dla Sił Powietrznych RP Wielokryterialna ocena samolotów transportowych

Wielokryterialna ocena samolotów transportowych dla Sił Powietrznych RP

ROZPRAWA DOKTORSKA

mgr inż. Tadeusz Mikutel

Promotor:

Prof. PP, dr hab. inż. Jacek Żak

Poznań, grudzień 2014

2

Pracę tę dedykuję

mojej Małżonce Danucie, synowi Pawłowi, córce Joannie

oraz Rodzicom

3

Podziękowanie

Pragnę w szczególny sposób podziękować Promotorowi Panu profesorowi Jackowi Żakowi za poświęcony czas oraz wiele wskazówek metodycznych i rzeczowych, dzięki którym powstała moja praca.

Serdeczne podziękowania składam również Panu Profesorowi Michałowi

Ciałkowskiemu, będącemu Dobrym Duchem całego procesu badawczego,

którego zwieńczeniem jest niniejsza praca.

4 Spis treści

1. Wstęp ... 7

1.1 Tło rozważań. Problematyka wojskowego transportu lotniczego jako elementu Sił Powietrznych RP ... 7

1.2 Geneza i stan obecny zagadnienia. ... 9

1.3 Sformułowanie problemu badawczego, cel i zakres pracy ... 13

2. Wielokryterialne wspomaganie decyzji w procesach decyzyjnych związanych z funkcjonowaniem wojskowego transportu lotniczego ... 17

2.1 Podejmowanie decyzji w wojsku - dowodzenie i kierowanie organizacjami wojskowymi ... 17

2.2 Podstawy analizy wielokryterialnej... 19

2.3 Opis wybranych metod wielokryterialnego wspomagania decyzji. ... 24

2.3.1 Metoda ważonej sumy ... 25

2.3.2 Metoda ważonego iloczynu ... 26

2.3.3 Metoda AHP ... 26

2.3.4 Metoda UTA ... 31

2.3.5 Metoda ELECTRE III ... 33

2.3.6 Metoda Promethee II ... 36

2.3.7 Metoda TOPSIS ... 39

2.3.8 Metoda VIKOR... 41

3. Problem oceny wojskowej floty transportowej oraz selekcji wojskowego samolotu transportowego ... 44

3.1 Wojskowy transport powietrzny na tle transportu lotniczego ... 44

3.2 Wybór metody oceny samolotów transportowych ... 45

3.3 Dobór wariantów oraz kryteriów oceny samolotów transportowych ... 47

3.4 Sposoby podejścia do oceny wojskowych samolotów transportowych ... 53

3.5 Podsumowanie istniejącego stanu wiedzy dotyczącej metod oceny samolotów transportowych ... 54

4. Propozycja nowej metodyki wyboru samolotu transportowego dla Sił Powietrznych RP .... 56

4.1. Ogólna charakterystyka proponowanej metodyki ... 56

4.2 Szczegółowy opis metodyki wielokryterialnej oceny wojskowych samolotów transportowych ... 57

4.2.1 Opis sytuacji decyzyjnej ... 57

4.2.1.1 Określenie decydenta, analityka oraz interwenientów ... 58

4.2.1.2 Określenie ograniczeń w podejmowaniu decyzji ... 58

4.2.1.3 Ustalenie zbioru potencjalnych rozwiązań ... 60

5

4.2.1.4 Definicja spójnej rodziny kryteriów ... 61

4.3 Modelowanie preferencji decydenta oraz interesariuszy ... 77

4.4 Wybór odpowiedniej metody obliczeniowej ... 78

4.5 Przeprowadzenie eksperymentów obliczeniowych ... 79

4.6 Analiza wyników oraz ich weryfikacja ... 80

4.7 Podsumowanie eksperymentów obliczeniowych ... 81

5. Weryfikacja przyjętej metodyki Wielokryterialnego Wspomagania Decyzji do wyboru nowego samolotu transportowego dla Sił Powietrznych RP ... 82

5.1 Etap 1 – Opis sytuacji decyzyjnej ... 82

5.1.1 Ustalenie decydenta oraz interesariuszy ... 82

5.1.2 Ustalenie zbioru potencjalnych rozwiązań ... 83

5.1.3 Definicja spójnej rodziny kryteriów ... 84

5.1.3.1. Kryterium 1 – Koszt zakupu (Koszt zakupu) [mln USD] – kryterium minimalizowane... 84

5.1.3.2. Kryterium 2 – Pozyskanie offsetu dla gospodarki narodowej (Offset) [-] – kryterium maksymalizowane ... 85

5.1.3.3. Kryterium 3 – Siedziba producenta (Producent) [-] – kryterium maksymalizowane ... 86

5.1.3.4. Kryterium 4 – Osiągi (Osiągi) [-] – kryterium maksymalizowane ... 86

5.1.3.5. Kryterium 5 – Koszty operacyjne (Koszty operacyjne) [PLN] – kryterium minimalizowane .. 90

5.1.3.6. Kryterium 6 – Zdolność do przetrwania w warunkach bojowych (Przetrwanie) [-] – kryterium maksymalizowane ... 94

5.1.3.7. Kryterium 7 - Interoperacyjność (Interoperacyjność) [-] - kryterium maksymalizowane... 95

5.1.3.8. Kryterium 8 - Elastyczność zastosowania (Elastyczność) [-] – kryterium maksymalizowane 96 5.1.3.9. Kryterium 9 – Ergonomia pracy załogi oraz przewozu pasażerów (Ergonomia) [-] - kryterium maksymalizowane ... 97

5.1.3.10. Kryterium 10 – Dostępność operacyjna (Dostępność operacyjna) [-] – kryterium maksymalizowane ... 98

5.1.3.11. Kryterium 11 – Dostępność rynkowa (Dostępność rynkowa) [-] - kryterium maksymalizowane ... 99

5.2 Etap 2 - Modelowanie preferencji decydenta. ... 100

5.3 Etap 3 – Wybór odpowiedniej metody obliczeniowej ... 101

5.4 Etap 4 – Przeprowadzenie eksperymentów obliczeniowych ... 103

5.4.1 Eksperymenty obliczeniowe ... 103

5.4.2 Eksperymenty obliczeniowe metodą AHP ... 106

5.4.3 Eksperymenty obliczeniowe metodą Electre III ... 110

5.5 Etap 5 – Analiza wyników oraz ich weryfikacja ... 114

5.5.1 Zestawienie uzyskanych wyników ... 114

6

5.5.2 Analiza wrażliwości metodą AHP ... 115

5.5.3 Analiza wrażliwości metodą Electre III ... 118

5.6 Etap 6 - Podsumowanie eksperymentów obliczeniowych ... 119

6. Podsumowanie i wnioski ... 121

6.1 Weryfikacja postawionych tez ... 122

6.2 Wnioski i rekomendacje ... 123

6.3 Kierunki dalszych prac badawczych ... 124

Spis tabel ... 133

Spis rysunków ... 135

Załącznik 1 – Zadania wojskowego lotnictwa transportowego oraz sposoby ich realizacji ... 136

Załącznik 2 – Środki zapewniające przetrwanie samolotów transportowych na współczesnym polu walki ... 159

Załącznik 3 – Elementy zwiększające elastyczność zastosowania samolotów transportowych ... 168

Załącznik 4 – Elementy zwiększających ergonomię pracy załogi oraz komfort podróży pasażerów wojskowych samolotów transportowych ... 182

Załącznik 5 – Informacje opisujące warianty samolotu transportowego ... 189

Załącznik 6 – Ankieta w zakresie wyboru nowego samolotu transportowego dla Sił Powietrznych . 198 Załącznik 7 – Upoważnienie jednorazowe Nr 49/2013 do przeprowadzenia badań ankietowych .... 203

7 1. Wstęp

“W ujęciu strategicznym, czas i przestrzeń są pojęciami względnymi, a historia wojen wielokrotne pokazała, że garstka ludzi we właściwym czasie i miejscu jest znacznie potężniejszym instrumentem wojny niż dziesięciokrotnie większe siły w tym samym miejscu, ale dzień później.”

J.F.C. Fuller

1.1 Tło rozważań. Problematyka wojskowego transportu lotniczego jako elementu Sił Powietrznych RP

Lotnictwo wojskowe jest jedną z części składowych lotnictwa państwowego, które na równi z lotnictwem cywilnym jest elementem lotnictwa Rzeczypospolitej Polskiej.

Funkcjonuje ono na podstawie Ustawy „Prawo lotnicze” [150], oraz innych, odrębnych przepisów (Rozporządzeń, Decyzji, Zarządzeń, Regulaminów i Instrukcji), które określają zasady jego organizacji, dowodzenia i kierowania oraz sposoby działania jednostek, pododdziałów, a niekiedy nawet pojedynczych załóg i samolotów [33][36][111]. Lotnictwo wojskowe podzielone zostało, w zależności od przeznaczenia eksploatowanych w nim statków powietrznych, na szereg kategorii, wśród których wyodrębnione zostało lotnictwo transportowe (Rysunek 1.1).

