基于TOPSIS的航空四站裝備維修質(zhì)量評(píng)價(jià)研究*

胡宗順 黃之杰 朱 倩 吳瀟潔

(空軍勤務(wù)學(xué)院航空四站系 徐州 221000)

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基于TOPSIS的航空四站裝備維修質(zhì)量評(píng)價(jià)研究*

胡宗順 黃之杰 朱 倩 吳瀟潔

(空軍勤務(wù)學(xué)院航空四站系 徐州 221000)

針對(duì)航空四站裝備維修性質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)需求，分析了影響航空四站裝備維修質(zhì)量的主要因素，構(gòu)建了航空四站維修質(zhì)量指標(biāo)體系，并建立了相應(yīng)的TOPSIS模型。運(yùn)用TOPSIS法對(duì)裝備的維修質(zhì)量進(jìn)行量化分析，評(píng)估了裝備維修質(zhì)量的優(yōu)先順序。實(shí)例分析表明，該方法為航空四站裝備維修質(zhì)量的評(píng)估提供了一種新的定量分析手段，對(duì)保證裝備維修質(zhì)量，提高連續(xù)作戰(zhàn)能力具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

航空四站裝備; TOPSIS; 維修質(zhì)量; 評(píng)價(jià)

Class Number TP391.9

1 引言

裝備維修質(zhì)量評(píng)估是裝備管理的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同其他裝備一樣，航空四站維修質(zhì)量評(píng)估作為裝備系統(tǒng)壽命管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，受到諸多因素影響，具有復(fù)雜性[1]。維修質(zhì)量的好壞不僅影響裝備可靠性，也會(huì)影響使用安全。因此，開(kāi)展裝備維修質(zhì)量評(píng)估的理論及方法研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 四站裝備維修質(zhì)量評(píng)估的現(xiàn)狀

維修質(zhì)量評(píng)估作為航空四站裝備系統(tǒng)全壽命管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保證維修質(zhì)量與裝備可靠性的一個(gè)重要手段。當(dāng)前，航空四站裝備維修質(zhì)量評(píng)價(jià)具有以下特點(diǎn)[2]：

1) 航空四站裝備類型多，不同裝備維修質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)不統(tǒng)一，內(nèi)容不完善，沒(méi)有形成一套完整的維修質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)。

2) 已有的航空四站裝備維修質(zhì)量評(píng)估的內(nèi)容和方法，主要是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。具有片面、單一、針對(duì)性不強(qiáng)等特點(diǎn)。

3) 一些維修質(zhì)量評(píng)估課題的研究，主要從裝備修后使用過(guò)程中反映可靠性狀況的參數(shù)指標(biāo)來(lái)評(píng)估修理質(zhì)量，其評(píng)定結(jié)果具有一定的局限性。

目前，航空四站裝備維修性評(píng)價(jià)缺乏一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，照搬裝備生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行維修質(zhì)量評(píng)價(jià)，不僅不能取得效果，反而浪費(fèi)大量人力物。因此，用科學(xué)合理的定量分析方法對(duì)航空四站裝備維修質(zhì)量評(píng)估顯得尤為重要。

3 裝備維修質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)構(gòu)建

現(xiàn)役的航空四站裝備有幾十個(gè)型號(hào)，數(shù)量多達(dá)幾千臺(tái)(套)，考慮到飛機(jī)訓(xùn)練作戰(zhàn)的保障，根據(jù)對(duì)裝備維修質(zhì)量影響因素的分析，對(duì)四站裝備參數(shù)的分析權(quán)衡，把裝備的維修質(zhì)量評(píng)估參數(shù)分為四個(gè)方面：裝備總體性能,裝備一般技術(shù)要求,裝備修后可靠性,裝備修后配套性[3]。

3.1 裝備總體性能

恢復(fù)四站裝備的性能是維修活動(dòng)的根本目的，因此通過(guò)與四站裝備總體性能相關(guān)的參數(shù)來(lái)反映裝備維修質(zhì)量具有一定可行度。選取主要性能指標(biāo)下降率和能耗升高率，對(duì)四站裝備維修質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。

主要性能指標(biāo)下降率，是指在維修活動(dòng)結(jié)束后裝備主要性能指標(biāo)的測(cè)量值相對(duì)于理論值下降情況的度量。由于在使用過(guò)程中和維修結(jié)束后航空四站裝備性將低于理論值，并且對(duì)于一個(gè)裝備，它的主要性能指標(biāo)往往不只一個(gè)，為方便計(jì)算，認(rèn)為各指標(biāo)對(duì)于裝備的重要程度相當(dāng)，取它們的平均值為最后的主要性能指標(biāo)下降率[4]。計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

