基于TOPSIS的航空四站裝備維修質(zhì)量評價研究*

胡宗順 黃之杰 朱 倩 吳瀟潔

(空軍勤務學院航空四站系 徐州 221000)

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基于TOPSIS的航空四站裝備維修質(zhì)量評價研究*

胡宗順 黃之杰 朱 倩 吳瀟潔

(空軍勤務學院航空四站系 徐州 221000)

針對航空四站裝備維修性質(zhì)量綜合評價需求，分析了影響航空四站裝備維修質(zhì)量的主要因素，構(gòu)建了航空四站維修質(zhì)量指標體系，并建立了相應的TOPSIS模型。運用TOPSIS法對裝備的維修質(zhì)量進行量化分析，評估了裝備維修質(zhì)量的優(yōu)先順序。實例分析表明，該方法為航空四站裝備維修質(zhì)量的評估提供了一種新的定量分析手段，對保證裝備維修質(zhì)量，提高連續(xù)作戰(zhàn)能力具有重要現(xiàn)實意義。

航空四站裝備; TOPSIS; 維修質(zhì)量; 評價

Class Number TP391.9

1 引言

裝備維修質(zhì)量評估是裝備管理的重要組成部分和關鍵環(huán)節(jié)。同其他裝備一樣，航空四站維修質(zhì)量評估作為裝備系統(tǒng)壽命管理的一項重要內(nèi)容，受到諸多因素影響，具有復雜性[1]。維修質(zhì)量的好壞不僅影響裝備可靠性，也會影響使用安全。因此，開展裝備維修質(zhì)量評估的理論及方法研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2 四站裝備維修質(zhì)量評估的現(xiàn)狀

維修質(zhì)量評估作為航空四站裝備系統(tǒng)全壽命管理的一項重要內(nèi)容，也是保證維修質(zhì)量與裝備可靠性的一個重要手段。當前，航空四站裝備維修質(zhì)量評價具有以下特點[2]：

1) 航空四站裝備類型多，不同裝備維修質(zhì)量評估指標不統(tǒng)一，內(nèi)容不完善，沒有形成一套完整的維修質(zhì)量評估系統(tǒng)。

2) 已有的航空四站裝備維修質(zhì)量評估的內(nèi)容和方法，主要是憑經(jīng)驗進行評估。具有片面、單一、針對性不強等特點。

3) 一些維修質(zhì)量評估課題的研究，主要從裝備修后使用過程中反映可靠性狀況的參數(shù)指標來評估修理質(zhì)量，其評定結(jié)果具有一定的局限性。

目前，航空四站裝備維修性評價缺乏一定的評價標準，照搬裝備生產(chǎn)過程的經(jīng)驗方法進行維修質(zhì)量評價，不僅不能取得效果，反而浪費大量人力物。因此，用科學合理的定量分析方法對航空四站裝備維修質(zhì)量評估顯得尤為重要。

3 裝備維修質(zhì)量評估指標構(gòu)建

現(xiàn)役的航空四站裝備有幾十個型號，數(shù)量多達幾千臺(套)，考慮到飛機訓練作戰(zhàn)的保障，根據(jù)對裝備維修質(zhì)量影響因素的分析，對四站裝備參數(shù)的分析權(quán)衡，把裝備的維修質(zhì)量評估參數(shù)分為四個方面：裝備總體性能,裝備一般技術要求,裝備修后可靠性,裝備修后配套性[3]。

3.1 裝備總體性能

恢復四站裝備的性能是維修活動的根本目的，因此通過與四站裝備總體性能相關的參數(shù)來反映裝備維修質(zhì)量具有一定可行度。選取主要性能指標下降率和能耗升高率，對四站裝備維修質(zhì)量進行評估。

主要性能指標下降率，是指在維修活動結(jié)束后裝備主要性能指標的測量值相對于理論值下降情況的度量。由于在使用過程中和維修結(jié)束后航空四站裝備性將低于理論值，并且對于一個裝備，它的主要性能指標往往不只一個，為方便計算，認為各指標對于裝備的重要程度相當，取它們的平均值為最后的主要性能指標下降率[4]。計算公式如下：

(1)

(2)