Zwiększone zaangażowanie militarne Polski doprowadziło w ostatniej dekadzie do wyjątkowo dynamicznych zmian organizacyjnych i sprzętowych w Siłach Zbrojnych RP [134][136]. Zmiany te objęły również Siły Powietrzne, w szczególności lotnictwo transportowe, które jako jedyny element Sił Powietrznych, wykorzystywane jest systematycznie w działaniach poza terytorium kraju podczas operacji pokojowych (Bałkany, Liban, Czad) jak i regularnych działań bojowych (Irak, Afganistan) [92].

Na przestrzeni wspomnianego okresu następowało stopniowe rozszerzanie zakresu działania polskiego lotnictwa transportowego, który obejmuje obecnie całe spektrum operacji, począwszy od lotów logistycznych (przewóz personelu i ładunków z punktu A do punktu B), poprzez desantowanie skoczków i spaletyzowanych ładunków z różnych wysokości w dzień i w nocy, aż do wsparcia Sił Specjalnych działających na terytorium przeciwnika [36].

Równocześnie nastąpiła również zmiana w sposobie traktowania lotnictwa transportowego przez jego potencjalnych użytkowników – z formacji zabezpieczającej, realizującej zadania wynikające z potrzeb operacyjnych wojsk lądowych, stało się ono pełnoprawną częścią lotnictwa taktycznego o charakterze bojowym, bez którego niemożliwe jest prowadzenie działań poza granicami kraju [32]. Jeszcze w latach 90-ych ubiegłego stulecia wojskowe lotnictwo transportowe dziewięćdziesiąt procent zadań realizowało w granicach państwa.

Jedynie niewielka ilość lotów wykonywana była za granicę, w ramach wsparcia Polskich Kontyngentów Wojskowych w Libanie czy na Bałkanach. Zmiana sposobu działań lotnictwa transportowego, szczególnie ze względu na zwiększone zaangażowanie wojsk lądowych nastąpiła wraz z zaangażowaniem Sił Zbrojnych RP w różnego typu operacje poza granicami kraju. Działania lotnictwa transportowego Sił Powietrznych RP podczas koalicyjnej operacji Iraqi Freedom, a później także NATO-wskiej operacji ISAF w Afganistanie ujawniły naglącą

8 potrzebę pozyskania nowego (w sensie jego niewystępowania w Siłach Powietrznych) środka transportu powietrznego, zapewniającego możliwości przerzutu i zaopatrywania wojsk na dużych odległościach oraz będących w oddaleniu od sił głównych [5][14][93].

Rysunek 1.1 Organizacja lotnictwa w Polsce

Zadaniem lotnictwa transportowego jest ustanowienie oraz sprawne i ciągłe utrzymywanie więzi komunikacyjnych pomiędzy bazami logistycznymi (lotniskami załadunku i wyładunku) w ramach własnego ugrupowania, działając na korzyść wszystkich rodzajów wojsk, nierzadko w ramach zgrupowań wojsk sojuszniczych i koalicji międzynarodowych [4][34]. Struktura lotnictwa transportowego, jego wyposażenie oraz system dowodzenia powinny umożliwiać realizację różnorodnych zadań, obejmujących między innymi: przemieszczanie sił do i z rejonu działań bojowych, zapewnienie ciągłości działań sił własnych oraz ewakuację sił i środków z rejonu działań, przy uwzględnieniu znacznych odległości niezbędnych do pokonania w trakcie operacji wojskowych [92].

Lotnictwo transportowe powinno posiadać integralne zdolności do realizowania swoich Aerokluby

Lotnictwo cywilne

Linie lotnicze

Lotnicze przedsiębiorstwa

transportowe

Lotnicze pogotowie ratunkowe

Samoloty prywatne

Lotnictwo wojskowe

Lotnictwo taktyczne Lotnictwo transportowe

Lotnictwo morskie

Lotnictwo Wojsk Lądowych

Lotnictwo szkolne Lotnictwo Wojsk

Specjalnych Lotnictwo

Służb Porządku Publicznego

Lotnictwo Straży Granicznej

Lotnictwo Policji

Lotnictwo Państwowej Straży Pożarnej

Lotnictwo Państwowe Lotnictwo RP

9 statutowych zadań zarówno w czasie otwartych konfliktów zbrojnych, jak i podczas działań kryzysowych, (np. likwidacji skutków klęsk żywiołowych) czy też operacji humanitarnych [4][7][47][155].

1.2 Geneza i stan obecny zagadnienia.

Pojęcie transportu jest uznawane w literaturze przedmiotu za posiadające wieloznaczny charakter i może być określane zarówno jako zespól czynności związanych z przemieszczaniem dóbr i osób za pomocą odpowiednich środków transportu, jak i całą dziedzinę wiedzy związaną ze zjawiskami towarzyszącymi wspomnianemu wcześniej przemieszczaniu osób i mienia [163]. Stosownie do środowiska, w jakim następuje przemieszczanie ładunku, rozróżnia się transport lądowy, wodny i powietrzny [119].

Transport powietrzny, począwszy do początku lat 30-ych XX wieku zyskuje na znaczeniu, a jego szczególnie szybki rozwój nastąpił po zakończeniu II wojny światowej.

W chwili obecnej niemal 90 procent długodystansowego ruchu pasażerskiego na świecie realizowanych jest w ramach transportu powietrznego. Transport ładunków, pomimo tego, że nadal pozostaje domeną środowiska lądowego i wodnego, również przenosi swój punkt ciężkości na transport powietrzny, szczególnie w zakresie przewozu materiałów o krótkich okresach trwałości (np. kwiaty transportowane z Afryki do Ameryki Północnej), czy niezbędnych dla funkcjonowania innych gałęzi gospodarki (np. podzespoły i części zamienne dla koniecznych napraw instalacji naftowych).

Wzrost zainteresowania lotnictwem ze strony wojska spowodowany był przede wszystkim jego niewątpliwymi zaletami, z których jako najważniejsze wymienić należy prędkość przemieszczania samolotów na duże odległości oraz elastyczność zastosowania (możliwość wykorzystania do różnych zadań, takich jak rozpoznanie, bombardowanie, zwalczanie samolotów przeciwnika w powietrzu, jak również transport ładunków i personelu), Wczesne konstrukcje samolotów transportowych pozwalały na rozwijanie prędkości około 200-300km/h, co stanowiło prawdziwy przełom w porównaniu ze statkami o napędzie parowym, rozwijającymi wówczas prędkość około 20 węzłów, czyli mniej więcej 36-40km/h. Dodając do tego możliwość lądowania samolotów na lotniskach położonych w pobliżu rejonów prowadzenia działań, a nie na wybrzeżach oceanów, jak to jest w przypadku transportu morskiego, zalety lotnictwa transportowego stały się niepodważalne.

Wprowadzenie do służby w czasie drugiej wojny światowej ciężkich (jak na owe czasy) samolotów transportowych takich jak niemiecki Junkers Ju-52 czy amerykański Boeing B-24 było przejawem kolejnego przeskoku technologicznego w lotnictwie transportowym. Pojawienie się samolotów o zasięgu lotu mierzonym w tysiącach kilometrów spowodowało ogromną zmianę podejścia dowódców do planowania manewru wojskami w kierunku rejonu działań, na polu walki jako takim, czy ich ewakuacji z rejonu operacji w razie konieczności. W okresie drugiej wojny światowej pojawiły się pierwsze koncepcje wielkich lotniczych operacji transportowych, z których najbardziej znane są niemiecka

„Operacja Merkury” (desant powietrzny na Kretę w którym udział wzięło po stronie niemieckiej 500 samolotów i 80 szybowców transportowych) oraz aliancka operacja „Market- Garden” (desant w Holandii w którym wzięło udział ponad tysiąc samolotów transportowych, które wspierane były przez ponad 2500 szybowców transportowych) [31][78].

10 Kolejnym okresem dynamicznego rozwoju wojskowego lotnictwa transportowego była wojna w Wietnamie, podczas której lotnictwo transportowe, zarówno wykorzystujące samoloty, jak i śmigłowce przyjęło na siebie główny ciężar zaopatrywania wojsk na arenie działań, zwłaszcza w trudno dostępnych dżunglach oraz oblężonych bazach wojsk amerykańskich [130]. Historycy podkreślaną również znaczącą rolę transportu powietrznego podczas ewakuacji amerykanów i południowych Wietnamczyków z Sajgonu, podczas której samoloty i śmigłowce transportowe przerzuciły w bezpieczne miejsca ponad 100 tysięcy osób w tym wiele dzieci (operacje o kryptonimach „Babylift” i „Frequent Wind”) [94].

