基于直覺(jué)模糊多準(zhǔn)則群決策的裝備器材封存包裝方式選擇

伍 岳， 朱 霞， 譚 冕， 蔣 宇

(1. 后勤工程學(xué)院基礎(chǔ)部, 重慶 401311； 2. 95981部隊(duì), 北京 100076)

基于直覺(jué)模糊多準(zhǔn)則群決策的裝備器材封存包裝方式選擇

伍 岳1， 朱 霞1， 譚 冕1， 蔣 宇2

(1. 后勤工程學(xué)院基礎(chǔ)部, 重慶401311；2.95981部隊(duì), 北京100076)

針對(duì)裝備器材封存包裝方式選擇過(guò)程中對(duì)決策者和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則難以準(zhǔn)確賦權(quán)的問(wèn)題，提出了一種基于擴(kuò)展多準(zhǔn)則妥協(xié)解排序法(VlsekriterijumskaOptimizacijaIKompromisnoResenje,VIKOR)的群決策模型，應(yīng)用直覺(jué)模糊理論將語(yǔ)言變量形式的評(píng)價(jià)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換并集結(jié)，得到封存包裝方式?jīng)Q策群組的直覺(jué)模糊決策矩陣，通過(guò)信任度函數(shù)，并結(jié)合熵權(quán)法分別對(duì)決策者和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行客觀賦權(quán)，采用擴(kuò)展多準(zhǔn)則VIKOR法得到備選封存包裝方式的折中可行方案。最后，結(jié)合案例進(jìn)行了裝備器材封存包裝方式的選擇決策，并通過(guò)敏感性分析和對(duì)比分析，驗(yàn)證了所提出方法的有效性，為裝備器材封存包裝方式選擇提供了參考。

裝備器材； 封存包裝方式； 直覺(jué)模糊理論； 擴(kuò)展多準(zhǔn)則妥協(xié)解排序法

裝備器材封存包裝是保持裝備器材性能和質(zhì)量的有效措施。當(dāng)前有關(guān)裝備器材防護(hù)和封存包裝的研究主要有：探討裝備器材封存和長(zhǎng)效防護(hù)包裝技術(shù)方法[1-2]；根據(jù)不同的裝備器材防護(hù)需求比較各種封存包裝方式[3-4]；分析裝備器材封存包裝方式的影響因素[5-6]等。這些研究梳理了當(dāng)前裝備器材的主要封存和防護(hù)包裝方法，對(duì)比分析了各種包裝方法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，為指導(dǎo)裝備器材防護(hù)工作提供了良好的思路。但是，在裝備器材封存包裝方式(簡(jiǎn)稱(chēng)“封存包裝方式”)選擇方面，應(yīng)用科學(xué)方法進(jìn)行定性、定量相結(jié)合的分析研究很少，且在裝備器材封存包裝方式選擇決策過(guò)程中沒(méi)有體現(xiàn)決策者的群體智慧。因此，筆者在確定裝備器材封存包裝方式選擇決策對(duì)象和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，應(yīng)用語(yǔ)言變量將評(píng)價(jià)信息轉(zhuǎn)換為直覺(jué)模糊數(shù)，對(duì)決策者和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行客觀賦權(quán)，通過(guò)多準(zhǔn)則妥協(xié)解排序法(VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje，VIKOR)對(duì)封存包裝方式進(jìn)行優(yōu)選，并對(duì)選擇結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和檢驗(yàn)。

1 問(wèn)題描述

封存包裝方式選擇是一個(gè)多準(zhǔn)則群決策問(wèn)題。設(shè)Mi為第i(i=1,2,…,n)個(gè)備選封存包裝方式;Fj為第j(j=1,2,…,m)個(gè)備選封存包裝方式評(píng)價(jià)準(zhǔn)則;wj為第j個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的權(quán)重;Ek為第k(k=1,2,…,q)個(gè)主觀決策者；θk為第k個(gè)決策者的權(quán)重。則封存包裝方式選擇多準(zhǔn)則決策矩陣為

(1)

