艦船信息系統(tǒng)裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)智能采集與分析技術(shù)研究

賀 喆,王大翊,高 寧

(1.中國人民解放軍92942部隊，北京 100161; 2.北京鈦航信息技術(shù)有限公司，北京 100000)

0 引言

艦船信息系統(tǒng)裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)包括從列裝到退役期間裝備使用、定檢、修理、改裝等履歷信息以及維修記錄等。其信息量大，幾乎全方面涉及裝備使用及維修保障工作，是裝備使用與維修決策的重要依據(jù)。然而，目前由于數(shù)據(jù)收集形式不完備性、不確定性和不一致性，且缺乏先進數(shù)據(jù)與信息分析技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)有數(shù)據(jù)的利用尚停留在簡單計算輔助分析和人工判斷層面，對于數(shù)據(jù)的潛在價值挖掘與利用有限，對裝備使用與維修優(yōu)化幫助較為原始。但是，質(zhì)量數(shù)據(jù)分析的前提條件是對數(shù)據(jù)的高效率采集和獲取[1]。

1 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信息構(gòu)成

1.1 信息種類

1)型號基本信息：主要包含艦船裝備的立項研制概況、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)狀態(tài)、部署單位、任務(wù)方向等信息。

2)武器全壽命質(zhì)量信息：主要包括艦船裝備基本信息(配套、編號、生產(chǎn)廠家、出廠日期、有效期等)、履歷信息、各種測試數(shù)據(jù)、大型任務(wù)信息和戰(zhàn)斗發(fā)射數(shù)據(jù)等。

3)評估決策模型、知識庫：裝備經(jīng)過長期的使用，積累了大量的經(jīng)數(shù)據(jù)分析而提煉出的知識與成果，這些知識需要進一步獲取和利用，建立模型、知識庫，從而轉(zhuǎn)化為計算機可以識別的內(nèi)容，更好地為輔助決策服務(wù)。

模型、知識庫的內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)處理模型庫、評估指標(biāo)模型庫、數(shù)據(jù)分析模型、輔助決策模型庫等；裝備武器設(shè)計文書、使用文書，大型試驗的試驗大綱、快速分析報告、技術(shù)總結(jié)，操作規(guī)程、專業(yè)教材、把關(guān)要點。還包括數(shù)據(jù)預(yù)測知識、輔助決策知識等。

1.2 信息來源

智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能是在裝備現(xiàn)場或部隊級保障機構(gòu)采集型號信息、裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)、評估決策模型、知識庫或收集維修管理信息和環(huán)境數(shù)據(jù)等，并進行結(jié)構(gòu)化存儲?？梢垣@取的數(shù)據(jù)來源主要包含BITE上的歷史測試數(shù)據(jù)、裝備履歷信息、歷年貯存環(huán)境數(shù)據(jù)、維修記錄信息、維修經(jīng)驗數(shù)據(jù)、試驗信息(試驗、訓(xùn)練等)以及部分裝備的研制信息等。裝備質(zhì)量評估與輔助決策所需信息類別多，數(shù)據(jù)量大，盡量采用數(shù)據(jù)接口和自動采集手段提高信息采集效率，并手工適當(dāng)補充部分信息。如圖1所示。

圖1 信息來源圖

1)型號信息獲?。褐饕菑墓I(yè)部門的設(shè)計文書或部隊使用文書等獲取各型號裝備的研究概況，戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，技術(shù)狀態(tài)，大型試驗記錄等信息；并可根據(jù)部隊人員、裝備編配和部署情況錄入測試的人員和裝備信息。

2)裝備全壽命質(zhì)量信息獲取：常態(tài)化運行的情況，可通過從裝備信息系統(tǒng)導(dǎo)入或手工錄入存儲到數(shù)據(jù)庫中。

3)評估決策模型、知識庫獲?。耗Ｐ蛶熘饕獊碓从趯π阅苜|(zhì)量評估、數(shù)據(jù)分析、包絡(luò)分析、輔助決策技術(shù)等的研究成果。性能質(zhì)量評估指標(biāo)及準(zhǔn)則知識的獲取主要依賴于專家經(jīng)驗，主要包括型號研制單位提供的評估指標(biāo)及準(zhǔn)則、一線部隊在艦船裝備長期使用過程中總結(jié)出的評估指標(biāo)及準(zhǔn)則、通過大型試驗樣本分析得出的評估指標(biāo)及準(zhǔn)則。