Działania wojenne mające miejsce w ostatnich latach w Iraku, Afganistanie, Czadzie oraz Mali, wskazują również na ogromne znaczenie lotnictwa transportowego. O ile w przypadku Iraku, część dostaw i przerzutu wojsk mogła być realizowana droga morską, to sytuacja wojsk walczących w Afganistanie jest całkowicie odmienna. Zapewnienie dostaw uzbrojenia, paliwa czy żywności dla wielotysięcznego zgrupowania wojsk w kraju bez dostępu do morza, a którego około 50 procent powierzchni zajmują wysokie góry, stanowi wyjątkowo skomplikowane przedsięwzięcie logistyczne. Ta właśnie niedostępność terenu, połączona z niebezpieczeństwem marszu przez przełęcze na granicy z Pakistanem powoduje, że prowadzenie operacji w Afganistanie jest ściśle uzależnione od operacji transportu powietrznego [5][136].

Gwałtownie zwiększająca się liczba operacji na oddalonych teatrach działań, począwszy od początku lat 90-ych XX wieku (Operacja „Desert Storm”), poprzez działania w Iraku w latach 2001-2011 (Operacja „Iraqi Freedom”), wojnę w Afganistanie (Operacja

„Enduring Frredom”), aż do chwili obecnej (wojna domowa w Mali) spowodowała, że lotnictwo transportowe stało się bardzo poszukiwanym zasobem sił zbrojnych na całym świecie. Rosnąca rola transportu powietrznego wymusiła na wielu krajach, w tym członkach Sojuszu Północnoatlantyckiego rozpoczęcie poszukiwań nowych rozwiązań zmierzających do zaspokojenia potrzeb operacyjnych w zakresie transportu wojsk i sprzętu. W chwili obecnej kierunki zmierzające do zwiększenia dostępności samolotów transportowych mogą obejmować miedzy innymi [137][134][135][16]:

 Pozyskanie samolotów transportowych na wyposażenie sił zbrojnych drogą zakupu na wolnym rynku, leasing samolotów lub poprzez grant. Procedury takowe stosowane są przez większość państw na świecie;

 Indywidualne konstruowanie i produkcję wojskowych samolotów transportowych przez poszczególne państwa, bez względu na koszty związane z projektowaniem, konstruowaniem prototypów oraz wdrażaniem nowych samolotów do działań.

Przykładowymi konstrukcjami lotniczymi należącymi do tej grupy są miedzy innymi amerykańskie samoloty C-130 i C-17 oraz rosyjskie samoloty Ił-76 i An-72;

 Dostosowanie istniejących konstrukcji samolotów transportowych (zarówno wojskowych, jak i cywilnych) do nowych wymagań. Grupę tą stanowią między innymi Boeing B-747F i AIRBUS A-310 MRTT¹;

 Udział we wspólnych projektach nowych samolotów transportowych, organizowanych i prowadzonych przez grupę zainteresowanych krajów. Reprezentantem tej grupy samolotów są C-160 oraz AIRBUS A-400M;

1 MRTT – Multi-Role Tanker-Transport – wielozadaniowy samolot transportowy i tankowania w powietrzu;

11

 Zastosowanie koncepcji „pooling and sharing”, czyli wspólnego gospodarowania już posiadanymi zasobami lotnictwa transportowego. Idea ta jest flagową inicjatywą Europejskiej Agencji Obrony i dotyczy nie tylko wspólnego wykorzystania samolotów transportowych, ale również innych rzadko spotykanych zdolności lotnictwa, takich jak tankowanie w powietrzu, prowadzenie walki elektronicznej oraz rozpoznanie powietrzne.

Odpowiednikiem tej koncepcji stosowanym w ramach NATO jest system ATARES (ang.

Air Transport, Air-to-Air Refueling and other Exchange of Services)² [2].

 Sformowanie wspólnych (niejako firmowanych przez NATO) jednostek lotnictwa transportowego. Realizacją tej koncepcji jest uzyskanie strategicznych zdolności transportu lotniczego – SAC (ang. Strategic Airlift Capability)³. Jednostka strategicznego lotnictwa transportowego NATO wyposażona w samoloty C-17 Globemaster stacjonuje obecnie w bazie lotniczej Papa na Węgrzech.

 Wykorzystanie zasobów zewnętrznych (tzw. outsourcing), czyli kontraktowanie usług transportowych w innych państwach i organizacjach/firmach (nie należących do danej grupy użytkowników wojskowych). Koncepcja ta została sfinalizowana poprzez podpisanie, w roku 2003, porozumienia o utworzeniu międzynarodowego konsorcjum zajmującego się organizacją strategicznego transportu lotniczego i morskiego na rzecz państw członkowskich NATO oraz partnerów koalicyjnych – SALIS (ang. Strategic Airlift Interim Solution). W ramach powyższego porozumienia czarterowane są ciężkie samoloty transportowe An-124 należące do prywatnych ukraińskich linii lotniczych WOŁGA-DNIEPR [97].

Równolegle z pojawianiem się koncepcji wykorzystania wspólnego taboru (floty samolotów transportowych) następuje tworzenie wspólnych organów zarzadzania wojskowym transportem powietrznym, mających na celu efektywne wykorzystanie środków transportowych pozyskanych jednym z wyżej wymienionych sposobów. W przypadku systemu ATARES jest to centrum koordynacji - MCCE w Eidhoven (ang. Movement Coordination Centre Europe)⁴. Koordynuje ono działania łącznie 25 państw członkowskich NATO (22 członków NATO oraz 3 państw partnerskich). Organem kierującym działalnością SAC jest sojusznicza organizacja zarządzająca transportem powietrznym – NAMO (ang.

NATO Airlift Management Organization)⁵, do której należy 10 członków Sojuszu (Bułgaria, Estonia, Holandia, Litwa, Norwegia, Polska, Rumunia, Słowenia, Stany Zjednoczone oraz Węgry) oraz 2 państwa partnerskie (Finlandia i Szwecja). Memorandum dotyczące powołania organizacji SALIS obejmuje natomiast 14 państw Sojuszu Północnoatlantyckiego (Belgia, Czechy, Francja, Grecja, Holandia, Luksemburg, Niemcy, Norwegia, Polska, Portugalia, Słowacja, Słowenia, Węgry, Wielka Brytania) oraz 2 państwa partnerskie (Finlandia i Szwecja), a jej działalność skoncentrowana jest niemal wyłącznie na organizacji wojskowego transportu powietrznego niezbędnego do prowadzenia działań Sojuszu w Afganistanie i Afryce Środkowej na zasadzie outsourcingu [1][97].

2 ATARES – Air Transport, Air-to-Air Refueling and other Exchange of Services – transport powietrzny, tankowanie w powietrzu oraz wymiana innych usług;

3 SAC – Strategic Airlift Capability – zdolności strategicznego transport powietrznego;

4 MCCE - Movement Coordination Centre Europe - Centrum Koordynacji Ruchów Wojsk w Europie;

5 NAMO – NATO Airlift Management Organization – organizacja zarządzająca transportem powietrznym NATO;

12 Powyższe tendencje w pozyskiwaniu dostępu do zasobów wojskowego lotnictwa transportowego oraz usprawnienie jego zarządzania w środowisku międzynarodowym nie rozwiązują jednak podstawowego problemu, a mianowicie posiadania odpowiedniej ilości samolotów transportowych, adekwatnie do potrzeb sił zbrojnych. Pozyskanie wojskowego samolotu transportowego w ten, czy inny sposób spośród opisanych powyżej, jest nierozłącznie związane z procesem podejmowania decyzji. Niektóre decyzje są stosunkowo proste, a wybory z nimi związane nie wymagają szerokiej analizy problemu. Dla podjęcia większości z nich niezbędnym jest jednak przeprowadzenie bardziej szczegółowych studiów problemu, zwłaszcza w przypadku znacznej ilości, często kolidujących ze sobą kryteriów oceny kilku alternatywnych rozwiązań problemu decyzyjnego.

Na podstawie przeglądu literatury zaobserwowano, że problem oceny konstrukcji oraz użyteczności samolotów transportowych jest rozpatrywany przede wszystkim z punktu widzenia cywilnego przewoźnika (operatora lotniczego) oraz użytkownika (pasażera).

Opracowania przedstawione przez Gomesa, Fernandesa i Mello [55][91] a także Ozdemira i innych [103] przedstawiają możliwe zastosowania w procesach oceny samolotów transportowych metod Wielokryterialnego Wspomagania Decyzji uwzględniających wieloaspektowość rozwiązywanych problemów. Dotyczą one jednak wyboru samolotów cywilnych eksploatowanych przez linie lotnicze oraz innych przewoźników [89], dla których kryteriami oceny wariantów mogą być między innymi: koszt zakupu, koszty operacyjne, zasięg i prędkość lotu, elastyczność zastosowania, komfort podróży oraz poziom zastosowanych technologii nawigacyjnych. Pozwalają one na uwzględnienie odmiennych interesów (wymagań) operatora i użytkowników [90].

