基于灰關(guān)聯(lián)分析的疆區(qū)多功能無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力需求分析

朱虎　胡錦強(qiáng)

【摘 要】質(zhì)量功能展開方法（Quality Function Deployment，QFD）是實(shí)現(xiàn)裝備任務(wù)需求到能力需求的映射轉(zhuǎn)換的有效手段。傳統(tǒng)QFD質(zhì)量屋（House of Quality，HOQ）中任務(wù)需求重要度和關(guān)聯(lián)系數(shù)通常依賴專家直接打分，主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差。將灰色系統(tǒng)理論引入QFD，首先利用灰關(guān)聯(lián)分析方法計(jì)算任務(wù)序列與能力序列的灰關(guān)聯(lián)度并構(gòu)建關(guān)聯(lián)矩陣，其次利用優(yōu)勢(shì)分析得到任務(wù)需求重要度。建立QFD質(zhì)量屋，計(jì)算無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力的重要度并排序，得到重要度最大即最關(guān)鍵的作戰(zhàn)能力為“可見光/熱紅外實(shí)時(shí)外攝錄能力”和“大容量/長(zhǎng)距離通信能力”，研究結(jié)論與疆區(qū)反恐部隊(duì)對(duì)于無(wú)人機(jī)的現(xiàn)實(shí)能力需求一致，驗(yàn)證了本文方法的有效性。

【關(guān)鍵詞】灰關(guān)聯(lián)分析；質(zhì)量功能展開；無(wú)人機(jī)；能力需求

中圖分類號(hào)：E277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）26-0056-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.023

Requirement Analysis of Multifunctional UAV's Fighting Capability for Xinjiang Region Based on Gray Relational Analysis

ZHU Hu1，2 HU Jin-qiang1

（1.College of Equipment Support and Management， Engineering University of CAPF， Xian Shanxi 710086， China；

2.Second Motorized Detachment， Second Motorized Corps of CAPF， Wuxi Jiangsu 214000， China）

【Abstract】Quality Function Deployment （QFD）is an effective method to achieve the mapping transformation from equipments mission requirement to capability requirement. The mission requirement and correlation coefficient in traditional QFDs house of quality（HOQ） depend on the experts marking， thus， the objectivity and precision is low. Firstly ， the gray theory is introduced into QFD ， the gray correlation degree between mission sequence and capability sequence is calculated with gray relational analysis， the incidence matrix is established. Secondly， the importance degree of mission requirement is obtained with the advantage analysis. The importance degree of capability requirement is calculated based on the HOQ， by means of ranking， we can see that the key Fighting Capability is “real-time thermal/infrared record capability” and “high capacity and long distance communication capacity”， the research result conforms to Xinjiang troops practical requirement of Multifunctional UAV. Therefore the effectiveness of this method is proved.

【Key words】Gray relational analysis； Quality Function Deployment； UAV； Capability requirement

反恐多功能無(wú)人機(jī)因其低成本、高機(jī)動(dòng)性、高安全性、便捷實(shí)用等優(yōu)勢(shì)，反恐任務(wù)領(lǐng)域中扮演著越來(lái)越重要的角色[1-2]。我國(guó)新疆地域廣闊，地形復(fù)雜，氣候多變，民族、宗教問題尖銳，反恐維穩(wěn)形勢(shì)嚴(yán)峻。針對(duì)疆區(qū)獨(dú)特的地理、氣候和社會(huì)環(huán)境，現(xiàn)階段研究多功能、多任務(wù)、單架次、低小慢無(wú)人機(jī)仍然具有現(xiàn)實(shí)的社會(huì)和軍事效益[3-4]，也是針對(duì)疆區(qū)多任務(wù)無(wú)人機(jī)群研究的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)QFD方法通常采用層次分析法、主觀賦權(quán)、直接打分等方法確定顧客需求的重要度，存在主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差的缺陷。針對(duì)此問題，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)QFD方法的改進(jìn)做了許多探索和研究，主要有：QFD與模糊綜合評(píng)判法相結(jié)合[5]，QFD與網(wǎng)絡(luò)層次分析法相結(jié)合[6-7]，QFD與TRIZ方法相結(jié)合[8]等。這些方法在一定程度上提高了顧客需求重要度的準(zhǔn)確性，但計(jì)算過程都比較繁瑣，實(shí)用性不強(qiáng)。文獻(xiàn)[9]、文獻(xiàn)[10]利用GQFD對(duì)反恐裝備戰(zhàn)技性能進(jìn)行了需求分析，但其專家調(diào)查樣本較小，功能任務(wù)和戰(zhàn)技性能指標(biāo)也不能完全反映裝備的現(xiàn)實(shí)需求。本文利用基于灰關(guān)聯(lián)分析的質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）方法 —GQFD（Gray QFD），將低小慢無(wú)人機(jī)的多功能、多任務(wù)需求通過映射分析，轉(zhuǎn)換成具體的作戰(zhàn)能力需求，通過灰關(guān)聯(lián)分析方法計(jì)算出各項(xiàng)能力需求的重要度，從而進(jìn)行合理排序，為疆區(qū)多功能無(wú)人機(jī)的進(jìn)一步研制提供決策依據(jù)。GQFD不僅具有傳統(tǒng)QFD方法以任務(wù)需求為牽引、把定性分析轉(zhuǎn)換為定量分析的優(yōu)點(diǎn)，而且能有效地減少人為評(píng)價(jià)因素帶來(lái)的干擾。