知識庫內(nèi)容主要是來源于型號裝備的設(shè)計文書、使用文書以及裝備使用過程中長期積累的資料和相關(guān)研究成果等。

2 裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取與智能采集技術(shù)研究

2.1 裝備測試數(shù)據(jù)的獲取與智能采集方法

測試數(shù)據(jù)主要存儲在裝備內(nèi)部BITE或外部的通用和專用檢測設(shè)備上，采集系統(tǒng)通過USB或網(wǎng)絡(luò)接口與BITE或檢測設(shè)備相連，自動搜索數(shù)據(jù)存放位置，經(jīng)人工確認(rèn)后，提取數(shù)據(jù)并結(jié)構(gòu)化存儲在移動采集設(shè)備上，供后期導(dǎo)入評估系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中[2]，如圖2所示。

圖2 測試數(shù)據(jù)采集方式(一)

對于部分專用檢測設(shè)備信息化水平不高的情況，可考慮對生成的紙質(zhì)打印結(jié)果或人工登記的結(jié)果進行圖像采集，并結(jié)構(gòu)化存儲于移動設(shè)備，如圖3所示。

圖3 測試數(shù)據(jù)采集方式(二)

2.2 裝備運行環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取與智能采集方法

環(huán)境數(shù)據(jù)指的是裝備所存放的貯存環(huán)境或倉庫中的溫濕度記錄、重大環(huán)境事件(如惡劣天氣、自然災(zāi)害發(fā)生時間)等信息，目前多數(shù)采取的是人工記錄的方式[3]。環(huán)境數(shù)據(jù)主要用于批次性評估裝備質(zhì)量情況、以及性能評價時所需要考慮的外界應(yīng)力條件。環(huán)境數(shù)據(jù)的采集方式可參考測試數(shù)據(jù)采集的第二種方式，即圖像采集方式，如圖4所示。通過在PMA或其他便攜式輔助設(shè)備上安裝CCD攝像裝置，采集裝備上的儀表信息并通過圖像處理(圖像識別)或深度學(xué)習(xí)技術(shù)識別儀器數(shù)據(jù)并進行結(jié)構(gòu)存儲。

圖4 環(huán)境數(shù)據(jù)采集

2.3 裝備履歷信息和維修記錄的獲取與智能采集方法

裝備履歷信息和維修記錄主要包括兩種形式：電子資料和紙質(zhì)資料，對于紙質(zhì)資料通過OCR技術(shù)手段，采集并識別印刷品或手寫資料的文字信息并進行結(jié)構(gòu)存儲。

采集系統(tǒng)的設(shè)計可兼顧多種方式獲取數(shù)據(jù)和信息，采集方式參考測試數(shù)據(jù)采集的兩種方式。編制數(shù)據(jù)采集軟件，實現(xiàn)電子采集方式。以便能方便的向綜合保障系統(tǒng)或健康管理系統(tǒng)軟件批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)，從而減少人工輸入的工作量，并避免人工輸入可能發(fā)生的錯誤。

數(shù)據(jù)文件可分為以下三種類型：

1)數(shù)據(jù)報表：用來提供研制階段生成并交付的“靜態(tài)信息”。是事先規(guī)劃的裝備維修及其保障資源的知識和信息，用來為裝備維修與保障提供指導(dǎo)。靜態(tài)信息是不可輕易更改的信息，在使用階段只能由使用方指定的管理機構(gòu)負(fù)責(zé)維護和更新，最終用戶一般不能修改這些信息。

2)管理報表：用來記錄使用階段活動的“動態(tài)信息”。是供基層部門用來記錄或匯總業(yè)務(wù)管理過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的報表，其中部分信息需要向裝備研制方或上級管理機構(gòu)報送。動態(tài)信息隨著維修和保障活動的展開而不斷更新，是用戶輸入的信息。

