雷達裝備保障系統效能綜合評估

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(1.中國人民解放軍95980部隊,湖北襄陽431500;2.中國人民解放軍93534部隊,天津301700;3.空軍預警學院,湖北武漢430019)

0 引言

雷達裝備是國家戰略預警系統的主要組成部分,可為空中進攻作戰、防空反導作戰提供靈敏高效的早期預警情報信息。保障系統是使用和維修雷達裝備的所有保障資源及其管理的有機組合,是雷達兵部隊保障力量的重要組成部分,其效能的高低既決定了能否對雷達裝備實施及時、經濟、有效的保障,又直接影響著雷達兵部隊的整體作戰能力。為確保雷達裝備保障系統在預警作戰任務中,能夠提供及時高效的保障,就必須對保障系統的效能進行科學合理的評估。

目前關于雷達裝備保障系統效能評估的研究所見甚少,但相關或相似領域的研究可為本文的研究提供參考。文獻[1]系統分析了裝備的“五性”(可靠性、測試性、維修性、保障性和安全性)特征對裝備保障效能的影響,但所構建的評價指標過于定性,難以量化。文獻[2-3]對軍用飛機保障系統進行了評估,但所建立的評估指標體系未能全面體現保障系統的資源要素和管理要素。文獻[4]采用模糊綜合評判方法對通信裝備保障系統效能進行了評估,但該方法在指標的量化過程中主觀因素較多,不同的隸屬度函數會導致不一致的指標量化結果。文獻[5]研究了基于云重心方法的保障系統效能評估模型,但該方法在建立各項指標的云模型時隨機性較大。文獻[6]研究了基于FNP-ADC模型的彈藥調度系統保障效能評估,但該方法中合理地描述裝備系統工作狀態及其轉移過程難度較大。文獻[7]研究了基于效用函數的裝備保障效能評估方法,具有一定的參考價值。文獻[8]采用層次分析方法(AHP)建立了具有3層評估指標的整機使用可靠性評估系統,其指標賦權方法可為本文的研究提供一定的參考。

基于以上分析,本文首先從影響雷達裝備保障系統效能的主要因素出發,構建了比較全面的保障系統效能評估指標體系,在此基礎上提出了一種層次分析法確定指標權重、定性和定量指標量化處理和線性加權綜合計算相結合的大型相控陣雷達保障系統效能綜合評估方法。

1 構建評估指標體系

1.1 保障系統構成因素

在裝備綜合保障學科專業領域,裝備保障系統要素主要包括資源要素和管理要素兩大類。一是資源要素。資源要素是形成裝備保障能力的人力、物力、信息基礎,主要包括人力與人員,供應保障,保障設備,技術資料,訓練和訓練保障,計算機資源保障,保障設施,包裝、裝卸、儲存和運輸等八大資源類要素。二是管理要素。只有保障資源還不能直接形成保障能力,需要將所有的使用與維修保障資源有機地組合起來,才能形成保障系統。裝備保障體制編制、裝備保障制度、裝備保障方案計劃等管理要素對于提高裝備保障系統效能具有十分重要的作用。

因此,建立雷達裝備保障系統評估指標體系時,應全面考慮各種保障要素,用以衡量保障系統中各要素符合滿足保障需求的尺度。

1.2 評估指標體系

在綜合考慮保障系統任務和構成要素的基礎上,按照全面完整、層次分明、簡明科學的指標確定原則,通過廣泛的專家咨詢并多次修改完善,建立了一套雷達裝備保障系統評估指標體系,如圖1所示。

圖1 雷達裝備保障系統效能評估指標體系

1.3 評估指標分析

1)人力與人員指標A1

人員是使用與保障雷達裝備的主體,是戰斗力的組成部分。必須要了解現有的部隊人員結構在專業劃分、技術水平、人員數量上是否能滿足新型雷達裝備使用和維修保障的需要。因此,從人員滿編率A11和人員稱職率A12兩個指標進行量化評估。

