云物元的軍民融合裝備維修保障能力評估*

朱敦祥，史憲銘，榮麗卿，趙汝東

(陸軍工程大學 裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003)

0 引言

裝備維修保障能力是指軍隊各軍兵種建制內各級維修保障機構在裝備配發部隊后的使用階段，為使裝備保持、恢復規定的技術狀態或改善裝備性能而對裝備進行維護和修理的能力[1]。軍民融合裝備維修保障是指充分利用地方維修保障力量的人力、技術和資源優勢，與現有軍隊維修保障力量緊密結合，以加快形成維修保障能力的保障模式[2]。作為全壽命全系統管理的重要內容，軍民融合裝備維修保障能力評估便于準確判斷建制維修保障力量的維修水平[3]，同時能夠對同等級別軍地不同維修單位進行綜合比較，確定維修力量的選擇，用以指導今后的軍民融合裝備維修保障建設，對于改善裝備維修保障環境，持續提高軍民融合裝備維修保障能力具有重要的現實意義[4-5]。

在裝備維修保障能力評估方面，一些學者先后提出了很多方法,對于軍民融合裝備維修保障能力評估具有借鑒意義。劉鵬[6]運用層次分析法和模糊綜合評價法進行綜合評判，運用模糊綜合評價法計算各指標相應的向量值，并計算裝備維修保障能力評價得分；趙時[7]針對航空裝備維修保障性評估系統，建立了基于支持向量機的維修保障性評估預測模型，采用Matlab進行了仿真驗證；鐘京立[8]對電子信息裝備維修保障能力進行評估，建立了電子信息裝備維修保障能力評估指標體系，確定了關鍵要素指標，并對評估模型的算法流程和數據處理等內容進行研究；逯程[9]利用證據合成理論和云物元對裝備狀態進行評估，對特征參數進行基于云物模型的隸屬度賦值，通過隸屬度與基本概率賦值間的關系,融合得到評估結果。

然而，由于專家給出的裝備維修保障能力指標評估值具有隨機性和模糊性，傳統的數據處理方法不夠科學[10]。云理論能夠充分地適應數據的模糊性與隨機性，從而得到擁有對比性的結果。基于此，本文通過分析借鑒已有評估方法的不足，提出一種基于云物元的軍民融合裝備維修保障能力評估方法，提高了軍民融合裝備維修保障能力評估的準確性與客觀性，并結合實例分析驗證了該方法的可行性，便于為改進今后的維修保障工作提供決策依據。實例證明，云物元模型適用于軍民融合裝備維修保障能力評估。

1 指標體系的建立

軍民融合裝備維修保障能力評估指標體系的建立不僅要遵循系統性、導向性、可靠性、獨立性和可操作性等原則，還要對軍民融合裝備維修保障的特殊性進行綜合考慮[11-12]。本文從保障機動能力、裝備搶修能力、維修管理能力、資源保障能力、人員管理能力等5個方面等進行分析，構建了軍民融合裝備維修保障能力指標體系，如圖1所示。

圖1 軍民融合裝備維修保障能力評估指標體系Fig.1 Evaluation system of maintenance support capability of military and civilianIntegration equipment

2 理論介紹

2.1 云物元理論

云模型巧妙地實現了客觀事物隨機性和模糊性的有機結合，利用數學表達式來反映具有不確定性的客觀現象的普遍規律。云是用語言值描述的某個定性概念與其數值表示之間的不確定性轉換模型。將正態云模型表示為(Ex,En,He)。其中，Ex是云的分布中心，能夠表示軍民融合裝備維修保障能力對應等級界限概念的點值。熵En能夠衡量屬性概念的不確定性程度，既能反映等級界限概念接受樣本數據的模糊性，又能說明維修保障能力評估過程中采集樣本數據的隨機性，熵值大小與隨機性和模糊性成正比。超熵He能夠衡量熵的不確定性，反映了維修保障能力評估數據的離散程度，對不同指標之間的隨機性和模糊性的關聯性進行揭示。三者之間實現了分級區間的軟化[13]。

物元分析理論能夠將有序三元組進行統一，用基本元R=(N,c,v)來描述事物，本文將物元與云理論相結合，利用云模型獨特處理不確定性的能力和物元分析理論能夠定性定量處理問題的優點，構建云物元模型能夠較好地應用軍民融合裝備維修保障能力評估問題。用(Ex,En,He)取代v值。云物元模型如下：