3)文本文件：提供說明性內(nèi)容的文本類文件。功能與數(shù)據(jù)報表類似，為維修與保障提供指導(dǎo)。

裝備履歷信息和維修記錄的獲取與智能采集方法如圖5所示。

圖5 履歷信息和維修記錄采集

2.4 裝備試驗信息的獲取和智能采集方法

裝備試驗信息(試驗、訓(xùn)練等)主要包含大型試驗及試驗、運行工作記錄等信息，采集方式參考維修記錄采集[4]。

3 智能采集軟件的功能與組成

數(shù)據(jù)采集軟件主要是根據(jù)裝備質(zhì)量評估的信息需求，實現(xiàn)信息的前端獲取，全方位采集獲取評估所需的信息[5]。采集系統(tǒng)的主要采集功能模塊包括：測試數(shù)據(jù)采集模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、維修記錄采集模塊、研制數(shù)據(jù)采集模塊、試驗信息采集模塊。采集系統(tǒng)的功能組成如圖6所示。

圖6 采集系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

為了支持每一個采集模塊的采集任務(wù)，采集系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)支撐功能，主要包括裝備的分解結(jié)構(gòu)管理、裝備的編碼管理、裝備的目錄管理、裝備結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集等內(nèi)容。

3.1 編碼管理功能

編碼管理用于設(shè)定裝備分解結(jié)構(gòu)的編碼和保障技術(shù)信息的編碼[6]。為便于系統(tǒng)對保障海量數(shù)據(jù)進行整合、整理，建立索引關(guān)聯(lián)關(guān)系，同時有利于保障信息的快速錄入過程，需對相關(guān)技術(shù)信息進行編碼，有效建立符合裝備全壽命周期保障信息的編碼體系。

3.2 目錄管理功能

目錄管理用于建立技術(shù)信息的管理方式，通過建立符合各個不同基層保障單位或部門的目錄管理結(jié)構(gòu)層次，方便技術(shù)人員快速錄入技術(shù)內(nèi)容信息。

3.3 文檔采集功能

文檔采集為數(shù)據(jù)采集模塊的一個核心子系統(tǒng)，完成圖紙、技術(shù)文檔、相關(guān)技術(shù)資料的采集、管理、確認(rèn)流程，并提供對導(dǎo)入資料編碼進行相關(guān)檢查[7]，主要包括：數(shù)據(jù)錄入/導(dǎo)入功能、文件管理功能、版本管理功能及檢查功能等。

3.4 信息采集功能

信息采集為數(shù)據(jù)采集模塊的另一個核心子系統(tǒng)，完成結(jié)構(gòu)化的保障數(shù)據(jù)的采集[8]，主要包括：標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入功能、FMEA信息、修復(fù)性維修分析信息、RCM分析信息及維修工作分析信息。

4 數(shù)據(jù)驅(qū)動的裝備質(zhì)量狀況智能分析技術(shù)研究

在質(zhì)量信息采集的基礎(chǔ)上，研究建立面向艦船信息系統(tǒng)裝備研制、試驗、運行、維護等多環(huán)節(jié)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境，構(gòu)建信息挖掘?qū)?，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息的分析過程[9]。結(jié)合裝備特點和業(yè)務(wù)需求，形成數(shù)據(jù)認(rèn)知層，對信息關(guān)鍵度和關(guān)聯(lián)信息進行識別和決策。構(gòu)建適合海量質(zhì)量數(shù)據(jù)處理的支撐平臺，建立質(zhì)量數(shù)據(jù)的高速處理和分析體系。在狀態(tài)信息儲存、信息采集、智能數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計典型裝備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[10]。在狀態(tài)信息儲存中，合理設(shè)計存儲數(shù)據(jù)庫模塊，實現(xiàn)各類信息數(shù)據(jù)的有效、非冗余管理，且方便調(diào)用。在信息采集中，根據(jù)需要采集狀態(tài)信息、故障信息等，利用轉(zhuǎn)接采集設(shè)備，完成信息采集工作。在智能數(shù)據(jù)分析中，能對采集的大量數(shù)據(jù)進行無效數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)分析、獲取輔助裝備維修保障決策的有用信息。