1 基于產(chǎn)品顧客需求/裝備任務(wù)驅(qū)動(dòng)的QFD

質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）于1966年首次提出。QFD是把產(chǎn)品顧客需求經(jīng)過多層次演繹分析，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求、零部件特性、工藝要求等的質(zhì)量工程工具，并確定出決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)特性，其本質(zhì)是一種從顧客需求到工程措施的映射轉(zhuǎn)化方法[11-13]。目前QFD已成為企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)強(qiáng)有力的工具，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)、服務(wù)改進(jìn)、戰(zhàn)略規(guī)劃等領(lǐng)域，在軍事領(lǐng)域特別是裝備需求分析中發(fā)揮了重要作用。

QFD的核心模型是“質(zhì)量屋”（House of Quality，HOQ），通過量化分析確定顧客需求與工程措施之間的關(guān)系矩陣，質(zhì)量屋主要由7個(gè)部分組成，基本框架如圖1所示，其中代碼分別為：

武器裝備的需求分析和民用產(chǎn)品的需求定型分析具有相似之處，都是由需求驅(qū)動(dòng)，將任務(wù)需求/顧客需求的模糊的定性描述轉(zhuǎn)化為較為具體明確的能力需求/產(chǎn)品特性，從而指導(dǎo)裝備/產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，QFD方法應(yīng)用在裝備需求分析時(shí)，以作戰(zhàn)任務(wù)需求為輸入，經(jīng)過映射轉(zhuǎn)化，輸出裝備的作戰(zhàn)能力需求，其過程如圖2所示。

2 GQFD方法

傳統(tǒng)QFD方法中顧客需求重要度的確定存在主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差的缺點(diǎn)，而且工程措施與顧客需求之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)依賴于專家打分，受人為因素的影響較大。GQFD是通過灰關(guān)聯(lián)分析對(duì)任務(wù)的需求重要度進(jìn)行排序，以序關(guān)系確定重要度，而不過分關(guān)注關(guān)聯(lián)度數(shù)值的大小，以灰關(guān)聯(lián)矩陣替代HOQ中的關(guān)聯(lián)矩陣，能有效地減少人為因素帶來(lái)的干擾，使需求分析結(jié)果更客觀、精確，提高可信度。

GQFD方法將顧客需求與工程措施重要度分別作為系統(tǒng)特征行為序列與相關(guān)因素行為序列，計(jì)算得到灰關(guān)聯(lián)矩陣，再將所得灰關(guān)聯(lián)矩陣作為顧客需求與工程措施之間的相關(guān)關(guān)系矩陣[14]。GQFD質(zhì)量屋構(gòu)造如圖3所示。GQFD方法的核心在于用灰關(guān)聯(lián)矩陣替代傳統(tǒng)QFD方法中的關(guān)系矩陣，將灰關(guān)聯(lián)矩陣和任務(wù)重要度絕對(duì)權(quán)值填入HOQ，而后按照質(zhì)量功能展開確定關(guān)鍵工程措施，其計(jì)算過程如圖4所示。

在完成步驟1到步驟4的基礎(chǔ)上，將Ψ和λ填入質(zhì)量屋，按照傳統(tǒng)QFD方法進(jìn)行需求分析，得到無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力需求的重要度及其排序，從而確定關(guān)鍵能力。

