飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修的備件需求研究

趙培仲，魏華凱，戴京濤，黃旭仁，胡芳友

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)航空機(jī)械系，山東 青島 266041)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修的備件需求研究

趙培仲，魏華凱，戴京濤，黃旭仁，胡芳友

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)航空機(jī)械系，山東 青島 266041)

備件供應(yīng)是影響到搶修任務(wù)能否快速順利完成的關(guān)鍵因素之一，保障途徑一是攜行；二是后方動(dòng)態(tài)供應(yīng)；針對(duì)搶修分隊(duì)的有限的攜行能力，必須確定攜行備件的優(yōu)先程度；著重考慮備件所處的位置是否容易被擊中，所起的作用是否關(guān)鍵以及損傷后是否容易修理等因素，采用數(shù)學(xué)方法對(duì)不同備件的需求程度進(jìn)行排序，進(jìn)而確定攜行備件的優(yōu)先順序，為戰(zhàn)時(shí)的備件需求決策提供參考。

飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修；備件需求；搶修分隊(duì)；攜行備件；熵權(quán)法

隨著科技的進(jìn)步，武器系統(tǒng)的精確打擊水平不斷提升，使得飛機(jī)受到的火力威脅越來(lái)越嚴(yán)重。同時(shí)，飛機(jī)的各項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能也在不斷的提高，以應(yīng)對(duì)新的潛在的威脅。這種矛和盾的關(guān)系，使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中飛機(jī)戰(zhàn)傷和戰(zhàn)損的比例都比較高。最近的幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)更是證明了這一點(diǎn)，而且隨著時(shí)間的推移，戰(zhàn)傷和戰(zhàn)損的比例還會(huì)逐漸增加[1]。通過(guò)搶修使戰(zhàn)傷飛機(jī)能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)再次出動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，對(duì)于獲取制空權(quán)至關(guān)重要。因此，飛機(jī)的戰(zhàn)傷搶修就顯得十分關(guān)鍵。相當(dāng)于軍事強(qiáng)國(guó)，我們的裝備和技術(shù)水平還有一定的差距。因此，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上，我方飛機(jī)將會(huì)受到更為嚴(yán)重的火力威脅，戰(zhàn)時(shí)的搶修任務(wù)也會(huì)更為突出。

備件供應(yīng)是影響到搶修任務(wù)能否快速順利完成的關(guān)鍵因素之一。戰(zhàn)時(shí)和平時(shí)的修理標(biāo)準(zhǔn)和要求是完全不同的，按照平時(shí)修理的情況來(lái)準(zhǔn)備戰(zhàn)時(shí)的備件供應(yīng)是無(wú)法滿足的搶修需求的[2]。為此，研究預(yù)測(cè)戰(zhàn)時(shí)的備件需求是精確保障的重要的依據(jù)之一。目前常用的方法包括模糊數(shù)學(xué)、層次分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等[3,4]。這些方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但是無(wú)論采用哪種方法，至關(guān)重要的一步就是確定合理的影響因素及其權(quán)重。目前，研究中考慮的主要是備件可能的損傷類型、故障率、維修性以及關(guān)鍵性等要素。這些著眼點(diǎn)更多地吧著眼點(diǎn)放在了備件本身，而忽略了備件所處的位置。事實(shí)上，備件所處的位置是其可能遭受的火力打擊的最為關(guān)鍵的因素。本文就是從飛機(jī)易損傷的位置入手研究戰(zhàn)時(shí)搶修的備件需求問(wèn)題。

1 備件需求分析

搶修備件不僅包括現(xiàn)成的元器件，還應(yīng)該包括修理必須的耗材以及工具等。備件能否及時(shí)獲取直接關(guān)系到搶修的進(jìn)程。

戰(zhàn)爭(zhēng)中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的不同部位遭受火力攻擊的概率是不相同的。那么，更容易遭受攻擊的部位，其結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的零部件也就更容易受到損傷。根據(jù)戰(zhàn)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究，飛機(jī)的機(jī)翼是最容易受到攻擊的部位。更進(jìn)一步細(xì)分的話，機(jī)翼的外翼部分在更容易被攻擊的部位。因此，機(jī)翼外翼部分的零部件在戰(zhàn)時(shí)搶修中的需求就會(huì)更高一些。其次，飛機(jī)的后機(jī)身也較容易被擊中。根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)各個(gè)部分被擊中的概率大小，就可以初步判斷戰(zhàn)時(shí)搶修可能需要的備件種類和數(shù)量。