4.1 裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)建模分析研究

質(zhì)量數(shù)據(jù)分析應(yīng)立足部隊需要，研究適合艦船裝備特點和部隊管理實際的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析方法，輔助部隊深入分析質(zhì)量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握各部件技術(shù)性能及變化規(guī)律，為科學(xué)評估裝備質(zhì)量性能提供基礎(chǔ)。

4.1.1 質(zhì)量數(shù)據(jù)分析原則

1)注重歷史數(shù)據(jù)分析:對當(dāng)前質(zhì)量數(shù)據(jù)進行分析，只能給出靜態(tài)的、單一的結(jié)論，應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)綜合分析參數(shù)變化曲線，科學(xué)判定其技術(shù)性能的穩(wěn)定性。

2)注重突變數(shù)據(jù)分析:對一些質(zhì)量數(shù)據(jù)參數(shù)變化異常的，我們著重分析其變化曲線及影響因素，找出部件設(shè)備技術(shù)性能變化規(guī)律，確定故障率高的裝備和元器件，分辨出技術(shù)性能不穩(wěn)定的主導(dǎo)因素，為故障歸零提供準(zhǔn)確依據(jù)[11]。

3)注重臨界數(shù)據(jù)分析:對接近參數(shù)合格邊界的數(shù)據(jù)進行重點分析，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)分析其變化規(guī)律和趨勢走向，從而判斷其當(dāng)前合格性和未來一段時間內(nèi)的可用性，為摸清裝備質(zhì)量變化規(guī)律和科學(xué)管理、使用裝備奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

4)注重系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析:綜合裝備配套設(shè)備的性能參數(shù)和歷年故障情況[12]，對重要性能參數(shù)進行橫向和縱向分析，為綜合判定裝備質(zhì)量性能情況提供準(zhǔn)確技術(shù)依據(jù)。

5)注重關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析：對系統(tǒng)復(fù)雜、精度要求高的設(shè)備重點分析，對控制系統(tǒng)等復(fù)雜設(shè)備進行全面分析；對結(jié)構(gòu)簡單的一般設(shè)備只進行超差分析，對故障重點出現(xiàn)的設(shè)備橫向比較分析，為視情維修提供依據(jù)。

4.1.2 分析內(nèi)容及建模

質(zhì)量數(shù)據(jù)分析的主要內(nèi)容包括合格性判定、趨勢性分析、突跳參數(shù)分析、臨界值處理和批量裝備數(shù)據(jù)變化分析。

1)合格性判定：合格性是根據(jù)測試參數(shù)的技術(shù)性能要求，對測試結(jié)果是否超差進行判定，是質(zhì)量數(shù)據(jù)分析的基本原則，可初步判定部件的基本性能狀態(tài)。

對當(dāng)前參數(shù)進行合格性判定，即判斷當(dāng)前質(zhì)量數(shù)據(jù)是否超差，對歷史參數(shù)進行合格性判定，即判斷參數(shù)在歷史測試過程中存在的超差情況。當(dāng)參數(shù)不合格時需要進一步判定，如果是環(huán)境、設(shè)備及人為因素造成的參數(shù)突變，則剔除，不參加分析與評估，如果是部件本身器質(zhì)性變化造成的，代表參數(shù)不合格，根據(jù)情況分析處理。

2)趨勢性分析：按照要求，裝備測試后在一定期限內(nèi)(測試保持期)可以直接使用，但由于存在不穩(wěn)定性，有些參數(shù)雖然測試合格，也可能在保持期內(nèi)失穩(wěn)超差，不能滿足使用要求，因此在裝備參數(shù)分析時，需對這些參數(shù)要進行動態(tài)特性分析及趨勢性預(yù)測[13]。

參數(shù)動態(tài)特性分析及趨勢性預(yù)測通過歷次參數(shù)數(shù)據(jù)時間序列分析，建立設(shè)備逐次測試時間序列模型，以分析和預(yù)估設(shè)備特征參數(shù)隨時間變化的趨勢及其動態(tài)性能[14]，如圖7所示。

