潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)灰色綜合評(píng)估*

吳 磊 曲 豐

(91388部隊(duì)92分隊(duì) 湛江 524022)

潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)灰色綜合評(píng)估*

吳 磊 曲 豐

(91388部隊(duì)92分隊(duì) 湛江 524022)

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)估和控制是潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理的重要組成部分,貫穿于試驗(yàn)的整個(gè)過程。通過對(duì)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別,建立了評(píng)估指標(biāo)體系,運(yùn)用灰色綜合評(píng)價(jià)法對(duì)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估,并給出了計(jì)算示例,對(duì)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理具有一定的意義。

潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng); 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn); 灰色層次分析法

Class Number E925.66

1 引言

隨著各種高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用、信息化程度的逐步提高,潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)俞加復(fù)雜,其試驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容繁多、規(guī)模龐大、實(shí)施周期長,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管理在潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理中的地位顯得越來越重要。試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是裝備試驗(yàn)技術(shù)達(dá)不到要求,致使試驗(yàn)與鑒定達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)[1]。一般來說,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是由于提出更高的性能水平的新系統(tǒng)要求而產(chǎn)生的,取決于技術(shù)的復(fù)雜度和成熟度、科研儲(chǔ)備力量、研究和生產(chǎn)人員的素質(zhì)以及科研管理水平[2]。試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)影響因素廣,各種不確定因素多,管理難度高,給技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別、分析和評(píng)估帶來很大的困難。試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不僅與其組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和不確定的影響因素有關(guān),還與所采用的評(píng)估方法是否科學(xué)有關(guān),評(píng)估方法有很多種,風(fēng)險(xiǎn)矩陣法(Risk Matrix Method,RMM)[3]、風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)價(jià)法(Risk Factor Evaluation Method,RFEM)[4～5]等,這些方法有各自的優(yōu)勢(shì)和局限性[6]。其中灰色評(píng)價(jià)法,克服了使用最大隸屬度原則時(shí)僅僅考慮最大隸屬度而丟失信息較多,甚至?xí)贸龇闯＝Y(jié)論的缺點(diǎn)[7],是對(duì)多種因素影響的事物作出全面評(píng)價(jià)的一種十分有效的決策評(píng)估方法,適用于評(píng)價(jià)指標(biāo)為數(shù)值的評(píng)價(jià)。

2 潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

影響潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的因素較多,影響方式復(fù)雜多變。一是受試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備充分性、試驗(yàn)技術(shù)保障性、試驗(yàn)人員操作規(guī)范性及試驗(yàn)環(huán)境條件的多變性等等因素影響,無論是這些因素的單因素作用,還是多因素交互作用,尤其是復(fù)雜環(huán)境條件的不確定性,使得技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)不易控制。二是潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng),各單機(jī)、子系統(tǒng)所采用的新技術(shù)多,其被試品技術(shù)復(fù)雜性、技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定性、可測(cè)試性以及各子系統(tǒng)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)相互之間的關(guān)聯(lián)性、傳遞性等因素,都會(huì)直接影響整個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。三是試驗(yàn)人員試驗(yàn)鑒定的職能意識(shí)強(qiáng)弱、試驗(yàn)邏輯關(guān)系把握、被試品技術(shù)狀態(tài)熟悉程度、試驗(yàn)技術(shù)操作規(guī)范與否,以及試驗(yàn)大綱制定的完備性、產(chǎn)品技術(shù)準(zhǔn)備嚴(yán)謹(jǐn)性、試驗(yàn)實(shí)施方法科學(xué)合理性、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集真實(shí)性和有效性、結(jié)果分析評(píng)定正確性和準(zhǔn)確性,都會(huì)直接或間接地影響試驗(yàn)結(jié)果的可信性。常用的風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別方法有樹狀分析法、仿真建模法、專家分析法等,近年來有學(xué)者又提出了新的方法,如Carr等提出了基于分類的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)方法(Taxonomy-based Risk Identification)[8]。樹狀分析法是一種演繹的邏輯分析方法,可以形象的表達(dá)出潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)的層次關(guān)系,有助于弄清楚試驗(yàn)過程中的主要風(fēng)險(xiǎn)因素的因果關(guān)系。在對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目系統(tǒng)構(gòu)建以及試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要因素分析的基礎(chǔ)上,筆者認(rèn)為潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要有技術(shù)復(fù)雜性、技術(shù)保障性、技術(shù)準(zhǔn)備充分性、技術(shù)操作規(guī)范性四個(gè)方面。在咨詢相關(guān)專家的基礎(chǔ)上[9],建立評(píng)估指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

