飛機戰傷搶修的備件需求研究

趙培仲，魏華凱，戴京濤，黃旭仁，胡芳友

(海軍航空工程學院 青島校區航空機械系，山東 青島 266041)

【裝備理論與裝備技術】

飛機戰傷搶修的備件需求研究

趙培仲，魏華凱，戴京濤，黃旭仁，胡芳友

(海軍航空工程學院 青島校區航空機械系，山東 青島 266041)

備件供應是影響到搶修任務能否快速順利完成的關鍵因素之一，保障途徑一是攜行；二是后方動態供應；針對搶修分隊的有限的攜行能力，必須確定攜行備件的優先程度；著重考慮備件所處的位置是否容易被擊中，所起的作用是否關鍵以及損傷后是否容易修理等因素，采用數學方法對不同備件的需求程度進行排序，進而確定攜行備件的優先順序，為戰時的備件需求決策提供參考。

飛機戰傷搶修；備件需求；搶修分隊；攜行備件；熵權法

隨著科技的進步，武器系統的精確打擊水平不斷提升，使得飛機受到的火力威脅越來越嚴重。同時，飛機的各項戰術技術性能也在不斷的提高，以應對新的潛在的威脅。這種矛和盾的關系，使得現代戰爭中飛機戰傷和戰損的比例都比較高。最近的幾場局部戰爭更是證明了這一點，而且隨著時間的推移，戰傷和戰損的比例還會逐漸增加[1]。通過搶修使戰傷飛機能夠在盡可能短的時間內再次出動執行任務，對于獲取制空權至關重要。因此，飛機的戰傷搶修就顯得十分關鍵。相當于軍事強國，我們的裝備和技術水平還有一定的差距。因此，未來戰場上，我方飛機將會受到更為嚴重的火力威脅，戰時的搶修任務也會更為突出。

備件供應是影響到搶修任務能否快速順利完成的關鍵因素之一。戰時和平時的修理標準和要求是完全不同的，按照平時修理的情況來準備戰時的備件供應是無法滿足的搶修需求的[2]。為此，研究預測戰時的備件需求是精確保障的重要的依據之一。目前常用的方法包括模糊數學、層次分析法和神經網絡等[3,4]。這些方法都有各自的優缺點，但是無論采用哪種方法，至關重要的一步就是確定合理的影響因素及其權重。目前，研究中考慮的主要是備件可能的損傷類型、故障率、維修性以及關鍵性等要素。這些著眼點更多地吧著眼點放在了備件本身，而忽略了備件所處的位置。事實上，備件所處的位置是其可能遭受的火力打擊的最為關鍵的因素。本文就是從飛機易損傷的位置入手研究戰時搶修的備件需求問題。

1 備件需求分析

搶修備件不僅包括現成的元器件，還應該包括修理必須的耗材以及工具等。備件能否及時獲取直接關系到搶修的進程。

戰爭中飛機結構的不同部位遭受火力攻擊的概率是不相同的。那么，更容易遭受攻擊的部位，其結構及其內部的零部件也就更容易受到損傷。根據戰時的經驗和相關研究，飛機的機翼是最容易受到攻擊的部位。更進一步細分的話，機翼的外翼部分在更容易被攻擊的部位。因此，機翼外翼部分的零部件在戰時搶修中的需求就會更高一些。其次，飛機的后機身也較容易被擊中。根據飛機結構各個部分被擊中的概率大小，就可以初步判斷戰時搶修可能需要的備件種類和數量。

戰時的搶修工作中搶修分隊靠前修理可以更快地恢復飛機的戰斗力。因此，如果搶修所需的備件全部能夠隨時獲取，保障搶修分隊的修理需求，將可以最大限度地發揮搶修分隊的作用，獲得最及時最大的戰斗力恢復。當然，這是最理想的情況。要想做到備件的隨時獲取，搶修分隊就要攜行全部所需的備件或者備件供應非常及時。這幾乎是不可能實現的。因為無法準確地預測戰時所需要的全部備件類型和數量。通常情況下，搶修分隊的備件攜行量是非常有限的。對于有限的備件攜行量而言，如何準確確定備件的類型和數量就顯得更加重要。進行選擇和取舍，是必須進行的一項工作。選擇和取舍的依據就是戰時搶修中的需求程度。

