艦船裝備論證方案經(jīng)濟性模糊評價與決策

馬學(xué)軍，張懷強，程郢瑞

(海軍工程大學(xué) 裝備經(jīng)濟管理系，湖北 武漢 430033)

艦船裝備論證方案經(jīng)濟性模糊評價與決策

馬學(xué)軍，張懷強，程郢瑞

(海軍工程大學(xué) 裝備經(jīng)濟管理系，湖北 武漢 430033)

針對艦船裝備論證方案的經(jīng)濟性評價與決策問題，從系統(tǒng)效能、費用、時間和風險4個方面建立一套全面而系統(tǒng)的評價指標體系。在對各類指標進行模糊化處理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建艦船裝備經(jīng)濟性的模糊綜合評價模型，實現(xiàn)對論證方案經(jīng)濟性的全方位權(quán)衡與評價，可為論證方案的評價與決策提供一定參考。

論證方案；指標體系；模糊綜合評價；艦船裝備

0 引 言

隨著艦船裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作用和地位日漸凸顯，現(xiàn)代艦船裝備的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，綜合性能不斷提高，同時其造價和維修保障費用也越來越高。在滿足作戰(zhàn)需求的前提下提高艦船裝備的經(jīng)濟性，對于提高經(jīng)費使用效益、實現(xiàn)艦船裝備的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。艦船裝備經(jīng)濟性的提高，關(guān)鍵在于論證。在艦船裝備論證階段對各備選方案進行經(jīng)濟性評價，關(guān)鍵是要綜合考慮各種影響因素以建立合理的評價指標體系，在進行綜合權(quán)衡分析的基礎(chǔ)上，最終選出最優(yōu)方案。

艦船裝備經(jīng)濟性評價是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，特別是在裝備論證階段，存在諸多不確定性因素。因此通過引入模糊理論，運用模糊數(shù)學(xué)的相關(guān)理論和方法，采用模糊綜合評價法(The Fuzzy Comprehensive Evaluation，F(xiàn)CE)，可以充分考慮不可量化因素的影響，并能較好地解決指標不易量化、具有不確定性和模糊性等問題[1]，最終實現(xiàn)論證方案的綜合分析與評價。

1 評價指標的選取

現(xiàn)代艦船裝備大量采用新材料、新技術(shù)和新工藝，其研制周期越來越長，研制風險不斷增大，稍有不慎，就可能由于進度拖延或風險過大而擴大費用需求，使艦船裝備的經(jīng)濟性大打折扣，甚至導(dǎo)致費用超標和研制項目的失敗。文獻[2]提出在進行裝備經(jīng)濟性評估時綜合考慮費用、效能、時間3個因素。本文認為，對于艦船裝備這類復(fù)雜大型裝備的論證方案進行經(jīng)濟性評價，費用不再是唯一的考慮因素，而是應(yīng)從艦船裝備全系統(tǒng)、全壽命角度出發(fā)，將艦船裝備的系統(tǒng)效能作為評價前提，將壽命周期費用作為評價基礎(chǔ)，將壽命周期作為評價重點，將研制風險作為評價關(guān)鍵，以此確保最終方案具有“高質(zhì)量”的經(jīng)濟性。

效能是評價艦船裝備論證方案經(jīng)濟性的前提。在對艦船裝備論證方案進行經(jīng)濟性評價的過程中，效能是基本前提，由于進行投資的目的就是獲得具備一定效能的艦船裝備以滿足任務(wù)需求，錢花的值不值，研制裝備的效能能否滿足預(yù)期，這是進行費用決策時必須關(guān)注的焦點。如果脫離效能這一基本前提來評估論證方案的經(jīng)濟性，必然使艦船裝備的經(jīng)濟性評價失去其最基本的意義。