圖7 質(zhì)量數(shù)據(jù)分析示意圖

為了準(zhǔn)確預(yù)測參數(shù)變化趨勢，將隨機型時間序列看作由發(fā)展趨勢曲線和圍繞趨勢曲線的波動兩部分迭加而成，在對原始數(shù)據(jù)進行一次平滑、二次平滑的基礎(chǔ)上，以三次平滑為依據(jù)，計算參數(shù)變化趨勢曲線；用馬爾科夫概率矩陣預(yù)測方法去分析圍繞趨勢曲線上下波動數(shù)據(jù)的變化規(guī)律[15]，得到預(yù)測值。

3)參數(shù)突跳分析：一些參數(shù)盡管合格，但出現(xiàn)變化異常現(xiàn)象，著重分析其變化曲線及影響因素，根據(jù)部件設(shè)備技術(shù)性能變化規(guī)律，確定參數(shù)是否為突變參數(shù)，進而用以確定故障率高的裝備和元器件，分辨出技術(shù)性能不穩(wěn)定的主導(dǎo)因素，為故障歸零提供準(zhǔn)確依據(jù)，如圖8所示。

圖8 參數(shù)突跳示意圖

4)臨界值處理：臨界狀態(tài)是指參數(shù)處于合格與不合格的邊緣狀態(tài)，即測試的技術(shù)參數(shù)雖“合格”，但非常接近超差界限(接近程度不超過要求值的10%)，或測試的技術(shù)參數(shù)雖“不合格”，但超差不多(超差程度不超過要求值的10%)，則為“臨界”狀態(tài)，可以進一步對其“觀察”，以觀后效。

5)穩(wěn)定性分析：穩(wěn)定性分析是計算歷次參數(shù)的方差，該方差值越小說明參數(shù)越優(yōu)。

6)可能性分析：可能性分析是將歷次參數(shù)數(shù)據(jù)的均值減去(或加上)其3倍方差，低于該參數(shù)最小值(或高于其最大值)的概率越小為優(yōu)。

4.2 裝備成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析技術(shù)研究

成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法是針對裝備等產(chǎn)品，為辨識和評估具有一定成功樣本的試驗風(fēng)險而開展的舉措。成功數(shù)據(jù)包絡(luò)法性能評估將裝備使用建立在已有成功數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，是利用“測試數(shù)據(jù)+先驗知識”綜合評價裝備性能的方法[16]。其核心思想是利用先驗信息，尤其是裝備成功樣本的歷次測試信息，為后續(xù)裝備任務(wù)風(fēng)險分析提供依據(jù)。

成功數(shù)據(jù)包絡(luò)法性能評估以歷次成功的裝備數(shù)據(jù)作為參照樣本，搭建成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線，包括單個參數(shù)多裝備成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線、單個參數(shù)隨時間變化成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線、單個部件成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線、全裝備成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線和關(guān)鍵參數(shù)成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線；以成功數(shù)據(jù)包絡(luò)空間向量為衡量標(biāo)準(zhǔn)，分析本次參數(shù)與包絡(luò)空間向量的落點范圍與距離，綜合評估裝備性能[17]。

4.3 批次裝備質(zhì)量分析技術(shù)研究

批次裝備質(zhì)量分析，結(jié)合裝備單元測試、綜合性能檢查，以及裝備主要關(guān)鍵部件的定量參數(shù)對比分析，給出一批或一組裝備的整體性能質(zhì)量狀況，用于平時裝備管理和戰(zhàn)時裝備選擇[18]。批次裝備性能質(zhì)量分析參考指標(biāo)包括：

1)裝備故障率：裝備平時測試或使用前測試出現(xiàn)的典型故障的比例；

2)裝備貯存時間和延壽情況；

3)裝備使用記錄：本批裝備抽檢、試驗、演習(xí)、作戰(zhàn)的成功率和命中率統(tǒng)計分析。

4)裝備穩(wěn)定性分析。

4.4 裝備性能評估準(zhǔn)則研究

以指標(biāo)及準(zhǔn)則構(gòu)建的完整性、目的性、無冗余性、協(xié)調(diào)匹配、可操作性為基本原則，采用層次分析法、關(guān)聯(lián)分析法、多元統(tǒng)計方法等，確定影響裝備性能的關(guān)鍵參數(shù)和關(guān)鍵部件，構(gòu)建裝備性能的指標(biāo)評價準(zhǔn)則；合理分配“性能指標(biāo)、部件、分系統(tǒng)”各層級的權(quán)重因子，為裝備的合格性判定、預(yù)警、性能質(zhì)量評估提供性能指標(biāo)評價支撐[19]。