其中：WT為四站裝備某一性能指標下降程度；F為裝備某一性能指標的理論值；Fs為維修活動結(jié)束后某一性能指標的測量值；WE為裝備主要性能下降率；WTm為裝備每項主要性能指標的下降程度；n為裝備經(jīng)過測量的主要性能指標數(shù)目。

能耗升高率是指維修活動結(jié)束后所測定的裝備的比能耗升高值與額定的比能耗值之比。這里的比能耗是指在單位時間內(nèi)產(chǎn)生單位功所消耗的能源，能源可以是汽油、煤油、柴油等燃料油，也可以是電能等能源。

此參數(shù)與性能指標下降率有相似之處，都是裝備在使用過程中和維修結(jié)束后的一種典型性能表現(xiàn)形式；數(shù)據(jù)都需要在維修后通過測量才能夠確定。航空四站裝備經(jīng)過一段時間使用，零部件老化、磨損導致裝備的能耗上升，即油耗、電耗上升，通過維修或者更換零部件，能夠降低能耗的上升，但是依然有可能超出了額定值[5]。計算公式為

(3)

式為：WG能耗升高率;Ps維修結(jié)束后測量的裝備的比能耗;P裝備的比能耗額定值。

3.2 裝備一般技術要求

對航空四站裝備進行維修，不僅要恢復裝備的主要性能，也要保證一般技術要求。雖然它與裝備的主要性能相比，處于次要的地位，但也是裝備維修中不可忽視的一個方面，因此可以通過對一般技術要求的考察來評估航空四站裝備維修質(zhì)量。由于航空四站裝備結(jié)構(gòu)復雜、組成單元繁多，能反映其性能特點的指標眾多，實際評估過程僅選取外觀質(zhì)量，密封、絕緣性，運行正常性，更換條件的完好率四個影響突出的指標[6]。

采用模糊綜合評價法對航空四站裝備技術性能進行評價[7]，實施過程如下：

1) 選取n項指標組成評判因素集：

A=(a1,a2,a3，…,an)

(4)

2) 利用AHP法確定各評價指標的權(quán)重：

(5)

3) 建立綜合評價集：

B=(β1,β2,β3,β4,β5)

(6)

其中β1～β5對應分值為：90，70，50，30，10。

4) 采用專家評分法對n項指標進行評價，得到隸屬度向量Ri和隸屬度矩陣R：

(7)

其中rij(i=1，…，n,j=1,…,5)指多個評價主體對某個評價對象在αi方面作出βj評定的可能性程度，即第i項因素對應第j個等級的隸屬關系。

5) 計算綜合隸屬度向量S，S=W·R=(b1,b2,b3,b4,b5)，根據(jù)模糊綜合評價原理，最大分量bi所對應的評價等級βj即為綜合評價的最終結(jié)果。

6) 量化分析評價結(jié)果G,G=S·BT。

3.3 裝備修后可靠性

固有可靠性是描述產(chǎn)品的設計和制造的可靠性水平。對于航空四站裝備來說，修后可靠性綜合反映修理過程中的裝配、維修、調(diào)整、零部件選配、緊固的質(zhì)量水平。以修后試驗故障率、平均故障間隔時間(MTBF)、致命性故障間的任務時間(MTBCF)三個方面進行判定[8～9]。

設定系數(shù)ε,β,γ,ε+β+r=1，則

Di=εX+βγ+rz

(8)

式中：Di為裝備修后可靠性；X為修后試驗故障率；Y為平均故障間隔時間；Z為致命性故障間的任務時間。

3.4 裝備修后配套性

從航空四站裝備的性能、可靠性、維修過程等方面評估裝備的維修質(zhì)量，可以反映維修質(zhì)量中存在的大多數(shù)問題，但是并不全面。

因此將裝備的包裝質(zhì)量，工具、備品、附件配套齊全率和維修登記情況作為評價因素。這些參數(shù)不僅能作為裝備維修質(zhì)量的標準，也能提高維修單位對裝備勤務保障的重視。