其中：WT為四站裝備某一性能指標(biāo)下降程度；F為裝備某一性能指標(biāo)的理論值；Fs為維修活動(dòng)結(jié)束后某一性能指標(biāo)的測(cè)量值；WE為裝備主要性能下降率；WTm為裝備每項(xiàng)主要性能指標(biāo)的下降程度；n為裝備經(jīng)過(guò)測(cè)量的主要性能指標(biāo)數(shù)目。

能耗升高率是指維修活動(dòng)結(jié)束后所測(cè)定的裝備的比能耗升高值與額定的比能耗值之比。這里的比能耗是指在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單位功所消耗的能源，能源可以是汽油、煤油、柴油等燃料油，也可以是電能等能源。

此參數(shù)與性能指標(biāo)下降率有相似之處，都是裝備在使用過(guò)程中和維修結(jié)束后的一種典型性能表現(xiàn)形式；數(shù)據(jù)都需要在維修后通過(guò)測(cè)量才能夠確定。航空四站裝備經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用，零部件老化、磨損導(dǎo)致裝備的能耗上升，即油耗、電耗上升，通過(guò)維修或者更換零部件，能夠降低能耗的上升，但是依然有可能超出了額定值[5]。計(jì)算公式為

(3)

式為：WG能耗升高率;Ps維修結(jié)束后測(cè)量的裝備的比能耗;P裝備的比能耗額定值。

3.2 裝備一般技術(shù)要求

對(duì)航空四站裝備進(jìn)行維修，不僅要恢復(fù)裝備的主要性能，也要保證一般技術(shù)要求。雖然它與裝備的主要性能相比，處于次要的地位，但也是裝備維修中不可忽視的一個(gè)方面，因此可以通過(guò)對(duì)一般技術(shù)要求的考察來(lái)評(píng)估航空四站裝備維修質(zhì)量。由于航空四站裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組成單元繁多，能反映其性能特點(diǎn)的指標(biāo)眾多，實(shí)際評(píng)估過(guò)程僅選取外觀質(zhì)量，密封、絕緣性，運(yùn)行正常性，更換條件的完好率四個(gè)影響突出的指標(biāo)[6]。

采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)航空四站裝備技術(shù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]，實(shí)施過(guò)程如下：

1) 選取n項(xiàng)指標(biāo)組成評(píng)判因素集：

A=(a1,a2,a3，…,an)

(4)

2) 利用AHP法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重：

(5)

3) 建立綜合評(píng)價(jià)集：

B=(β1,β2,β3,β4,β5)

(6)

其中β1～β5對(duì)應(yīng)分值為：90，70，50，30，10。

4) 采用專家評(píng)分法對(duì)n項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到隸屬度向量Ri和隸屬度矩陣R：

(7)

其中rij(i=1，…，n,j=1,…,5)指多個(gè)評(píng)價(jià)主體對(duì)某個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在αi方面作出βj評(píng)定的可能性程度，即第i項(xiàng)因素對(duì)應(yīng)第j個(gè)等級(jí)的隸屬關(guān)系。

5) 計(jì)算綜合隸屬度向量S，S=W·R=(b1,b2,b3,b4,b5)，根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)原理，最大分量bi所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)βj即為綜合評(píng)價(jià)的最終結(jié)果。

6) 量化分析評(píng)價(jià)結(jié)果G,G=S·BT。

3.3 裝備修后可靠性

固有可靠性是描述產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造的可靠性水平。對(duì)于航空四站裝備來(lái)說(shuō)，修后可靠性綜合反映修理過(guò)程中的裝配、維修、調(diào)整、零部件選配、緊固的質(zhì)量水平。以修后試驗(yàn)故障率、平均故障間隔時(shí)間(MTBF)、致命性故障間的任務(wù)時(shí)間(MTBCF)三個(gè)方面進(jìn)行判定[8～9]。

設(shè)定系數(shù)ε,β,γ,ε+β+r=1，則

Di=εX+βγ+rz

(8)

式中：Di為裝備修后可靠性；X為修后試驗(yàn)故障率；Y為平均故障間隔時(shí)間；Z為致命性故障間的任務(wù)時(shí)間。

3.4 裝備修后配套性

從航空四站裝備的性能、可靠性、維修過(guò)程等方面評(píng)估裝備的維修質(zhì)量，可以反映維修質(zhì)量中存在的大多數(shù)問(wèn)題，但是并不全面。

因此將裝備的包裝質(zhì)量，工具、備品、附件配套齊全率和維修登記情況作為評(píng)價(jià)因素。這些參數(shù)不僅能作為裝備維修質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，也能提高維修單位對(duì)裝備勤務(wù)保障的重視。

建立對(duì)航空四站裝備修后配套性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的評(píng)判集：