1.1決策對(duì)象

裝備器材是構(gòu)成裝備所有可拆為單體的組件、部件及零件的總稱(chēng)[7]，其種類(lèi)復(fù)雜多樣，構(gòu)成既有單一材質(zhì)，又有多種材質(zhì)，且結(jié)構(gòu)、尺寸也差別較大。裝備器材封存包裝是指采用適宜的封存包裝方式，應(yīng)用適合的包裝材料、容器及設(shè)備對(duì)器材進(jìn)行的長(zhǎng)效防護(hù)。其中：有些器材防護(hù)主要側(cè)重于一種防護(hù)需求，而有些器材則涉及其2種或多種防護(hù)需求，如橡膠件主要防氧化，電器和儀表則需要防潮、防塵和防震等。筆者根據(jù)不同封存包裝方式的特點(diǎn)和防護(hù)功能，結(jié)合當(dāng)前部隊(duì)后方倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際情況和可行性要求，選取貼體包裝、袋式包裝、防銹油脂包裝、真空包裝、熱收縮包裝、纏繞包裝、泡罩包裝和氣相包裝8種常見(jiàn)的封存包裝方式作為決策對(duì)象，并分別記為M1，M2，…，M8。

1.2評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

封存包裝方式選擇需要考慮封存包裝方式自身的特點(diǎn)及其與裝備器材間的相互關(guān)系。因此，筆者重點(diǎn)從裝備器材適應(yīng)性、封存包裝方式的封啟工藝、配套需求和經(jīng)濟(jì)性4個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中：裝備器材適應(yīng)性主要考慮封存包裝使用的材料是否適用于裝備器材的封存包裝，封存包裝方式是否適用于裝備器材的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸大小，能否有效滿(mǎn)足裝備器材的防護(hù)需求；封啟工藝主要考慮封存包裝操作的復(fù)雜程度，封存包裝工作是否便于部隊(duì)倉(cāng)庫(kù)開(kāi)展，啟封包裝是否便捷高效；配套需求主要考慮封存包裝是否需要配套的內(nèi)包裝，以及包裝設(shè)備的配套情況；經(jīng)濟(jì)因素主要考慮選取的封存包裝方式所需要使用的材料種類(lèi)及數(shù)量情況。具體評(píng)價(jià)準(zhǔn)則如圖1所示。

圖1 裝備器材封存包裝方式選擇評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

2 基于直覺(jué)模糊VIKOR法的多準(zhǔn)則群決策模型

直覺(jué)模糊集理論兼顧了隸屬度、非隸屬度和猶豫度3方面的信息。與傳統(tǒng)模糊集相比，其對(duì)信息的模糊性與不確定性等的處理更為實(shí)用和靈活。

2.1直覺(jué)模糊集定義

定義1：對(duì)于非空論域X，定義其上的直覺(jué)模糊集為[8]

其中：μH(X)∶X→[0,1]和γH(X)∶X→[0,1]分別表示X中元素x對(duì)集合H的隸屬度和非隸屬度函數(shù)，且對(duì)于任意x∈X，0≤μH(X)+γH(X)≤1；πH(X)=1-μH(X)-γH(X)，稱(chēng)為集合H的直覺(jué)模糊猶豫度或不確定度，且0≤πH(X)≤1。

α=(μα,γα,πα)，為直覺(jué)模糊數(shù)，且μα∈[0,1]，γα∈[0,1]，μα+γα≤1，πα=1-μα-γα；α+=(1,0,0)，為最大直覺(jué)模糊數(shù)，α-=(0,1,0)，為最小直覺(jué)模糊數(shù)。

2.2直覺(jué)模糊數(shù)的距離測(cè)度

定義2：對(duì)于任意2個(gè)直覺(jué)模糊數(shù)α=(μα,γα,πα)和β=(μβ,γβ,πβ)，其Euclidean距離為[9]

(2)

2.3基于直覺(jué)模糊VIKOR法的多準(zhǔn)則群決策步驟

在直覺(jué)模糊環(huán)境下進(jìn)行封存包裝方式優(yōu)選群決策的思路[10]：首先，決策小組根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)各備選封存包裝方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用語(yǔ)言變量來(lái)表示評(píng)價(jià)信息，以保證評(píng)價(jià)過(guò)程更符合決策者的習(xí)慣；其次，將語(yǔ)言變量表示的原始評(píng)價(jià)信息轉(zhuǎn)換為直覺(jué)模糊數(shù)形式，并根據(jù)該直覺(jué)模糊數(shù)確定各決策者權(quán)重，得到群評(píng)價(jià)信息的集結(jié)；最后，確定各評(píng)價(jià)準(zhǔn)則權(quán)重并采用VIKOR方法對(duì)封存包裝方式進(jìn)行排序擇優(yōu)。具體選擇決策過(guò)程如圖2所示。

圖2 裝備器材封存包裝方式選擇決策過(guò)程

決策步驟如下：

1)信息形式轉(zhuǎn)化。將采用語(yǔ)言變量表示的決策者評(píng)價(jià)信息轉(zhuǎn)化為直覺(jué)模糊數(shù)[11]，各語(yǔ)言變量與直覺(jué)模糊數(shù)間的關(guān)系如表1所示。