費用是評價艦船裝備論證方案經(jīng)濟性的基礎(chǔ)。根據(jù)裝備經(jīng)濟性的定義，裝備的經(jīng)濟性是通過論證研制而賦予裝備的一種固有屬性，可用對各種資源的耗費數(shù)量來描述[3]。艦船裝備對資源的消耗主要外在表現(xiàn)形式為費用，即裝備壽命周期發(fā)生的費用狀況是裝備經(jīng)濟性的具體表現(xiàn)，各類艦船裝備雖然使命任務(wù)各不相同，效能有高有低，壽命周期有長有短，但是費用卻一直伴隨著其壽命周期的始終，因此費用是進行艦船裝備論證方案經(jīng)濟性評價的基礎(chǔ)。

時間是評價艦船裝備論證方案經(jīng)濟性的重點?，F(xiàn)代艦船屬于大型復(fù)雜武器裝備，其全壽命周期跨度長達幾十年，特別是研制周期，已成為艦船裝備論證研制過程中各方都十分關(guān)注的問題[4]，因此分析艦船裝備的費用和效能時必須要考慮時間因素的影響。一方面，費用的發(fā)生隨著時間的推移而慢慢累積，費用的計算需要考慮資金的時間價值，另外時間跨度不同或者投資強度不同，經(jīng)濟性也會大不一樣。另一方面，艦船裝備隨著時間的推移，由于其技術(shù)狀態(tài)的變化必然會導(dǎo)致系統(tǒng)效能的變化，而且不同時期的軍事需求也會發(fā)生變化，艦船裝備效能滿足軍事需求的程度也會不同。

風險是評價艦船裝備論證方案經(jīng)濟性的關(guān)鍵。艦船裝備集機械、電子、現(xiàn)代光學(xué)和信息科學(xué)為一體，其復(fù)雜程度日益提高，且伴隨著“三新”的應(yīng)用，導(dǎo)致艦船裝備研制階段的不確定性因素增多。如果對研制風險的評估不夠充分或者僅僅是被動地進行風險管理，必將會推遲研制或生產(chǎn)進度，使得采辦項目經(jīng)費反而會由于風險控制的代價不降反增，最終將會導(dǎo)致經(jīng)費與需求的不匹配[5]。因此，通過將風險納入早期論證方案經(jīng)濟性的評價范圍，可以進一步認清方案的可行性和不確定性，從而確保預(yù)期費用目標、效能目標和進度目標的順利實現(xiàn)。

在廣泛征求專家意見的基礎(chǔ)上，本文建立的艦船裝備經(jīng)濟性評價指標體系如圖1所示。

圖1 艦船裝備論證方案經(jīng)濟性綜合評價指標體系Fig.1 Economic evaluation index system of demonstration programs of ship equipment

2 評價指標的模糊化處理

在艦船裝備經(jīng)濟性評價指標體系中，效能、費用和周期類指標屬于定量指標，可用解析方法得到[6]。但由于其量綱和函數(shù)關(guān)系不同，不具有可比性，各指標的含義不同，對指標的要求也不同，有的要求越大越好(效能類指標)，有的要求越小越好(費用類指標)，有的要求適中(部分周期類指標)，因此首先應(yīng)對指標進行模糊化處理。艦船裝備經(jīng)濟性評價涉及到多層次的因素集，為了實施多級模糊綜合評價，可引入滿意度概念，即以實際值相對于理想值來說，其滿意程度或匹配程度。對于取值要求越大越好的指標，令

式中，pm為要求取值越大越好的指標值；Qmax為指標理想最大值；Qmin為指標理想最小值。類似可處理要求越小越好的指標。

對于要求適中的指標，令

對于其他不能用精確數(shù)學(xué)表達式表示的定性指標(部分風險類指標)，可首先建立評語集，然后采用專家評分法來確定它們的取值。這里假設(shè)評語集為V={優(yōu) 良 中 差}，專家對某個指標進行打分后，根據(jù)各因素的專家評語百分比得到評語矩陣

式中rij為對第i個因素推薦第j種評語的專家百分比。

采用層次分析法確定各評價因素的權(quán)重Z=(z1,z2,…,zn)，進一步求得模糊綜合評價集合T=Z·R=(t1,t2,t3,t4)，對T作歸一化處理后得到T′，至此得出各評價結(jié)果隸屬于評語集的隸屬度。為了對定性指標進行量化比較，可對該類指標進行如下模糊處理[7]：

