全地形救護(hù)車需求論證方法研究

鄒 渝，田應(yīng)飛，何厚伯，萬(wàn)仁玲，劉俊艷，鄭 然*

（1.陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍衛(wèi)勤訓(xùn)練基地，重慶400042；2.重慶嘉陵全域機(jī)動(dòng)車輛有限公司，重慶402760；3.青島科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，山東青島266061）

0 引言

陸軍戰(zhàn)場(chǎng)搜救包含定位、搜尋、營(yíng)救、援助、轉(zhuǎn)運(yùn)和現(xiàn)場(chǎng)急救等行動(dòng)。戰(zhàn)場(chǎng)搜救體系是順利遂行戰(zhàn)場(chǎng)搜救任務(wù)的基礎(chǔ)，包含裝備體系和非裝備體系。裝備體系構(gòu)建以現(xiàn)有專業(yè)常備搜救力量裝備體系為基礎(chǔ)，通過(guò)能力差距分析，確定戰(zhàn)場(chǎng)搜救裝備發(fā)展規(guī)劃。一般來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目研制需要綜合考慮裝備體系貢獻(xiàn)率、需求迫切程度、全壽命周期費(fèi)用、技術(shù)成熟度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等因素[1-3]。全地形救護(hù)車能夠適應(yīng)山地、叢林、岸灘、沙漠、雪地等多種復(fù)雜環(huán)境，能夠滿足陸軍戰(zhàn)場(chǎng)搜救任務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)搜救力量快速到達(dá)、高效施救，有效提高搜救體系作戰(zhàn)能力。目前，國(guó)外全地形救護(hù)車論證、設(shè)計(jì)、運(yùn)用相對(duì)成熟[4]。本文采用工程化方法進(jìn)行全地形救護(hù)車需求論證與設(shè)計(jì)，通過(guò)結(jié)構(gòu)化論證模式建立使命任務(wù)、作戰(zhàn)能力、戰(zhàn)技術(shù)性能和救護(hù)車分系統(tǒng)的邏輯聯(lián)系，為提高全地形救護(hù)車戰(zhàn)場(chǎng)搜救作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性奠定基礎(chǔ)。

1 需求論證與設(shè)計(jì)流程

全地形救護(hù)車需求論證與設(shè)計(jì)始于戰(zhàn)場(chǎng)搜救使命任務(wù)，輸出結(jié)果為戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)和分系統(tǒng)概要方案。論證與設(shè)計(jì)要以提高全地形救護(hù)車搜救體系貢獻(xiàn)率為目標(biāo)導(dǎo)向，采用定性定量相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)搜救任務(wù)到戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)、分系統(tǒng)的有效映射，突出需求牽引和技術(shù)推動(dòng)。全地形救護(hù)車需求論證與設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 全地形救護(hù)車需求論證與設(shè)計(jì)流程

2 全地形救護(hù)車需求論證

全地形救護(hù)車需求論證按照全地形救護(hù)車論證與設(shè)計(jì)流程，應(yīng)用工程化方法，對(duì)論證流程進(jìn)行有效規(guī)范。從論證方法角度講，全地形救護(hù)車需求論證的關(guān)鍵在于需求分解和需求映射。需求分解就是將使命任務(wù)、能力需求和裝備性能需求（戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)）逐層分解，得出定量、規(guī)范的指標(biāo)體系。需求映射是通過(guò)映射方法，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)搜救作戰(zhàn)使命任務(wù)向裝備戰(zhàn)技術(shù)性能需求的有效傳遞。

2.1 需求分解

需求分解主要是明確分解標(biāo)準(zhǔn)要求，規(guī)范分解步驟和模式，確保分解過(guò)程中需求描述的規(guī)范性。需求分解首先要確定邊界，明確需求描述問(wèn)題，確定需求描述內(nèi)容。同時(shí)根據(jù)全地形救護(hù)車需求論證需要，確定需求描述粒度。然后根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)搜救權(quán)威出版物（條令、任務(wù)清單、行動(dòng)規(guī)程等），采用結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行逐級(jí)分解，使用便于論證專家、軍事專家和技術(shù)專家理解的語(yǔ)言（自然語(yǔ)言、半形式化語(yǔ)言、形式化語(yǔ)言）進(jìn)行描述，重點(diǎn)在于描述需求分解后的關(guān)聯(lián)關(guān)系。最后進(jìn)行需求描述一致性檢驗(yàn)，確保需求分解描述的規(guī)范性。需求分解采用層次化方法，通過(guò)需求層次分析樹(shù)（requirement unit analysis tree，RUAT）逐層分解。需求層次分析樹(shù)模型如圖2所示。

圖2 需求層次分析樹(shù)

需求分解的層次和粒度由需求論證需要確定，分解層次并非越多越好，粒度也并非越細(xì)越好，需要在論證過(guò)程中合理把握。需求論證過(guò)程中，需求分解按類別分為戰(zhàn)場(chǎng)搜救作戰(zhàn)使命任務(wù)分解、作戰(zhàn)能力需求分解和戰(zhàn)技術(shù)性能需求分解。

