組合評價方法的裝備維修性定性指標(biāo)綜合評價*

李　闖，徐　達(dá)，焦慶龍，何凱平，羅　業(yè)

（裝甲兵工程學(xué)院，北京　100072）

組合評價方法的裝備維修性定性指標(biāo)綜合評價*

李闖，徐達(dá)，焦慶龍，何凱平，羅業(yè)

（裝甲兵工程學(xué)院，北京100072）

摘要：針對在新型裝甲裝備設(shè)計階段對其維修性進(jìn)行綜合評價的需求，結(jié)合裝備設(shè)計階段的其維修性指標(biāo)驗證與評價的特點(diǎn)，構(gòu)建了基于設(shè)計階段的裝備維修性綜合評價定性指標(biāo)體系，通過分析線性加權(quán)與非線性加權(quán)兩種綜合評價方法的特點(diǎn)，提出了利用兩種方法組合對裝甲裝備維修性進(jìn)行綜合評價的方法，并將該方法應(yīng)用于實例驗證，所得結(jié)果與物理樣機(jī)的實驗結(jié)果一致，證明了本方法的可行性和科學(xué)性，對基于設(shè)計階段的新型裝甲裝備維修性綜合評價有重要參考價值。

關(guān)鍵詞：組合評價，維修性，定性指標(biāo)，綜合評價

0　引言

維修性是指在給定條件下，使用所述的程序和資源實施維修時，產(chǎn)品在給定的使用條件下保持或恢復(fù)能完成要求的功能狀態(tài)的能力［1］。維修性是裝備的設(shè)計屬性，在裝備開始設(shè)計之時其相應(yīng)的維修性要求以及標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)制定，影響維修質(zhì)量和效率的因素都與產(chǎn)品的設(shè)計相關(guān)或者由設(shè)計所決定，所以一切決定裝備維修性的根源就集中體現(xiàn)在了裝備設(shè)計階段［2］。由于我軍初期裝備研制主要依靠仿制國外裝備，包括一系列的歷史環(huán)境因素，導(dǎo)致我軍在裝備維修性方面重視程度不夠，所以維修性方面的相關(guān)研究工作在很大程度上落后于國外，一直以來我軍主要通過物理樣機(jī)對裝備維修性進(jìn)行驗證與評價工作，但面對功能繁多、組成復(fù)雜的裝備需求，無疑會延長裝備研制定型周期并且耗費(fèi)大量人力物力，所以在裝備設(shè)計階段開展裝備維修性的綜合評價工作可以盡快落實維修性研制要求，對提高裝備的維修性，縮短裝備研制周期意義重大。

目前對于裝備維修性定性指標(biāo)的綜合評價方法如層次分析法、模糊綜合評判、灰色綜合評價等，但需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，并且單一的方法避不開方法本身的局限性。本文通過分析線性加權(quán)綜合評價模型和非線性加權(quán)綜合評價模型的使用條件，根據(jù)裝備定性指標(biāo)的特點(diǎn)，提出了基于兩種綜合評價模型的組合評價方法，該方法可以使評價結(jié)果更加切合實際，對于裝備維修性綜合評價研究具有重要的參考性。

1　構(gòu)建指標(biāo)體系

圖1　虛擬樣機(jī)的裝甲裝備維修性綜合評價定性指標(biāo)體系

綜合評價指標(biāo)體系是對裝甲裝備維修性進(jìn)行有效的綜合評價的前提條件，若想得到科學(xué)準(zhǔn)確的裝備維修性評價結(jié)果，就必須慎重建立指標(biāo)體系。指標(biāo)體系的建立要充分考慮在沒有物理樣機(jī)的情況下，能夠?qū)χ笜?biāo)進(jìn)行驗證與評價的可行性。本文在已有國軍標(biāo)《裝備可靠性與維修性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定的要求》的基礎(chǔ)上，通過分析裝備設(shè)計階段單指標(biāo)驗證與評價的局限性，合理取舍指標(biāo)條目，在保持指標(biāo)體系主要內(nèi)容的前提下，構(gòu)建出適合于在裝備設(shè)計階段對其進(jìn)行指標(biāo)驗證與評價的指標(biāo)體系，為裝備維修性綜合評價提供指標(biāo)數(shù)據(jù)。

