基于完備相容Rough決策表的備件品種確定方法

池 闊，康建設(shè)，王廣彥，姜新亮，2

（1.軍械工程學(xué)院，石家莊 050003；2.解放軍73158部隊，福建 廈門 361100）

基于完備相容Rough決策表的備件品種確定方法

池 闊1，康建設(shè)1，王廣彥1，姜新亮1，2

（1.軍械工程學(xué)院，石家莊 050003；2.解放軍73158部隊，福建 廈門 361100）

針對備件品種確定問題，分析了常用的備件品種確定方法，探討了影響備件品種確定的主要因素，包括裝備單元的關(guān)鍵性、易損性、經(jīng)濟(jì)性、可更換性和獲得難度。采用了Rough決策表的屬性約簡與屬性值約簡相結(jié)合的方法，對決策表進(jìn)行信息挖掘，得到了備件品種確定的簡化決策規(guī)則。最后，通過案例分析驗證了該方法的可行性，結(jié)果表明該方法具有可操作性強(qiáng)、易于實施的特點，為裝備備件品種確定提供了實用的分析方法。

備件，品種，粗糙集，決策，約簡

0 引言

備件是實施裝備維修保障的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。備件品種的確定對裝備各維修級別裝備維修保障效果具有十分顯著的影響。在裝備保障某一維修級別，應(yīng)設(shè)置的備件品種沒有設(shè)置，必然會造成裝備損壞后，難以進(jìn)行修復(fù)，降低裝備的可用度，影響任務(wù)的完成。反之，不應(yīng)設(shè)置的備件品種進(jìn)行了設(shè)置，不僅會增加維修保障的負(fù)擔(dān)，還會造成不必要的浪費。因此，如何科學(xué)合理地確定備件品種，以確保裝備正常訓(xùn)練和戰(zhàn)備，一直是裝備保障領(lǐng)域十分關(guān)注的問題［1］。

目前，裝備備件品種確定的常用方法有價值工程法、模糊綜合評判法（FCE）、灰色評估法、DNGF集成法、TOPSIS法等［2-7］。進(jìn)行備件品種確定時，不同方法的使用范圍和效果有所差異。

基于價值工程法的備件品種確定［2］將模糊綜合評判值與備件費用之比作為價值系數(shù)，價值系數(shù)高的優(yōu)先設(shè)置。這就可能導(dǎo)致設(shè)置一些價值系數(shù)高而市場上易得到的標(biāo)準(zhǔn)件，而部分價格高的專用件，因其價值系數(shù)較低，就沒有進(jìn)行設(shè)置。

基于模糊綜合評判法的備件品種確定［3］將各個因素的分配權(quán)重與模糊綜合評判矩陣綜合成模糊向量，作為評判依據(jù)，并按照模糊向量的分量大小決定備件品種是否需要設(shè)置。實際運用中，并不是所有的影響因素都是模糊的，且由于模糊向量是分配權(quán)重和評判矩陣的加權(quán)和，故單一因素的影響程度不夠明顯。

灰色評估法［4］受評價人員的自身影響較大。DHGF集成法［5］計算較為復(fù)雜，不利于多類備件的計算。TOPSIS法［6］對計算得到的備件品種影響因素到理想解和負(fù)理想解的距離進(jìn)行排序，按照排序選取備件品種。

由于基于Rough決策表的備件品種確定方法能夠從冗雜的決策信息中挖掘出正確的、新穎的決策規(guī)則，指導(dǎo)相關(guān)人員快速地進(jìn)行備件品種確定，且挖掘決策規(guī)則的過程基本不受人員的影響，能克服單一因素影響過大或不足的缺點，計算簡單方便，故采用Rough決策表的屬性約簡與屬性值約簡相結(jié)合的方法，進(jìn)行裝備備件品種確定。

1 備件品種確定影響因素分析

備件品種確定受多種因素綜合影響。各影響因素對備件品種確定的影響程度有所不同，確定最基本的影響因素是建立備件品種確定方法的基礎(chǔ)。經(jīng)過分析，在確定備件品種時，考慮的主要影響因素如下：

（1）關(guān)鍵性：指備件品種在裝備系統(tǒng)中所起的作用以及對系統(tǒng)性能影響程度的大小，其與裝備在作戰(zhàn)使用中的地位和功用有關(guān)，取決于裝備發(fā)生故障時可能造成的故障后果，其確定可以通過故障模式、影響及危害性分析（FMECA）得到。

（2）易損性：指在裝備保障期間，備件失效可能性的大小或消耗的多少。在裝備實際保障中，備件易損性不僅與備件本身的故障率有關(guān)，而且也與裝備的使用環(huán)境、管理水平、人員操作技能、維修水平有關(guān)。

（3）經(jīng)濟(jì)性：指備件的購買費用、儲存費用、折舊損失等各項費用之和的大小程度。購買費用越高的部件，其庫存費用往往較高，儲備成本也就越高，經(jīng)濟(jì)性就越差。相反，對于費用低的部件，即使多庫存幾個，也不會造成過大的浪費。

