層次分析法在大型信息系統(tǒng)試驗選址中的應(yīng)用

潘憶江

(中國電子科技集團公司第二十研究所，陜西 西安 710068)

0 引言

隨著我國海軍建設(shè)的逐步發(fā)力，海軍大型信息系統(tǒng)的研制也在逐步開展[1]。在大型信息系統(tǒng)研制過程中，為節(jié)約成本，提前釋放研制風(fēng)險，需組織傳感器、通信、導(dǎo)航、指控等大型信息系統(tǒng)所轄的分系統(tǒng)或設(shè)備，開展陸上集成聯(lián)調(diào)試驗及定型試驗工作，這其中涉及到試驗選址問題。陸上試驗選址是試驗開展的前提，是確保在合理費用下達到試驗?zāi)繕?biāo)的關(guān)鍵因素之一[2]。在大型綜合系統(tǒng)陸上試驗選址中，試驗選址分為初期調(diào)研和選址方案兩個階段。初期調(diào)研是對預(yù)選地區(qū)的地形、環(huán)境、保障條件進行考察，篩選出符合技術(shù)條件、保障條件和環(huán)境條件要求的小區(qū)域的過程。選址方案則是在此基礎(chǔ)上，對各個試驗站點進行優(yōu)化配置，選擇更有利于達到試驗?zāi)康牟⑻岣咴囼炐зM比的過程。由此可見，大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址涉及的因素較多，各因素間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，在選址方案階段，為優(yōu)化配置選址更有利于達到試驗?zāi)康牟⑻嵘зM比的方案，需建立一套試驗選址方案的評價體系[3]，并在諸多備選方案中選出最為科學(xué)的方案。因此該問題可視為一個復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題，為解決該問題，本文提出了利用層次分析法，建立大型信息系統(tǒng)試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型及權(quán)重表，通過模糊綜合評價法，確定最科學(xué)合理的試驗選址方案。

1 層次分析法及模糊綜合評價法

1.1 層次分析法

20世紀(jì)70年代，美國運籌學(xué)家T.L.SAATY教授提出了層次分析法[4]，該方法是結(jié)合定量分析和定性分析的一種系統(tǒng)工程分析方法，其將一個復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題看做一個總目標(biāo)，并將這個總目標(biāo)逐層分解，分解成為數(shù)個子目標(biāo)或多個指標(biāo)、多個準(zhǔn)則等，通過多個層次的分解，構(gòu)建一個有序的層次結(jié)構(gòu)，即層次結(jié)構(gòu)模型。構(gòu)建完成層次結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)相對重要性對模型內(nèi)的各個要素進行兩兩比較，得出相對應(yīng)的權(quán)重數(shù)和總排序，從而對復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題進行優(yōu)化決策。

1.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法[5]是以模糊數(shù)學(xué)的思想為基礎(chǔ)，對不易明確界定的問題進行綜合評判的一種決策方法。針對不易明確界定的問題，該方法認(rèn)為其為模糊對象，并建立囊括該對象各個性質(zhì)的模糊概念的集合，利用隸屬度函數(shù)理論對該集合的定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析，完成對該問題的總體評價。通過該方法可將復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題做出科學(xué)的總體評價，從而解決復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題不易分析的問題。

2 大型系統(tǒng)試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型

要建立大型系統(tǒng)試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型需綜合考慮試驗選址涉及因素繁多，并將其按照屬性劃分為若干個有層次性的元素[5]。構(gòu)建的大型系統(tǒng)試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址需要考慮三個條件，分別是技術(shù)條件、保障條件和環(huán)境條件。

2.1 技術(shù)條件

技術(shù)條件是確保試驗內(nèi)容順利進行的必要條件，試驗選址若不能滿足試驗正常開展的技術(shù)條件，將直接導(dǎo)致試驗失敗。試驗技術(shù)條件根據(jù)試驗內(nèi)容可進一步分為站點陣型條件、傳感器設(shè)備使用條件、通信設(shè)備使用條件、導(dǎo)航設(shè)備使用條件和目標(biāo)空域飛行條件，各個條件分別確保相關(guān)試驗內(nèi)容的順利開展。

