自行火炮武器系統(tǒng)操作性評(píng)價(jià)

張孟輝，黃希利，李 江

(1.裝備學(xué)院 a.研究生管理大隊(duì); b.試驗(yàn)指揮系，北京 101416; 2. 63870 部隊(duì)，陜西 714200)

現(xiàn)代自行火炮武器系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作空間狹小，對(duì)操作人員的要求越來(lái)越高，但人的能力畢竟有限，這種矛盾只有通過(guò)人機(jī)工程設(shè)計(jì)，使自行火炮武器系統(tǒng)的操作更符合人的生理心理特征，更有利于人的操作，才能有效解決。自行火炮武器系統(tǒng)的操作性好壞是指自行火炮的火力-火控系統(tǒng)按人機(jī)工程的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，能否使炮手操作達(dá)到“方便、安全、正確”的目標(biāo)。如果自行火炮操作性不好，不但炮手不能高效、安全、可靠地操作、使用火炮，難以充分發(fā)揮其作戰(zhàn)效能( 有時(shí)甚至不能使用)，而且容易引起人為差錯(cuò)，產(chǎn)生故障或事故，嚴(yán)重威脅人員和裝備的安全［1-3］。

在進(jìn)行靶場(chǎng)定型試驗(yàn)時(shí)，依據(jù)人機(jī)工程設(shè)計(jì)的要求，對(duì)自行火炮武器系統(tǒng)的操作性進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)具有重要意義。目前，靶場(chǎng)在進(jìn)行自行火炮武器系統(tǒng)操作性評(píng)價(jià)時(shí)，主要依據(jù)炮手在火炮試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)勤務(wù)性能體驗(yàn)的主觀感受，存在指標(biāo)選擇隨意、缺乏科學(xué)評(píng)價(jià)方法等問(wèn)題。

1 自行火炮武器系統(tǒng)操作性影響因素分析

現(xiàn)代自行火炮武器系統(tǒng)的操作方式已由手動(dòng)過(guò)渡為半自動(dòng)和全自動(dòng)，行駛方式也由牽引式向自行化方向轉(zhuǎn)變，炮手與火炮的互動(dòng)更加多元，活動(dòng)空間進(jìn)一步受限，這一切使人、火炮、環(huán)境的關(guān)系更為復(fù)雜。本文從操作性的“方便、安全、正確”的要求出發(fā)，重點(diǎn)考查火炮和環(huán)境對(duì)人員的影響。基于此，影響火炮操作性的主要因素有3 個(gè):

1)操控性因素。指直接影響操作動(dòng)作完成質(zhì)量或降低操作效率的因素，包括3 方面內(nèi)容:一是人的因素，即設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮人的生理心理極限并留有足夠余量，是否考慮人的生理心理特點(diǎn)和習(xí)慣，如系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間( 指從火炮接收指令到完成射擊準(zhǔn)備所用的時(shí)間，其中人的動(dòng)作包括裝填和瞄準(zhǔn));二是功能分配，即設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮人與機(jī)器各自的優(yōu)勢(shì)和不足，合理進(jìn)行功能分配，如數(shù)據(jù)輸入方便性( 使用火控計(jì)算機(jī)時(shí)，人工計(jì)算和換算量的大小); 三是人機(jī)界面設(shè)計(jì)，即顯示器和控制器的設(shè)計(jì)是否符合人的生理和心理習(xí)慣，如顯示器易辨性。

2)安全性因素。指影響人安全使用火炮的因素，包括2方面:一是操作環(huán)境中影響炮手安全的因素，如有害氣體濃度;二是炮手在完成操作動(dòng)作時(shí)可能影響其人身安全的因素，如安全連鎖裝置設(shè)計(jì)( 指是否在射擊各個(gè)環(huán)節(jié)有可靠的安全連鎖設(shè)計(jì))。

3)容錯(cuò)性因素。人由于自身的生理心理特征，不能完全避免主觀上的失誤，容錯(cuò)性因素就是從客觀上能避免這種失誤的發(fā)生、降低失誤發(fā)生后危害程度或縮短處置危害所用時(shí)間的因素。如射擊保險(xiǎn)( 指是否為裝填手設(shè)計(jì)可靠的解鎖裝置來(lái)防止意外走火)、故障定位功能( 指能否為多種故障提供定位，進(jìn)行輔助判斷)等。

2 火炮操作性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)對(duì)自行火炮武器系統(tǒng)操作性影響因素的分析，建立自行火炮武器系統(tǒng)操作性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 自行火炮武器系統(tǒng)操作性評(píng)價(jià)模型