Wysoki stopień komplikacji procesu decyzyjnego dotyczącego oceny i wyboru sprzętu wojskowego z uwzględnieniem bardzo specyficznych wymagań sił zbrojnych powoduje, że dostępna literatura przedmiotu jest bardzo ograniczona. Jak wskazuje dostępna literatura ocena samolotów wojskowych jest bardzo skomplikowanym procesem. Wynika to z konieczności uwzględnienia wielu atrybutów nowoczesnych systemów uzbrojenia, wśród których najważniejszymi są dostępność cenowa (koszt zakupu oraz koszty eksploatacji), rynkowa i operacyjna, zdolność do realizacji zadań, zdolność do przetrwania na polu walki oraz bezpieczeństwo eksploatacji. Autorzy wskazują jednak na trudności w określeniu zależności pomiędzy poszczególnymi kryteriami oraz ustaleniu skali wartości, szczególnie w stosunku do kryteriów o rozmytej charakterystyce niemożliwych do zmierzenia wielkościami fizycznymi [88][131].

Z przeprowadzonej analizy w zakresie możliwych sposobów podejścia do oceny wojskowych samolotów transportowych wynikają ich następujące niedostatki:

 W ocenach samolotów transportowych dominują analizy dotyczące lotnictwa cywilnego [55][89][90][91];

 Proponowane metody oceny samolotów wojskowych rozpatrują problem w sposób ogólny nie uwzględniając specyfiki wojskowego lotnictwa transportowego;

 W stosowanych metodach oceny samolotów wojskowych rozważane są w większości kryteria związane z ich walorami bojowymi [88];

 W ocenie systemów wojskowych często występuje podejście jednokryterialne, najczęściej związane z rachunkiem kosztów, wśród których dominuje cena zakupu sprzętu.

13 Biorąc pod uwagę powyższe obserwacje należy stwierdzić, że istnieje potrzeba opracowania metody oceny wojskowych samolotów transportowych uwzględniającej:

- Wieloaspektowość oceny wojskowych samolotów transportowych (uwzględnienie czynników ekonomicznych, technicznych oraz operacyjnych);

- Specyfikę prowadzenia operacji przez wojskowe lotnictwo transportowe;

- Wielowariantowość rozwiązań problemu wyboru wojskowego samolotu transportowego;

- Mnogość interesów poszczególnych podmiotów zainteresowanych rozwiązaniem procesu decyzyjnego (MON, organizatorzy transportu, załogi samolotów transportowych, użytkownicy, społeczność lokalna).

W niniejszej pracy proponuje się zastosowanie metod wielokryterialnego wspomagania decyzji do oceny wariantów wyboru wojskowego samolotu transportowego dla Sił Powietrznych RP.

1.3 Sformułowanie problemu badawczego, cel i zakres pracy

Sytuacja, w której brak jest jasnej i czytelnej procedury wyboru wojskowego samolotu transportowego powoduje, iż koniecznym wydaje się opracowanie racjonalnego sposobu oceny samolotów transportowych pod względem ich wojskowego zastosowania. Jest to ważne o tyle, że wymagania wojskowe odbiegają znacząco od powszechnie stosowanych kryteriów wyboru stosowanych dla lotnictwa cywilnego (takich jak ładunek użyteczny, zasięg, prędkość, cena pasażerokilometra itp.). Dotyczy to przede wszystkim zdolności do operowania w skrajnie niekorzystnych warunkach atmosferycznych, pod ogniem przeciwnika oraz z niepełnym wsparciem logistycznym czy inżynieryjno-lotniczym [4][5][71].

W Siłach Zbrojnych RP, generalnie, brak jest wypracowanych skutecznych modeli procesów decyzyjnych dotyczących wyboru wyposażenia i sprzętu wojskowego, co powoduje, że wiele procedur przetargowych nie spełnia swojej roli⁶. Wynika to przed wszystkim z oparcia się przez decydenta (zamawiającego dany produkt lub sprzęt wojskowy) na zbiorze wymagań taktyczno-technicznych opracowanych na potrzeby konkretnego przetargu. Jednocześnie w procesach pozyskiwania wyposażenia wojskowego nie są stosowane narzędzia służące do wieloaspektowej oceny przedmiotu zamówienia. Równolegle brakuje komputerowych systemów wspomagania decyzji, ułatwiających dokonywanie racjonalnego, a jednocześnie uzasadnionego pod względem operacyjnym sprzętu dla Sił Zbrojnych RP. Literatura światowa w tym zakresie jest również znacznie ograniczona, chociaż istniejące opracowania dotyczące selekcji samolotów wojskowych [88][131], okrętów [13] lub oceny innych systemów transportu wojskowego [75] stwarzają pewne podwaliny potencjalnego opracowania metodyki wyboru wojskowego samolotu transportowego.

Przegląd istniejącej literatury oraz doświadczenia autora niniejszego opracowania wskazały na istnienie luki badawczej polegającej na braku procedur rozwiązywania problemów decyzyjnych dotyczących oceny (wyboru) samolotów transportowych dla lotnictwa wojskowego. W konsekwencji sformułowano problem badawczy polegający na przeprowadzeniu kompleksowej oceny wojskowych samolotów transportowych

6 Można tutaj wspomnieć o odwołanych przetargach na wielozadaniowy samolot transportowy i tankowania w powietrzu (MRTT), samolot szkolenia zaawansowanego (LIFT – Light Intermediate Fighter Trainer) czy samolot pasażerski dla przewozu najważniejszych osób a państwie.

14 wykorzystującej narzędzia oceny wielokryterialnej jako spójnych i uniwersalnych procedur rozwiązywania problemów decyzyjnych dotyczących zakupu samolotów dla wojskowego lotnictwa transportowego. Przedstawiona metodyka powinna zapewniać możliwość określenia, weryfikacji oraz spełnienia różnych wymagań wynikających z diametralnie odmiennych punktów widzenia (załogi, obsługa naziemna, potencjalni użytkownicy – którymi są jednostki wojskowe sił zbrojnych z jednej strony, a Sztab Generalny Wojska Polskiego czy Ministerstwo Obrony Narodowej jako główne organa decyzyjne z drugiej).

Celem głównym pracy doktorskiej jest: Opracowanie metodyki postepowania podczas oceny wariantów dotyczących wyboru wojskowego samolotu transportowego zapewniającej dokonanie najlepszego wyboru.

Zadaniami badawczymi prowadzącymi do osiągnięcia założonego celu są:

 Krytyczny przegląd istniejącej literatury z zakresu cywilnego i wojskowego transportu powietrznego, stosowanych kryteriów oceny, oraz problematyki wielokryterialnego wspomagania decyzji;

 Opis sytuacji decyzyjnej;

 Przegląd i ocena metod wielokryterialnego szeregowania wariantów;

 Ustalenie zbioru potencjalnych rozwiązań (typów wojskowych samolotów transportowych);

 Określenie spójnej rodziny kryteriów;

 Modelowanie preferencji decydenta i interesariuszy;

 Przeprowadzenie eksperymentów oraz analiza wrażliwości ich rezultatów;

 Przedstawienie rekomendacji końcowych.

W przedstawionej pracy doktorskiej sformułowano następującą tezę badawczą:

Zastosowanie w procesie oceny wojskowych samolotów transportowych metodyki wielokryterialnego wspomagania decyzji pozwoli na:

- Przeprowadzenie kompleksowej oceny wariantów wojskowego samolotu transportowego z uwzględnieniem specyficznych dla sił zbrojnych aspektów jego wykorzystania (ekonomicznych, technicznych, operacyjnych);

- Uwzględnienie rozbieżnych interesów wielu podmiotów (MON, organizatorzy transportu, załogi samolotów transportowych, użytkownicy, społeczność lokalna);

- Znalezienie rozwiązań kompromisowych satysfakcjonujących wszystkie podmioty zaangażowane w proces decyzyjny oraz przedstawienie rekomendacji dla decydenta.

Wielokryterialne wspomaganie decyzji (WWD) nazywane również wielokryterialnym podejmowaniem decyzji⁷ bądź analizą wielokryterialną, jak wolą Francuzi⁸, wywodzi się z dziedziny badań operacyjnych. WWD stawia sobie za cel skonstruowanie narzędzi pozwalających na rozwiązywanie złożonych problemów decyzyjnych [40][113][116], szczególnie w sytuacji, w której nie można wskazać pojedynczego, indywidualnego kryterium decydującego o jakości wyboru, czyli możliwości znalezienia rozwiązania kompromisowego.

Z drugiej strony, coraz częściej decyzje w organizacjach nie są podejmowane jednoosobowo, ale z udziałem mniejszego lub większego zespołu decydentów, wewnątrz

7 Ang. Multiple Criteria Decision Making – MCDM.

8 Fr. Analise Muliticritère.

15 którego niezbędne jest osiągniecie kompromisu. Konsensus ten, z założenia powinien opierać się na porównaniu dwóch elementów [49]:

- Zbioru obiektywnie wyselekcjonowanych wariantów;

- Zbioru subiektywnie zdefiniowanych kryteriów [21].