建立對航空四站裝備修后配套性進行綜合評價的評判集：

E=(e1,e2,e3,e4,e5)=(優(yōu)，良，一般，差，很差)。

4 維修質(zhì)量的TOPSIS綜合評估

要對航空四站裝備維修質(zhì)量作出最終評價結(jié)果，需要將這些單項評價結(jié)果進行綜合，得到一個確定的定量結(jié)果，就是判斷被評對象距離合理標準的程度。若被評對象與理想系統(tǒng)非常接近，則稱該系統(tǒng)為最好的[10～12]。

1) 選取n型航空四站裝備作為研究對象，考慮m項影響維修質(zhì)量的主要因素，xij為第i型裝備中第j個參數(shù)的得分原始值，參評數(shù)據(jù)列為

X=(xij),(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

2) 理想數(shù)據(jù)列作為參評數(shù)據(jù)的參考比較標準，理想數(shù)據(jù)列是由各個評價參數(shù)的理想值組成的數(shù)據(jù)列：

(9)

3) 由于維修質(zhì)量指標體系中各因素的得分情況通常有不同量綱和數(shù)量級，不能直接進行比較和運算，為了保證結(jié)果的可靠性，對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理。考慮到裝備維修質(zhì)量得分的特點，采用極值法處理：

(10)

(11)

(12)

(13)

5) 評價對象與理想解的相對接近度為：

(14)

Ci按從大到小排序，Ci越大候選方案越接近于理想解，值最大者為最優(yōu)方案。

5 實例驗證

假設現(xiàn)需要對五個型號的充氧車中修質(zhì)量進行評估，并對維修質(zhì)量優(yōu)劣進行排序。中修工作是在設施、設備較完善的四站修理廠內(nèi)進行，工作環(huán)境較為良好且維修人員具有三年以上的維修工作經(jīng)驗，即不考慮維修環(huán)境對充氧車維修質(zhì)量的影響。裝備的五類指標值如表1所示。

表1 五種充氧車的四類指標值

首先對數(shù)據(jù)進行量化和標準化處理： 1) 裝備修后配套性評價分為優(yōu)，良，一般，差，很差五個級別，依次賦分95、80、60、30和10； 2) 裝備總體性能、裝備修后可靠性指標采用式(11)處理，裝備一般技術要求、裝備修后配套性指標采用式(10)處理。

表2 5種充氧車的4類指標值處理結(jié)果

由于各組指標數(shù)據(jù)參數(shù)，可知：

X′=(0,1,0,1),X0=(1,0,1,0)

表3 基于TOPSIS法的指標處理結(jié)果

依據(jù)TOPSIS綜合評價原理，Ci取值越大越好，所以五個型號的充氧車中修質(zhì)量由優(yōu)到差分別是裝備2、裝備3、裝備1、裝備4、裝備5。

6 結(jié)語

影響航空四站裝備維修質(zhì)量的因素眾多，不同的裝備在維修質(zhì)量上反應在不同的方面，并且反應強烈程度不同。采用TOPSIS分析法，綜合考慮了多種因素，對裝備的維修質(zhì)量順序進行客觀定量地評判排序，并用實例驗證了本方法是可靠性，可為航空四站裝備系統(tǒng)壽命管理提供參考。

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Quality Evaluation of Aerospace Equipments Maintenance Based on TOPSIS

HU Zongshun HUANG Zhijie ZHU Qian WU Xiaojie

(Department of Aviation Four Stations, Air Force Logistics College, Xuzhou 221000)

Aiming at the requirements of the quality of aerospace ground equipments maintenance, the primary influencing factors were analysed, the indicator system and the corresponding TOPSIS model were established. Then the quantitative analysis of the quality of maintenance was carried ,and the priorities were got. According to the example, it provided a new method of quantitative analysis for the quality of maintenance of aerospace ground equipments. It was also an effective approach to guarantee the quality of the maintenance and the reliability of the aerospace ground equipments. So, to study the basic theories and the methods was of great significance.

aerospace ground equipments, TOPSIS, maintenance quality, evaluation

2016年5月10日,

2016年6月28日

胡宗順,男,碩士研究生,研究方向：航空四站保障技術與信息化。黃之杰,男,副教授，碩士生導師,研究方向：航空四站保障技術與信息化。朱倩,男,副教授，碩士生導師，研究方向：航空四站保障技術與信息化。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.029