2.1.1 使命任務(wù)分解

戰(zhàn)場(chǎng)搜救作戰(zhàn)使命任務(wù)分解可以采用基于戰(zhàn)場(chǎng)搜救任務(wù)的剖面方法。根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)搜救任務(wù)階段分解子任務(wù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述。表1為結(jié)構(gòu)化描述的典型形式。表1中子任務(wù)通常需要確定其重要度，常用方法有層次分析法、優(yōu)序圖法和專家打分法等。根據(jù)需求分解粒度，分解最后形成使命任務(wù)元空間，即所有元任務(wù)集合。元任務(wù)重要度等于子任務(wù)重要度與關(guān)聯(lián)度乘積之和。即元任務(wù)滿足

表1 戰(zhàn)場(chǎng)搜救任務(wù)剖面

式中，mj表示元任務(wù)重要度；ki表示任務(wù)剖面中子任務(wù)i的重要度；rij表示元任務(wù)j與子任務(wù)i之間的相關(guān)度。

2.1.2 作戰(zhàn)能力需求分解

作戰(zhàn)能力需求分解是將概略能力需求進(jìn)行分解細(xì)化，以便通過(guò)需求映射出戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)。全地形救護(hù)車作戰(zhàn)能力需求不同于戰(zhàn)場(chǎng)搜救體系能力需求，較之后者更加具體，描述需要更加規(guī)范。表2以機(jī)動(dòng)能力為例進(jìn)行能力需求分解。

表2 全地形救護(hù)車機(jī)動(dòng)能力需求分解（示例）

2.1.3 戰(zhàn)技術(shù)性能需求分解

全地形救護(hù)車戰(zhàn)技術(shù)性能需求分解可直接采用需求層次分析樹(shù)進(jìn)行分解，得出性能需求元，客觀全面描述全地形救護(hù)車戰(zhàn)技術(shù)性能和重點(diǎn)性能需求。性能需求元之間應(yīng)相互無(wú)耦合關(guān)系，這樣才能便于后續(xù)設(shè)計(jì)過(guò)程中的使用。如發(fā)現(xiàn)有耦合關(guān)系，應(yīng)重新進(jìn)行需求分解。

通過(guò)全地形救護(hù)車戰(zhàn)技術(shù)性能需求分解，建立需求分解指標(biāo)體系。需求指標(biāo)體系在內(nèi)容上包含機(jī)動(dòng)、搜尋、救護(hù)、信息和防護(hù)五大部分。機(jī)動(dòng)性戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)主要包括戰(zhàn)斗全重、外廓尺寸、單位功率、最大速度、單位壓力、車底距地高、最大行程、加速時(shí)間、轉(zhuǎn)向半徑、制動(dòng)距離、最大爬坡度、涉水深度、越壕寬度。其中，戰(zhàn)斗全重、外廓尺寸和最大速度3項(xiàng)指標(biāo)為后續(xù)設(shè)計(jì)、研制和試驗(yàn)中的重點(diǎn)性能需求指標(biāo)，對(duì)全地形救護(hù)車遂行陸地聯(lián)合搜救任務(wù)至關(guān)重要。

2.2 需求映射

需求分解建立了作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求和戰(zhàn)技術(shù)性能需求的指標(biāo)體系，之后需要建立從全地形救護(hù)車作戰(zhàn)任務(wù)需求到作戰(zhàn)能力需求，以及作戰(zhàn)能力到裝備戰(zhàn)技術(shù)性能需求的映射。映射包括一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多等類型。映射關(guān)系（R）實(shí)質(zhì)上是2個(gè)需求集合（A、B）直集的子集。即

從需求論證過(guò)程來(lái)看，作戰(zhàn)任務(wù)需求由軍事人員提出；戰(zhàn)技術(shù)性能需求由工程技術(shù)人員分析；而作戰(zhàn)能力需求則由二者共同完成。因此，需求映射方法要能夠有效建立作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求和戰(zhàn)技術(shù)性能需求的關(guān)系，便于論證人員工作協(xié)同和信息共享；還要具備需求重要度排序、需求指標(biāo)輔助確定和需求滿足度分析等輔助功能。

為此，引入質(zhì)量功能展開(kāi)（quality function deployment，QFD）方法用于建立需求映射[5-6]。QFD方法的核心為質(zhì)量屋，基本構(gòu)成如圖3所示。

圖3 QFD質(zhì)量屋構(gòu)成

在需求映射過(guò)程中，需要構(gòu)建作戰(zhàn)任務(wù)-作戰(zhàn)能力映射質(zhì)量屋和作戰(zhàn)能力-戰(zhàn)技術(shù)性能映射質(zhì)量屋。2種質(zhì)量屋構(gòu)成含義見(jiàn)表3。