Powinien też być wynikiem analizy potencjalnych zysków i strat, choć w przypadku zastosowania tej metody dla celów wojskowych pojmowanie jednych i drugich jest nieco odmienne niż w organizacjach o charakterze biznesowym, np. linii lotniczych.

Założenia WWD obejmują również kilku uczestników procesu wyboru (indywidualnych lub grupowych), określanych jako decydent, analityk oraz inne podmioty biorące udział w procesie decyzyjnym i zainteresowane jego rozwiązaniem (tzw.

interwenient). Decydent (pojedyncza osoba lub ich grupa) określa precyzyjnie cel działania, preferencje oraz ostatecznie aprobuje wypracowane rozwiązanie [89]. Analityk/doradca, niezależny od decydenta, odpowiada za organizację procesu decyzyjnego, jego model oraz przyjęte metody i zastosowane narzędzia. Analityk przedstawia decydentowi potencjalne rozwiązania wynikające z oceny zaproponowanych wariantów wraz z konsekwencjami danego wyboru. Interwenientem z kolei może być każdy podmiot, wobec którego wynik procesu decyzyjnego będzie miał wymierne skutki (np. klient/usługobiorca, pasażerowie, pracownicy). W swoim działaniu decydent reprezentuje organizację odpowiedzialną za całość działalności transportowej, podczas podejmowania decyzji powinien jednak uwzględnić oddziaływanie środowiska zewnętrznego, jak również opinie interwenienta, posiadającego konkretne potrzeby, wymagania i ograniczenia [21][49][163].

Specyfika wojskowego transportu powietrznego powoduje, że wymienione wyżej grupy uczestniczące w procesie analizy wielokryterialnej, jak i zależności pomiędzy nimi funkcjonują inaczej niż w porównywalnym – cywilnym, komercyjnym środowisku transportu powietrznego. Przede wszystkim decydent umieszczony jest na szczeblu Ministerstwa Obrony Narodowej, co powoduje zaangażowanie w proces wyboru nie tylko jednostek lotnictwa transportowego, ale również strony politycznej Resortu. Po drugie, analityk nie do końca może być niezależny od decydenta, ponieważ w zasadzie poza strukturami MON trudno jest znaleźć ekspertów mogących z właściwą wiedzą i starannością zarządzać procesem wyboru, szczególnie w zakresie kryteriów operacyjnych. Na koniec, interwenient („usługobiorca” – np. Dowództwo Operacyjne Sił Zbrojnych, „pasażerowie” – żołnierze transportowani na pokładzie samolotów; nie wspominając o załogach samolotów transportowych i całym personelu zabezpieczającym) jest powiązany z decydentem (relacja przełożony-podwładny) i może ulegać jego wpływowi w procesie wyboru.

Zaproponowana nowatorska metodyka postępowania przy dokonywaniu wyboru samolotu transportowego dla Sił Powietrznych RP stanowi opis sposobów postepowania zmierzających do osiągnięcia założonego celu, czyli zasad i wskazówek ułatwiających poszukiwanie właściwego, z punktu widzenia decydenta, rozwiązania [141]. Umożliwia ona tworzenie modeli wielokryterialnych, weryfikację uzyskanych rozwiązań oraz ostateczną selekcję najlepszego z nich jako satysfakcjonującego decydenta, a w połączeniu z odpowiednim oprogramowaniem komputerowym umożliwia tworzenie modeli procesów decyzyjnych w wojskowym transporcie powietrznym, oraz ich rozwiązywanie w czasie pozwalającym na zaspokojenie potrzeb operacyjnych Sił Zbrojnych. W pracy przedstawiono wybrane warianty (typy samolotów transportowych) oraz zaprezentowano sposoby ich

16 wielokryterialnej oceny przy pomocy dostępnych narzędzi informatycznych (metodami AHP oraz ELECTRE III). W rezultacie otrzymano uszeregowania końcowe wariantów (w każdej z zastosowanych metod), przeprowadzono analizę wrażliwości i opracowano rekomendacje końcowe.

W trakcie pracy przeprowadzone zostały:

- Badania ankietowe i wywiady. Badania ankietowe przeprowadzone zostały na dość dużej grupie respondentów (110 badań) wśród żołnierzy i pracowników wojska należących do różnych grup związanych z działalnością wojskowego transportu powietrznego.

Wszystkie grupy oceniały ważność poszczególnych kryteriów w skali od 0 do 10, a także wzajemne zależności między nimi (określenie preferencji poprzez dokonanie porównań parami). Największą grupę respondentów (79 badań) stanowił personel latający - piloci, nawigatorzy, technicy pokładowi, technicy załadunku oraz specjaliści związani z obsługą ładunków na ziemi (8. Baza Lotnictwa Transportowego w Krakowie i 33. Baza lotnictwa Transportowego w Powidzu). Kolejną grupę (19 badań) stanowiły osoby związane z planowaniem i organizowaniem transportu powietrznego na rzecz Sił Zbrojnych RP (Dowództwo 3. Skrzydła Lotnictwa Transportowego w Powidzu oraz Szefostwo Transportu i Ruchu Wojsk). 6 badań zostało przeprowadzonych z przedstawicielami społeczności lokalnych zainteresowanych funkcjonowaniem baz lotniczych na ich terenie a jedno badanie z przedstawicielem instytucji centralnych MON. 5 ankiet zostało odrzuconych w procesie ich weryfikacji z powodu niekompletnego (nieprawidłowego) wypełnienia. Dodatkowo przeprowadzono badanie metodą wywiadu (7 respondentów) w celu pozyskania informacji na temat wrażliwości na zmianę wartości kryteriów;

- Eksperymenty obliczeniowe z wykorzystaniem metod wielokryterialnego wspomagania decyzji. Łącznie przeprowadzono 12 eksperymentów z wykorzystaniem specjalistycznych narzędzi do rozwiązywania problemów WWD: ELECTRE III oraz Make It Rational.

Na oryginalny i nowatorski charakter pracy wskazuje uwzględnienie w procesie oceny wariantów (typów) samolotu transportowego dla Sił Powietrznych RP szeregu właściwości charakterystycznych dla wojskowych samolotów transportowych. Praca wskazuje również możliwe sposoby oceny charakterystyk wojskowych samolotów transportowych nie spotykanych w lotnictwie cywilnym, takich jak zdolności do przetrwania w środowisku zagrożeń militarnych, ergonomia samolotowych systemów pokładowych oraz elastyczność zastosowania w wojskowym transporcie powietrznym.

Praca składa się z sześciu rozdziałów. Pierwszy stanowi wprowadzenie w problematykę rozprawy, określa cel, tezy badawcze oraz zakres pracy. W rozdziale drugim przedstawiono charakterystykę procesów decyzyjnych w wojsku, scharakteryzowano istotę wielokryterialnego wspomagania decyzji oraz zaprezentowano opis wybranych metod WWD, z których dwie zastosowano w opracowanej metodyce. Rozdział trzeci opisuje problematykę oceny wojskowej floty transportowej oraz selekcji wojskowych samolotów transportowych, w tym sposoby doboru kryteriów i metod postepowania w tym zakresie. Kolejny rozdział zawiera propozycję nowatorskiej metodyki oceny wariantów wojskowych samolotów transportowych. W rozdziale piątym dokonano weryfikacji proponowanej metodyki na przykładzie oceny dziewięciu typów samolotów transportowych. Rozdział końcowy zawiera podsumowanie zrealizowanej pracy, weryfikacje postawionych tez, wnioski i rekomendacje końcowe. Praca uzupełniona jest bibliografią, spisem tabel, rysunków oraz załącznikami.

17 2. Wielokryterialne wspomaganie decyzji w procesach decyzyjnych związanych

z funkcjonowaniem wojskowego transportu lotniczego

2.1 Podejmowanie decyzji w wojsku - dowodzenie i kierowanie organizacjami wojskowymi

Porównując publikacje naukowe dotyczące dowodzenia działaniami wojska można z dość dużą prawidłowością stwierdzić, że przeważająca rzesza autorów skłania się do uznania funkcji dowodzenia za specyficzną funkcję kierowania [73][76]. W dostępnej literaturze spotykane są niekiedy definicje bardzo proste, jak przedstawiona przez J. A. F.

Stonera, opisująca kierowanie jako sztukę realizowania własnych zamiarów za pośrednictwem innych ludzi [133][79]. Funkcjonują także definicje bardziej rozbudowane, jak na przykład wg Zieleniewskiego, określające kierowanie jako działanie, którego celem jest spowodowanie funkcjonowania innych ludzi albo rzeczy zgodnie z wolą tego, kto nimi kieruje [160]. Przyjęcie którejkolwiek z dostępnych definicji nie zmienia faktu, że każda z nich może być z powodzeniem zastosowana również w stosunku do dowodzenia.