對于備件的需求程度主要包括備件的類型和數量兩方面。備件的類型需求主要取決于備件被擊中受損的概率。被擊中受損的概率越大，那么改型備件的需求就大。搶修分隊就應該優先考慮攜行該備件。如前所述，備件被擊中受損的主要因素就是備件所處的位置。如果備件所處的位置被擊中的概率大，那么它受損的概率就大。飛機的出動架次和對方的火力威脅將會影響備件受損的概率。備件受損后的可維修性也會影響到攜行備件品種的選擇。如果某備件比較容易修理，對于修理的條件和時間要求較低，那么該備件的需求程度看適當降低。在攜行量受限的情況下，贏優先考慮容易受損二又難修理的備件。如果容易受損，同時可維修性也較低，那么該備件的需求程度就高。在同等條件下，如果某一備件對于飛機性能或給你的作用更為關鍵，則應優先考慮。

相對于備件類型的選擇，備件數量的確定更加困難。備件數量取決于備件可能被更換的次數。備件的更換次數則取決于其受損的次數。受損的次數則和飛機的出動架次、對方的火力威脅、執行任務的類型、飛機自身性能等因素相關[5]。戰場上的情況瞬息萬變，戰前難以準確預測這些情況。因此，備件的數量需求預測更加困難。另外一個影響備件需求數量的因素是飛機上該備件的原有數量。某一備件在飛機上使用較多，那么它受損的概率也較大。因此，搶修中其需求程度也較高。

在搶修分隊攜行備件能力有限的情況下，根據上述因素對各型備件的需求程度進行排序。然后，依據攜行能力，按照需求程度的大小分配各型備件的攜行數量。當然，僅僅依靠攜行的備件是難以滿足全部搶修任務的，及時的備件供應也是必不可少的關鍵環節。這就涉及備件的動態供應問題。

2 基于熵權法的備件需求研究

對于備件的需求程度進行排序，做出選擇，確定搶修分隊的攜行備件的方案就必須綜合考慮上述各因素。對于各備件的需求程度進行排序，也就是確定各備件在攜行備件中的權重。權重越大，攜行的量就越大。確定權重的問題，常用的數學方法就是熵權法。

2.1 熵權法

熵本來是熱力學中的概念。按照熵的思想，決策中獲得的信息的多少及質量，是決策準確性和可靠性的重要決定因素之一[7]。在信息論中，熵值反映了信息的無序化程度，可用來度量信息量的大小[8]。熵權則是反映在同一指標之間這些信息的競爭程度。

第i個評價指標的熵權為

這樣，得到基于熵權的評價指標向量為

W=(w1,w2,…,wm)

熵權代表各指標給決策者提供的信息量多少。各個被評價對象在某指標上的值差別越大時，熵值越小，熵權越大，說明該指標提供的信息量越多，決策者應重點考慮。各個評價指標上的值完全相同時，熵值達到最大值1，熵權為0，也就是說，該指標未向決策者提供任何有用信息，可被取消。對于本文，我們關心的主要是諸多的備件需求程度的排序。對于每一個需要考慮的備件，其所處的位置不同，所起的作用關鍵性不同，損失后的可維修性的程度也不同。這是決定備件需求程度關鍵的3個問題。可以采用0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0對這3個問題進行定量的考量。也就是說，面對每一個備件，它都有和這3個問題相對應的數值。這些數就描述了該備件的基本情況。不同的備件和三個問題所對應的數值就可以構成一個矩陣。這就是評價矩陣。通過一系列的變換，便可以得到每一種備件在所有考慮的全部備件中所占的權重。按照權重大小排序，就可以得到備件的需求程度的相應的排序，進而得到攜行備件的數量安排。

2.2 備件需求研究

基于熵權法的備件需求研究主要包括以下幾步：

1) 構造評價矩陣R。

2) 對評價矩陣標準化。為了便于計算和優選分析，消除指標因量綱不同帶來比較上的困難，可以利用以下公式進行標準化，得到標準化后的矩陣R′。

對于效益型指標(越大越好)

對于成本型指標(越小越好)

3) 根據前述的熵權計算方法，得到熵權向量。根據熵權對備件進行綜合評價。參考綜合評價值的大小對備件需求程度進行排序。

3 應用舉例

假設有8種備件需要進行戰傷搶修的需求程度排序。根據所處的位置、作用的關鍵性和可維修性，分別賦予它們相應的數值，如表1所示。數值越大表示越容易被擊中二受傷，所起的作用也越關鍵，這兩種屬于效益型指標。可維修性的數值越大表示越容易修理，那么其需求程度較低，屬于成本型指標。為了方便，將維修性改為不可維修性。

