基于SEM的船舶產品研發企業RMS工程能力評價模型研究＊

仇玲萍 李國勝 徐寒柳

（中國船舶重工集團第七二二研究所 武漢 430205）

1 引言

船舶產品研發企業的可靠性工程能力水平反映了該船舶產品研發企業在可靠性工程方面滿足顧客要求的能力，可以有效度量該船舶產品研發企業的可靠性工作活動滿足顧客需求的水平。對船舶產品研發企業評價可靠性工程能力是對其進行選擇的一種有效方法，自我評價可靠性工程能力則可以為改進船舶產品研發企業自身的可靠性工作水平提供有效路徑。因此對船舶產品研發企業的可靠性工程能力進行有效評估具有重大意義。考慮到船舶行業的特殊性，船舶產品還要求其具有高的維修性和保障性水平。將可靠性與維修性和保障性分開而單獨評價可靠性工作水平已不能滿足現代船舶產品研制單位的需要。

針對上述情況，本文作者曾經對組織的RMS工程能力評價方法進行研究［1］，建立了組織的RMS工程能力模糊評價方法。但該方法建立的指標體系過于偏重可靠性技術指標，忽略了可靠性管理和可靠性組織對可靠性工作的影響，評價結果不夠理想。因此本文基于中國某船舶產品研發企業RMS工程特點，結合IEEE可靠性標準委員會［2］的可靠性能力評價模型，將維修性和保障性融入其中，從RMS技術、管理、組織人員等方面提出了面向中國某船舶產品研發企業的RMSE－CEM，然后結合調查問卷數據，使用SEM對模型的有效性進行了驗證，以其能夠更加準確反映該船舶產品研發企業的RMS系統工程能力水平。

2 某船舶產品研發企業RMSE－CEM

2.1 RMS工程能力概念

RMS工程能力是指組織用于達到最終產品的RMS要求的實踐活動以及這些活動滿足RMS需求的效果的一種度量。RMS工程能力體現了組織對RMS工作的過程控制能力，反映了組織在RMS工程方面滿足顧客要求的能力，可以有效度量組織的RMS工作活動滿足顧客可靠性需求的水平。

在船舶產品研制過程中，RMS工程活動的開展離不開技術、管理以及其他工具的支持。而技術和其他工具需要工程組織運用有效的管理手段組織實施，才能提高它們的使用效果，進而提高RMS工作的效率。因此，本文通過對該船舶產品研發企業的調查分析，根據RMS工程活動所涉及的領域，將RMS工程能力分為RMS工程組織能力、RMS工程管理能力、RMS工程技術能力和RMS工程支持能力，如圖1所示。

圖1 RMS工程能力分類圖

2.2 RMSE－CEM 框架

根據RMS工程能力包含的四個子能力建立RMSECEM。將RMSE－CEM的過程域分為四類過程域，即RMS工程組織、RMS工程管理、RMS工程技術和RMS工程支持。每一類過程域下面包含若干過程域，每個過程域下面包含若干實現自身目標的過程實踐。每個過程實踐和過程域包含五個能力成熟度等級，每一等級中都包含過程實踐為實現該等級目標所需滿足的一些基本目標和活動，即評價各過程實踐能力成熟度等級的評價細則。限于篇幅，本文未將各評估細則詳細列舉。當某個過程實踐在某一等級中的目標和活動全部得到滿足時，該過程實踐即達到這一成熟度等級。根據全部過程實踐的能力成熟度等級逐步向上層集成，最終得到整個船舶產品研發企業的RMS工程能力成熟度等級。該模型專注于改善船舶產品研發企業的RMS工作過程，希望通過這種方式來最終獲得RMS工程能力水平的提高。RMSE－CEM結構如圖2所示。

圖2 RMSE－CEM 結構

2.3 RMSE－CEM中的過程域和過程實踐

過程域和過程實踐是評價RMS工程能力的關鍵點，因此是確定RMS工程能力的重要基礎。過程域和過程實踐的確定要體現產品研制的實際情況，即在研制中哪些實踐對RMS工程能力有積極影響。

