基于改進AHP的某自主防空作戰平臺技術成熟度評估

許誠, 孫爾蔓

(海軍航空工程學院 飛行器工程系, 山東 煙臺 264001)

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基于改進AHP的某自主防空作戰平臺技術成熟度評估

許誠, 孫爾蔓

(海軍航空工程學院 飛行器工程系, 山東 煙臺 264001)

摘要:為提高某自主防空作戰平臺系統技術成熟度,研究了技術成熟度評估方法。簡要介紹了技術成熟度的研究現狀,構建了某自主防空作戰平臺系統技術成熟度評估模型,并運用改進的層次分析法對其技術成熟度等級進行了評估,從而為某自主防空作戰平臺系統技術成熟度評估和提高提供參考。

關鍵詞:防空作戰平臺; 層次分析法; 最優傳遞矩陣; 技術成熟度評估

0引言

技術成熟度評估工作在武器裝備研制過程中一直扮演著重要角色。在實際工作中,由于缺乏統一的規范和評估標準,不同單位、不同部門及個人很難對技術成熟度進行客觀評估,故得出的結論往往不夠準確,始終阻礙著武器裝備后期研制工作的順利進行。在武器研發過程中,對技術風險錯誤評估將對其進度、成本、最終定型狀態影響巨大。所以,在預研階段開展預研系統的技術成熟度等級(Technology Readiness Level,TRL)評估工作十分必要,在關鍵節點采用TRL對關鍵技術進行評估,可以確保相關技術符合要求而不影響后續工作,為下階段研制工作打下堅實的基礎。對評估工作來說,客觀判斷是至關重要的,它可以確保評估的準確性、有效性和科學性,避免技術脫節和資源浪費,從而不斷加快預研進程,使其早日裝備,這對日后系統集成和固化工作意義重大。

本文在廣泛研究國內外技術成熟度評估(Technology Readiness Assessment, TRA)現狀并結合我國武器裝備研制規定的基礎上,構建了某自主防空作戰平臺系統TRA指標體系,給出了該平臺技術成熟度等級定義及整套評估流程,建立了TRA模型,并通過實際算例演示,成功對某自主防空作戰平臺系統技術成熟度進行了評估,評估結果具有實際意義。

1技術成熟度研究現狀

技術成熟度最早是由美國NASA于1989年提出并用作評估工具的。20世紀70年代到90年代中期,是技術成熟度評估的探索應用階段,隨著時間的推移,技術成熟度這一概念在全世界已被廣泛使用。目前,ISO正在組織有關國家制定技術成熟度國際標準,國際技術成熟度協議也將由國際工作小組提出,這充分說明了技術成熟度的迅速發展及重要研究價值。

國內在技術成熟度等級的研究方面也做了大量工作。2009年,我國推出了《科學技術研究項目評價通則》(GB/T 22900-2009)[1]。其中對TRL進行了定義,同時給出了包含基礎研究項目、開發研究項目以及應用研究項目在內的9級標準。表1為2010年總裝發布的武器裝備技術成熟度9級標準。

表1　國內武器裝備技術成熟度等級定義

裝備研制壽命周期中“四個一代”的完整內容被表1中的TRL定義基本涵蓋,其對應關系如下:

(1)“探索一代”對應于TRL1～4 級;

(2)“預研一代”對應于TRL3～5 級;

(3)“研制一代”對應于TRL6～7 級;

(4)“生產一代”對應于TRL8～9 級。

2某自主防空作戰平臺系統技術成熟

度評估

2.1技術成熟度評估概念

TRA是指利用TRL來評估項目或系統中關鍵技術元素(Critical Technology Elements, CTE)成熟度的過程,目標是通過分析實際研發中得到的相關數據、資料,從而確定項目中相關技術和關鍵技術的研發程度[2]。

