基于IDEF0-QFD 的裝備保障能力需求分析方法

趙陸昊，阮擁軍，張耀龍

（陸軍工程大學石家莊校區(qū)裝備指揮與管理系，石家莊 050003）

0 引言

裝備保障能力是一定條件下實施裝備保障行動和完成裝備保障任務所需要的本領與水平，是軍隊戰(zhàn)斗力的重要組成部分。隨著科學技術(shù)和作戰(zhàn)理念的不斷發(fā)展，裝備保障能力能否滿足任務需求、裝備保障能力需求與建設是否一致，成為影響戰(zhàn)斗力提升的重要一環(huán)。在新形勢下，如何緊貼裝備保障能力需求，統(tǒng)籌形成裝備保障能力需求與建設的一致性，提高裝備保障能力建設軍事和經(jīng)濟效益，是目前開展裝備保障能力建設面臨的迫切問題［1］。因此，全面細致地分析總結(jié)裝備保障能力需求，是推動裝備保障能力建設、優(yōu)化完善裝備保障系統(tǒng)的重要保證。

目前，關于能力需求分析的研究有了一定成果。文獻［2］利用關聯(lián)矩陣建立了能力需求構(gòu)成框架，對裝備保障指揮能力進行需求分析；文獻［3］將案例推理和作戰(zhàn)仿真相結(jié)合，測算裝備保障能力需求；文獻［4］借鑒聯(lián)合能力集成與分析系統(tǒng)的活動流程，建立了指揮信息系統(tǒng)需求分析的過程模型；文獻［5］使用物理-事理-人理方法論（WSR）對裝備保障能力評估需求進行分析。而現(xiàn)階段對裝備保障能力需求分析的研究較少，且由于缺乏有效的方法與手段支持，仍以專家經(jīng)驗和定性分析為主，無法科學系統(tǒng)地建立裝備保障能力指標，能力指標之間的重要關系也難以有明確、量化的結(jié)論。基于這一原因，本文提出了基于IDEF0-QFD 的裝備保障能力需求分析方法，通過該方法可以將模糊、定性的專家經(jīng)驗反映到能力需求分析工程中，建立裝備保障任務與能力指標的相互關系，并量化各能力指標的重要度。

1 IDEF0-QFD需求分析方法的總體思路

IDEF（integration definition method）是一套用于系統(tǒng)分析與設計的方法，從IDEF0～IDEF14（包括IDEF1 的擴展版本IDEF1X）共有16 套方法。IDEF0是IDEF 方法家族中用于描述系統(tǒng)的功能活動及其聯(lián)系的建模方法，基本思路是結(jié)構(gòu)化分析，用嚴格的自上而下逐層分解的方式，得到有明確范圍的細節(jié)表示，將復雜系統(tǒng)簡單化，將抽象系統(tǒng)具體化［6］，既能使系統(tǒng)設計高度集成，又能細化系統(tǒng)分工，被廣泛地用于復雜系統(tǒng)的分析。利用IDEF0 對裝備保障任務進行分析，可以實現(xiàn)對裝備保障任務的獨立無重復劃分，使裝備保障任務體系更加簡明清晰。

QFD（quality function deployment）是一種產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證的方法論，以顧客需求驅(qū)動產(chǎn)品開發(fā)，通過圖形化的分析方法，可以將顧客需求轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的設計要求、工藝要求、零部件特性。QFD 的核心是需求轉(zhuǎn)換，可以在產(chǎn)品設計階段就確定出決定產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵技術(shù)特性，從而為產(chǎn)品優(yōu)化設計的具體實施指出方向、明確對象［7］。QFD 在運用過程中清晰直觀，可以做到定性與定量相結(jié)合，有效解決了由于需求不明確導致產(chǎn)品從規(guī)劃到生產(chǎn)各環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的盲目性。

需求是指由需要而產(chǎn)生的要求［8］。裝備保障能力需求分析就是探索滿足裝備保障任務需要的裝備保障能力，并在此基礎上給出定量化的分析結(jié)果。裝備保障能力需求分析實現(xiàn)的是裝備保障使命任務到具體裝備保障能力之間的轉(zhuǎn)換。因此，裝備保障任務決定了裝備保障能力的建設方向，裝備保障任務是確定裝備保障能力需求的基本依據(jù)。IDEF0-QFD 利用IDEF0 的結(jié)構(gòu)化分析功能，對裝備保障任務細化，建立裝備保障任務指標體系。根據(jù)任務與能力之間的映射關系，牽引出裝備保障能力指標體系，通過QFD 質(zhì)量屋工具，對不確定因素進行轉(zhuǎn)換，最終得到裝備保障能力指標的重要度排序，實現(xiàn)裝備保障能力的定量分析。