構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系的基本原則主要5個方面：科學(xué)性原則，指標(biāo)體系的建立不能是憑借主觀臆斷去構(gòu)建；層次性原則，指影響方案或者系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系都是有一定規(guī)律和特點(diǎn)的，要對這些指標(biāo)詳細(xì)分類分層，使得指標(biāo)方便處理；全面性原則，如在構(gòu)建裝備維修性綜合評價指標(biāo)參數(shù)體系時，必須要反映所研究裝備各個節(jié)點(diǎn)的維修性要求，能夠全面、完整體現(xiàn)被評價方案或者系統(tǒng)的評價內(nèi)容；可操縱性原則，主要是指選擇裝甲裝備維修性綜合評價的各項指標(biāo)可以被驗證評價等；適用性原則，是指構(gòu)建指標(biāo)體系時應(yīng)該注意符合該領(lǐng)域的特點(diǎn)，具有明確針對性［4］。

結(jié)合上述方法和原則，構(gòu)建出基于虛擬樣機(jī)的裝甲裝備維修性綜合評價定性指標(biāo)體系，見圖1。

2　指標(biāo)權(quán)重確定

對于綜合評價問題，正確合理地對指標(biāo)體系進(jìn)行權(quán)重賦值對綜合評價結(jié)果的正確性具有關(guān)鍵性作用。對于同樣一組指標(biāo)體系的觀測數(shù)據(jù)，如果賦予不同的權(quán)重數(shù)值，最終各方案的評價結(jié)果會有很大區(qū)別，甚至可以使評價結(jié)果相反，所以說對指標(biāo)體系的各指標(biāo)權(quán)重賦值的方法非常關(guān)鍵，選擇方法時要慎之又慎?；谠O(shè)計階段的裝備維修性綜合評價是屬于多指標(biāo)、混合型的綜合評價問題，其評價結(jié)果直接關(guān)系到我軍新型裝備的研制和定型工作，所以對于各項指標(biāo)的賦權(quán)問題，應(yīng)該慎之又慎，追求科學(xué)合理。

本文采用序關(guān)系分析法來確定各指標(biāo)權(quán)重，序關(guān)系分析法是在常用方法-層次分析法的原理上改進(jìn)而來的，它省去了層次分析法必須求解判斷矩陣的缺點(diǎn)［5］，過程如下。

然后邀請專家給出x*i和x*i+1之間的重要性程度之比關(guān)系式

ri的賦值可參考表1。

表1　ri的賦值參考表

由表內(nèi)容可知，當(dāng)指標(biāo)之間的序關(guān)系成立時，則會滿足

對i從1到m-1求和得

又因為，則可以在兩邊同時加wm/wm，可得

故

3　基于線性加權(quán)與非線性加權(quán)組合的綜合評價模型分析

本節(jié)在充分分析了線性加權(quán)綜合評價法以及非線性加權(quán)綜合評價法的基礎(chǔ)上，結(jié)合基于虛擬樣機(jī)的裝甲裝備維修性綜合評價指標(biāo)體系的情況，提出了將兩者組合使用的綜合評價方法，兩者都有各自的特點(diǎn)，線性加權(quán)適合各指標(biāo)相互之間影響不大的情況，非線性加權(quán)適合于各指標(biāo)相互之間影響比較大的情況。從圖1建立的基于設(shè)計階段的裝備維修性綜合評價定性指標(biāo)體系可以看出，第2層的7項指標(biāo)之間是獨(dú)立關(guān)系，每項指標(biāo)的得分對于其他幾項來說沒有影響，而第3層中12項指標(biāo)中的個別指標(biāo)之間在一定程度上存在相互影響的關(guān)系，包括人因工程、可達(dá)性、標(biāo)準(zhǔn)化與互換性和防差錯能力4項指標(biāo)對應(yīng)的下一層指標(biāo)之間各自都有相互影響的關(guān)系，故可以利用非線性加權(quán)法對底層各指標(biāo)之間進(jìn)行評價，之后再利用線性加權(quán)法對上一層次7個指標(biāo)進(jìn)行評價，整個評價過程可以分為5次評價過程。該過程通過同時運(yùn)用線性加權(quán)和非線性加權(quán)兩種方法，使評價結(jié)果更加合理、切合實際。

線性加權(quán)綜合法是比較直接的綜合評價方法，原理易于理解，算法簡單，應(yīng)用廣泛，在已知權(quán)重系數(shù)的情況下，對各個方案的指標(biāo)值進(jìn)行線性加權(quán)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示［5］：