戰(zhàn)時(shí)的搶修工作中搶修分隊(duì)靠前修理可以更快地恢復(fù)飛機(jī)的戰(zhàn)斗力。因此，如果搶修所需的備件全部能夠隨時(shí)獲取，保障搶修分隊(duì)的修理需求，將可以最大限度地發(fā)揮搶修分隊(duì)的作用，獲得最及時(shí)最大的戰(zhàn)斗力恢復(fù)。當(dāng)然，這是最理想的情況。要想做到備件的隨時(shí)獲取，搶修分隊(duì)就要攜行全部所需的備件或者備件供應(yīng)非常及時(shí)。這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)闊o(wú)法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)戰(zhàn)時(shí)所需要的全部備件類型和數(shù)量。通常情況下，搶修分隊(duì)的備件攜行量是非常有限的。對(duì)于有限的備件攜行量而言，如何準(zhǔn)確確定備件的類型和數(shù)量就顯得更加重要。進(jìn)行選擇和取舍，是必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作。選擇和取舍的依據(jù)就是戰(zhàn)時(shí)搶修中的需求程度。

對(duì)于備件的需求程度主要包括備件的類型和數(shù)量?jī)煞矫?。備件的類型需求主要取決于備件被擊中受損的概率。被擊中受損的概率越大，那么改型備件的需求就大。搶修分隊(duì)就應(yīng)該優(yōu)先考慮攜行該備件。如前所述，備件被擊中受損的主要因素就是備件所處的位置。如果備件所處的位置被擊中的概率大，那么它受損的概率就大。飛機(jī)的出動(dòng)架次和對(duì)方的火力威脅將會(huì)影響備件受損的概率。備件受損后的可維修性也會(huì)影響到攜行備件品種的選擇。如果某備件比較容易修理，對(duì)于修理的條件和時(shí)間要求較低，那么該備件的需求程度看適當(dāng)降低。在攜行量受限的情況下，贏優(yōu)先考慮容易受損二又難修理的備件。如果容易受損，同時(shí)可維修性也較低，那么該備件的需求程度就高。在同等條件下，如果某一備件對(duì)于飛機(jī)性能或給你的作用更為關(guān)鍵，則應(yīng)優(yōu)先考慮。

相對(duì)于備件類型的選擇，備件數(shù)量的確定更加困難。備件數(shù)量取決于備件可能被更換的次數(shù)。備件的更換次數(shù)則取決于其受損的次數(shù)。受損的次數(shù)則和飛機(jī)的出動(dòng)架次、對(duì)方的火力威脅、執(zhí)行任務(wù)的類型、飛機(jī)自身性能等因素相關(guān)[5]。戰(zhàn)場(chǎng)上的情況瞬息萬(wàn)變，戰(zhàn)前難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這些情況。因此，備件的數(shù)量需求預(yù)測(cè)更加困難。另外一個(gè)影響備件需求數(shù)量的因素是飛機(jī)上該備件的原有數(shù)量。某一備件在飛機(jī)上使用較多，那么它受損的概率也較大。因此，搶修中其需求程度也較高。

在搶修分隊(duì)攜行備件能力有限的情況下，根據(jù)上述因素對(duì)各型備件的需求程度進(jìn)行排序。然后，依據(jù)攜行能力，按照需求程度的大小分配各型備件的攜行數(shù)量。當(dāng)然，僅僅依靠攜行的備件是難以滿足全部搶修任務(wù)的，及時(shí)的備件供應(yīng)也是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這就涉及備件的動(dòng)態(tài)供應(yīng)問(wèn)題。