表1 語(yǔ)言變量與直覺(jué)模糊數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

2)決策者權(quán)重確定。猶豫度是決策者評(píng)價(jià)選擇方案不確定程度的體現(xiàn)，不確定程度越小，則決策者的可信任度越高，應(yīng)對(duì)其賦予較大的權(quán)重[12]。筆者應(yīng)用信息熵理論建立信任度函數(shù)來(lái)確定各決策者的客觀權(quán)重，則決策者Ek的信任度函數(shù)Tk(π)和客觀權(quán)重θk分別為

(3)

(4)

(5)

4)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則權(quán)重確定。應(yīng)用熵值法來(lái)確定各評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的客觀權(quán)重。若評(píng)價(jià)準(zhǔn)則Fj下所有備選封存包裝方式的集成評(píng)價(jià)值與評(píng)價(jià)值均值的偏差越大，則表明該評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)備選封存包裝方式排序的影響越大;反之影響越小[13]。因此，在對(duì)備選封存包裝方式進(jìn)行排序時(shí)，備選封存包裝方式評(píng)價(jià)值與均值偏差越大的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則其權(quán)值應(yīng)越大。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則Fj下各備選封存包裝方式的綜合評(píng)價(jià)均值為

(6)

根據(jù)直覺(jué)模糊數(shù)距離測(cè)度定義，可得評(píng)價(jià)準(zhǔn)則Fj的熵值為

(7)

令ω=(ω1,ω2,…,ωm)，為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的權(quán)重向量，則

(8)

(maxri1,maxri2,…,maxrim)；

(9)

(minri1,minri2,…,minrim)。

(10)

各備選封存包裝方式的群體效用值Si和個(gè)體遺憾值Ri分別為

(11)

(12)

各備選封存包裝方式的折衷評(píng)價(jià)值Qi為

(13)

6)對(duì)備選封存包裝方式進(jìn)行排序，并確定最終封存包裝方式。按Si、Ri、Qi值由小到大對(duì)所有備選封存包裝方式進(jìn)行排序，數(shù)值越小則越優(yōu)。具體判斷過(guò)程如下：

(1)設(shè)按Qi值遞增所得的封存包裝方式排序?yàn)镸(1),M(2),…,M(n)，若M(i)同時(shí)滿(mǎn)足以下2個(gè)條件:

條件Ⅰ Q(M(i))-Q(M(i-1))≥DQ，其中，DQ=1/(n-1)；

條件Ⅱ 封存包裝方式M(i)根據(jù)Si、Ri值的排序同為最優(yōu)方案。

則M(i)為最佳折中決策方案。

(2)若不能同時(shí)滿(mǎn)足上述2個(gè)條件，則表明存在與最優(yōu)方案綜合評(píng)價(jià)值非常接近的其他方案，則得到妥協(xié)解折中封存包裝方式集，分為如下2種情況：若不滿(mǎn)足條件Ⅰ，則妥協(xié)解封存包裝方式集為M={M(1),M(2),…,M(n)}，其中i為滿(mǎn)足Q(M(i))-Q(M(1))

3 案例分析

以某裝備金屬零部件8種封存包裝方式選擇為例說(shuō)明本文提出的封存包裝方式選擇方法的可行性和可操作性。決策小組Ek(k=1,2,3)由來(lái)自不同崗位的3名倉(cāng)儲(chǔ)管理人員組成。

3.1封存包裝方式優(yōu)選

決策小組采用語(yǔ)言變量形式，依據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)各備選封存包裝方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表2所示。

表2 各備選封存包裝方式的評(píng)價(jià)結(jié)果

1)評(píng)價(jià)信息形式轉(zhuǎn)換。根據(jù)表1所示的語(yǔ)言變量與直覺(jué)模糊數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,將表2中采用語(yǔ)言變量表示的評(píng)價(jià)信息轉(zhuǎn)換為直覺(jué)模糊數(shù)，得到直覺(jué)模糊數(shù)矩陣。

2)決策者權(quán)重確定。依據(jù)直覺(jué)模糊數(shù)矩陣，由式(3)、(4)可得決策者的權(quán)重分別為θ1=0.310，θ2=0.329，θ3=0.361。

3)評(píng)價(jià)信息集結(jié)。將各決策者的權(quán)重與個(gè)體評(píng)價(jià)信息集結(jié)，由式(5)得到各封存包裝方式的最終決策矩陣為

4)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則權(quán)重確定。由式(6)可得各評(píng)價(jià)準(zhǔn)則下的決策值均值，再由式(2)、(7)、(8)可得各評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的權(quán)重向量為

