基于可拓層次分析法的維修保障裝備種類確定研究

，，，，

(1.陸軍裝甲兵學院 裝備保障與再制造系，北京 100072； 2.中國人民解放軍95969部隊，湖北 432200)

0 引言

維修保障裝備作為部隊維修保障人員的作業平臺，對完成戰時維修保障任務具有不可或缺的作用。目前大部分維修機構的維修保障裝備存在冗余功能較多、與作戰裝備不相匹配等問題。如何針對不同種類的作戰裝備設置符合其戰時維修保障需求的維修保障裝備已成為部隊保障力量建設急需解決的難題。目前分析維修保障裝備功能需求多是以數量規模確定為目標[1-3]，而進行維修保障裝備種類方面的研究相對較少。文獻[4]提出了基于遺傳算法的維修裝備功能規劃，通過計算維修保障裝備的容積之和確定維修保障裝備的種類。但其對于戰時的維修保障任務分析不明確，所提出的維修保障裝備種類確定方法與戰時維修保障活動聯系不夠緊密，具有一定的局限性。因此筆者從戰時維修保障任務出發，明確戰時維修保障裝備需要發揮的作用，將任務實際與功能需求緊密聯系。在此基礎之上，借鑒可拓學理論將定性的專家意見進行量化，運用EAHP方法[5-6]計算針對不同種類作戰裝備的維修保障裝備功能需求指標權重值。該法以模糊區間的形式構造判斷矩陣，不僅能夠解決傳統AHP法將具有模糊屬性的專家判斷值確定成無彈性的硬指標的問題[7]，也能夠彌補AHP法不考慮一致性檢驗的欠缺，從而能夠合理實現維修保障裝備與作戰裝備合理匹配，有效地提高維修保障裝備的工作效率，為數字化機步旅維修保障力量體系裝備要素的構建奠定基礎。

1 維修保障裝備種類確定總體思路

為避免維修保障裝備功能配置冗余，有針對性地完成戰時的維修保障任務，更加合理地服務于作戰力量，考慮以功能需求作為切入點，保證完成各種維修保障任務需要什么樣的功能進行支撐就設置什么樣的維修保障裝備，實現維修保障裝備效能發揮的最大化。在確定功能需求之后，根據不同作戰裝備的特點判斷其具體需要哪些功能，因此需要通過邀請多位相關領域內的專家以每一類作戰裝備為研究對象，通過該類裝備對每一項功能的需求程度進行兩兩比較計算各功能需求的權重值，舍棄小于預先設置的閾值的權重值對應的功能需求指標，由此得到不同裝備的維修保障功能需求，并據此設置維修保障裝備。維修保障裝備種類確定思路模型如圖1所示。

圖1 維修保障裝備種類確定思路模型

2 基于任務流程的維修保障裝備功能需求確定

確定維修保障裝備的功能需求首先要明確戰時維修保障裝備需要發揮的作用，即需要完成的維修保障任務，通過對戰時維修保障任務流程進行分析，明確維修保障裝備在任務流程中的各個環節所應發揮的具體作用。戰時的維修保障不僅包括戰斗進行階段，也包括戰斗與戰斗之間的間隙階段，需要對這兩個階段的任務都進行詳細的分析，從而得到整個戰斗中維修保障裝備所應完成的任務集合。

在明確了維修保障任務后，就要分析維修保障裝備為完成任務所需具備的功能。對于多種相似的維修保障任務，其功能需求可以進行統一設置，以維修保障裝備功能能夠支撐維修保障任務的完成為目標構建“維修保障任務—維修保障裝備功能需求”的映射模型，由此便可確定基于維修保障任務的維修保障裝備功能需求。

維修保障力量在戰時主要負責對裝備的維護與修理，使得主戰裝備及其附屬設備的功能水平達到參加戰斗的條件，而維修保障裝備更多的是起到輔助維修保障人員完成相應維修保障任務的作用，所以若要確定維修保障裝備功能需求，首先必須要明確戰時維修保障任務的實施流程，才能夠進一步分析戰時需要維修保障裝備的能夠支撐整個流程中所有任務的功能模塊種類。

根據各個階段維修保障任務的不同屬性特點，可以確定一個戰斗周期中的維修保障任務主要包括：搶救淤陷裝備任務、裝備后送任務、檢測裝備受損部位任務、裝備現地搶修任務、裝備清潔任務、裝備加油與充電任務、裝備軟件維護、裝備性能調試與檢測任務與后送裝備修理任務。據此構建“維修保障任務—維修保障裝備功能需求”映射模型如圖2所示。