（4）可更換性：指備件在指定的維修級別上，可以拆卸和更換的特性。其決定了在指定的維修級別，裝備故障修復(fù)的可能?？筛鼡Q性與裝備的拆卸的深度、維修單位的維修水平和維修條件有關(guān)，可以通過修理級別分析（LORA）得到。

（5）獲得難度：指備件需求時，備件獲得的迅速程度，如標(biāo)準(zhǔn)件可市場購買，獲得難度低。其與備件的生產(chǎn)制造工藝和運輸性，以及承制方管理水平有關(guān)。

2 備件Rough決策表理論與構(gòu)建

2.1 Rough決策表理論

粗糙集理論是波蘭科學(xué)院Z.Pawlak院士于1982年提出的一種關(guān)于數(shù)據(jù)分析和推理的理論［8］。下面重點介紹決策表和屬性約簡，由于屬性值的約簡與屬性約簡類似，這里就不再贅述，具體相關(guān)概念參見文獻(xiàn)［8-12］。

2.2 備件Rough決策表構(gòu)建

為了得到裝備備件品種決策規(guī)則，需要構(gòu)建和約簡備件Rough決策表。如圖1所示，基于備件Rough決策表的備件品種確定步驟如下：

（1）備件各屬性及決策的取值設(shè)置；

（2）對備件的各屬性進(jìn)行分析和賦值，構(gòu)建備件Rough決策表；

（3）進(jìn)行備件Rough決策表屬性約簡，分析重要屬性；

（4）進(jìn)行備件Rough決策表屬性值約簡，得到最終約簡表；

（5）分析約簡表，得到備件品種決策規(guī)則。

2.2.1 備件屬性取值

決策表的條件屬性集為C={c1，c2，c3，c4，c5}={關(guān)鍵性，易損性，經(jīng)濟(jì)性，可更換性，獲得難度}，決策屬性集為D=j5i0abt0b={是否設(shè)置}。各因素表示及取值，如表1所示。

根據(jù)某裝備備件的設(shè)置情況，按照表1中各屬性的取值方法，對備件品種的各條件屬性和決策屬性進(jìn)行賦值，就可以創(chuàng)建備件Rough決策表DT=（U，C∪D，V，f），以備進(jìn)行約簡訓(xùn)練。

2.2.2 備件Rough決策表約簡

對決策表進(jìn)行決策分析，挖掘簡化的決策規(guī)則，從而快速簡便地判斷備件品種是否需要設(shè)置。備件Rough決策表約簡步驟如下：

（1）進(jìn)行備件Rough決策表屬性的約簡

在分析備件品種確定的影響因素時，由于分析的條件屬性C的基數(shù)較多或論域U的基數(shù)較少，都會導(dǎo)致在刪除C中的部分屬性下，也能得到?jīng)Q策D。根據(jù)決策表的屬性約簡算法，進(jìn)行備件決策表屬性值約簡，從而簡化決策中所需的屬性。屬性約簡的結(jié)果可能有多個，約簡過的屬性中應(yīng)包含備件品種確定相關(guān)人員較為關(guān)心的屬性。對于備件確定相關(guān)人員較為關(guān)注的屬性，即使約簡結(jié)果中不存在，也應(yīng)加入到約簡表中，以便觀察該屬性對決策的影響。

（2）進(jìn)行備件Rough決策表屬性值約簡

通過屬性約簡得到的屬性約簡表，但是針對某一個具體的決策時，可能僅僅只需要一個或兩個屬性，就可以進(jìn)行決策。為進(jìn)一步對備件屬性約簡表進(jìn)行約簡，需要進(jìn)行屬性值的約簡。備件屬性值的約簡結(jié)果不是唯一的，為全面挖掘決策信息，應(yīng)算出所有的屬性值約簡結(jié)果，合并相同的決策。

（3）結(jié)果分析，得出備件品種決策規(guī)則

經(jīng)過屬性約簡和屬性值約簡，就得到最全面、最簡化的備件Rough決策約簡表。對決策約簡表進(jìn)行分析，得到備件品種確定決策規(guī)則。備件品種確定人員即可根據(jù)此決策規(guī)則，快速高效地進(jìn)行備件品種確定。

3 案例分析

裝備研制過程中，在某維修級別可能要設(shè)置的備件品種中，隨機(jī)選取21項。經(jīng)過初步分析，10項備件品種應(yīng)設(shè)置和11項備件品種不應(yīng)設(shè)置。各備件品種的影響因素和決策數(shù)值構(gòu)成的決策表，如表2所示。通過觀察，易得坌x∈U，dx是相容的，即決策表是相容的。

3.1 屬性約簡

對表2進(jìn)行屬性約簡：

同理，按照條件屬性的順序依次進(jìn)行相對核屬性判斷，得到c1，c2，c3，c4，c5為決策表的相對D核，c3不屬于相對D核。令B={c1，c2，c4，c5}，則B相對于D是獨立的，且posB（D）=posC（D），那么B是決策表的唯一的一個屬性約簡。雖然經(jīng)濟(jì)性c3相對D核，但是由于經(jīng)費的限制，備件品種確定時不得不去考慮備件費用，故為了挖掘經(jīng)濟(jì)性c3對決策的影響，在屬性值約簡中仍然保留c3。