ω= (0.173,0.051,0.014,0.081,0.118,

0.220,0.127,0.111,0.106)。

5)應(yīng)用VIKOR法對(duì)封存包裝方式進(jìn)行排序擇優(yōu)。將最大直覺(jué)模糊數(shù)和最小直覺(jué)模糊數(shù)分別作為直覺(jué)模糊正、負(fù)理想方案，可得最終決策矩陣的理想方案和臨界方案分別為c*= ((0.928,0.653),(0.930,0.844),(0.926,0.747),

(0.789,0.400),(0.928,0.693),(0.899,0.851),

(0.895,0.693), (0.899,0.650),(0.926,0.747));c-= ((0.260,0.063),(0.120,0.062),(0.184,0.064),

(0.500,0.131),(0.220,0.063),(0.115,0.078),

(0.220,0.080),(0.250,0.078),(0.184,0.064))。

令υ=0.5，即以決策者協(xié)商達(dá)成共識(shí)的機(jī)制選擇封存包裝方式，由式(2)、(11)-(13)，分別可得各備選封存包裝方式的Si，Ri和Qi值，如表3所示。

表3 各封存包裝方式的Si、Ri和Qi值

根據(jù)Qi值可得各備選封存包裝方式的排序?yàn)镸6>M1>M7>M5>M2>M4>M3>M8，可見(jiàn)Qi值最小的封存包裝方式為M6。由于Q(M6)-Q(M1)=0.161>1/7，可判斷滿(mǎn)足條件1，但根據(jù)Si排序時(shí)，M6為次優(yōu)方案，不滿(mǎn)足條件2，因此，得到妥協(xié)解封存包裝方式集{M6,M1}。

3.2敏感性分析

0≤σ≤1/ωj。

(14)

(15)

η=(1-σωj)/(1-ωj)。

(16)

分別對(duì)9個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的權(quán)重進(jìn)行擾動(dòng)，ωmax=0.220，依據(jù)式(14)，令擾動(dòng)參數(shù)σ依次為4，2，1/2，1/4，共進(jìn)行了36次實(shí)驗(yàn)，可得各備選封存包裝方式Qi值的敏感性分析結(jié)果，如圖3所示?？梢钥闯觯涸?6次實(shí)驗(yàn)中，M6的Qi值有25次為最小，M1的Qi值有11次為最小，二者包含了所有Qi值最小的情況，與前文封存包裝方式優(yōu)選結(jié)果一致，表明選擇決策結(jié)果具有良好的穩(wěn)定性。

圖3 直覺(jué)模糊VIKOR方法敏感性分析結(jié)果

3.3對(duì)比分析

(17)

(0.555,0.546,0.533,0.543,0.547,

0.558,0.549,0.527)。

由于加權(quán)相對(duì)貼近度數(shù)值越大表示方案越優(yōu)，故備選封存包裝方式的優(yōu)先序?yàn)镸6>M1>M7>M5>M2>M4>M3>M8，該決策結(jié)果與VIKOR方法所得的排序相同，對(duì)比驗(yàn)證了本文選擇決策結(jié)果的可信性。但是，通過(guò)TOPSIS法所得的各加權(quán)相對(duì)貼近度數(shù)值都非常接近，而通過(guò)直覺(jué)模糊VIKOR法所得的折中評(píng)價(jià)值之間的差異則較大，更便于辨識(shí)和區(qū)分各封存包裝方式的特點(diǎn)。另外，直覺(jué)模糊VIKOR法還涉及了群體效益與個(gè)別遺憾的相互妥協(xié)關(guān)系，能夠通過(guò)設(shè)置不同的決策機(jī)制系數(shù)得到不同的決策結(jié)果，具有更大的靈活性。故與傳統(tǒng)的TOPSIS方法相比，本文提出的直覺(jué)模糊VIKOR方法分析直覺(jué)模糊數(shù)決策問(wèn)題更為合理，得到的封存包裝方式選擇決策結(jié)果也更為可靠。