E=(e1,e2,e3,e4,e5)=(優(yōu)，良，一般，差，很差)。

4 維修質(zhì)量的TOPSIS綜合評(píng)估

要對(duì)航空四站裝備維修質(zhì)量作出最終評(píng)價(jià)結(jié)果，需要將這些單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合，得到一個(gè)確定的定量結(jié)果，就是判斷被評(píng)對(duì)象距離合理標(biāo)準(zhǔn)的程度。若被評(píng)對(duì)象與理想系統(tǒng)非常接近，則稱該系統(tǒng)為最好的[10～12]。

1) 選取n型航空四站裝備作為研究對(duì)象，考慮m項(xiàng)影響維修質(zhì)量的主要因素，xij為第i型裝備中第j個(gè)參數(shù)的得分原始值，參評(píng)數(shù)據(jù)列為

X=(xij),(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

2) 理想數(shù)據(jù)列作為參評(píng)數(shù)據(jù)的參考比較標(biāo)準(zhǔn)，理想數(shù)據(jù)列是由各個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)的理想值組成的數(shù)據(jù)列：

(9)

3) 由于維修質(zhì)量指標(biāo)體系中各因素的得分情況通常有不同量綱和數(shù)量級(jí)，不能直接進(jìn)行比較和運(yùn)算，為了保證結(jié)果的可靠性，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。考慮到裝備維修質(zhì)量得分的特點(diǎn)，采用極值法處理：

(10)

(11)

(12)

(13)

5) 評(píng)價(jià)對(duì)象與理想解的相對(duì)接近度為：

(14)

Ci按從大到小排序，Ci越大候選方案越接近于理想解，值最大者為最優(yōu)方案。

5 實(shí)例驗(yàn)證

假設(shè)現(xiàn)需要對(duì)五個(gè)型號(hào)的充氧車中修質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)維修質(zhì)量?jī)?yōu)劣進(jìn)行排序。中修工作是在設(shè)施、設(shè)備較完善的四站修理廠內(nèi)進(jìn)行，工作環(huán)境較為良好且維修人員具有三年以上的維修工作經(jīng)驗(yàn)，即不考慮維修環(huán)境對(duì)充氧車維修質(zhì)量的影響。裝備的五類指標(biāo)值如表1所示。

表1 五種充氧車的四類指標(biāo)值

首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化和標(biāo)準(zhǔn)化處理： 1) 裝備修后配套性評(píng)價(jià)分為優(yōu)，良，一般，差，很差五個(gè)級(jí)別，依次賦分95、80、60、30和10； 2) 裝備總體性能、裝備修后可靠性指標(biāo)采用式(11)處理，裝備一般技術(shù)要求、裝備修后配套性指標(biāo)采用式(10)處理。

表2 5種充氧車的4類指標(biāo)值處理結(jié)果

由于各組指標(biāo)數(shù)據(jù)參數(shù)，可知：

X′=(0,1,0,1),X0=(1,0,1,0)

表3 基于TOPSIS法的指標(biāo)處理結(jié)果

依據(jù)TOPSIS綜合評(píng)價(jià)原理，Ci取值越大越好，所以五個(gè)型號(hào)的充氧車中修質(zhì)量由優(yōu)到差分別是裝備2、裝備3、裝備1、裝備4、裝備5。

6 結(jié)語(yǔ)

影響航空四站裝備維修質(zhì)量的因素眾多，不同的裝備在維修質(zhì)量上反應(yīng)在不同的方面，并且反應(yīng)強(qiáng)烈程度不同。采用TOPSIS分析法，綜合考慮了多種因素，對(duì)裝備的維修質(zhì)量順序進(jìn)行客觀定量地評(píng)判排序，并用實(shí)例驗(yàn)證了本方法是可靠性，可為航空四站裝備系統(tǒng)壽命管理提供參考。

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Quality Evaluation of Aerospace Equipments Maintenance Based on TOPSIS

HU Zongshun HUANG Zhijie ZHU Qian WU Xiaojie

(Department of Aviation Four Stations, Air Force Logistics College, Xuzhou 221000)

Aiming at the requirements of the quality of aerospace ground equipments maintenance, the primary influencing factors were analysed, the indicator system and the corresponding TOPSIS model were established. Then the quantitative analysis of the quality of maintenance was carried ,and the priorities were got. According to the example, it provided a new method of quantitative analysis for the quality of maintenance of aerospace ground equipments. It was also an effective approach to guarantee the quality of the maintenance and the reliability of the aerospace ground equipments. So, to study the basic theories and the methods was of great significance.

aerospace ground equipments, TOPSIS, maintenance quality, evaluation

2016年5月10日,

2016年6月28日

胡宗順,男,碩士研究生,研究方向：航空四站保障技術(shù)與信息化。黃之杰,男,副教授，碩士生導(dǎo)師,研究方向：航空四站保障技術(shù)與信息化。朱倩,男,副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：航空四站保障技術(shù)與信息化。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.029