圖2 維修保障任務—維修保障裝備功能需求映射模型

由圖2可知，維修保障任務的完成需要維修保障裝備具備搶救功能、現地搶修功能、檢測功能、定點維修功能和保養功能5類功能。

搶救功能：該功能主要負責將戰場上受到敵方火力、核、化襲擊從而導致戰損而不能繼續發揮其作戰效能或因地形等因素導致淤陷或沉沒的作戰裝備以最快速度離開敵人的火力覆蓋網向隱蔽處或集中修理點轉移，從而避免被徹底摧毀，減少維修工作量，最大程度地挽回作戰力量的損失。

現地搶修功能：該功能主要負責迅速對戰場上因受損而無法繼續參戰的主戰裝備就地展開搶修，由于時間是搶修的主要因素，因此該功能只需要在短時間內恢復裝備必要的作戰功能及技術狀態即可，一般采用原件修理與換件修理等工序簡單的修理方式。

檢測功能：該功能主要負責對產生戰損或技術故障的裝備的具體故障位置進行判斷與檢查，為修理工作的重點提供依據。

定點維修功能：該功能主要負責利用戰斗間隙這段時間在集中修理點對后送回來的且在己方能力范圍內的戰損裝備進行修理，恢復其作戰功能；對參戰的技術性能仍完好的裝備進行部件技術狀態的簡單維護，確保其在下一階段的戰斗中發揮最大的作戰效能。

保養功能：該功能主要負責對已被現地搶修或戰斗間隙時修理的裝備進行清潔、加油、充電、軟件維護等保養工作，將裝備的技術性能調整到最佳狀態。

3 基于可拓層次分析法的維修保障裝備種類確定過程

3.1 可拓層次分析方法[8]的實施步驟

3.1.1 構造可拓判斷矩陣

邀請相關領域的專家若干名對所有因素相互之間的優劣程度以區間數的形式進行量化表達，從而構造出可拓判斷矩陣A=(aij)n×n。

3.1.2 計算群體可拓判斷矩陣

定理：設a=(a-,a+),b=(b-,b+)為兩個可拓區間數，則有：

a?b=(a-,a+)?(b-,b+)=(a-b-,a+b+)

(1)

對第t位專家給出的可拓區間數aijt= (aij-t,aij+ t)根據公式：

?(aij1+aij2+ … +aijT)

(2)

可求得專家群體可拓判斷矩陣：

A0= (A0-,A0+) = (aij*)n×n

3.1.3 計算每位專家與專家群體的偏差

將A0= (A0-,A0+)分解為A0-,A0+，根據歐氏距離公式，可得每位專家給出可拓判斷矩陣與專家群體可拓判斷矩陣的每一項元素偏差為：

(3)

(4)

這里θijt表示第t位專家給出的可拓區間數aij*的相對偏差，Δθt表示第t位專家的可拓判斷矩陣與專家群體可拓判斷矩陣的偏差。

根據專家判斷一致性的原則，Δθt越小，則表明第t位專家的判斷結果越相似于專家群體的判斷結果，應對該專家賦予較高的權重。

3.1.4 計算專家權重λt

根據各專家給出的可拓判斷矩陣與專家群體可拓判斷矩陣的偏差Δθt可得專家權重，即：

(5)

對ρt進行歸一化處理可得第t位專家的權重系數λt為：

(6)

3.1.5 計算綜合可拓判斷矩陣

a⊕b=(a-,a+)⊕(b-,b+)=(a-+b-,a++b+)

(7)

可計算出綜合可拓判斷矩陣元素值，即：

⊕λ2aij2⊕… ⊕λTaijT

(8)

由此可得綜合判斷矩陣為：

(9)

3.1.6 確定指標權重

按下式計算權重系數k,m：

(10)

(11)

當求得的k,m滿足0≤k≤1≤m，則說明各位專家給出的可拓判斷矩陣一致性良好，否則應請專家重新判斷，直至給出的可拓判斷矩陣具備合理的一致性為止。

按下式求取各指標的權重向量：

S=(S1,S2,……,Sn)T=(kx-,mx+)

(12)

3.1.7 層次單排序

定義可拓區間數a≥b的可能性程度為：

(13)

根據上式計算V(Si≥Sj)，如果其結果不為負值，則有：

Pj=1,Pi=V(Si≥Sj)(i,j=1,2,……,n)

(14)

其中:n為指標個數。

Pi經歸一化處理后可得向量：

P=(P′1,P′2,……,P′n)T

(15)

表示某一層上各指標對其上一層某指標的層次單排序。

3.1.8 層次總排序

根據研究內容可知，層次單排序結果即為最終的評價指標主觀權重總排序的特殊形式，故這里不再進行敘述。

3.2 維修保障裝備種類確定過程

以某保障分隊的維修保障裝備種類設置為例，假設該保障分隊對應的作戰分隊具有的裝(設)備有8×8輪式裝甲裝備、工程裝備、光電設備、通信指控設備、輕武器設備，現對其保障分隊的維修保障裝備種類進行確定。(注：經過專家統一約定，若出現小于0.1的功能需求指標，則認為該類裝備不需要該功能，或認為該功能附屬于其他功能中可以進行通用性設計，在設置維修保障裝備功能模塊時應將其舍去。)