3 灰色綜合評(píng)價(jià)法評(píng)估模型

根據(jù)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系建立二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集。潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素有m個(gè)組成一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集U={U1,U2,…,Um}。Ui的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素有n個(gè),構(gòu)成二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集Ui={Ui1,Ui2,…,Uin}。

3.1 建立評(píng)價(jià)樣本矩陣

根據(jù)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)值大小,建立評(píng)語集,設(shè)其有五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí),即V={v1,v2,v3,v4,v5}為評(píng)語集。v1為高風(fēng)險(xiǎn)、v2較高風(fēng)險(xiǎn)、v3中等風(fēng)險(xiǎn)、v4較低風(fēng)險(xiǎn)、v5為低風(fēng)險(xiǎn),相應(yīng)分值為V={v1,v2,v3,v4,v5}={90,70,50,30,10},如果風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)或較低風(fēng)險(xiǎn),試驗(yàn)基本可行;如果風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)的試驗(yàn)項(xiàng)目不宜全面展開,只能開展單項(xiàng)試驗(yàn)和技術(shù)攻關(guān);如果風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較高風(fēng)險(xiǎn)或高風(fēng)險(xiǎn),說明試驗(yàn)項(xiàng)目的許多要求大大脫離現(xiàn)實(shí)情況,試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很高,近期內(nèi)不應(yīng)展開。采用專家打分法,邀請(qǐng)q個(gè)專家根據(jù)評(píng)語集對(duì)二級(jí)指標(biāo)因素Uij進(jìn)行打分,所有得分為dijq,根據(jù)專家評(píng)估結(jié)果建立專家評(píng)分矩陣[10]:

(1)

3.2 計(jì)算灰色評(píng)估矩陣

評(píng)估灰類是一個(gè)可供比較的類別或概念,具有模糊性和不確定性,灰數(shù)是指一個(gè)大概的范圍,不知其確切值,記為?[7]。根據(jù)評(píng)價(jià)等級(jí)低、較低、中等、較高、高,確定評(píng)價(jià)灰類為五類,評(píng)價(jià)灰類序號(hào)集為e={1,2,3,4,5},按灰類給各定性指標(biāo)做白化函數(shù)。

第一灰類“高”(e=1),灰數(shù)?1∈[70,90,100],白化權(quán)函數(shù)為

(2)

第二灰類“較高”(e=2),灰數(shù)?2∈[50,70,90],白化權(quán)函數(shù)為

(3)

第三灰類“中等”(e=3),灰數(shù)?3∈[30,50,70],白化權(quán)函數(shù)為

(4)

第四灰類“較低”(e=4),灰數(shù)?4∈[10,30,50],白化權(quán)函數(shù)為

(5)

第五灰類“低”(e=5),灰數(shù)?4∈[0,10,30],白化權(quán)函數(shù)為

(6)

式中灰數(shù)表示指標(biāo)x對(duì)應(yīng)的等級(jí),灰數(shù)中的數(shù)值分別表示評(píng)分可能分布的區(qū)間,中間數(shù)值表示屬于該灰類的最佳評(píng)分值。對(duì)評(píng)估指標(biāo)Uij,屬于第e個(gè)灰類的灰色評(píng)估系數(shù)為cije,總灰色評(píng)估系數(shù)為cij,計(jì)算公式如下:

(7)

(8)

主張技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)屬于第e個(gè)灰類的灰色評(píng)估權(quán)記為rije

(9)

評(píng)估指標(biāo)Uij對(duì)于各灰類的灰色評(píng)估權(quán)向量rij

rij=(rij1,rij2,…,rije)