目前,TRA方法眾多,其中基于TRL的評估方法[3-4]因實際使用效果顯著而被廣泛應用。TRL評估經英美兩國持續深入研究后逐漸被國際上大多數國家認可并采用,應用群體涵蓋了從硬件到軟件、從單項技術到整個系統等各個方面。TRL評估作為技術管理工具和項目管理工具,給出了統一的評估各類技術的標準。TRL評估工作是項目研發的先期工作,通過評估項目的技術狀態在整個生命周期中的位置得到定位,從而使技術風險得到有效控制。

2.2技術成熟度等級定義

由于不同項目的特殊性,制定具體化TRL定義時須給出能反映項目實際特點的具體化定義。本文依據我國裝備TRL定義并參考文獻[5],結合某自主防空作戰平臺系統特征,給出了TRL及相關定義,如表2所示。

表2　某自主防空作戰平臺系統技術成熟度等級定義

2.3技術成熟度評估流程

根據我國武器裝備TRL評估流程,某自主防空作戰平臺系統評估流程主要步驟如下:

(1)按系統、分系統及子系統級別對平臺系統進行技術結構分解;

(2)識別并確定平臺各分系統關鍵技術并將其作為評估對象;

(3)承研單位根據評估標準制定評估細則,提交總體單位審核并進行相應修改;

(4)組織專家對各關鍵技術進行評估打分并合理確定各分系統成熟度等級;

(5)匯總修改并形成評估報告,同時給出后續工作建議和調整方向。

具體的評價流程如圖1所示。

圖1　某自主防空作戰平臺系統TRA流程圖Fig.1　Flow chart of the air defense combat platform’s TRA

2.4技術成熟度評估方法

2.4.1建立評估指標體系

建立評估指標體系是評估工作不可缺少的環節,是研制工作前進方向的指南[6]。作為新生事物,某自主防空作戰平臺系統整體結構復雜,關鍵技術種類繁多,所以,本文在廣泛調研咨詢和對各分系統進行剖析、分析關鍵技術要素的基礎上,建立了某自主防空作戰平臺系統的TRA指標體系。該體系頂層是系統總體技術成熟度,中間層是總體的分系統,最底層是滿足評估目標要求的結構。評估指標按最底層結構分析獲得,如表3所示。

表3　某自主防空作戰平臺系統TRA指標體系

2.4.2確立評估指標集和評估等級集

按照表3給出的TRA指標體系可知:一級指標的評估指標集為U={U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9};二級指標的評估指標集為V1={V11,V12,V13},V2={V21,V22,V23},V3={V31,V32,V33},V4={V41,V42,V43},V5={V51,V52,V53},V6={V61,V62,V63},V7={V71,V72,V73},V8={V81,V82,V83},V9={V91,V92,V93,V94}。其評估等級集為E={TRL1,TRL2,…,TRL9}。

2.4.3建立隸屬度矩陣

2.4.4運用改進的層析分析法確定評估指標的

權重向量

(1)依據基本AHP構造各級遞階結構模型。

(2)依據基本AHP構造判斷矩陣W=(wij)m×n。

(3)通過bij=lgwij將W變換成反對稱陣、傳遞陣B。原理如下:由wij=1/wji可知W是互反矩陣,如果W滿足一致性,那么可以證明B=lg W是反對稱陣且是傳遞的。同理,如果B滿足傳遞性,那么W=10B就滿足一致性。據此,將W變換為反對稱陣、傳遞陣B[8]。

(5)進行W*=10C變換,從而得到W的擬優一致矩陣W*。原理為:由C為B的最優傳遞矩陣,可將W*看作W的擬優一致矩陣。所以,由W*可以得到其權重值,即為W*的特征值,不再需要對其進行一致性檢驗。

(6)計算綜合評定向量

3實際算例

某自主防空作戰平臺系統是新生事物,須要克服的各種技術難題種類繁多,研制進度受到技術成熟度的制約,故對其進行技術成熟度評估極為重要。按照前文所述模型及步驟,采用改進的層次分析法對該系統開展評估,步驟如下。