Współczesne procesy decyzyjne w wojsku przebiegają dwutorowo, a wyznacznikiem ich różnic jest przedmiot dokonywanego wyboru, czyli de facto podejmowanej decyzji. Pierwszą grupą procesów decyzyjnych są te, które dotyczą działań bojowych – ich planowania, przygotowania i prowadzenia, tradycyjne utożsamiane z dowodzeniem (czyli najkrócej mówiąc – wydawaniem rozkazów) [22][74]. W przeszłości, decyzje militarne polegały na dużej dozie intuicji (albo determinacji) „wodza” bądź jego sztabu, dostępności informacji wywiadowczych (niekiedy znacznie ograniczonych) na temat potencjalnego przeciwnika oraz świadomości stanu (jakości) własnych wojsk. Obecnie, ze względu na ogromną ilość informacji niezbędnych do planowania oraz stopień komplikacji procesów związanych z przygotowaniem działań bojowych (przede wszystkim z logistyką), procesy decyzyjne w operacjach militarnych upodobniły się do zarządzania wielkimi organizacjami biznesowymi [24][29][30]. Procedura procesu decyzyjnego składa się z czterech podstawowych faz: zbadania (oceny) sytuacji, planowania (obejmującego opracowanie wariantów, ich ocenę oraz wybór najlepszego z nich), wprowadzenia w życie wybranego wariantu oraz kontroli wyników jego wdrażania - realizacji podjętej decyzji (Rysunek 2.1) [30][160][107].

Połączenie potrzeb informacyjnych (chęć pozyskania jak największej wiedzy o środowisku działań i przeciwniku) z wielką ilością informacji dostępnych z różnych źródeł powoduje, że decyzje wojskowe coraz mniej polegają na intuicji i doświadczeniu, a coraz bardziej wymagają zaangażowania szerokiego sztabu specjalistów z różnych dziedzin.

Podstawowym narzędziem dowódców w ostatnim dwudziestoleciu stała się więc analiza możliwych wariantów działań przeciwnika oraz wojsk własnych, ich wzajemne porównywanie, selekcja wariantów najbardziej prawdopodobnych i najbardziej pożądanych (albo niepożądanych z drugiej strony) [73][77][129][15]. Oczywiście, w odróżnieniu od decyzji podejmowanych przez kierownictwa typowego przedsiębiorstwa, ostateczne decyzje dowódcy wojskowego podejmowane są jednoosobowo (ponieważ dowódca ponosi wyłączną i całkowitą odpowiedzialność za konsekwencje dokonanego wyboru). Fakt, że decyzje wojskowe obarczone są dużym ryzykiem i szerokim marginesem nieprzewidywalności,

18 związanym przede wszystkim z działaniami przeciwnika, nie wpływa to znacząco na sposób (metodykę) przebiegu procesu decyzyjnego [76][3].

Rysunek 2.1 Struktura procesu decyzyjnego w wojsku [77]

Drugą grupę procesów decyzyjnych stanowią postepowania dotyczące spraw strategicznych – planowania rozwoju Sił Zbrojnych, infrastruktury oraz wyposażenia wojsk, w tym pozyskiwania nowego sprzętu, częściej kojarzone z funkcją kierowania działalnością resortu Obrony Narodowej. Jeszcze w latach 60-ych XX wieku większość procesów decyzyjnych o znaczeniu strategicznym, a zwłaszcza dotyczących techniki wojskowej przebiegała jednowymiarowo. Wybór wariantu działania sprowadzał się do udzielenia odpowiedzi na pytanie, czy dane państwo jest w stanie wyprodukować konkretne uzbrojenie (samolot, czołg, okręt) samodzielnie, czy musi je zakupić u sojusznika. Układ taki był oczywiście odzwierciedleniem stosunków panujących podczas zimnej wojny i wynikał z ograniczonego dostępu do zaawansowanych technologii wojskowych. Monopol uzyskany w tym zakresie przez Stany Zjednoczone, Wielką Brytanię oraz Francję po stronie NATO

PLANOWANIE

Analiza zadania

Ocena czynników wpływających na wykonanie zadania

Opracowanie wariantów działania

Ocena wariantów działania

Podjęcie decyzji przez dowódcę (wybór wariantu działania)

Przygotowanie do realizacji wybranego wariantu

Realizacja zadania

Kontrola i ocena skuteczności realizacji zadań

Ocena sytuacji USTALENIE POŁOŻENIA

(sytuacji decyzyjnej)

19 i Związek Radziecki w Układzie Warszawskim pozostał nienaruszony aż do rozpadu tego ostatniego w 1990 roku.

W następstwie rozpadu Układu Warszawskiego i zakończeniem zimnej wojny nastąpiło błyskawiczne otwarcie rynków zbrojeniowych, dotychczas niedostępnych dla uprzednio antagonistycznych państw. W ciągu kilku lat powstały nowe, międzynarodowe konsorcja zbrojeniowe, zrzeszające niekiedy po kilkanaście państw, w tym niekiedy należące do przeciwstawnych systemów (np. konsorcja Airbus Military i Eurofighter). Co więcej, państwa uznawane wcześniej za „niezaangażowane” w żadnym z bloków militarnych, wraz z postępem gospodarczym i przemysłowym uzyskały technologiczne możliwości produkcji uzbrojenia, potrafiącego z powodzeniem konkurować z produktami dotychczasowych monopolistów. Taki rozwój sytuacji daje potencjalnemu nabywcy znaczące korzyści związane z możliwością zaspokojenia nawet najbardziej wyszukanych oczekiwań, przy zapewnieniu pewnej niezależności od sojuszników oraz dbałości o interes narodowy.

Powoduje jednak konieczność dogłębnej analizy problemu – dokonania „rachunku zysków i strat” nierozłącznie towarzyszących procesowi wyboru. Jednocześnie, w odróżnieniu od decyzji „bojowych”, decyzje „techniczne” w sposób niejako naturalny mogą być wspierane przez inne technologie, w tym wyspecjalizowane oprogramowanie i techniki obliczeniowe, które pomogą decydentowi w wyselekcjonowaniu najbardziej satysfakcjonującego rozwiązania.

Niniejsze opracowanie koncentruje się wyłącznie na przedstawieniu propozycji nowatorskiej metodyki dokonywania wyboru w wojskowym transporcie lotniczym pod względem „technicznym”. Wynika to przede wszystkim z faktu, iż procesy podejmowania decyzji „bojowych”, czy inaczej mówiąc „operacyjnych” są szeroko opisane w literaturze wojskowej i historycznej. Natomiast procesy podejmowania decyzji „technicznych”, w szeroko rozumianej sferze wojskowej, nadal nie posiadają odzwierciedlenia w dostępnej literaturze. W opinii autora wymagają one usystematyzowania oraz wskazania potencjalnym decydentom możliwych dróg postępowania w procesie dokonywania wyboru.

2.2 Podstawy analizy wielokryterialnej.

Teoria decyzji, przez niektórych uważana za gałąź badań operacyjnych, zajmuje się zagadnieniami wyboru optymalnego rozwiązania z uwzględnieniem ryzyka, na jakie narażony jest decydent. Decyzja jest aktem wolnego, nielosowego wyboru jednego z możliwych przyszłych sposobów zachowania decydenta, a w konsekwencji całej organizacji przez niego kierowanej/zarządzanej. Jest to wybór jednego działania z wielu możliwych w danym momencie lub świadome wstrzymanie się od dokonania wyboru - co jest także wyborem, popartym stosowną analizą decyzyjną [30].

W obecnych czasach teoria decyzji to wspólny obszar zainteresowania wielu różnych dziedzin nauki, w którym można wyróżnić dwie grupy teorii różniące się między sobą określeniem warunków, w jakich dane decyzje są podejmowane. Pierwszą grupę stanowią kognitywistyczne teorie decyzji, poszukujące rozwiązań wystarczających (czyli skutecznych, choć nie najlepszych) w rozumieniu decydenta⁹. U ich podstawy spoczywa fakt, że ludzie, a zwłaszcza grupy społeczne, zazwyczaj nie postępują w sposób optymalny, a często nawet

9 Ang. „real world problems”

20 zachowują się nieprzewidywalnie. Powoduje to, że teorie należące do tej grupy stają się przedmiotem zainteresowania psychologii, socjologii i kognitywistyki [41].