2 基于熵權(quán)法的備件需求研究

對(duì)于備件的需求程度進(jìn)行排序，做出選擇，確定搶修分隊(duì)的攜行備件的方案就必須綜合考慮上述各因素。對(duì)于各備件的需求程度進(jìn)行排序，也就是確定各備件在攜行備件中的權(quán)重。權(quán)重越大，攜行的量就越大。確定權(quán)重的問(wèn)題，常用的數(shù)學(xué)方法就是熵權(quán)法。

2.1 熵權(quán)法

熵本來(lái)是熱力學(xué)中的概念。按照熵的思想，決策中獲得的信息的多少及質(zhì)量，是決策準(zhǔn)確性和可靠性的重要決定因素之一[7]。在信息論中，熵值反映了信息的無(wú)序化程度，可用來(lái)度量信息量的大小[8]。熵權(quán)則是反映在同一指標(biāo)之間這些信息的競(jìng)爭(zhēng)程度。

第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)為

這樣，得到基于熵權(quán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)向量為

W=(w1,w2,…,wm)

熵權(quán)代表各指標(biāo)給決策者提供的信息量多少。各個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象在某指標(biāo)上的值差別越大時(shí)，熵值越小，熵權(quán)越大，說(shuō)明該指標(biāo)提供的信息量越多，決策者應(yīng)重點(diǎn)考慮。各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)上的值完全相同時(shí)，熵值達(dá)到最大值1，熵權(quán)為0，也就是說(shuō)，該指標(biāo)未向決策者提供任何有用信息，可被取消。對(duì)于本文，我們關(guān)心的主要是諸多的備件需求程度的排序。對(duì)于每一個(gè)需要考慮的備件，其所處的位置不同，所起的作用關(guān)鍵性不同，損失后的可維修性的程度也不同。這是決定備件需求程度關(guān)鍵的3個(gè)問(wèn)題。可以采用0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0對(duì)這3個(gè)問(wèn)題進(jìn)行定量的考量。也就是說(shuō)，面對(duì)每一個(gè)備件，它都有和這3個(gè)問(wèn)題相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。這些數(shù)就描述了該備件的基本情況。不同的備件和三個(gè)問(wèn)題所對(duì)應(yīng)的數(shù)值就可以構(gòu)成一個(gè)矩陣。這就是評(píng)價(jià)矩陣。通過(guò)一系列的變換，便可以得到每一種備件在所有考慮的全部備件中所占的權(quán)重。按照權(quán)重大小排序，就可以得到備件的需求程度的相應(yīng)的排序，進(jìn)而得到攜行備件的數(shù)量安排。

2.2 備件需求研究

基于熵權(quán)法的備件需求研究主要包括以下幾步：

1) 構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣R。

2) 對(duì)評(píng)價(jià)矩陣標(biāo)準(zhǔn)化。為了便于計(jì)算和優(yōu)選分析，消除指標(biāo)因量綱不同帶來(lái)比較上的困難，可以利用以下公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣R′。

對(duì)于效益型指標(biāo)(越大越好)

對(duì)于成本型指標(biāo)(越小越好)

3) 根據(jù)前述的熵權(quán)計(jì)算方法，得到熵權(quán)向量。根據(jù)熵權(quán)對(duì)備件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。參考綜合評(píng)價(jià)值的大小對(duì)備件需求程度進(jìn)行排序。

3 應(yīng)用舉例

假設(shè)有8種備件需要進(jìn)行戰(zhàn)傷搶修的需求程度排序。根據(jù)所處的位置、作用的關(guān)鍵性和可維修性，分別賦予它們相應(yīng)的數(shù)值，如表1所示。數(shù)值越大表示越容易被擊中二受傷，所起的作用也越關(guān)鍵，這兩種屬于效益型指標(biāo)?？删S修性的數(shù)值越大表示越容易修理，那么其需求程度較低，屬于成本型指標(biāo)。為了方便，將維修性改為不可維修性。

