江西宜春人，講師，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向為運(yùn)營與供應(yīng)鏈管理、項目管理、博弈理論、工業(yè)工程等。

F511.41

A

1007-9734(2015)06-0028-05