2)供應保障指標A2

雷達裝備的使用和維修需要大量的器材,主要包括備件和消耗品。供應保障是確定裝備使用和維修所需器材的數量和品種,并使裝備使用與維修中所需的器材能得到及時和充分的供應。為此,從保障器材配套率A21和完好率A22兩個指標來衡量供應保障的好壞。

3)保障設備指標A3

保障設備包括使用與維修所用的拆卸和安裝設備、工具、測試設備(包括自動測試設備)和診斷設備等。在裝備綜合保障工程中,確定保障設備的需求,主要是確定保障設備的品種和確定保障設備的數量。因此,選取保障設備配套率A31和完好率A32兩個指標。

4)技術資料指標A4

雷達裝備電氣、機械、機電系統技術復雜,離開技術資料的指導,不僅不能正確使用該裝備,而且也給使用與維修保障裝備帶來極大的麻煩。技術資料是技術人員正確使用與維修裝備的基本依據,提交部隊的各項技術資料文本必須充分反映所部署裝備的技術狀態和使用與維修的具體要求,要準確無誤、通俗易懂。因此,選取技術資料齊套率A41和可用率A42作為評估指標。

5)訓練和訓練保障指標A5

新型雷達裝備部署使用前,需要通過開展接裝訓練來提高人員技術水平,使裝備部署后,能及時提供可擔負使用與維修工作任務的合格人才,使裝備迅速形成戰斗力。這里,從訓練過程管控和訓練效果出發,選取人員參選率A51和訓練不達標率A52作為評估指標。

6)計算機資源保障指標A6

新型雷達裝備逐漸趨于軟件化,裝備中內嵌式計算機越來越多,其所消耗的資源和占用的管理時間也越來越多,計算機本身的保障問題,即計算機資源保障問題也變得十分重要。為此,從計算機軟硬件配套率A61和可用率A62兩個指標來衡量計算機資料保障的效果。

7)保障設施指標A7

保障設施是指保障裝備所需要的永久性和半永久性的構筑物及其設備。在確定雷達裝備保障資源要求時,保障設施是必須加以重點考慮的問題。由于保障設施建設周期長、投資大,為保證雷達部署部隊時有配套的保障設施,必須對設施提前規劃,同時應優先考慮利用現有設施的可行性。這里,選取保障設施配套率A71和完好率A72兩個指標來考量保障設施的好壞。

8)包裝、裝卸、儲存和運輸指標A8

包裝、裝卸、儲存和運輸的目的就是計劃、研究和管理為保證制造出來的裝備到達部隊時是可用的所必需的各種活動。這里,重點從雷達裝備部署使用時的機動性A81和時效性A82兩個指標來進行評估。

9)保障資源管理指標A9

保障系統包括裝備所需人力、物力、信息等各種資源以及這些資源的管理。只有通過合理的管理,才能將分散的各種資源組成具有一定使用和維修功能的系統。這里,重點從雷達兵部隊保障制度完備性A91、保障編制高效性A92、保障方案有效性A93三個指標來衡量保障資源管理的效果。

2 效能綜合評估方法

雷達裝備保障系統評價涉及因素眾多,是一個非常復雜的過程,需要采用系統工程的思路來解決問題。為此,本文提出了一種層次分析法確定指標權重、定性和定量指標量化處理和線性加權綜合計算相結合的綜合評估方法。

2.1 評估指標權重的確定

鑒于目前尚缺乏足夠的數據支持及對評估指標重要性的認識還不盡統一,運用層次分析法確定評估指標權重。層次分析法可將人們的思維過程和主觀判斷數學化,不僅簡化了系統分析與計算工作,而且有助于決策者保持其思維過程和決策原則的一致性。

1)構建比較判斷矩陣

結合圖1中的評估指標體系,邀請專家集中討論,采用1～9標度的專家賦值對同層指標兩兩比較量化,構造兩兩比較的層次分析法判斷矩陣A。

2)求出判斷矩陣A的最大特征向量

利用乘積方根法,將判斷矩陣A按行將各元素連乘并開n次方,之后進行歸一化,即可得出最大特征值對應的特征向量:

3)計算判斷矩陣A的最大特征值

4)進行一致性檢驗

一致性指標CI為CI=(λmax-n)/(n-1)。

當CI/RI＜0.1時,可認為判斷矩陣具有滿意的一致性,特征向量就是所確定的各因素權重;當CI/RI≥0.1時,說明判斷矩陣沒有較好的一致性,應重新調整判斷矩陣,獲得滿意的一致性。RI為隨機一致性指標,可查表1獲取。

表1 隨機一致性指標RI

2.2 評估指標的量化處理

雷達裝備保障系統效能評估指標體系由許多定量指標和定性指標組成,每個指標的性質和度量標準不同,需將指標進行量化。

1)定性指標

定性指標如部署機動性、保障制度完備性、體制編制高效性、保障方案有效性等采用專家集體打分法進行量化,即采用優秀、良好、中等、及格、不及格五級制評分,優秀為100分,良好為85分,中等為70分,及格為60分,不及格為0分,求取專家集體打分的均值作為指標的量化評估值。

2)定量指標

定量指標區分效益型和成本型。

對于保障設備配套率、保障器材完好率等效益型成本,量化方法為

對于訓練不達標率等成本型指標,量化方法為

式中,f i為第i個評估指標值,f Y為第i評估指標的滿意值,f N為評估指標的無效值。

2.3 保障系統效能的計算

得到各個指標的評估值及其權重后,利用線性加權法來評估裝備保障系統的效能。線性加權法的計算公式如下所示:

式中,E為保障系統的效能值,其理想值為100,w i為各評估指標的權重系數,y i為經過量化處理后評估指標值。

3 實例應用

某大型相控陣雷達是國家預警監視領域建設的重要裝備,該型裝備在組成結構、技術原理、布局部署、部隊編制等方面不同于常規雷達,保障系統效能的評估還很缺乏,也沒有相關保障理論與技術的資料可供參考。因此,以該大型相控陣雷達裝備為對象,開展保障系統效能評估研究。

首先,結合圖1中的評估指標體系,邀請專家集中討論,構造的9個一級指標(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9)判斷矩陣如表2所示。

表2 一級指標權重判斷矩陣A

求解判斷矩陣A,得出9個一級評估指標(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9)權重w i(i=1,2,…,9)為(0.25,0.125,0.062 5,0.062 5,0.125,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.25)。

一致性比率CR=0＜1.46,即判斷矩陣A具有滿意的一致性。

采用相同方法,確定二級指標權重,綜合得到保障系統19個二級評估指標權重w j(j=1,2,…,19)為(0.125,0.125,0.062 5,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.031 3,0.031 3,0.062 5,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.015 6,0.015 6,0.015 6,0.015 6,0.083 3,0.083 3,0.083 3)。

接著,以該大型相控陣雷達保障系統為評估對象,對評估所需數據信息進行收集和統計,經過量化處理得到各二級評估指標值如表3所示。

然后,將表3中數據和對應的權重系數代入式(5)中,可求出該大型相控陣雷達裝備保障系統綜合評估值E=82.717,屬于中等偏良好的范疇。

分析認為,評估結果與該型雷達裝備的保障系統建設現狀基本相符。并且,從保障系統綜合評估值和各評價指標量化值還可以看出,要進一步提高該大型相控陣雷達保障系統的保障能力,需從增強保障人員的使用和維修技能、改善訓練質量、優化保障體制編制三個方面入手。

表3 指標量化值

4 結束語

從雷達裝備保障系統構成要素出發,建立了比較全面的保障系統效能評估指標體系。運用層次分析法確定了評估指標的權重系數,給出了定性指標和定量指標量化處理方法,構建了雷達裝備保障系統效能綜合評估方法體系。實例應用表明,該綜合評估方法具有一定的可行性和實用性,可為同類型雷達裝備保障系統效能的標準化評估提供參考。

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