表1 各需求備件的狀態(tài)描述

表2 不同備件的綜合評(píng)價(jià)值

根據(jù)前述計(jì)算步驟，計(jì)算結(jié)果如表2所示。通過(guò)表2數(shù)據(jù)，可以看出，熵權(quán)值最高的是備件2。盡管它的關(guān)鍵性和所處的位置都不如備件1更加值得關(guān)注。但是，其不可維修性很高。所以，綜合評(píng)價(jià)后其熵權(quán)值跟高。也就是說(shuō)，備件2在搶修中的需求程度更高。同樣，對(duì)于備件5，其作用非常關(guān)鍵，可是它的維修性非常好，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)價(jià)后，其熵權(quán)值較低。也就是說(shuō)，其在搶修中的需求程度較低。經(jīng)過(guò)熵權(quán)法對(duì)各個(gè)備件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后，可得到各個(gè)備件相應(yīng)的熵權(quán)值。根據(jù)熵權(quán)值的大小，就可以對(duì)備件的需求程度進(jìn)行排序。按照這個(gè)順序就可以對(duì)搶修分隊(duì)攜行的備件進(jìn)行安排決策。

4 結(jié)論

戰(zhàn)傷搶修的備件是實(shí)施戰(zhàn)傷搶修的必備的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系到搶修工作的進(jìn)程和效率。戰(zhàn)時(shí)備件的需求和平時(shí)完全不同。而且，戰(zhàn)時(shí)各種條件十分有限。搶修分隊(duì)的攜行能力是有限的。因此，進(jìn)行戰(zhàn)傷搶修的備件需求研究，對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)上的精確有效保障、對(duì)于戰(zhàn)斗力的快速再生的非常關(guān)鍵的。盡管準(zhǔn)確預(yù)測(cè)戰(zhàn)時(shí)的備件需求是非常困難的。但是，根據(jù)飛機(jī)不同部位遭受火力攻擊的概率和備件本身的關(guān)鍵性及其維修性，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析方法，對(duì)備件需求進(jìn)行預(yù)測(cè) 研究，可以得到一般備件的需求規(guī)律，為戰(zhàn)時(shí)搶修分隊(duì)的攜行備件決策提供參考。當(dāng)然，僅僅依靠搶修分隊(duì)的攜行備件 還難以完全滿足全部的搶修備件需求。還必須依據(jù)戰(zhàn)時(shí)的動(dòng)態(tài)情況，及時(shí)調(diào)配備件的動(dòng)態(tài)供應(yīng)。

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(責(zé)任編輯 周江川)

Study on Spares Requirement of Aircraft Battle Damage Repair

ZHAO Pei-zhong, WEI Hua-kai, DAI Jing-tao, HUANG Xu-ren, HU Fang-you

(Department of Aeronautical and Mechanical Engineering, Qingdao Campus, Naval Academy of Aeronautical Engineering, Qingdao 266041, China)

Spares supply is one of the key factors affecting the aircraft battle damage repair (ABDR). There are two main ways to supply the needed spares. One is carrying, and the other is dynamic supply from the rear area. For the limited ability to carry spares, it is important to decide the priority of the needed spares. The positions, importance and reparability of the spares were considered pivotally. Based on the entropy method, the degree of the requirement was ranked. As a result, the priority order of the carrying spares was decided. The results can be a reference to decide the spares requirement. Key words: aircraft battle damage repair; spares requirement; repair unit; carrying spares; entropy method

2015-02-15

中國(guó)博士后科學(xué)基金(20110494882；2012T50875)

趙培仲(1978—)，男，博士，講師，主要從事結(jié)構(gòu)損傷修理技術(shù)研究。

10.11809/scbgxb2015.08.004

趙培仲，魏華凱，戴京濤，等.飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修的備件需求研究[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2015(8):12-14.

format:ZHAO Pei-zhong, WEI Hua-kai, DAI Jing-tao, et al.Study on Spares Requirement of Aircraft Battle Damage Repair[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(8):12-14.

V271.4

A

1006-0707(2015)08-0012-03