4 結(jié)論

筆者在對(duì)裝備器材封存包裝方式選擇問(wèn)題描述的基礎(chǔ)上，將直覺(jué)模糊集理論與VIKOR方法相結(jié)合構(gòu)建了多準(zhǔn)則群決策模型。通過(guò)案例分析、敏感性分析和TOPSIS法的對(duì)比分析驗(yàn)證了決策方法的可行性、穩(wěn)定性和優(yōu)越性。本文主要以當(dāng)前常見(jiàn)的裝備器材封存包裝方式為研究對(duì)象開(kāi)展研究，尚未考慮近年來(lái)出現(xiàn)的新型封存包裝方式和多種封存包裝方式組合運(yùn)用的情況。另外，對(duì)于種類(lèi)繁多的裝備器材，還需結(jié)合不同裝備器材儲(chǔ)存年限和防護(hù)等級(jí)，進(jìn)一步細(xì)化區(qū)分封存包裝的需求和特點(diǎn)，拓展和完善評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，從而更加全面科學(xué)地評(píng)價(jià)和選擇裝備器材封存包裝方式。

[1] 張雨, 彭虎, 王忱. 裝甲裝備整裝綜合防護(hù)封存技術(shù)[J].包裝工程, 2014,35(3):132-136.

[2] 爨紅亮.民用封存技術(shù)工程應(yīng)用對(duì)裝備封存防護(hù)的啟示[J].中國(guó)物流與采購(gòu),2014(24):62-63.

[3] 張春和,趙復(fù)濤,吳志斌,等.戰(zhàn)儲(chǔ)裝備器材長(zhǎng)效綜合防護(hù)包裝方法研究[J].包裝工程,2011,32(23):26-30.

[4] 朱霞,曾瀟,陳俊斌,等.油料裝備維修器材的防護(hù)及配套包裝研究[J].包裝工程,2011,32(23):12-16.

[5] 張春和,于戰(zhàn)果,王鳳忠,等.車(chē)輛戰(zhàn)儲(chǔ)器材封存包裝方法及應(yīng)用[J].包裝工程,2007,28(2):58-60.

[6] 劉振華,羅少鋒,彭薇.封存包裝技術(shù)在裝備防護(hù)中的應(yīng)用及對(duì)策[J].包裝工程,2013,34(19):123-125.

[7] 趙火應(yīng).裝甲裝備器材保養(yǎng)與封存[M].北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,2006:1-5.

[8] ATANASSOV K T,RANGASAMY P.Intuitionistic fuzzy sets[J].Fuzzy sets & systems,1986,20(1):87-96.

[9] SZMIDT E,KACPRZYK J.Distances between intuitionistic fuzzy sets[J].Fuzzy sets & systems,2000,114(3):505-518.

[10] OPRICOVIC S,TZENG G H.Compromise solution by MCDM methods:A comparative analysis of VIKOR and TOPSIS[J].European journal of operational research,2004,156(2):445-455.

[11] 楊山亮,王鵬,李革,等.基于直覺(jué)模糊VIKOR方法的裝備優(yōu)選群決策模型[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2015,27(9):2169-2175.

[12] 龐繼芳.不確定語(yǔ)言多屬性群決策方法及應(yīng)用研究[D].太原: 山西大學(xué),2015:41-48.

[13] 郝娜,孔德鵬,常天慶,等.基于誘導(dǎo)有序加權(quán)直覺(jué)模糊集的混合多屬性目標(biāo)威脅評(píng)估方法[J].裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào),2016,30(3):100-105.

(責(zé)任編輯: 王生鳳)

SelectionofEquipmentMaterialPreservationPackingMethodsBasedonIntuitionisticFuzzyMulti-criteriaGroupDecision

WU Yue1， ZHU Xia1， TAN Mian1， JIANG Yu2

(1. Department of Fundamental Courses, Logistical Engineering University, Chongqing401311, China;2. Troop No.95981of PLA, Beijing100076, China)

A group decision-making model based on extended multi-criteria VIKOR (VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje) is proposed to solve the difficulty to accurate the weights of the decision-makers and the evaluation criteria in the selection process of equipment material preservation packing methods, and the intuitionistic fuzzy theory is used to transform and integrate the evaluation information of language variable form to get the intuitionistic fuzzy decision-making matrix of the decision-making group of preservation packaging methods. Through the trust degree function combined with the entropy weight method, the decision-maker and the evaluation criterion are weighted objectively, and the compromise feasible solution of the alternative preservation packaging methods is obtained by means of extended multi-criteria VIKOR. Finally, the selection and decision of equipment material preservation packaging methods is carried out with the case, and the validity of the proposed method is verified by the sensitivity analysis and comparative analysis, which can provide reference for the preservation packaging methods selection of equipment material.

equipment material；preservation packing methods；intuitionistic fuzzy theory；extended multi-criteria VIKOR(Vlsekriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje) method

1672-1497(2017)04-0035-06

2017-05-25

軍隊(duì)科研計(jì)劃項(xiàng)目

伍 岳(1990-)，男，博士研究生。

E92;TB489

：ADOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2017.04.007