武器系統(tǒng)維修性綜合評價方法的研究

楊明華，王國剛，韓小平，梁 濤

（1.裝甲兵工程學(xué)院 兵器工程系，北京 100072；2. 廣州軍區(qū)裝甲裝備修理大隊，湖南 郴州 423026）

0 引言

1 評價思路

影響度是指在評價指標(biāo)對評價對象維修性水平的影響，即指標(biāo)理想狀態(tài)（評價得分為滿分）下，得到系統(tǒng)的維修性評價綜合指數(shù)，相對于真實的系統(tǒng)維修性評價綜合指數(shù)的增長率。依據(jù)影響度定義本文給出影響度△計算公式：

式中：per'（WQ）—系統(tǒng)指標(biāo)理想狀態(tài)下的維修性指數(shù)；per（WQ）為系統(tǒng)實際的維修性指數(shù)。△是一個沒有量綱的量，△越大表明系統(tǒng)的維修性水平越低評價對象的可改進(jìn)空間越大。

為獲得系統(tǒng)維修性評價綜合指數(shù)，首先將系統(tǒng)級向部件級自上而下分解，根據(jù)現(xiàn)有工程經(jīng)驗數(shù)據(jù)求得系統(tǒng)各組成部件在系統(tǒng)維修性評價中的權(quán)重，通過指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和有向圖構(gòu)建武器系統(tǒng)組成部件評價模型，采用基于關(guān)聯(lián)度矩陣積和式[4]的方法對各組成部件的維修性進(jìn)行評價。對于矩陣A=（aij）n×n的積和式的計算公式[3]為：

對系統(tǒng)維修性綜合評價模型的關(guān)聯(lián)度矩陣求積和式，可綜合考慮矩陣中每個元素及它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并可作為維修性綜合評價的指標(biāo)。通過求關(guān)聯(lián)度矩陣積和式對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行維修性評價是一種簡單易行的評價方法，不僅考慮指標(biāo)自身的影響，也考慮各指標(biāo)之間的相互關(guān)系的影響，能全面評價各組成部件的維修性。

2 評價過程

2.1 維修性評價指標(biāo)的選取

作為武器裝備的重要組成部分，武器系統(tǒng)是裝備規(guī)模最大、最復(fù)雜的分系統(tǒng)之一，其較好的維修性水平也是整個裝備滿足可靠性指標(biāo)要求的重要保證[5]。武器系統(tǒng)主要包括：火力部分（H）、火控系統(tǒng)（K）和綜合信息系統(tǒng)（Z）三部分。

以武器系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則和使用要求為依據(jù)，選取可達(dá)性、裝配與拆卸性、標(biāo)準(zhǔn)化與互換程度、檢測診斷性能和人因工程五項指標(biāo)作為武器系統(tǒng)及其組成部件維修性評價的指標(biāo)[6]，并分別用A、B、C、D、E 來代替。

本文提出的網(wǎng)頁評分算法采用一種改進(jìn)的Nutch算法實現(xiàn)，其核心是引入網(wǎng)頁有效性得分算法，該算法分別制定內(nèi)、外鏈接的有效性評分標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)從不同角度獲取的評分值，確定鏈接得分的權(quán)重生成評分因子。

2.2 部件維修性綜合指數(shù)計算

表1 維修性評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)度Tab.1Maintainabilityevaluation correlation

由于各評價指標(biāo)之間的關(guān)系并不是相互獨立的，具有程度不同的相互影響，稱其為“關(guān)聯(lián)度”[7]。參照美軍標(biāo)中規(guī)定的維修性評價指標(biāo)得分[8]，采用0，2，4 分值標(biāo)準(zhǔn)來表示各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)度。4 表示指標(biāo)之間的相關(guān)性很強；2 表示指標(biāo)之間的相關(guān)性較弱；0 則表示指標(biāo)間不相關(guān)，即不存在影響。表1 為所選取的維修性評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。

由表1 可以看出指標(biāo)之間的影響關(guān)系并不是對稱的，是具有方向性的。比如：可達(dá)性對檢測診斷性能的關(guān)聯(lián)度是4，但檢測診斷性能對可達(dá)性的關(guān)聯(lián)度則是0，也就是說檢測診斷性能對可達(dá)性沒有影響。