式中，wj為各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，xij為第i個方案第j個指標(biāo)的觀測數(shù)據(jù)。從數(shù)學(xué)計算模型可以看出，本方法是指標(biāo)的加和運(yùn)算，所以說線性加權(quán)綜合評價法主要適用于各個評價指標(biāo)之間不相互影響的情況，也就是說每個指標(biāo)對方案或者系統(tǒng)最終評價結(jié)果的影響是相互獨(dú)立的，否則，指標(biāo)間信息的重復(fù)性會造成評價結(jié)果的偏向性，即偏向重復(fù)信息，使指標(biāo)權(quán)重的賦值失去意義，就不能正確反映出對方案或者系統(tǒng)的評價信息。加和的特點(diǎn)也更能突出各指標(biāo)的實際作用。

非線性加權(quán)綜合評價法，即加權(quán)幾何平均算子，其模型表達(dá)式如下所示［5］：

非線性加權(quán)綜合評價法適用于評價體系各指標(biāo)間有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)的場合。從乘法運(yùn)算可以看出，它主要體現(xiàn)評價體系中指標(biāo)值較小的指標(biāo)的作用，對指標(biāo)值變動反應(yīng)靈敏，有利于表現(xiàn)出各個方案之間的差別。

4　實例驗證

根據(jù)前幾節(jié)所講述的方法，結(jié)合某輕型坦克方案設(shè)計階段的虛擬樣機(jī)模型，對基于虛擬樣機(jī)的某輕型坦克3種設(shè)計方案設(shè)定維修任務(wù)（動力艙一體吊裝）的維修性各指標(biāo)進(jìn)行實例數(shù)據(jù)采集驗證所得各指標(biāo)觀測數(shù)據(jù)見表2。

首先對各指標(biāo)進(jìn)行序關(guān)系法的權(quán)重賦值，結(jié)合第2節(jié)所述步驟邀請專家結(jié)合虛擬樣機(jī)特點(diǎn)，針對12項指標(biāo)重要性程度之比進(jìn)行排序，給出相鄰指標(biāo)間的重要性程度之比，并根據(jù)式（2），計算數(shù)據(jù)，結(jié)果見下頁表3。

表2　3種方案動力艙維修任務(wù)各指標(biāo)觀測數(shù)據(jù)

表3　各項指標(biāo)計算結(jié)果

表4　各指標(biāo)權(quán)重值

由表內(nèi)容，結(jié)合式（3）可知w*12的權(quán)重值，如下所示：

根據(jù)式（1）可得各指標(biāo)權(quán)重值，見表4。

由表4可得

wj=｛0.101 0.122 0.111 0.065 0.065 0.111

0.0780.078 0.078 0.054 0.059 0.078｝

根據(jù)上表內(nèi)容，結(jié)合第3節(jié)內(nèi)容分析，可以通過歸一化的方法可以計算第3層指標(biāo)間具有相關(guān)關(guān)系的指標(biāo)權(quán)重，即前4個評價過程中各指標(biāo)的權(quán)重，可得以下各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果分別見表5～表8。隨后分別帶入式（5），依次計算各項指標(biāo)的分值。

表5　可達(dá)性綜合評價指標(biāo)

表6　人因工程綜合評價指標(biāo)

利用非線性加權(quán)綜合評價數(shù)學(xué)模型對可達(dá)性進(jìn)行綜合評價，根據(jù)式（5）可得3種方案該項指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下所示：

利用非線性加權(quán)綜合評價數(shù)學(xué)模型對人因工程進(jìn)行綜合評價，根據(jù)式（5）可得3種方案該項指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下所示：

表7　標(biāo)準(zhǔn)化與互換性綜合評價指標(biāo)

利用非線性加權(quán)綜合評價數(shù)學(xué)模型對標(biāo)準(zhǔn)化與互換性進(jìn)行綜合評價，根據(jù)式（5）可得3種方案該項指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下式所示：

表8　防差錯能力綜合評價指標(biāo)

利用非線性加權(quán)綜合評價數(shù)學(xué)模型對防差錯能力進(jìn)行綜合評價，根據(jù)式（5）可得3種方案該項指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下所示：

通過上面的計算可以得到7項相互獨(dú)立的指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)體系，各指標(biāo)觀測及評價數(shù)據(jù)見表9。

表9　7項相互獨(dú)立指標(biāo)觀測及評價數(shù)據(jù)