由評(píng)估指標(biāo)Uij對(duì)于各灰類的灰色評(píng)估權(quán)向量rij組成灰色評(píng)估矩陣Ri。

3.3 計(jì)算評(píng)估指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

評(píng)估指標(biāo)權(quán)重系數(shù)為各風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬關(guān)系。確定風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重的方法有很多種,本文采用層次分析法確定權(quán)重系數(shù)。引入1～9比較度,逐一將下一層因素指標(biāo)對(duì)上一次層因素指標(biāo)兩兩比較[9],建立判斷矩陣A,計(jì)算最大特征值λ及特征向量,歸一化處理后得到權(quán)重向量w,進(jìn)行一致性檢驗(yàn),一致性比率CR為

其中CI=λ-n,RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)見表1,若CR<0.1,則認(rèn)為判斷矩陣A的不一致度在容許范圍內(nèi),可用特征向量作為權(quán)重向量。否則,要重新比較,調(diào)整判斷矩陣[11]。

表1 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的數(shù)值

3.4 灰色綜合評(píng)估

由層次分析法求得風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)Uij的權(quán)重為wi,且wi1+wi2+…win=1。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)Uij進(jìn)行灰色綜合評(píng)估得到

Bi=wiRi

(10)

由Bi組成總指標(biāo)U的灰色評(píng)估矩陣R

(11)

權(quán)重向量w可得到目標(biāo)評(píng)判向量B=wR,歸一化處理后,由相應(yīng)分值為V=={90,70,50,30,10}求出最終灰色綜合評(píng)價(jià)值E

E=BVT

根據(jù)評(píng)語集,由最終評(píng)價(jià)值確定潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

4 算例分析

假設(shè)在潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目中,邀請(qǐng)相關(guān)專家五人對(duì)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)打分,得到評(píng)分結(jié)果如表2所示。

表2 專家對(duì)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)打分結(jié)果

由式(1)～式(9)求出灰色評(píng)估矩陣為

由層次分析法求因素指標(biāo)權(quán)重向量,篇幅所限,以為例,通過兩兩比較建立判斷矩陣為

計(jì)算最大特征值λ=4.0435,所對(duì)應(yīng)的征向量歸一化處理后得到權(quán)重向量W1=(0.08 0.2 0.52 0.2),進(jìn)行一致性檢驗(yàn),一致性比率CR=0.0483。同理求得

W=(0.47 0.13 0.3 0.1)

W2=(0.18 0.18 0.11 0.53)

W3=(0.07 0.47 0.15 0.31)

W4=(0.1 0.16 0.46 0.28)

由式(10)、式(11)得到灰色判斷矩陣R

由B=wR,并歸一化處理后得到最終的評(píng)判向量

B=(0.01 0.42 0.51 0.06 0)

由E=BVT得出最終分值

E=57.6

因此,可認(rèn)為該潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬于中等風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

本文針對(duì)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)的特點(diǎn),建立了潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系,運(yùn)用層次分析法求出指標(biāo)權(quán)重,運(yùn)用灰色綜合評(píng)價(jià)法對(duì)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)估。評(píng)估的重點(diǎn)在于技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)影響因素的識(shí)別和各項(xiàng)權(quán)重向量的確定,灰色評(píng)估矩陣取決于專家組的組成規(guī)模和專家的知識(shí)水平結(jié)構(gòu),組成規(guī)模越大,結(jié)構(gòu)越合理,評(píng)判結(jié)果越符合實(shí)際情況。文中的應(yīng)用算例表明,該方法能夠有效評(píng)估潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在綜合評(píng)估潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上,制定科學(xué)合理的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制與規(guī)避,必將大大降低試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)確保試驗(yàn)安全。

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Gray Integrated Evaluation of Technical Risk for Submarine Combat System Test Project

WU Lei QU Feng

(Unit 92, No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022)

Technical risk identification, assessment and control is one of the most important parts of the submarine combat system test project risk management, and runs through the entire process test. Evaluation index system is established by identifying factors of the submarine combat system test project technical risk, using the grey comprehensive evaluation for submarine combat system test project technical risk assessment and the calculating example is given to prove that it has a certain significance to the risk management of submarine combat system test project.

submarine combat system, technical risk, grey hierarchy analysis

2014年4月15日,

2014年5月27日

吳磊,男,助理工程師,研究方向:為武器系統(tǒng)工程、水下裝備試驗(yàn)技術(shù)。曲豐,男,助理工程師,研究方向:兵器工程、水下航行器作戰(zhàn)系統(tǒng)總體。

E925.66

10.3969/j.issn1672-9730.2014.10.036