Drugą z nich jest klasyczna (tzw. inżynieryjna) teoria decyzji – która zajmuje się poszukiwaniem rozwiązań optymalnych (czyli najlepszych) w dobrze zdefiniowanej dziedzinie działalności¹⁰. Zajmuje się ona analizą procesu podejmowania decyzji polegającą na wyznaczeniu decyzji optymalnej oraz, jeśli podjęta decyzja nie była optymalna, znalezieniu przyczyn pomyłki. Przedmiotem jej zainteresowania jest także wspomaganie procesu podejmowania decyzji, czyli dążenia do znalezienia rozwiązania najlepszego, co jest uwarunkowane posiadanym zasobem wiedzy o przedmiocie danego postepowania i stanem informacji o możliwych konsekwencjach dokonania konkretnego wyboru. Zdecydowana większość metod postepowania związanych z klasyczną teorią decyzji ma charakter normatywny, czyli dąży do znalezienia optymalnego rozwiązania przez konkretnego decydenta, który z założenia powinien w pełni wykorzystać dostępne mu informacje i jednocześnie w swoim postepowaniu kierować się racjonalnymi przesłankami. Metody te mają najczęściej ścisły związek z matematyką, statystyką oraz ekonomią.

Dokonywanie wyboru (a tym samym podejmowanie decyzji) nie jest sprawą łatwą zarówno w życiu codziennym jak i w działalności organizacji. Proces decyzyjny jest tym bardziej skomplikowany, im więcej czynników ma wpływa na jego przebieg, a tym samym generuje określone konsekwencje w przyszłości. Nagromadzenie różnorakich (niekiedy nawet wykluczających się nawzajem) wymagań, sprzecznych interesów różnych grup oraz trudności w precyzyjnym określeniu priorytetów spowodowały, że już w latach 50-ych i 60-ych ubiegłego stulecia pojawiły się pierwsze koncepcje wielokryterialnego wspomagania decyzji (WWD) [26].

Za prekursora analizy wielokryterialnej uważa się włoskiego inżyniera, socjologa, ekonomistę i filozofa Vilfredo Federico Damaso Pareto (1848-1923), który w swoich pracach poświęconych ekonomii (problem dystrybucji dochodu narodowego) wskazał na mnogość czynników (kryteriów) wpływających na indywidualne wybory. Najważniejszą z przedstawionych przez niego koncepcji jest optymalizacja, nazwana później od jego nazwiska „Pareto-optymalizacją”, której głównym założeniem jest fakt, że aby istniało rozwiązanie lepsze, musi istnieć rozwiązanie gorsze. Rozwiązania Pareto-optymalne są nazywane również rozwiązaniami niezdominowanymi bądź skutecznymi [105]. Pomimo tego, że koncepcja optymalizacji (mówiąca o tym, że zysk jednego jest stratą drugiego) początkowo stosowana była wyłącznie do zagadnień ekonomicznych, w latach 50-ych XX wieku zastosowano ją również w innych dziedzinach wiedzy, w tym metodach wielokryterialnego wspomagania decyzji.

Duże znaczenie dla upowszechnienia teorii wielokryterialnego wspomagania decyzji miały opublikowane na początku lat 50-ych prace T. Koopmansa, dotyczące koncepcji wektora sprawnego. Jego badania rozwijali H. W. Kuhn i A. W. Tucker [80], którzy zajmowali się problemem maksymalizacji wektora oraz określili warunki występowania rozwiązania sprawnego. Niemal dziesięć lat po nich powstały koncepcje W. W. Coopera i A. Charnesa odnoszące się do programowania liniowego. Prace tych dwóch autorów,

10 Ang. „well defined problems”

21 zwłaszcza w obszarze programowania celowego¹¹, uważa się za podwaliny nowoczesnej nauki zarządzania oraz badań operacyjnych [26]. W latach 60-ych rozpoczął się dynamiczny rozwój wielokryterialnego wspomagania decyzji, kiedy to wydane zostały prace między innymi Roy’a [115][113].

Wraz z rozwojem teorii analizy wielokryterialnej dała się zauważyć odmienność w podejściu do rozwiązania problemu decyzyjnego pomiędzy tzw. „szkołą amerykańską”

a „szkołą europejską”. Szkoła amerykańska opierała się na maksymalizacji użyteczności przyjętego rozwiązania (optymalizacja wieloatrybutowej funkcji użyteczności), czyli podejmowaniu optymalnej decyzji z uwzględnieniem wielu kryteriów. Według szkoły amerykańskiej, decydent powinien zastosować się do określonego rozwiązania, jako najlepszego możliwego z całego zbioru [163].

Szkoła europejska natomiast skoncentrowała się na preferencjach decydenta (teoria relacji przewyższania)¹² i skupia się na wspieraniu decydenta w procesie podejmowania decyzji (wyboru), czyli rozwiązywania złożonych, wielokryterialnych problemów decyzyjnych [161]. Szkoła europejska daje decydentowi możliwość uznania za najlepsze rozwiązania niekoniecznie optymalnego, natomiast spełniającego jego oczekiwania w jak największym stopniu. Obecnie wielokryterialne wspomaganie decyzji jest gałęzią badań operacyjnych polegającą na uwzględnieniu licznych kryteriów kształtujących środowisko podejmowania danej decyzji. Jej istotą jest określenie, za pomocą przyjętych wartości brzegowych, zamkniętego zbioru rozwiązań kompromisowych, a ostatecznie wyłonienie z tego zbioru jednego rozwiązania preferowanego.

Równolegle, stosownie do wspomnianej wyżej specyfiki, powstawały metody wielokryterialnego wspomagania decyzji. W Ameryce najbardziej popularne stały się metody AHP¹³ opracowana przez T. L. Saaty’ego [123] i metoda UTA¹⁴ [68][69], oparte na wieloatrybutowej teorii użyteczności, natomiast w Europie najszerzej stosowane były metody ELECTRE¹⁵, opracowana przez B. Roy’a oraz PROMETHEE¹⁶ przedstawiona przez J-P.

Brans’a, które oparte są na relacjach przewyższania [18][19].

Wielokryterialne procesy decyzyjne opierają się na analizie dwóch elementów, to jest zbioru obiektywnie wyselekcjonowanych wariantów A oraz zbioru subiektywnie zdefiniowanych kryteriów F. Zbiór rozwiązań A, jest zbiorem zawierającym wszelki możliwe decyzje, rozwiązania, czynności, obiekty lub kandydatury podlegające analizie i ocenie podczas przeprowadzenia procesu decyzyjnego. Zbiór ten może być stały i niezmienny (zdefiniowany z góry) lub ewoluujący (zmieniający się) w trakcie procedury decyzyjnej [21].

Zbiór zdefiniowanych kryteriów F (spójna rodzina kryteriów) jest zbiorem kryteriów spełniających poniższe wymagania - wg B. Roy’a [113][114][115]:

- wyczerpywalność oceny, polegającą na uwzględnieniu wszystkich możliwych aspektów problemu;

- spójność oceny, a więc właściwe kształtowanie globalnych preferencji decydenta przez każde kryterium;

11 Ang. „goal programming”

12 Ang. “outranking”

13 AHP - Analytic Hierarchy Process;

14 UTA – Utility Additive;

15 ELECTRE – Fr. ELimination Et Choix Traduisant la REalité;

16 PROMETHEE – Ang. Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluation;

22 - nieredundancji kryteriów, czyli ich niepowtarzalności (nie nakładaniu się lub braku

wzajemnego przenikania ich zawartości).

Zazwyczaj przyjmuje się, że zbiór zdefiniowanych kryteriów nie powinien zawierać więcej niż 7±2 kryteriów ze względu na ograniczenia percepcji decydenta (zasada zastosowana miedzy innymi w metodzie AHP). Jednocześnie Żak [161][163] wskazuje, że spójna rodzina kryteriów powinna:

- uwzględniać interesy wszystkich podmiotów zaangażowanych w proces decyzyjny;

- gwarantować wszechstronną i kompleksową ocenę rozwiązań procesu decyzyjnego z uwzględnieniem jego różnorodnych aspektów;

- charakteryzować się przejrzystą i precyzyjną definicją zakresu kryteriów, eliminując jego redundancję.

Każde z kryteriów należących do zbioru F jest funkcją f zdefiniowaną na zbiorze A, służącą do oceny zbioru A i przedstawiającą preferencje decydenta w stosunku do określonego obszaru problemu decyzyjnego. W zbiorze F można wyróżnić trzy rodzaje kryteriów [117][21][51]:

- kryterium prawdziwe – oparte na strukturze preferencji określonej przez preporządek zupełny, czyli tzw. model tradycyjny. Zakłada się w nim, że wszystkie rozwiązania są porównywalne, a porównując ze sobą warianty a i b decydent może uznać jedno z nich za preferowane względem drugiego – aPb lub bPa albo uznać obydwa rozwiązania za równoważne – aIb, czyli:

𝑎𝑷𝑏 (𝑎 jest preferowane względem 𝑏) ⇔ 𝑓(𝑎) > 𝑓(𝑏), lub 𝑎𝑰𝑏 (𝑎 jest równoważne 𝑏) ⇔ 𝑓(𝑎) = 𝑓(𝑏).