4.4.1 構(gòu)建裝備質(zhì)量評估要素結(jié)構(gòu)

裝備質(zhì)量評估是基于日常使用管理和測試數(shù)據(jù)的橫向、縱向比對分析，在實際使用中可用于表征裝備質(zhì)量狀態(tài)的技術(shù)數(shù)據(jù)包括功能測試定性參數(shù)(如各類開關(guān)量等)、性能測試定量參數(shù)(如慣性組合標(biāo)定參數(shù)等)以及裝備使用記錄等。在建立裝備質(zhì)量評估要素結(jié)構(gòu)時重點應(yīng)分析性能測試定量參數(shù)以及裝備使用記錄兩個方面，根據(jù)不同型號裝備設(shè)計要求和部隊使用經(jīng)驗，可重點考慮慣性組合穩(wěn)定性、綜合測試檢查等重要參數(shù)情況，同時結(jié)合裝備貯存、運輸、通電、故障統(tǒng)計等情況以及其它部件設(shè)備測試整體情況，建立裝備質(zhì)量評估要素結(jié)構(gòu)。

裝備質(zhì)量要素結(jié)構(gòu)分析遵循的基本原則是：

1)各要素的選擇以裝備使用要求為基礎(chǔ)，盡可能體現(xiàn)對上層要素的從屬性，且各要素之間盡可能相互獨立，避免重復(fù)交叉；

2)運用科學(xué)的方法，結(jié)合裝備構(gòu)成的特點，以及各部分(系統(tǒng))之間的聯(lián)系和工作過程，來確定質(zhì)量要素名稱及涵義、計算途徑和方法。完成要素分析還須征求各方意見，進行修改、完善，為大家普遍接受，以進一步保證其科學(xué)性；

3)質(zhì)量要素應(yīng)易于理解，同時充分考慮各項質(zhì)量要素的數(shù)據(jù)來源，能定量描述的盡量定量描述，不能定量描述但確實很重要的要素，也不回避定性描述，但應(yīng)嚴(yán)格控制數(shù)量；

4)突出質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)，抓住主要因素。影響裝備質(zhì)量的因素很多，面面俱到有時會掩蓋主要因素，導(dǎo)致結(jié)果不可信，為此應(yīng)重點突出質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)，抓住影響質(zhì)量的主要因素。

4.4.2 權(quán)重系數(shù)確定

由于不同參數(shù)對部件、系統(tǒng)性能的影響程度不同，所以在進行質(zhì)量評估時應(yīng)確定各參數(shù)的權(quán)重系數(shù)。權(quán)重系數(shù)確定方法主要有主觀法和客觀法兩大類。主觀法是根據(jù)對各要素的主觀重視程度進行賦權(quán)的一類方法，包括直接給出法、比較矩陣法、重要性排序法、二項系數(shù)加權(quán)和法、模糊子集法、環(huán)比分析法和層次分析法等?？陀^法是根據(jù)一定的規(guī)律或規(guī)則對各指標(biāo)進行賦權(quán)的一類方法，包括主成份分析法、熵值法和均方差法等，但對于復(fù)雜系統(tǒng)，這類方法通常難以找到正確、合理的規(guī)律或規(guī)則，因而實施較為困難。

進行系統(tǒng)評價時，常采用主觀法確定指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。確定權(quán)重系數(shù)時，只要以客觀事實為依據(jù)進行歸納、綜合，即使是主觀估價的，其結(jié)果也是科學(xué)合理的。考慮到裝備武器系統(tǒng)的特點和實際，為了實施的簡單可行，可采用改進的層次分析(IAHP)和Delphi法(也稱專家征詢法)相結(jié)合的方法確定各子要素相對于其父要素的權(quán)重系數(shù)。其基本思想是：以專家征詢的方式把復(fù)雜的要素分解成各個組成因素，將這些因素按支配關(guān)系分組形成遞階層次結(jié)構(gòu)。通過兩兩比較的方式，按規(guī)定標(biāo)度確定層次中各要素的重要性排序等級。