IDEF0-QFD 方法在綜合IDEF0 和QFD 的基礎上，充分結(jié)合它們的優(yōu)點構(gòu)建了一個完整、有效的需求分析方法。

2 裝備保障任務IDEF0 模型

IDEF0 模型由一系列圖形構(gòu)成，基本元素是盒子及箭頭，如圖1 所示。盒子代表活動，箭頭表示由活動產(chǎn)生的或活動所需要的信息或真實對象，分別有輸入、控制、輸出與機制4 種。輸入表示這個活動所需要的數(shù)據(jù)，控制說明了進行活動的條件或環(huán)境，輸出的是經(jīng)過活動處理的數(shù)據(jù)，機制則指出了活動是由什么來完成的。使用IDEF0 對裝備保障任務從頂層開始，逐層分解得到有明確范圍的細節(jié)表示，最終得到任務的詳細描述。

圖1 IDEF0 的基本單元Fig.1 Basic unit of IDEF0

2.1 建立A0 圖

A0 圖是IDEF0 的頂層圖，能夠清楚地表達出裝備保障任務的總體結(jié)構(gòu)關系。裝備保障活動是描述完成裝備保障任務的具體行為，一項裝備保障任務對應一個裝備保障活動集合，通過對戰(zhàn)時可能進行的裝備保障活動進行分析，抽象提取出戰(zhàn)時裝備保障任務，主要有指揮控制、維修保障、供應保障、防衛(wèi)與防護和數(shù)據(jù)支撐5 項。以這5 個模塊為基礎，應用IDEF0 建模方法，得到裝備保障任務的A0圖，如下頁圖2 所示。

圖2 裝備保障任務A0 圖Fig.2 A0 diagram of equipment support task

2.2 指揮控制任務分析模型

指揮控制任務是指指揮員及指揮機構(gòu)的裝備保障要素對裝備保障運籌謀劃、籌劃設計、督導調(diào)控等的一系列任務。根據(jù)IDEF0 的分析方法和規(guī)則，將指揮控制模塊進行分解，得到指揮要素構(gòu)建、保障籌劃、保障控制3 個子模塊，如圖3 所示。

圖3 指揮控制任務分析模型Fig.3 Command and control task analysis model

2.3 維修保障任務分析模型

維修保障任務是在裝備受損時執(zhí)行的任務，通過采取各種技術(shù)活動及相應的保障性措施而保持、恢復裝備規(guī)定的技術(shù)狀態(tài)。用IDEF0 對維修保障任務分解，得到維修保障任務分析模型，如下頁圖4所示。

圖4 維修保障任務分析模型Fig.4 Maintenance support task analysis model

2.4 供應保障任務分析模型

供應保障任務是指根據(jù)部隊作戰(zhàn)任務、裝備數(shù)量及其技術(shù)狀況、器材彈藥消耗規(guī)律、器材彈藥消耗限額、預置預儲情況等，對維修器材、彈藥進行的籌措、儲備、供應、保管等的任務。對供應保障任務分解，得到供應保障任務分析模型，如圖5 所示。

圖5 供應保障任務分析模型Fig.5 Supply support task analysis model

2.5 防衛(wèi)與防護任務分析模型

防衛(wèi)與防護任務是指為防止敵人襲擊破壞或其他損壞，采取警戒、防護措施以保證人員、物資、裝備及設施、設備安全的任務。對其分解得到防衛(wèi)與防護任務分析模型，如下頁圖6 所示。

圖6 防衛(wèi)與防護任務分析模型Fig.6 Defense and protection task analysis model

2.6 數(shù)據(jù)支撐任務分析模型

數(shù)據(jù)支撐任務是指通過實時掌握裝備保障綜合態(tài)勢，提供對保障資源、保障需求和保障行動相關數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析等保障，為裝備保障籌劃計劃、指揮控制、組織實施和效果評估等活動提供支撐。對其分解得到數(shù)據(jù)支撐任務分析模型，如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)支撐任務分析模型Fig.7 Data support task analysis model

經(jīng)過IDEF0 建模，對裝備保障任務進行分解，得到了具有層次結(jié)構(gòu)的裝備保障任務指標體系。如圖8 所示。

圖8 裝備保障任務指標體系Fig.8 Equipment support task index system

3 任務與能力的映射分析

裝備保障能力需求是為完成裝備保障任務所應具備的能力，裝備保障任務是對裝備保障能力的約束與要求。進行裝備保障能力需求分析是實現(xiàn)裝備保障任務到裝備保障能力的轉(zhuǎn)換，實際上就是將任務指標轉(zhuǎn)換為能力指標，落腳點在能力指標的體現(xiàn)上。要得到用能力指標描述的裝備保障能力需求，則應以裝備保障任務指標為映射源，按照從微觀到宏觀、從具體到抽象的思路，轉(zhuǎn)換得到裝備保障能力指標。轉(zhuǎn)換時，可以是“一對一”或者“一對多”的映射關系，并且應滿足以下原則：