2.2 保障條件

保障條件是試驗順利開展的必要前提，為試驗提供各種后勤供給。為了確保試驗設(shè)備順利進場，需考慮交通運輸保障條件；為確保試驗設(shè)備正常運轉(zhuǎn)需考慮水電能源保障條件；為確保參試人員的正常生活，需考慮人員保障條件；試驗開展離不開試驗場所，需考慮基礎(chǔ)建設(shè)保障條件；上述所有條件都離不開經(jīng)費的支撐，因此還需考慮經(jīng)費保障條件。

2.3 環(huán)境條件

環(huán)境條件是試驗正常開展的必要因素，特殊的試驗項目需要特定環(huán)境條件予以配合。綜合分析環(huán)境條件，可分為電磁環(huán)境條件、地質(zhì)條件、氣象條件和水文條件，各條件綜合影響試驗設(shè)備運轉(zhuǎn)，左右試驗開展的過程，在一定程度影響試驗結(jié)果。

圖1 大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型

3 應(yīng)用實例

以大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址為例，通過初期調(diào)研，依據(jù)試驗開展的技術(shù)要求，對預(yù)選地區(qū)的環(huán)境、保障條件進行實地調(diào)研和綜合分析，確定三個備選的試驗選址地點，分別是S省的試驗地址D1、J省的試驗地址D2和D3。

3.1 建立判斷矩陣

根據(jù)第2節(jié)中的大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型，項目組對各個條件進行兩兩比較，對每個層次中的每個條件因素進行判斷，構(gòu)造出判斷矩陣。在兩兩比較時，各個因素的重要程度需定量賦值。為了能充分刻畫重要程度的差別，兩兩比較的結(jié)果劃分為9個程度，當(dāng)取值為程度1時，表示因素1和因素2一樣重要；取值為程度5時表示因素1比因素2明顯重要；取值為9時表示因素1比因素2絕對重要，重要程度依次遞增。

根據(jù)上述兩兩比較的重要程度賦值，項目組對大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址的層次結(jié)構(gòu)模型中的各個層次進行了比較，其中大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址(A)的判斷矩陣為：

技術(shù)條件(B1)的判斷矩陣為：

保障條件(B2)的判斷矩陣為：

環(huán)境條件(B3)的判斷矩陣為：

3.2 建立相對權(quán)重表

ωA=[0.6483 0.1220 0.2297]
λmax=3.003 7
CI=0.001 8<0.10

通過一致化檢測。同樣，技術(shù)條件(B1)的權(quán)重：

ωB1=[0.0753 0.1588 0.3638 0.0383 0.3638]
λmax=5.197 5
CI=0.049 4<0.10

通過一致化檢測。保障條件(B2)的權(quán)重：

ωB2=[0.0646 0.2504 0.1315 0.5177 0.0357]
λmax=5.349 2
CI=0.087 3<0.10

通過一致化檢測。環(huán)境條件(B3)的權(quán)重：

ωB3=[0.5638 0.1178 0.2634 0.0550]
λmax=4.134 8
CI=0.044 9<0.10

通過一致化檢測。

根據(jù)判斷矩陣，對各個層次的權(quán)重進行排序，依據(jù)上一層次的權(quán)重計算下一層次的權(quán)重值，結(jié)合層次結(jié)構(gòu)模型，建立相對權(quán)重表，見表1。

3.3 模糊綜合評價

項目組各個成員根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，分別對備選的試驗選址地點D1、D2和D3進行評價，由1-9進行打分，9為最好，1為最差，得到技術(shù)條件(B1)的評價矩陣：

保障條件(B2)的評價矩陣：

環(huán)境條件(B3)的評價矩陣：

利用評價矩陣和相對權(quán)重表綜合計算出D1、D2和D3選址的綜合評價值為5.9449、3.8754、5.0978，因此D1的綜合評價最好，選擇該備選選址最為合適。在某某大型信息系統(tǒng)陸上試驗中，最終試驗選址也是選址的D1備選選址。

表1 相對權(quán)重表

4 結(jié)語

通過利用層次分析法和模糊綜合評價法，科學(xué)合理地解決大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址問題。本文利用該方法，建立了大型信息系統(tǒng)陸上試驗選址的層級結(jié)構(gòu)模型，項目組依據(jù)這個層級結(jié)構(gòu)模型建立了相對權(quán)重表，并開展了模糊綜合評價，利用該方法在某大型信息系統(tǒng)陸上試驗中驗證了該方法的合理有效。