3.2 屬性值約簡

經(jīng)過屬性約簡后，形成屬性約簡決策表格，然后就進(jìn)行屬性值約簡。由于論域U中的對象多，這里以決策規(guī)則d12：

為例，進(jìn)行屬性值的約簡。

（1）判斷v12-1=0是否為核值。

（2）判斷v12-2=3是否為核值。

通過計算比較，可得到?jīng)Q策表的核值，遍歷論域中的所有對象后，合并相同的約簡，得到最終的約簡表，如表3所示。

（a）分析表3中序號1～20，得到所需的決策規(guī)則：

備件品種確定相關(guān)人員就可以根據(jù)此決策規(guī)則，快速高效地進(jìn)行備件品種確定。從決策規(guī)則中可以看出，備件品種設(shè)置的可能性隨關(guān)鍵性、易損性、獲得難度的數(shù)值增加而增加。當(dāng)備件為不可更換或市面上容易購買到的標(biāo)準(zhǔn)件時，則不設(shè)置。

（b）分析表3中序號20～34，得到：

對于關(guān)鍵性為一般的備件，不論經(jīng)濟(jì)性如何，都不設(shè)置。而對于關(guān)鍵件，不論經(jīng)濟(jì)性如何，都要進(jìn)行設(shè)置。對于一般不消耗的備件，由于其價格低廉，卻進(jìn)行了設(shè)置。對于較難獲得的備件，即使昂貴也要進(jìn)行設(shè)置。因此，經(jīng)濟(jì)性c3的大小并不能直接決定備件是否需要設(shè)置，要綜合其他4種影響因素，進(jìn)行決策。

4 結(jié)束語

合理恰當(dāng)?shù)卮_定備件品種是提高備件利用率和裝備可用度的重要途徑。本文利用完備相容Rough決策表的屬性約簡與屬性值約簡相結(jié)合的方法，得到了備件品種確定的決策規(guī)則。與其他方法相比，該方法綜合考慮單一因素和多因素的綜合影響，具有簡便、可操作性強(qiáng)的特點，為裝備備件品種確定提供了理論依據(jù)。

［1］吳祈宗.系統(tǒng)工程［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2006.

［2］陳修學(xué)，趙健忠.價值工程法在導(dǎo)彈裝備備件品種確定中的應(yīng)用［J］.航空兵器，2009，46（2）:57-60.

［3］葛濤，齊艷平，高魯.基于模糊綜合評判的備件品種量化方法［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報，2001，13（S2）:301-302.

［4］夏志安，李源，楊建軍.基于灰色評估法的戰(zhàn)時車輛裝備備件儲備品種確定［J］.陜西師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，36（11）:53-56.

［5］汪正西，王耀軍，楊華，等.基于dhgf理論的車輛裝備維修備件品種確定方法研究［J］.物流與采購研究，2009，4（12）:66-68.

［6］金國棟，盧利斌，葉慶.無人機(jī)攜行備件品種確定方法［J］.火力與指揮控制，2008，33（10）:144-148.

［7］石春和，崔佩璋.電子裝備隨機(jī)備件品種和數(shù)量計算方法［J］.軍械工程學(xué)院學(xué)報，2000，12（2）:5-8.

［8］苗奪謙，李道國.粗糙集理論、算法與應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2008.

［9］Pawlak Z.Rough Classification［J］.International Journal of Human-Computer Studies，1999，51（2）:369-383.

［10］Pawlak Z.Rough Sets and Intelligent Data Analysis［J］.In-Formation Sciences，2002，147（1）:1-12.

［11］張穎淳，蘇伯洪，曹娟.基于粗糙集的屬性約簡在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用研究［J］.計算機(jī)科學(xué)，2013，40（8）: 223-226.

［12］史君華，胡學(xué)鋼.一種基于粗集的決策表屬性值約簡改進(jìn)算法［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，31（1）:36-39.

Method for Varieties of Spare Parts Based on Complete Compatible Rough Decision Table

CHI Kuo1，KANG Jian-she1，WANG Guang-yan1，JIANG Xin-liang1，2
（1.Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003，China；2.Unit 73158 of PLA，Xiamen 361100，China）

As to the difficulty of spare parts varieties determination，some common methods are introduced.The factors（including importance，vulnerability，economies，replacementand obtain hardness）which are relevant to selecting spare parts varieties are analyzed.According to the method of the rough attribute reduction and attribute value reduction，the simplified spare parts varieties selecting rules are extracted from the rough set decision table.The adaptability of the method is verified through a case study.The results demonstrate the strong operability and easy implementation characteristics of the proposed method.The practical analysis method is proposed for equipment spare parts varieties determination.

spare parts，variety，rough set，decision，reduction

E237

A

1002-0640（2015）10-0107-05

2014-07-10

2014-10-07

池 闊（1990- ），男，安徽阜陽人，碩士研究生。研究方向：裝備維修保障理論與技術(shù)。