RMS工程活動是一項復雜的系統工程活動，其能力評估也體現在諸多方面。考慮到RMS工程活動更多地需要在產品研制過程中開展，而生產制造階段對船舶產品的RMS特性相對考慮較少，因此本文主要從產品研制階段出發建立RMS工程能力指標體系。現有國家軍用標準對裝備研制過程中開展的RMS工作做出了明確要求［5～7］，本文以國軍標中規定的RMS工作項目為基準，結合IEEE可靠性標準委員會制定的可靠性能力標準和船舶產品研發企業RMS工作的特點，確定圖3所示過程域和過程實踐。

3 RMSE－CEM的有效性驗證

任何測量工具的基本目標都是得到近似于真實值的測量值。在RMSE－CEM中，有很多變量不能直接測量，而只能使用一些與其相關的可觀測變量（又稱顯在變量）來作為這些不可測變量（又稱潛在變量）的標識。這些顯在變量作為潛在變量的等價替代變量，能否真實可靠地反映潛在變量包含的信息？為了解決這個問題，本文使用結構方程模型（Structural Equation Modeling，SEM）來尋找各顯在變量和潛在變量之間的關系，驗證整個模型的有效性。結構方程模型主要通過引入潛在變量，來研究潛在變量之間的因果結構關系。因此采用該方法可以方便地研究每一個潛在變量和其顯在變量集合之間的關系。

圖3 RMSE－CEM過程域和過程實踐

SEM將一些無法直接觀測而又欲研究探討的問題作為潛變量，通過一些可以直接觀測的變量（指標）來反映這些潛變量，進而建立起潛變量之間的關系，即結構。SEM本質上是一種驗證式的模型分析，它是從一種假設的理論架構出發，利用研究者所搜集的實證資料來設定潛在變量之間的關系，通過采集數據，驗證這種理論假設是否成立的方法。要保證驗證結論的可靠，構建具有良好信度和效度的測量指標至關重要。

此種驗證就是比較研究者所提出的假設模型隱含的協方差矩陣與實際搜集數據導出的協方差矩陣之間的差異。

使用結構方程模型對船舶產品研發企業的RMSECEM的過程域和過程實踐進驗證的主要步驟如下：

1）模型設定。結構方程模型主要研究潛變量之間的結構關系，潛變量的設定是模型建立的基礎。通過大量的文獻檢索和實證研究，根據已有理論基礎，對RMS工程能力成熟度初始模型結構作如下假設：

H1：RMS工程組織為RMS工程技術的實施提供有力的組織保障，即RMS工程組織除了直接影響目標變量RMS工程能力外，還影響RMS工程技術的實施，對RMS工程技術和RMS工程能力有正面影響。

H2：RMS工程管理則為RMS工程技術的實施提供科學有效的管理，即RMS工程管理除了直接影響目標變量RMS工程能力外，還間接通過影響RMS工程技術的實施來影響RMS工程能力，同RMS工程能力和RMS工程技術正相關。

H3：RMS工程支持則為RMS工程技術的開展和實施提供軟硬件方面的有力支持，并直接影響RMS工程能力，即RMS工程支持對RMS工程能力和RMS工程技術產生正向作用。

H4：RMS工程技術則在其他三項過程域類的作用下為高RMS水平產品的研制過程提供先進的技術支持，即RMS工程技術本身也作為中介變量來影響目標變量RMS工程能力，對RMS工程能力有正面影響。

H5：RMS工程組織對RMS工程管理有正向影響，即組織能力水平上升時，管理能力也會一定程度的上升。

H6：RMS工程支持對工程管理有正向影響，當組織的軟硬件工具設備及知識管理水平上升時，組織的工程管理水平也會上升。

H7：每個過程域類下面的過程域對其上層過程域類產生正向影響。

根據以上假定，初步建立如圖4所示的RMS工程能力評價指標體系的初始結構模型。

說明：為簡潔起見，該結構方程模型沒有顯示測量模型。

圖4 RMSE－CEM初始結構方程模型

2）數據收集。制定調查問卷，收集數據。參與調查的人員主要是從事可靠性工作的設計人員、研發人員和一些其他相關工作人員。樣本量的要求可以參考相關統計理論分析。通常使用結構方程模型分析設定的初始模型時，基于χ2檢驗的有效性，適宜的樣本量應該在100～200之間。本次調查問卷共發放185份，共回收有效問卷173份，問卷有效率達93.51%。