3.1 利用層次分析法確定權(quán)重

1)構(gòu)造判斷矩陣。對(duì)同一層次的各指標(biāo)關(guān)于上一層指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，按照1 -9 標(biāo)度法［4］( 見(jiàn)表1)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。

圖1 自行火炮武器系統(tǒng)操作性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表1 AHP 兩兩比較標(biāo)度

設(shè)有n 個(gè)指標(biāo)，采用表1 的兩兩比較標(biāo)度對(duì)它們進(jìn)行比較，其比值構(gòu)成n×n 判斷矩陣A，

2)一致性檢驗(yàn)。設(shè)判斷矩陣A 的一致性指標(biāo)為CI，最大特征值為λmax，則

又有隨機(jī)一致性指數(shù)RI，其取值見(jiàn)表2。

表2 隨機(jī)一致性指數(shù)

通常，用相對(duì)一致性指數(shù)CR 作為檢驗(yàn)判斷矩陣一致性的指標(biāo):

若CR ＞0.1，則應(yīng)該修改判斷矩陣;若CR≤0.1，則該判斷矩陣有較好的一致性，該判斷矩陣有效。

3)計(jì)算權(quán)重向量。求取判斷矩陣A 的最大特征值對(duì)應(yīng)的歸一化特征向量為R =( r1r2… rn)，即為對(duì)應(yīng)指標(biāo)相對(duì)于上級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值。

3.2 操作性的模糊綜合評(píng)價(jià)方法

1)原始數(shù)據(jù)處理。對(duì)有量綱的數(shù)據(jù)進(jìn)行去量綱化處理，并統(tǒng)一按照優(yōu)、良、中、差(100、80、60、40)進(jìn)行等級(jí)劃分，對(duì)每組數(shù)據(jù)取平均值。

2)合成運(yùn)算。利用模糊矩陣的合成運(yùn)算原理，計(jì)算其評(píng)價(jià)結(jié)果。

設(shè)，最終評(píng)價(jià)結(jié)果為D;一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果為Di，其權(quán)重值為λi，i =1，2，…，n; 二級(jí)指標(biāo)值為Dij，其權(quán)重值為，j =1，2，…，m。則:

一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

最終評(píng)價(jià)結(jié)果

4 應(yīng)用實(shí)例

本文以甲、乙、丙3 種相同口徑不同型號(hào)的自行火炮為例，對(duì)其武器系統(tǒng)的操作性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中定量指標(biāo)由同一測(cè)量系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)行3 次測(cè)量，定性指標(biāo)由3 組測(cè)試者按照4個(gè)等級(jí)( 優(yōu)、良、中、差)分別給出評(píng)價(jià)，測(cè)試結(jié)果如表3 所示。

4.1 利用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣并計(jì)算權(quán)重

見(jiàn)表4。

表4 判斷矩陣及權(quán)重

4.2 操作性的模糊綜合評(píng)價(jià)

1)按照3.2(1)中步驟對(duì)表3 中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理，得到表5 的初始數(shù)據(jù)。如對(duì)火炮甲的作戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間: 當(dāng)作戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間≤30 s 時(shí)，評(píng)定等級(jí)為優(yōu)，評(píng)價(jià)值為100; 當(dāng)30 s ＜作戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間≤35 s 時(shí)，評(píng)定等級(jí)為良，評(píng)價(jià)值為80;當(dāng)35 s ＜作戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間≤40 s 時(shí)，評(píng)定等級(jí)為中，評(píng)價(jià)值為60;當(dāng)作戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間＞40 s 時(shí)，評(píng)定等級(jí)為差，評(píng)價(jià)值為40;然后對(duì)3 組數(shù)據(jù)取平均值得到表5 的數(shù)據(jù)結(jié)果。

表5 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后結(jié)果

2)利用模糊矩陣的合成運(yùn)算原理，進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合。

根據(jù)表5 中的數(shù)據(jù)，令:

設(shè)3 種火炮的評(píng)價(jià)結(jié)果分別為P甲，P乙，P丙。則:

代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果為

從量化結(jié)果可知，乙種火炮綜合得分最高，甲種火炮合得分次之，丙種火炮綜合得分最低，故乙種火炮操作性好，甲種火炮操作性次之，丙種火炮操作性最差。綜最

5 結(jié)束語(yǔ)

依據(jù)自行火炮武器系統(tǒng)操作性要求和試驗(yàn)評(píng)價(jià)相關(guān)規(guī)范，建立了自行火炮武器系統(tǒng)操作性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)自行火炮武器系統(tǒng)進(jìn)行了操作性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了自行火炮武器系統(tǒng)操作性的定量評(píng)價(jià)，為自行火炮武器系統(tǒng)靶場(chǎng)定型試驗(yàn)中操作性評(píng)價(jià)提供了客觀、有效的方法。

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