本節(jié)采用主客觀加法集成來計算7個指標(biāo)的權(quán)重，利用第2節(jié)的方法對7項指標(biāo)體系進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重賦值，同樣邀請7位專家結(jié)合虛擬樣機(jī)特點(diǎn)，對各指標(biāo)進(jìn)行序關(guān)系法的權(quán)重賦值。

首先對指標(biāo)進(jìn)行編號，編號結(jié)果見表10。

表10　7項指標(biāo)編號

針對7項指標(biāo)，讓各位專家討論逐次選取最重要的指標(biāo)，重新編號如表11所示。

表11　專家討論后對7項指標(biāo)的重新編號

表12　各參數(shù)數(shù)據(jù)

表13　各指標(biāo)權(quán)重值

由表12的數(shù)據(jù)內(nèi)容，結(jié)合式（3）可計算出的權(quán)重值，結(jié)果如下：

由w*7的權(quán)重值，結(jié)合式（1）可計算其余各指標(biāo)權(quán)重值，總結(jié)w*j結(jié)果如表13所示。

由表13內(nèi)容可得wj，結(jié)果如下：

wj=｛0.211 0.110 0.176 0.133 0.147 0.100 0.121｝

下面利用線性加權(quán)對：7個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，根據(jù)式（4），結(jié)合表2觀測數(shù)據(jù)和表12各指標(biāo)權(quán)重值，可得3種方案綜合評價值，結(jié)果如下所示：

從最后的綜合評價分值可以直觀看出，3種方案的維修性優(yōu)劣排序應(yīng)該是A、B、C。為了進(jìn)一步驗證該方法的可行性和科學(xué)性，特別對3種方案對應(yīng)的物理樣機(jī)的動力艙進(jìn)行相同的設(shè)定故障維修試驗，通過現(xiàn)場對各項維修活動的時間認(rèn)真記錄以及向資深維修工人的詢問等方法多次測量取維修時間的平均值作為最終統(tǒng)計時間。試驗結(jié)果如表14所示。

表14　3臺受試裝甲裝備裝備動力艙設(shè)定故障維修時間

從維修時間的長短可以直接說明裝備維修性的好壞，顯然對于A方案的維修時間最短，C方案的維修時間較長，即3種方案的維修性好壞順序為A、B、C。其結(jié)果與本文理論方法的驗證結(jié)果一致，這

亦可證明本節(jié)提出的方法的可行性和科學(xué)性。

5　結(jié)論

本文依據(jù)設(shè)計階段的裝備維修性的指標(biāo)驗證與評價特點(diǎn)構(gòu)建了裝備維修性定性指標(biāo)體系，通過利用綜合專家經(jīng)驗的序關(guān)系主觀賦權(quán)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合線性加權(quán)與非線性加權(quán)兩種綜合評價方法的特點(diǎn)，提出了利用兩種方法組合對裝備維修性進(jìn)行綜合評價的方法，并將該方法應(yīng)用于實例驗證，所得結(jié)果與物理樣機(jī)實驗結(jié)果一致，證明了本方法的可行性和科學(xué)性，這對基于設(shè)計階段的新型裝備維修性評價有重要參考價值。

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中圖分類號：E917

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-0640（2016）04-0038-05

收稿日期：2015-04-05修回日期：2015-05-13

*基金項目：軍隊“十二五”武器裝備預(yù)先研究重點(diǎn)基金資助項目（51327010202）

作者簡介：李闖（1988-），男，河南南陽人，碩士。研究方向：裝備保障技術(shù)與方法。

Research on Comprehensive Evaluation of Equipment Maintainability Qualitative Index Based on the Combination Evaluation Method

LI Chuang，XU Da，JIAO Qing-long，HE Kai-ping，LUO Ye
（Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China）

Abstract：Aiming atthe need ofcomprehensive evaluation ofnew armored equipment maintainability in design phase，and the special feature of equipment maintainability verification and evaluation，the paper has established the equipment maintainability qualitative index system in design phase.The paper has put forward a new method combining linear weighted comprehensive evaluation model and nonlinear weighted comprehensive evaluation model，through analyzing the feature of the two methods.The method has been proved to be feasible and scientific by examples.The research achievement provides great reference value to the tools of evaluating armored equipment maintainability and its approval.The research achievement provides great reference value to comprehensive evaluation of new equipment maintainability comprehensive evaluation in design phase.

Key words：combination evaluation，maintainability，qualitative index，comprehensive evaluation