3）初始模型的SEM分析。在SEM中，通過參數估計，求出使樣本方差—協方差矩陣S與理論模型方差—協方差矩陣Σ的差異最小的模型參數。如果理論模型結構對于收集到的數據合理，那么樣本方差—協方差矩陣S與理論模型方差—協方差矩陣差別不大，殘差矩陣（Σ－S）各個元素接近于0。擬合指數正是基于這一思想構建。如果模型擬合不好，需要根據相關領域知識和模型修正指標進行修正。

表1 擬合指數［9］

根據步驟1）的理論假設，對船舶產品研制單位的RECEM的初始SEM進行擬合度驗證，結果見表2。從表中結果可以看出，各項擬合指數基本符合要求，因此從擬合度來看初始模型能夠接受。

初始模型進行擬合優度驗證后，還需對路徑載荷系數進行顯著性檢驗，路徑載荷系數體現了路徑連接的兩個變量間的作用大小。顯著性檢驗時，原假設為載荷系數為0，即變量間不相關。AMOS利用統計量C.R.（Critical Ratio，為Z統計量）及C.R.的統計檢驗相伴概率P進行路徑載荷系數的顯著性檢驗。一般設定P的標準是0.05，P小于0.05表示拒絕原假設，沒理由認為對應的路徑載荷系數為0。RMSECEM的標準化路徑載荷系數檢驗結果如表3所示。

表2 RMSE－CEM的擬合度檢驗

表3 RMSE－CEM的標準化路徑載荷系數顯著性檢驗

從表中結果可以看出，各標準化路徑載荷系數的P值盡管有些大于0.05，但基本都在0.05附近，在95%的置信水平下基本可以認為相應路徑存在，并且各路徑載荷系數均為正，即表示變量之間正相關關系，與假設吻合，因此可以認為原始模型的路徑設置合理。

通過以上步驟，對RMSE－CEM各子部分以及整體分別進行有效性驗證，驗證結果可以看出，初始模型整體設計基本合理，可以接受。同時通過SEM分析獲得的各變量間的路徑載荷系數可以作為變量的相對權重，為后期進行船舶產品研制單位RMS工程能力評價提供幫助。

4 結語

有效評價船舶產品研發企業的RMS工程能力水平一方面對單位自身改進RMS工程能力水平，提高自身的RMS技術、組織和管理水平具有重要意義，另一方面對選擇供應商也有重要幫助。本文基于中國某船舶產品研發企業RMS工程能力評價案例，對IEEE可靠性標準委員會的可靠性能力評價模型進行改進，將維修性和保障性融入其中，綜合考慮RMS技術和管理，提出了面向中國某船舶產品研發企業的RMSE－CEM，運用SEM對RMS工程能力評價指標體系的有效性和合理性進行了驗證，為進一步研究船舶產品研發企業的RMS工程能力評價提供了一種思路，具有一定的使用價值。

［1］Li Guosheng，Pan Xing，et al.Research of Organizational RMS Engineering Capability Assessment Method［C］／／The 5th IEEE International Conference on Management of Innovation and Technology，Singapore，Jun 3－4，2010.

［2］IEEE Standards Committee.IEEE Standard for Organizational Reliability Capability［S］.

［3］Sanjay Tiku，Michael Pecht.Reliability Capability Assessment Methodology［C］／／Proceedings of IMAPS Brazil 2003，the International Technical Symposium on Packaging，Assembling and Testing＆Exhibition，Campinas－SP，Brazil，August 6－8，2003.

［4］GJB450A.裝備可靠性工作通用要求［S］.GJB450A，General requirements for equipment reliability.

［5］GJB368B.裝備維修性通用大綱［S］.GJB368B，Maintenance of general outline.

［6］張瑛，王惠文.結構方程模型在系統綜合評估指數中的應用［J］.北京航空航天大學學報（社會科學版），2008，21（1）：10－12.

［7］榮泰生.AMOS與研究方法［M］.重慶：重慶大學出版社，2009.

［8］羅國勛.質量管理與可靠性［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［9］牛芳.新產品開發決策的評價體系分析［J］.機械管理開發，2006，2（4）：32－34.

［10］胡俊達.電子產品系統維修性管理與可靠性的關系之探討［J］.可靠性分析與研究，2004（7）：59－61.