(1)建立評估指標體系。表3給出了按照目標層L(系統級)、中間層Ui(1級)和基本層Vij(2級)的形式排列得到的三層次體系結構。

(2)確定評估指標集和評估等級集。

(3)建立隸屬度矩陣。組織25位專家對某自主防空作戰平臺系統技術成熟度進行評估打分,匯總專家評分表,計算結果如下:

R1=

R2=

R3=

R4=

R5=

R6=

R7=

R8=

R9=

(4)確定Ui和Vij的權重系數,并據此得到權重向量。運用改進的層次分析法編程并計算,結果如下:

(5)計算綜合評定向量：

(6)計算綜合評定值：

取D=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]T,則L=B×D=5.578 8,取6。即某自主防空作戰平臺系統的技術成熟度等級為6級,滿足演示驗證立項要求。

通過以上分析和計算過程可以看出,用改進的層次分析法對某自主防空作戰平臺系統技術成熟度進行評估,計算科學簡便,降低了主觀成分對評估結果的影響,從而提升了技術成熟度等級評估的精確性與實用性。

4結束語

本文在研究技術成熟度評估方法的基礎上,結合平臺項目實際,構建了某自主防空作戰平臺系統的TRA指標體系。此外,采用改進的層次分析法建立了TRA模型,在理論上實現了客觀合理地對某自主防空作戰平臺系統技術成熟度的評估工作。本文給出的模型結合實際、科學合理,具有較強的可行性和可操作性,便于找出技術薄弱環節,從而在整體上提高性能,并可對各關鍵技術進行分析評估,從而為后期研制階段技術的改進和集成優化提供參考。

參考文獻：

[1]中國標準化研究院,中國電子科技集團公司,北京加值巨龍管理咨詢有限公司.科學技術研究項目評價通則GB/T 22900-2009[S].濟南:山東省標準化研究院,2009.

[2]吳燕生.技術成熟度及其評價方法[M].北京:國防工業出版社,2013:1-2.

[3]Britt B L,Berry M W,Browne M,et al.Document classification technique for automated technology readiness level analysis [J].Journal of the American Society for Information Science and Technology,2008(59):675-680.

[4]Altunok T, Cakmak T.A technology readiness level (TRLs) calculator software for system engineering and technology management tool [J].Advances in Engineering Software,2010(4):769-778.

[5]張新國.國防裝備系統工程中的成熟度理論與應用[M].北京:國防工業出版社,2013:67-73.

[6]楊建軍.武器裝備發展系統理論與方法[M].北京:國防工業出版社,2008:204-205.

[7]汪應洛.系統工程[M].北京:機械工業出版社,2010:131-134.

[8]郭道勸.基于TRL的技術成熟度模型及評估研究[D].長沙:國防科學技術大學,2010:60-61.

(編輯：崔立峰)

Technology readiness assessment for an air defense combat platform based on modified AHP

XU Cheng, SUN Er-man

(Department of Airborne Vehicle Engineering, NAEI, Yantai 264001, China)

Abstract:Technology readiness assessment method for an independent air defense combat platform is studied to enhance its technology readiness level. This paper briefly introduces the studies on technology readiness level, builds the assessment model of technology readiness for the air defense combat platform and evaluates the technology readiness level with modified AHP, which offers a reference for the air defense combat platform’s technology readiness assessment and its improvement.

Key words:air defense combat platform; AHP; optimal transferring matrix; technology readiness assessment

中圖分類號：E925.2

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0853(2016)01-0085-05

作者簡介:許誠(1958-)，男，四川會理人，教授，研究方向為導彈武器系統工程、系統管理與決策；孫爾蔓(1990-)，女，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向為系統規劃與管理決策。

收稿日期:2015-05-20;

修訂日期:2015-08-11; 網絡出版時間:2015-09-22 15:36