Sm=100×W·(T′)T。

式中W=(W1,W2,W3,W4)為評價集等級權(quán)重向量，W可為任一遞減數(shù)列。

3 評價模型的建立

3.1 用層次分析法確定指標權(quán)重

層次分析法可以將決策者的專業(yè)知識和經(jīng)驗判斷充分予以量化，克服其他方法的弊端，尤其對于解決難以量化處理的方案選擇、決策和評估問題具有良好的適用性[8]。采用層次分析法確定各評價指標對應(yīng)于上一層的相對重要性的權(quán)值的步驟如下：

1)對同一層次的指標關(guān)于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣；

2)計算判斷矩陣的最大特征值λmax和最大特征值的特征向量；

3)對最大特征值的特征向量進行歸一化處理得到權(quán)向量A；

4)進行一致性檢驗。

3.2 進行模糊綜合運算

為進行模糊綜合評價，可將匹配要求看作是一模糊集合概念，指標滿意度看作是模糊隸屬度。在對各指標進行模糊化處理并確定其權(quán)重的基礎(chǔ)上，根據(jù)艦船裝備經(jīng)濟性評價指標體系，建立三級模糊綜合評價模型，各級模糊綜合評價模型如下：

1)一級模糊綜合評價模型

式中：N為一級指標的個數(shù)；Bi為第i個一級指標的綜合評價值。

2)二級模糊綜合評價模型

式中：ni為第i個一級指標所包含的二級指標個數(shù)；Bini為第i個一級指標中的第ni個二級指標的綜合評價值。

3)三級模糊綜合評價模型

Bij=Aij·Rij，i=1,2,…,N，j=1,2,…,ni。

式中Rij為三級指標模糊化處理后的值。

4 實例分析

運用上述指標權(quán)重確定方法和模糊處理方法，假設(shè)得到某型艦船2種設(shè)計方案及指標權(quán)重值如表1所示。

表1 艦船裝備論證方案經(jīng)濟性模糊綜合評價

根據(jù)評價結(jié)果可知，方案1的裝備經(jīng)濟性為0.8078，較為滿意；方案2的裝備經(jīng)濟性為0.7790，基本滿意。艦船經(jīng)濟性設(shè)計方案1優(yōu)于方案2。

5 結(jié) 語

本文針對艦船裝備論證方案的經(jīng)濟性評價與決策問題，建立了一套較為系統(tǒng)而全面的經(jīng)濟性綜合評價指標體系，在對不同類型的指標進行量化的基礎(chǔ)上，進一步建立了艦船裝備論證方案經(jīng)濟性的模糊綜合評價模型，可以為論證方案的經(jīng)濟性評價與決策提供有益參考。但在具體評價過程中，還有許多問題有待進一步深入研究，如定性指標的量化、指標權(quán)重的確定等，這些問題直接關(guān)系到評價結(jié)果的有效性，需要對此開展深入研究。

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A fuzzy-based economic evaluation and decision-making model of demonstration programs of ship equipment

MA Xue-jun,ZHANG Huai-qiang,CHENG Ying-rui

(Department of Equipment Economics and Management,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China)

In order to solve the economic evaluation and decision-making of demonstration programs of ship equipment, an integrated and systematic evaluation index system was proposed, which was constructed from four aspects of the effectiveness index, the cost index, the time index and the risk index. On the basis of fuzzy processing of various indexes, a fuzzy comprehensive evaluation model of economics was established which can realize a comprehensive balance and evaluation of demonstration programs and provide a useful reference for the evaluation and decision-making of demonstration programs.

demonstration programs;index system;fuzzy comprehensive evaluation;ship equipment

2013-05-02；

2013-05-31

馬學(xué)軍(1990-)，男，碩士研究生，研究方向為裝備經(jīng)濟管理。

C931

A

1672-7649(2014)07-0146-04

10.3404/j.issn.1672-7649.2014.07.031