表1 各需求備件的狀態描述

表2 不同備件的綜合評價值

根據前述計算步驟，計算結果如表2所示。通過表2數據，可以看出，熵權值最高的是備件2。盡管它的關鍵性和所處的位置都不如備件1更加值得關注。但是，其不可維修性很高。所以，綜合評價后其熵權值跟高。也就是說，備件2在搶修中的需求程度更高。同樣，對于備件5，其作用非常關鍵，可是它的維修性非常好，經過綜合評價后，其熵權值較低。也就是說，其在搶修中的需求程度較低。經過熵權法對各個備件進行綜合評價后，可得到各個備件相應的熵權值。根據熵權值的大小，就可以對備件的需求程度進行排序。按照這個順序就可以對搶修分隊攜行的備件進行安排決策。

4 結論

戰傷搶修的備件是實施戰傷搶修的必備的物質基礎，直接關系到搶修工作的進程和效率。戰時備件的需求和平時完全不同。而且，戰時各種條件十分有限。搶修分隊的攜行能力是有限的。因此，進行戰傷搶修的備件需求研究，對于戰場上的精確有效保障、對于戰斗力的快速再生的非常關鍵的。盡管準確預測戰時的備件需求是非常困難的。但是，根據飛機不同部位遭受火力攻擊的概率和備件本身的關鍵性及其維修性，采用適當的數學分析方法，對備件需求進行預測 研究，可以得到一般備件的需求規律，為戰時搶修分隊的攜行備件決策提供參考。當然，僅僅依靠搶修分隊的攜行備件 還難以完全滿足全部的搶修備件需求。還必須依據戰時的動態情況，及時調配備件的動態供應。

[1] Murray Scott M.Prepositioned trailers for aircraft battle damage repair support[D].Air Force Institute of Technology，2004.

[2] 田瑾，趙廷弟，劉錚.備件供應保障系統的動力學原理及動態性研究[J].航空學報，2007，28(5)：1104-1109.

[3] 程力，韓國柱.基于FAHP的裝備戰場搶修備件品種確定模型[J].兵工自動化，2006，25(4)：17-19.

[4] 蔡開龍，姚武文，孫云帆，等.飛機戰傷搶修備件需求預測方法研究[J].電光與控制，2010，17(12)：60-63.

[5] 程力.裝備戰場搶修備件品種的優化確定模型[J].航空維修與工程，2006(4)：55-57.

[6] 張建華.飛機結構戰傷搶修[M].北京:國防工業出版社，2007.

[7] 陳永建，郭宜忠，姜志敏，等.基于熵權多目標決策的雷達網戰損裝備搶修排序方法[J].軍械工程學院學報， 2008，20(5)：19-21.

[8] 陳建海，馮杰.基于BP神經網絡的艦艇戰損裝備搶修排序[J].艦船科學技術，2011，33(7)：126-129.

[9] 張均勇,周紹航,韓力，等.飛機戰傷搶修性評價框架研究 [J].四川兵工學報，2014(4):62-64.

(責任編輯 周江川)

Study on Spares Requirement of Aircraft Battle Damage Repair

ZHAO Pei-zhong, WEI Hua-kai, DAI Jing-tao, HUANG Xu-ren, HU Fang-you

(Department of Aeronautical and Mechanical Engineering, Qingdao Campus, Naval Academy of Aeronautical Engineering, Qingdao 266041, China)

Spares supply is one of the key factors affecting the aircraft battle damage repair (ABDR). There are two main ways to supply the needed spares. One is carrying, and the other is dynamic supply from the rear area. For the limited ability to carry spares, it is important to decide the priority of the needed spares. The positions, importance and reparability of the spares were considered pivotally. Based on the entropy method, the degree of the requirement was ranked. As a result, the priority order of the carrying spares was decided. The results can be a reference to decide the spares requirement. Key words: aircraft battle damage repair; spares requirement; repair unit; carrying spares; entropy method

2015-02-15

中國博士后科學基金(20110494882；2012T50875)

趙培仲(1978—)，男，博士，講師，主要從事結構損傷修理技術研究。

10.11809/scbgxb2015.08.004

趙培仲，魏華凱，戴京濤，等.飛機戰傷搶修的備件需求研究[J].四川兵工學報，2015(8):12-14.

format:ZHAO Pei-zhong, WEI Hua-kai, DAI Jing-tao, et al.Study on Spares Requirement of Aircraft Battle Damage Repair[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(8):12-14.

V271.4

A

1006-0707(2015)08-0012-03