從上述計(jì)算過程和圖4可以看出，傳統(tǒng)QFD是直接針對(duì)任務(wù)需求的重要度和關(guān)系矩陣進(jìn)行打分，而GQFD的專家打分是對(duì)任務(wù)需求和作戰(zhàn)能力進(jìn)行獨(dú)立打分，這也是GQFD方法較QFD方法能很好地減少人為因素干擾的原因。

3 多任務(wù)無(wú)人機(jī)的GQFD分析

3.1 任務(wù)需求和能力需求確定

新疆是我國(guó)反分裂、反滲透、反恐怖斗爭(zhēng)的前沿地區(qū)，也是暴恐事件頻發(fā)的熱點(diǎn)地區(qū)，反恐形勢(shì)嚴(yán)峻。其地域廣闊，地形地貌復(fù)雜多變，溫差變化大、風(fēng)沙多，自然環(huán)境惡劣。武警部隊(duì)擔(dān)負(fù)著多樣化使命任務(wù)，深入疆區(qū)任務(wù)分隊(duì)進(jìn)行問卷調(diào)查，并利用德爾菲法匯總專家和一線指揮員關(guān)于反恐無(wú)人機(jī)應(yīng)承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)和應(yīng)具備的具體作戰(zhàn)能力，從而提煉出8項(xiàng)主要作戰(zhàn)任務(wù)需求和12項(xiàng)作戰(zhàn)能力需求，如表1所示。

3.2 GQFD分析

邀請(qǐng)25名知名專家和任務(wù)分隊(duì)指揮員，按照無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)能力需求的重要程度采用1～9的9級(jí)標(biāo)度法對(duì)其進(jìn)行分別打分，其中1表示不重要，9表示非常重要，從1到9表示重要程度逐漸遞增，如表2所示。

求出任務(wù)需求Yi和戰(zhàn)技性能Xj的灰色綜合關(guān)聯(lián)度矩陣ψ：

進(jìn)行無(wú)人機(jī)任務(wù)需求重要度排序，得到灰關(guān)聯(lián)序關(guān)系：

從而可得：

根據(jù)所得的排序關(guān)系，按照式（11）定義的賦權(quán)方法，將灰關(guān)聯(lián)序轉(zhuǎn)換為任務(wù)需求重要度的絕對(duì)權(quán)值，取μ=0.5，可得：

構(gòu)建作戰(zhàn)能力需求分析質(zhì)量屋，填入任務(wù)需求重要絕對(duì)權(quán)值λi和灰關(guān)聯(lián)綜合矩陣ψ，而后按照傳統(tǒng)QFD方法進(jìn)行質(zhì)量功能展開，得到疆區(qū)多功能無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力Xj的重要度及其序關(guān)系，如圖5所示。

由圖5計(jì)算結(jié)果可得疆區(qū)多功能無(wú)人機(jī)的戰(zhàn)技性能需求重要度排序：

無(wú)人機(jī)的X3和X7兩項(xiàng)作戰(zhàn)能力需求重要度最大，其他作戰(zhàn)能力雖然排序靠后，但重要度值相差不大。即“可見光/熱紅外實(shí)時(shí)外攝錄能力”和“大容量/長(zhǎng)距離通信能力”最為關(guān)鍵，應(yīng)列為核心技術(shù)問題加以突破，而其他作戰(zhàn)能力也應(yīng)予以重視。同時(shí)這一結(jié)論也客觀反映出疆區(qū)無(wú)人機(jī)的首要作戰(zhàn)任務(wù)是“偵查”和“通信中繼”。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文采用基于灰關(guān)聯(lián)分析的質(zhì)量功能展開方法對(duì)疆區(qū)多功能、低小慢無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)能力需求進(jìn)行了需求分析，在一定程度上克服了傳統(tǒng)QFD映射分析矩陣主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差的缺陷。通過灰關(guān)聯(lián)度的計(jì)算和優(yōu)勢(shì)分析，建立了作戰(zhàn)能力需求分析質(zhì)量屋，分析得到重要度排序，其中“可見光/熱紅外實(shí)時(shí)外攝錄能力”和“大容量/長(zhǎng)距離通信能力”最為關(guān)鍵，可指導(dǎo)疆區(qū)無(wú)人機(jī)研制中的核心技術(shù)問題的確定。研究結(jié)論符合疆區(qū)部隊(duì)對(duì)無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力需求的客觀實(shí)際，說(shuō)明了本文方法在裝備需求論證領(lǐng)域的實(shí)用性和有效性。

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