4.4.3 性能指標(biāo)量化

裝備質(zhì)量性能評估指標(biāo)包含不同種類物理量值、統(tǒng)計量、定性指標(biāo)等，所以需要將不同要素進行統(tǒng)一量綱處理，用無量綱化指標(biāo)定量分析評估。根據(jù)裝備使用特點和主要部件功能特點，運用多種專業(yè)知識，深入研究層次結(jié)構(gòu)中各指標(biāo)與測試數(shù)據(jù)之間的因果關(guān)系，確定定性指標(biāo)定量化和定量指標(biāo)統(tǒng)一量綱的方法和模型。

評估中大量要素雖然可以定量描述，但由于影響裝備性能的各種要素測試項目、量綱名不相同，數(shù)值量級相差也很大，所以綜合前必須將各種定量要素進行統(tǒng)一量綱處理，才能進一步比較綜合。為了實現(xiàn)無量綱化處理，首先要明確各性能要素要求量值(即期望值)，然后通過正確、合理的無量綱化模型，獲得各要素?zé)o量綱化評估值。該無量綱化評估值反映了各項要素的實際量值滿足需求的程度。

4.4.4 評估指標(biāo)綜合

如何正確綜合影響裝備性能的多級多項因素，建立合理的綜合模型，是質(zhì)量評估比較關(guān)鍵的一步。為使用盡可能少(一個或幾個)的指標(biāo)來反映裝備的質(zhì)量情況，在確定了質(zhì)量要素結(jié)構(gòu)及權(quán)重，并對質(zhì)量要素進行了量化分析后，可采用模糊綜合評判[20]、TOPSIS(優(yōu)劣解距離法)多目標(biāo)決策等方法，將不同層次、不同功能、不同影響程度、不同量綱的諸要素進行綜合，并確定性能等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)裝備各項參數(shù)測試均合格時，可采用加權(quán)和模型評價裝備性能量化值，其特點為：

1)適用于各子要素相互獨立的情況；

2)各子要素可線性補償；

3)權(quán)重系數(shù)作用較為明顯；

4)合成結(jié)果突出了量值較大和權(quán)重系數(shù)值較大的指標(biāo)作用。

乘法模型適用于各子要素相互強烈關(guān)聯(lián)的情況，其權(quán)重系數(shù)作用不明顯，當(dāng)有子要素出現(xiàn)零值時，綜合結(jié)果為零。當(dāng)裝備功能測試出現(xiàn)不合格時，可利用該模型計算裝備性能評價值。

綜合上述兩種情況，根據(jù)裝備實際使用情況，綜合運用線性加權(quán)和模型和乘法合成模型，建立了加乘混合模型。

其中：μ(xi)為參數(shù)xi無量綱化值,m為綜合性能指數(shù)。

4.5 裝備輔助決策支持技術(shù)研究

針對裝備履歷信息、測試數(shù)據(jù)、壽命信息和評估信息等數(shù)據(jù)信息，采用證據(jù)理論、模板匹配、案例檢索等輔助決策預(yù)案生成和遴選方法，根據(jù)裝備試驗任務(wù)性質(zhì)、作戰(zhàn)場景或者作戰(zhàn)保障特點的不同，給出本次任務(wù)的裝備配套及遴選方案、裝備質(zhì)量鑒定認(rèn)證報告、技術(shù)處置方預(yù)案和故障處置報告，快速、便捷地為使用人員、裝備質(zhì)量分析人員提供技術(shù)決策支持。

