基于BP神經網絡的維修檢測設備研制項目風險評估與仿真

戰希臣 鄭海平 楊春周

[摘 要] 針對航空裝備維修檢測設備研制項目實施過程中可能遇到的技術風險、費用風險、管理風險、保障性風險、進度風險等因素的影響，為確保維修檢測設備研制項目的質量，規避研制過程中的各種風險，以LHSB11數字示波器研制項目為例，通過風險因素分析，構建了風險評估指標體系。運用BP神經網絡建立了相應的評估模型，并運用Matlab進行了仿真分析。論文的研究成果可以為特種數字示波器研制項目提供高效的風險評估方法。

[關鍵詞] 神經網絡；數字示波器；項目風險評估；仿真

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 12. 041

[中圖分類號] N945.13；F272 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）12- 0067- 02

特種數字示波器是航空裝備重要的維修檢測設備，是快速高效地實施航空裝備維修保障的重要檢測技術手段。示波器研制項目的質量如何會直接影響特種示波器的性能，進而影響航空裝備維修檢測任務的順利進行?；贐P神經網絡對特種數字示波器研制項目進行風險評估是一種有效的技術分析方法。

1 特種數字示波器研制項目風險因素分析

建立特種數字示波器研制項目風險評估指標體系，首先要分析研制階段每一個過程的風險以及各個風險的影響因素，然后在風險定性分析和定量分析的基礎上，選擇那些影響各個風險的主要因素，構成風險識別指標的集合，然后通過對預選指標進行優化，最后確定風險綜合評估指標。

技術風險主要包括設計風險、工藝風險、元器件風險、原材料風險、設施風險等；費用風險是指維修檢測設備研制在實現其研制過程費用目標方面存在的風險；管理風險是指在特種數字示波器研制項目的組織管理過程中，由于項目管理不善，職責不清，權限錯誤，運作失誤以及其他不確定性而引起的直接影響到項目目標實現的風險；保障性風險是指由于設備研制的管理組織管理水平的狀況及其變化對設備研制產生的風險；進度風險是指因對設備研制過程所估算和分配的工作時間不足而產生的風險。

2 風險評估指標體系的建立

對于具體的LHSB11特種數字示波器項目研制過程而言，采用3層BP網絡預測該型示波器研制項目的風險。通過風險識別，將研制過程中的風險分為5類，每類風險又可以分為若干個風險因素。本文選取了16個已完成的同類示波器研制項目作為BP神經網絡模型的訓練和檢測樣本。采用專家評分法來獲取指標體系的樣本數據。通過評分表的形式向10位專家（其中3位權威專家，2位生產廠家項目負責人、3位企業領導、2位研制項目干系人），權威專家權重分別為0.15，生產廠家負責人和企業領導的權重分別為0.05，研制項目干系人權重分別為0.15。其中每一指標均分為5個等級：風險很低、風險較低、風險一般、風險較高、風險很高。此5個風險等級分別對應于5個區間內的數值：[0，1.5]，[1.5，3]，[3，4.5]，[4.5，6]，[6，8]，風險程度越低，相應的評分數值就越低。通過統計分析，得到了16個樣本評估指標體系的指標值。

同時，在專家組評分以后，得出每個項目整體風險打分結果，即期望風險值。經綜合分析整理得到示波器研制項目期望得分表。

3 BP 神經網絡模型的建立

對研制風險的評估問題，可以看作是輸入（各風險指標）到輸出（該項目的最終風險評估值）的非線性映射。將樣本數據中的前12組數據作為訓練樣本，樣本中的評估指標體系指標值作為輸入節點，與之對應的由專家評分法確定的期望風險值作為輸出值，并通過Matlab軟件編寫神經網絡仿真程序，創建BP神經網絡并進行訓練與仿真。

初始化后得到訓練結果如圖1所示。

圖1中縱坐標為均方誤差，橫坐標為步數。由圖可知，誤差曲線的初始誤差為14.2，在340步以后誤差曲線呈明顯梯度性下降，在1 354步時誤差精度達到設定的0.001，完成訓練。

訓練結束后，調用sim函數對所建立模型進行仿真，得到如圖2所示的仿真圖形。

然后調用sim函數對所建立模型進行仿真，并計算出仿真誤差。

%計算仿真誤差。

E=t-A；

MSE=mse（E）；

最終得到仿真誤差。

由圖2可知，訓練得出的輸出曲線仿真圖（綠色帶圓圈的虛線）與實際輸入的曲線（藍色帶星號的實線）基本相符，擬合程度較高，而且其均方差很小，效果非常理想。達到了訓練的預期目的。

將專家評分組打分得出的期望輸出和仿真實際結果輸出作為比較，得出誤差值。通過檢測結果可以發現，期望輸出與實際輸出的誤差較小，這說明運用BP神經網絡模型建立的LHSB11系列示波器研制項目風險評估模型是有效的?？梢杂眠@個評估模型對項目的研制階段進行風險評估。

4 結 論

通過運用風險評估模型計算出該型示波器研制項目的整體風險評估數值為3.733，對應樣本數據中的風險區間可知，該項目屬于風險一般狀態。特種數字示波器作為維修檢測設備的必備工具，其研制項目的質量如何直接影響示波器的性能，通過建立評估指標體系和相應的數學模型，可以定量評估風險值的大小，通過仿真可以驗證所構建的指標體系及其評估模型的可靠性和完備性，從而為維修檢測設備研制項目的風險管理與控制，提供可靠的定量依據，為實現維修決策提供實用工具和有效方法。