在維修性的評價過程中，應(yīng)用積和式可以將各指標(biāo)間關(guān)系較好地表征出來，從而較好地解決了指標(biāo)間相互影響的問題[9]。表2為武器系統(tǒng)組成部件綜合權(quán)值矩陣，v1～v5為維修性指標(biāo)得分值，非對角線上數(shù)值為維修性指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)度。

表2 武器系統(tǒng)組成部件綜合權(quán)值矩陣Tab.2Weaponsystem componentsintegratedweightmatrix

維修性指標(biāo)得分值v1～v5是基于Jack 系統(tǒng)進(jìn)行維修性仿真試驗后，再根據(jù)工程經(jīng)驗分析確定的。以評價指標(biāo)中可達(dá)性（A）的評分過程為例進(jìn)行說明，建立“0”到“4”的5 個評分等級后，利用Jack 系統(tǒng)中的可達(dá)性分析工具，建立肢體接觸范圍的包絡(luò)區(qū)域，對區(qū)域進(jìn)行分析，具體的可達(dá)性打分標(biāo)準(zhǔn)如表3 所示。

表3 可達(dá)性打分標(biāo)準(zhǔn)Tab.3Reachabilityscoringcriteria

同理可以獲得其它評價指標(biāo)的評價得分。根據(jù)式（2）來計算維修性綜合指數(shù)，設(shè)H、K、Z 三個部件的維修性綜合指數(shù)分別為per（H），per（K），per（Z）。即組成部件的維修性綜合指數(shù)為：

通過對各組成部件的維修性指標(biāo)進(jìn)行仿真試驗分析，結(jié)合實際的維修經(jīng)驗，確定各部件的評價指標(biāo)得分，如表4 所示。

表4 武器系統(tǒng)各部件維修性指標(biāo)評價數(shù)據(jù)表Tab.4Weaponsystem evaluationofthevarious componentsmaintainabilityindexdatatable

依據(jù)表4 數(shù)據(jù)最終確定H、K、Z 各維修性綜合權(quán)值矩陣分別如表5、表6、表7 所示。

將數(shù)據(jù)代入積和式后計算得出H 的維修性綜合指數(shù)：per（H）=v1v3v2（v4v5+4）=2·2·4（4·2+4）=192。

將數(shù)據(jù)代入積和式后計算得出K 的維修性綜合指數(shù)：per（K）=v1v3v2（v4v5+4）=2·2·2（4·2+4）=96。

表5 H維修性綜合權(quán)值矩陣Tab.5Hmaintainabilitycomprehensiveweightmatrix

表6 K維修性綜合權(quán)值矩陣Tab.6Kmaintainabilitycomprehensiveweightmatrix

表7 Z維修性綜合權(quán)值矩陣Tab.7Zmaintainabilitycomprehensiveweightmatrix

將數(shù)據(jù)代入積和式后計算得出Z 的維修性綜合指數(shù)：per（Z）=v1v3v2（v4v5+4）=2·4·2（4·2+4）=64。

2.3 組件評價指標(biāo)影響度的計算

對于系統(tǒng)維修性水平的影響，各部件有著不同的作用權(quán)重。由于組成部件的影響程度大小是由其相對故障率決定的，所以部件的重要性權(quán)重確定以部件各自故障率的高低為依據(jù)。通過對裝備列裝單位的武器系統(tǒng)維修記錄整理分析，再結(jié)合相似裝備數(shù)據(jù)得到武器系統(tǒng)各組成部件的故障頻率。由于采集的數(shù)據(jù)樣本量夠大，所以各部件的故障頻率近似于自身的故障率。為方便數(shù)據(jù)處理，本文將故障頻率看作故障率。對火力系統(tǒng)（H）、火控系統(tǒng)（K）、綜合信息系統(tǒng)（Z）的故障率統(tǒng)計分析，得到歸一化的組成部件故障率，即權(quán)重值（WH，WK，WZ）：