4.5.1 輔助決策預(yù)案生成技術(shù)研究

根據(jù)輔助決策預(yù)案的不同類型，預(yù)案的生成主要依賴于裝備的性能質(zhì)量等級和維修保障情況[21]。具體內(nèi)容如下：

1)裝備遴選決策預(yù)案生成：在裝備等級判定的基礎(chǔ)上，利用裝備性能質(zhì)量評估結(jié)果，以裝備性能評估及作戰(zhàn)任務(wù)具體需求為依據(jù)，對多個裝備的作戰(zhàn)使用性能進行分析遴選，提供裝備使用的決策建議。遴選預(yù)案生成研究包括了預(yù)案的構(gòu)建原則、預(yù)案的內(nèi)容、預(yù)案演化推理、預(yù)案效能評價等研究。其中，遴選基本原則包括：

(1)穩(wěn)定性原則：利用裝備歷次測試參數(shù)的穩(wěn)定性，確定裝備質(zhì)量等級；

(2)精確度原則：利用制導(dǎo)工具誤差的估算結(jié)果，確定裝備質(zhì)量等級；

(3)綜合性原則：利用評估得出的性能綜合指數(shù)，確定裝備質(zhì)量等級；

(4)用舊存新原則：根據(jù)服役時間、通電時間、運輸距離等因素確定裝備質(zhì)量等級。

根據(jù)裝備質(zhì)量性能等級，結(jié)合裝備的履歷信息、故障情況信息、可靠性和壽命信息等裝備性能相關(guān)信息，從不同的側(cè)面，根據(jù)平時管理和作戰(zhàn)的需要，制定不同的輔助決策策略，為層級決策者提供技術(shù)依據(jù)。

2)質(zhì)量預(yù)案生成：根據(jù)裝備質(zhì)量評估結(jié)果，借助裝備履歷信息、歷史檢測信息、以及測試數(shù)據(jù)分析信息，采用模式、模板等方式，生成裝備質(zhì)量統(tǒng)計分析報告。

4.5.2 可行性決策支持技術(shù)研究

根據(jù)任務(wù)的特點、作戰(zhàn)情況等實際應(yīng)用環(huán)境，如何從輔助決策預(yù)案庫中找到最優(yōu)的幾組可行性預(yù)案，是實現(xiàn)輔助決策支持的關(guān)鍵。

1)基于證據(jù)理論的決策預(yù)案遴選:由于裝備任務(wù)類型、目的、作戰(zhàn)環(huán)境、遴選原則的綜合因素影響，使得遴選決策的預(yù)案多樣，決策的推理需要對綜合因素影響下的預(yù)案進行評價，從而挑選最優(yōu)預(yù)案進行決策支持[22]?；谧C據(jù)理論的決策預(yù)案遴選是通過比對輔助決策規(guī)則和決策預(yù)案的證據(jù)特征是否匹配，從而找出最優(yōu)的預(yù)案以及各個預(yù)案的信任度。

2)基于模板匹配的決策預(yù)案遴選:基于模板匹配方法的決策預(yù)案遴選是根據(jù)任務(wù)情況生成輔助決策假設(shè)模板結(jié)構(gòu)，通過計算任務(wù)情況等與特定輔助決策預(yù)案模板結(jié)構(gòu)的匹配度，來從現(xiàn)有的輔助決策預(yù)案模板知識庫中找出最優(yōu)的輔助決策預(yù)案。

5 結(jié)束語

由于信息系統(tǒng)裝備形態(tài)多樣、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜、性能數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)龐大，需要采用信息化、智能化手段，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的采集、提取、整合與調(diào)用，供狀態(tài)監(jiān)測和性能評估使用；輔助決策過程決策信息多、決策依據(jù)多、流程復(fù)雜，需要提供快速的決策手段。采用智能決策支持，與人工干預(yù)相結(jié)合，快速生成技術(shù)決策建議，縮短決策時間；通過數(shù)據(jù)采集、建模分析等技術(shù)實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的融合展現(xiàn)，供各級保障機構(gòu)掌握裝備質(zhì)量態(tài)勢。目前，艦船信息系統(tǒng)裝備在質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集接口不統(tǒng)一，質(zhì)量數(shù)據(jù)存儲分散，數(shù)據(jù)分析和利用不夠，對質(zhì)量數(shù)據(jù)進行有效分析的實用化方法不多，開展艦船信息系統(tǒng)裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集和分析技術(shù)研究具有緊迫性和現(xiàn)實意義。