3.2.1 構造可拓判斷矩陣

邀請4位從事數字化機步旅維修保障力量研究的專家以不同的列裝裝(設)備為研究對象，按照定點維修功能、保養功能、檢測功能、搶救功能、現地搶修功能的順序對其所需維修保障裝備維修保障裝備的功能需求重要度以1-10標度進行區間評分，評分標準如表1所示。

表1 維修保障裝備功能需求重要度評分標準

打分情況如下(以8×8輪式裝甲裝備(下腳標為1)為例)：

3.2.2 計算群體可拓判斷矩陣

根據式(1)和式(2)可得群體可拓判斷矩陣并將其分解為：

3.2.3 計算每位專家與專家群體的偏差

根據式(3)和式(4)可得：

Δθ11= 5.51,Δθ12= 7.25,Δθ13= 7.07,Δθ14= 12.40

3.2.4 計算專家權重λt

結合上述結果，根據式(5)和式(6)可計算各專家的權重分別為：

λ11= 0.276,λ12= 0.258,

λ13= 0.261,λ14= 0.205

3.2.5 計算綜合可拓判斷矩陣

根據式(7)、式(8)和式(9)可計算綜合可拓判斷矩陣為：

3.2.6 確定指標權重

x1-= (0.324,0.249,0.154,0.181,0.092)

x1+= (0.309,0.223,0.108,0.159,0.201)

根據式(10)和(11)可計算權重系數k1,m1分別為：

k1=0.928,m1=1.098

所求結果滿足0≤k≤1≤m，則一致性良好。

根據式(12)求得各指標的權重向量：

S11= (k1x11-,m1x11 +) = (0.300,0.339)

S12= (k1x12-,m1x12 +) = (0.231,0.245)

S13= (k1x13-,m1x13 +) = (0.143,0.119)

S14= (k1x14-,m1x14 +) = (0.169,0.174)

S15= (k1x15-,m1x15 +) = (0.085,0.220)

3.2.7 層次單排序

根據式(13)計算V(S1i≥S1j)，以S15為基準，得：

V(S1i≥S15) = (2.921,2.141,0.607,1.267,1.000)

由于上述結果不為負值，因此根據式(14)可得：

(P1i) = (2.921,2.141,0.607,1.267,1.000)

對P11—P15進行歸一化處理，根據式(15)可得：

P1=(0.368,0.270,0.077,0.160,0.125)

按照先前專家統一約定的規則，將對應權重值小于0.1的功能需求指標舍去，即可得到8×8輪式裝甲裝備的維修保障裝備功能需求種類為：定點維修功能、保養功能、現地搶修功能、搶救功能。

按照該算例對其他種類的列裝裝(設)備的需要維修保障裝備具備的功能種類進行確定，如表2所示。

從表2中可知，所有作戰裝備皆需要的維修保障功能為定點維修功能與保養功能，但是由于各類裝備的構造原理及自身性能具有本質上的區別，因此無法將定點維修功能進行整合，而對不同裝備來說保養功能作用的發揮都是以除油、防銹、防腐蝕、防霉爛變質、技術狀況檢查與校正等技術手段為目標，因此可將維修保障裝備的保養功能進行整合，使得保養功能能夠滿足所有類別作戰裝備的需求。

表2 某保障分隊維修保障裝備功能需求種類

此外，對于同時具有定點維修與現地搶修兩類功能需求的裝(設)備如輪式裝甲裝備與輕武器設備來說，由于在戰時修理與搶修工作性質相似，因此考慮將二者進行合并，從而設置相應的維修保障裝備。

由此可確定該保障分隊的維修保障裝備種類，如圖3所示。

4 結論

本文從維修保障任務出發，提出了基于可拓層次分析法的維修保障裝備種類確定過程。采用該方法設置維修保障裝備更具針對性，既能夠以維修保障任務為瞄準點保證了所設置的維修保障裝備能夠支撐戰時維修保障任務的完成，也通過按需設置保證了維修保障裝備種類的精簡性以及與作戰裝備的高契合度。

本文能夠為確定維修保障力量的裝備要素提供依據，確保了維修保障裝備體系構建的科學性與可行性，為下文維修保障裝備數量計算奠定理論基礎，但僅是從裝備類別設置的角度進行了研究，下一步將結合戰時維修任務工作量，維修規模等因素對各類別維修保障裝備數量配備進行研究。

圖3 某保障分隊維修保障裝備種類