H、K、Z 三個組成部件對武器系統(tǒng)的維修性綜合指數(shù)的影響程度是不同的。各組成部件相對于武器系統(tǒng)的權(quán)重利用組成部件工程經(jīng)驗數(shù)據(jù)以各組成部件故障率的高低為依據(jù)來確定[10]。將維修經(jīng)驗數(shù)據(jù)匯總，將故障率歸一化后得到各組成部件重要性權(quán)重如表8 所示。

表8 武器系統(tǒng)各組成部件重要性權(quán)重Tab.8Theimportanceofthevariouscomponentsofthe rightweightweaponsystem

結(jié)合表8 中系統(tǒng)各組成部件權(quán)重值，代入各組件維修性綜合指數(shù)計算得武器系統(tǒng)的維修性綜合指數(shù)為：

per（WQ）=WHper（H）+WKper（K）+WZper（Z）

=0.352×192+0.542×96+0.106×64=126.4

以某部件（m）的維修性評價指標(biāo)為例，設(shè)其在關(guān)聯(lián)度矩陣中的維修性水平評分為N，滿分為理想狀態(tài)下維修性水平評分Nmax，則系統(tǒng)真實的維修性綜合指數(shù)為：

定義式（3）中com 為集合{H，K，Z}。而組成部件m 的指標(biāo)i 得分為滿分時，系統(tǒng)的維修性綜合指數(shù)應(yīng)該為：

代入式（1），則部件m 的指標(biāo)i 對系統(tǒng)維修性水平的影響度△為：

由特定的組成部件級維修性評價指標(biāo)水平提升而帶來的系統(tǒng)維修性綜合指數(shù)的變化，即評價指標(biāo)影響度，如表9 所示。

表9 各組成部件評價指標(biāo)影響度Tab.9Variouscomponentsoftheevaluationindicatorsof theimpact

3 計算結(jié)果分析

分別計算各部件維修性指標(biāo)評分為滿分（即不考慮該指標(biāo)對維修性水平的影響）時，系統(tǒng)維修性綜合指數(shù)，以火力系統(tǒng)（H）維修性評價指標(biāo)可達(dá)性（A）得分為4 時為例，H 組成部件維修性綜合指數(shù)為：

perA（H）=v1v3v2（v4v5+4）=4·2·4（2·4+4）=256

則系統(tǒng)維修性綜合指數(shù)為：

表10 各組成部件維修性評價指標(biāo)影響度Tab.10 Variouscomponentsofthedegreeofinfluence maintainabilityevaluation

圖1 組成部件維修性評價指標(biāo)影響度變化圖Fig.1 Maintainability evaluation components affect the degree of change chart

由圖1 可以看出：C 指標(biāo)的變化對武器系統(tǒng)維修性水平的影響最大，即對其進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計對系統(tǒng)維修性水平的促進(jìn)作用最好，所以在改進(jìn)設(shè)計時要著重考慮這方面的因素。D 指標(biāo)變化對武器系統(tǒng)維修性的影響度最小，而且在H、K 組件上的影響度為0，說明D 指標(biāo)在H、K 組件上已經(jīng)幾乎沒有進(jìn)步空間了，改進(jìn)設(shè)計時H、K 組件上就不需要考慮對其進(jìn)行改良提升。從整體來看，系統(tǒng)維修性水平提升空間較大，說明其相對維修性水平不高。

4 結(jié)束語

在綜合考慮武器系統(tǒng)各組成部件權(quán)重和評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的基礎(chǔ)上，通過計算指標(biāo)影響度對武器系統(tǒng)進(jìn)行維修性的綜合評價。這種評價方法沒有局限于組件級的維修性綜合指數(shù)的求解，而是通過分解組合的方式獲得系統(tǒng)級的維修性綜合指數(shù)，并對各指標(biāo)的影響度進(jìn)行了計算，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的思想。通過對影響度進(jìn)行對比分析可以準(zhǔn)確的確定各組成部件以及各評價指標(biāo)對武器系統(tǒng)維修性水平影響程度的大小，定量的對維修性水平進(jìn)行評價。使用這種方法還可以獲得各評價指標(biāo)的改進(jìn)設(shè)計進(jìn)步空間，系統(tǒng)的維修性水平相對自身的理想水平的差距等信息，有利于促進(jìn)武器系統(tǒng)維修性的增長。

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