表3 2種質(zhì)量屋構(gòu)成含義

2.3 需求量化

基于QFD方法的需求映射為需求量化奠定了較好的基礎(chǔ)。質(zhì)量屋中的參數(shù)主要靠軍事專家和工程專家來(lái)賦值。其中，需求重要度通常采用層次分析法和優(yōu)序圖法來(lái)得出；互關(guān)聯(lián)矩陣通常采用專家打分來(lái)建立；自關(guān)聯(lián)矩陣通常依靠專家經(jīng)驗(yàn)確定；需求滿足度和先進(jìn)程度指數(shù)通常也采用專家打分確定。通常情況下，按照①~⑦順序建立質(zhì)量屋，最后形成全地形救護(hù)車作戰(zhàn)能力需求方案和全地形救護(hù)車戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)方案，用于指導(dǎo)全地形救護(hù)車分系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 全地形救護(hù)車需求論證實(shí)例

全地形救護(hù)車主要用于復(fù)雜地形環(huán)境下戰(zhàn)場(chǎng)搜救分隊(duì)開(kāi)展傷員救治，能夠滿足2名重傷員或1名重傷員、2名輕傷員轉(zhuǎn)運(yùn)的勤務(wù)需求。全地形救護(hù)車需求論證最終“輸出”為戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)，是進(jìn)行全地形救護(hù)車概要設(shè)計(jì)的依據(jù)。概要設(shè)計(jì)通常由工業(yè)部門實(shí)施，旨在確定各系統(tǒng)概要方案，是全地形救護(hù)車研制的基礎(chǔ)。全地形救護(hù)車由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、行動(dòng)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和醫(yī)療救護(hù)模塊組成。在某型全地形救護(hù)車論證與概要設(shè)計(jì)過(guò)程中，指標(biāo)間的沖突大量存在，例如：戰(zhàn)斗全重與機(jī)動(dòng)速度、各系統(tǒng)尺寸與醫(yī)療救護(hù)模塊尺寸、擔(dān)架位置與總體布局等。前文研究的需求分解和需求映射方法為解決上述問(wèn)題提供了有效途徑。經(jīng)過(guò)論證與概要設(shè)計(jì)，某型全地形救護(hù)車各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局如圖4所示。

圖4 全地形救護(hù)車主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局

動(dòng)力系統(tǒng)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，單位功率要滿足機(jī)動(dòng)性指標(biāo)要求。傳動(dòng)系統(tǒng)包括前傳動(dòng)箱、變速箱、綜合傳動(dòng)箱、液壓系統(tǒng)等部件。制動(dòng)系統(tǒng)選用液壓盤式制動(dòng)器，集成行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)功能，滿足全地形救護(hù)車戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用要求。行駛系統(tǒng)采用H型鏈，能夠提高全地形救護(hù)車越野通過(guò)性，是順利遂行全域機(jī)動(dòng)搜救任務(wù)的關(guān)鍵。操縱系統(tǒng)主要包括離合器踏板、制動(dòng)踏板和油門踏板等。電氣系統(tǒng)包含供電系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)及輔助裝置、照明、信號(hào)系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、絞盤系統(tǒng)和雨刮系統(tǒng)等。醫(yī)療救護(hù)模塊由擔(dān)架、供氧瓶、急救箱和輸液泵組成，加裝搜救單元以后，可在各種復(fù)雜環(huán)境下開(kāi)展傷員搜尋、救援、急救和后送行動(dòng)。

在完成各系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行全地形救護(hù)車總體布局設(shè)計(jì)，如圖4所示。設(shè)計(jì)過(guò)程中除了滿足主要戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)要求外，還要充分考慮裝備等可靠性、維修性、保障性、安全性、測(cè)試性和環(huán)境適應(yīng)性等要求。此外，外形上還要考慮隱身防護(hù)和人機(jī)工效要求[7-9]。全地形救護(hù)車正面圖、側(cè)面圖和展開(kāi)圖如圖5所示。

圖5 全地形救護(hù)車正面圖、側(cè)面圖、展開(kāi)圖

4 結(jié)語(yǔ)

全地形救護(hù)車是彌補(bǔ)戰(zhàn)場(chǎng)搜救體系能力差距的關(guān)鍵，其需求論證與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作。本文采用層次化方法，建立需求層次分析樹(shù)，形成作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求和戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)需求。采用QFD方法，構(gòu)建作戰(zhàn)任務(wù)-作戰(zhàn)能力映射質(zhì)量屋和作戰(zhàn)能力-戰(zhàn)技術(shù)性能映射質(zhì)量屋，建立需求映射關(guān)系，最終形成戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)體系，用于指導(dǎo)全地形救護(hù)車概要設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，這種結(jié)構(gòu)化的需求論證與設(shè)計(jì)方法具有較好的應(yīng)用效果，能夠促進(jìn)軍事專家與工程專家的高效協(xié)同，而且定性與定量相結(jié)合的方法能夠有效提高需求論證與設(shè)計(jì)的科學(xué)性。在全地形救護(hù)車研制過(guò)程中，對(duì)于部分戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)之間存在的沖突，需要進(jìn)行折中處理，以體系貢獻(xiàn)率為目標(biāo)，提高整體效能，這方面還需要后續(xù)進(jìn)一步研究。