1）裝備保障能力指標應能全面反映裝備保障任務所需的內(nèi)在能力；

2）裝備保障能力指標所表達的含義明確，指標間盡量相互獨立。

根據(jù)裝備保障任務指標體系得到裝備保障能力指標體系，如圖9 所示。

圖9 裝備保障能力指標體系Fig.9 Index system of equipment support capability

4 裝備保障能力需求的QFD 分析

QFD 以用戶需求驅(qū)動產(chǎn)品開發(fā)，將用戶需求的模糊的定性描述轉(zhuǎn)換為具體明確的產(chǎn)品質(zhì)量特征，質(zhì)量屋（house of quality）是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的工具，是QFD 方法的核心。運用QFD 對裝備保障能力需求進行分析，實際上是運用質(zhì)量屋直觀的矩陣框架實現(xiàn)裝備保障任務與裝備保障能力關系的量化分析，對裝備保障能力需求進行權(quán)重排序，并應用到裝備保障能力建設過程中。質(zhì)量屋一般由幾部分廣義矩陣組成：

1）左墻——輸入矩陣。表示顧客的需求及其重要度，即裝備保障任務的需求及其重要度；

2）天花板——技術(shù)特性矩陣。表示對應于客戶需求的產(chǎn)品特性要求，即為滿足裝備保障任務所需的裝備保障能力；

3）房間——相關關系矩陣。表示顧客需求與技術(shù)特性之間的關系，即裝備保障任務和能力之間的關系程度；

4）屋頂——自相關矩陣。表示技術(shù)特性矩陣內(nèi)各項目的關聯(lián)關系，即裝備保障能力的自相關矩陣；

5）右墻——評價矩陣。評價矩陣指競爭性或可競性分析比較，從顧客的角度評估產(chǎn)品在市場上的競爭力，即針對裝備保障任務需求提出的裝備保障能力指標滿足度；

6）地下室——輸出項矩陣。表示技術(shù)特性的評價情況，即裝備保障能力的重要度。

4.1 裝備保障任務重要度確定

上一節(jié)已經(jīng)通過IDEF0 分析得到了裝備保障任務指標體系，裝備保障任務重要度是對各項保障任務進行的定量評分，可采用模糊綜合評判法確定裝備保障任務的重要度。

設裝備保障任務集合U={u1，u2，…，um}；評語集V={v1，v2，v3，v4}={不重要，一般重要，比較重要，重要}，其取值依次為1、2、3、4。在此基礎上，由專家對各項裝備保障任務進行評判，確定隸屬程度rij（i=1，2，…，m；j=1，2，3，4），rij表示任務ui對評語vj的隸屬程度，則第i 個任務ui的評判結(jié)果用模糊集合表示為Ri=（ri1，ri2，ri3，ri4）。將m 個裝備保障任務的評判集組成一個總的評價矩陣：

由相關專家給出ui作為模糊集，記為Ai，

式中，μe（e=1，2，…，m）為第n 個任務對模糊子集的隸屬度，μe∈［0，1］。

由此可以得到模糊綜合評判集Bi：

根據(jù)Bi可得到裝備保障任務重要度值pi：

按照以上方法，得到各項裝備保障任務的重要度，如表1 所示。

表1 任務到能力的質(zhì)量表Table 1 Quality table from task to capability

4.2 建立相關關系矩陣

設裝備保障能力集合T={t1，t2，…，tn}，關系指數(shù)kij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）表示第i 個裝備保障任務與第j 個裝備保障能力之間的相關程度值，取值越大，表示第j 項裝備保障能力對第i 項裝備保障任務的影響越大。通過專家經(jīng)驗法評判，采用五級權(quán)值，得出kij的取值，如表1 所示。

4.3 裝備保障能力評價矩陣

裝備保障能力評價矩陣是質(zhì)量屋的輸出，主要包括裝備保障能力需求權(quán)重和絕對權(quán)重，根據(jù)上文中的裝備保障任務重要度值pi和關系指數(shù)kij確定。

設第j 項裝備保障能力需求權(quán)重為hj：

從表中可以看出，各裝備保障能力重要度排名依 次 為t3、t2、t6、t9、t7、t4、t1、t10、t11、t12、t5、t13、t8、t15、t14、t16。保障控制能力、保障籌劃能力、野戰(zhàn)搶救搶修能力、供應行動能力的相對權(quán)重均大于9，在提高裝備保障能力建設中是重要需求，需要首先考慮。與此同時，排序靠后的能力因素并不意味著不需考慮，也應予以重視。

5 結(jié)論

裝備保障能力需求分析對于確定裝備保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其效能優(yōu)化有著重要作用，本文利用IDEF0 理清了部隊戰(zhàn)時裝備保障任務，映射出裝備保障能力，并通過QFD 實現(xiàn)了裝備保障能力需求的定量分析，克服了傳統(tǒng)方法純定性分析的不足?；贗DEF0-QFD 方法的裝備保障能力需求分析，可為裝備保障能力的需求論證提供參考依據(jù)，使裝備保障能力建設更加具體明確，具有一定的拓展應用價值。