- semikryterium – oparte na strukturze preferencji związanej z semiporządkiem, czyli tzw.

model progowy, w którym zakłada się, że decydent posiada określoną zdolność do rozróżnienia poszczególnych wariantów. W takiej sytuacji wprowadza się tzw. wartość progową q, poniżej której różnicę miedzy wariantami uważa się za nieistniejącą. Mamy więc tutaj zależności następujące:

𝑎𝑷𝑏 (𝑎 jest preferowane względem 𝑏) ⇔ 𝑓(𝑎) > 𝑓(𝑏) + 𝑞, lub 𝑎𝑰𝑏 (𝑎 jest równoważne 𝑏) ⇔ |𝑓(𝑎) − 𝑓(𝑏)| ≤ 𝑞.

- pseudokryterium – oparte na strukturze preferencji związanej z pseudoporządkiem, czyli tzw. model podwójnych progów, w którym zakłada się, że pomiędzy domenami równoważności i preferencji istnieje strefa pośrednia. W strefie tej decydent nie ma pewności, czy istnieje wariant preferowany, czy też warianty są równoważne względem siebie. Istotą tego modelu jest ustanowienie dwóch progów – równoważności i preferencji.

Poniżej progu równoważności warianty są równoważne, natomiast powyżej progu preferencji jeden z nich może zostać uznany za wariant preferowany. Model podwójnych progów wprowadza również pojęcie słabej preferencji Q opisujące stan niewielkiej przewagi jednego wariantu nad drugim. W ten sposób otrzymujemy trzy zależności:

𝑎𝑷𝑏 (𝑎 jest silnie preferowane względem 𝑏) ⇔ 𝑔(𝑎) − 𝑔(𝑏) > 𝑝, lub

𝑎𝑸𝑏 (𝑎 jest słabo preferowane względem 𝑏) ⇔ 𝑞 < 𝑔(𝑎) − 𝑔(𝑏) ≤ 𝑝, lub

23 𝑎𝑰𝑏 (𝑎 jest równoważne względem 𝑏 i 𝑏 względem 𝑎) ⇔ |𝑔(𝑎) − 𝑔(𝑏)| ≤ 𝑞.

Wielokryterialne problemy decyzyjne można sklasyfikować według różnych kryteriów. J. Żak proponuje następujące kryteria decydujące o klasyfikacji problemu decyzyjnego [161][162][163]:

- cel procesu decyzyjnego (problemy wyboru, porządkowania wariantów, klasyfikacji);

- postać zbioru wariantów (ze znanym z góry zbiorem wariantów, lub z pośrednio znanym (warunkowym) zbiorem wariantów);

- rodzaj informacji dostępnej podczas rozwiązywania problemu (deterministyczne - w których parametry są znane i stałe oraz niedeterministyczne, w których parametry nie są znane lub są niepewne, a tym samym decyzje podejmowane są w warunkach ryzyka albo niepewności);

- szczebel organizacyjny i horyzont czasowy podejmowanej decyzji (strategiczne – rozważane na najwyższym szczeblu organizacji i mające wpływ na długoterminowe funkcjonowanie, taktyczne – rozważane na szczeblu kierownictwa i średniego szczebla zarządzania związane z planowaniem średniookresowym oraz operacyjne – rozważane na średnich i niższych szczeblach kierowania, związane z działalnością bieżącą);

- zakres przedmiotowy problemu decyzyjnego (dotyczący określonego obszaru funkcjonowania organizacji, finansów itp.);

- zmienną czasową problemu decyzyjnego (problemy statyczne w których rozwiązania są niezależne od czasu oraz dynamiczne, w których decyzje zależne są od czasu).

Metodyka WWD identyfikuje poszczególnych uczestników procesu decyzyjnego, a więc decydenta, analityka oraz inne podmioty zainteresowane rozwiązaniem problem decyzyjnego (interwenientów) [115]:

- decydent (indywidualny lub grupowy) – podmiot określający cele procesu decyzyjnego, definiujący preferencje oraz dokonujący ostatecznej oceny uzyskanego rozwiązania;

- analityk – podmiot odpowiedzialny za wspomaganie procesu decyzyjnego. Do zadań analityka należy między innymi konstruowanie modelu decyzyjnego, wybór metod i narzędzi wspomagających rozwiązywanie problemu, wspomaganie decydenta w procesie ostatecznego wyboru oraz wyjaśnianie mu konsekwencji określonych decyzji;

- interwenient – podmiot zaangażowany w proces decyzyjny i zainteresowany jego rezultatami. Interwenient uczestniczy w procesie decyzyjnym poprzez wyrażanie swoich oczekiwań co do ostatecznego rozwiązania.

W większości procesów decyzyjnych preferencje decydenta oraz interwenientów pozostają ze sobą w sprzeczności. Preferencje decydenta związane są przede wszystkim z osiągnięciem oczekiwanego rezultatu (na przykład zrealizowaniem zadań transportowych) przy obniżeniu kosztów do niezbędnego minimum (maksymalizacja efektów). Preferencje interesariuszy nie zależą w zdecydowany sposób od cen dóbr, ich dostępności lub budżetu konsumenta, lecz wyłącznie od zadowolenia, użyteczności czy bezpieczeństwa realizacji zadań jakie im zapewniają. W takiej sytuacji istotą procesu decyzyjnego jest znalezienie rozwiązania kompromisowego, satysfakcjonującego wszystkie zainteresowane strony (oczywiście w różnym stopniu).

24 2.3 Opis wybranych metod wielokryterialnego wspomagania decyzji.

Na przestrzeni lat istniejące teorie wielokryterialnego wspomagania decyzji zostały podzielone na pewne grupy, posługujące się podobnymi założeniami oraz zasadami i metodyką rozwiązywania problemów decyzyjnych. Znacząca większość ekspertów przyjmuje za B. Royem [115] następujący podział metod wielokryterialnego wspomagania decyzji:

- Metody wieloatrybutowej teorii użyteczności, zwane również metodami syntezy do pojedynczego kryterium. Metody te, wywodzące się z nurtu amerykańskiego polegają na optymalizacji jednej, zagregowanej funkcji, tworzącej faktycznie jedno kryterium globalne. Metody te pomijają zagadnienie nieporównywalności jako takie i zakładają, że dla każdej pary atrybutów (kryteriów) decydent wyrazi swoje preferencje w stosunku do jednego z nich lub uzna je za równoważne. Najczęściej wymienianymi reprezentantami tej grupy są metody AHP i UTA [43][146].

- Metody oparte na relacji przewyższania, nazywane także metodami syntezy przewyższającej. W swojej metodyce rozwiazywania problemów decyzyjnych dopuszczają one możliwość występowania nieporównywalności. W metodach należących do tej grupy decydent może także uznać, że kryteria są ze sobą nieporównywalne, czyli nie może wskazać wśród nich lepszego. Metody te wywodzą się z europejskiej szkoły WWD, za której twórcę uważany jest B. Roy. Należą do nich między innymi ELECTRE I-IV oraz PROMETHEE I-II [19][49].

- Metody interaktywne, czyli metody dialogowej oceny lokalnej, wykorzystujące sekwencje prób i błędów podczas dialogu z decydentem. Następuje to poprzez cykliczne powtarzanie fazy obliczeniowej i decyzyjnej, co pozwala decydentowi na ciągłą ocenę rezultatów procesu decyzyjnego a tym samym modyfikowanie preferencji. Ze względu na ciągłe zaangażowanie decydenta w proces decyzyjny pozwalają mu one wniknąć w szczegóły tego procesu, uwzględniać zmieniające się preferencje, a w efekcie podnieść zaufanie co do wiarygodności końcowego wyniku postępowania. W grupie tej mieszczą się między innymi metody GDF, SWT oraz Pareto-race.

Innym ważnym sposobem klasyfikacji metod WWD jest podział na wspomniane wcześniej metody deterministyczne i niedeterministyczne (stochastyczne i rozmyte) oraz na metody podejmowane jednoosobowo i grupowo [14][27][15]. Bez względu jednak na przyjęte kryteria podziału oraz liczbę zaangażowanych decydentów, wszystkie metody wykorzystujące analizę matematyczną zależności miedzy poszczególnymi wariantami wymagają przede wszystkim:

1. Określenia zbioru kryteriów F oraz zbioru wariantów rozwiązań A;

2. Określenia ważności względnej kryteriów (wagi danego kryterium) w;

3. Analizy uzyskanych wartości matematycznych w celu określenia rankingu wariantów.

W rozdziale niniejszym opisano wybrane metody wielokryterialnego wspomagania decyzji koncentrując się przede wszystkim na tych wykorzystywanych podczas rozwiązywania wielokryterialnych problemów decyzyjnych dotyczących wojskowego transportu powietrznego. W toku badań wykorzystano dwie metody alternatywne, w celu porównania uzyskanych wyników. Zastosowane zostały metody oparte zarówno na relacji przewyższenia jak i na wieloatrybutowej teorii użyteczności, przyjmując a priori zamknięty