2.2 熵權理論

熵權反映了評價對象之間的競爭激烈程度，競爭越激烈，熵值越大，熵權越小，反之熵權越大[14]。第j個維修建制保障力量第i個指標標準化處理后的值用gij表示。

(1) 計算第i個指標下，第j個維修建制保障力量的特征比重：

(1)

其物理含義表示第j個維修建制保障力量的第i個指標占總體指標的比重。

(2) 根據熵值計算公式，第i個指標的熵值為

(2)

(3) 設指標熵權集h=(h1,h2,…,hm)T，則第i個指標的熵權為

(3)

因此，利用熵值法確定的指標權值向量為we=(we1,we2,…,wen)。

2.3 均方差法

作為反映離散程度地常用指標，均方差(RMSD)能夠衡量樣本波動大小，樣本波動越大，樣本均方差越大[15]。設Ci為指標集，Mj為不同維修保障單位。具體步驟如下：

(1) 指標集歸一化處理。通過最優最差的方法確定出各指標集的歸一數值Pij(0≤Pij≤1)，計算公式為。

(4)

式中：a0j為最差值；a1j為最優值；xij為評判指標值。

(2) 計算各指標值的均方差值E(Ci)，計算公式為

(5)

式中：Pij為各指標值得歸一數值；E(Ci)為各指標值得均差值。

(3) 計算各指標的均方差值，計算公式為

(6)

(4) 計算各指標的權值，計算公式為

(7)

因此，利用均方差法確定的指標權值向量為wm=(wm1,wm2,…,wmn)。

3 云物元模型的計算步驟

第1步，確定待評物元。評價的事物為建制維修保障力量，待評物元為維修保障能力。在構建維修保障能力評估指標體系的同時，通過實際調查和分析計算，確定各指標值。對于語言值描述的定性指標，可以邀請專家根據實際情況進行評分。

第2步，確定標準云。

式中：Roj為評估所劃分出的等級；Mj為等級下的標準對象；Ci為評價指標；(Exi,Eni,Hei)為R0j關于Ci的云表示。這里可將理解為物元模型中的經典域。

第3步，將確定性的指標作為云滴，該云滴即代表確定度，即標準云各評判等級的云指標與評估對象各指標值之間的關聯度具體算法為：

(2) 令該確定性數值為xi，(xi,μi)稱為云滴；

(3) 計算關聯度:

(8)

對于待評事物與標準云的關聯度計算結果，用kj(vi)表示。

第4步，確定權系數。熵值法確定的指標權值向量為we，均方差法確定的指標權值向量為wm。根據加法集成法，綜合權重向量表示為

wj=αwe+βwm=(αwe1+βwm1,αwe2+

βwm2,…,αwen+βwmn),

α+β=1,α>0,β>0.

(9)

第5步，對評估對象的關聯度進行計算。對需要評價的維修保障單位p計算等級j的綜合關聯度。其計算公式為

(10)

4 實例分析

4.1 確定云物元

對4個軍地不同維修保障單位(分別記為M1,M2,M3,M4)的維修保障能力進行評價。邀請相關領域15名專家，經過實際調查和咨詢專家，可得評價指標值，如表1。

4.2 確定標準云

軍民融合裝備維修保障能力評價，將R0j劃分為優、良、中、差4個等級。以M1為例，通過實際調查和咨詢專家，給出相應的標準云參考值。

將區間數值轉換成云表示，將區間數值看成是一個雙約束的指標[Cmin,Cmax]，則云參數計算如下：

(11)

(12)

He的值可以根據具體指標的不確定性和隨機性具體調整。則標準云可表示為

表1 軍民融合裝備維修保障能力評估指標值Table 1 Evaluation indexes of maintenance support capability of military civilian integration equipment

kj(vi)=

4.3 關聯度計算

根據式(8)，采用Matlab計算軟件對M1建制維修保障力量與各評判等級指標間的關聯度進行計算。結果為

同理，可計算其他3個單位的各個評價指標值和標準云各個評判等級的云指標之間的關聯度。

4.4 指標權重計算

本文采用均方差法和熵權理論相結合的方法對各個評價指標進行組合賦權。設熵值法確定的指標權值向量為we，均方差法確定的指標權值向量為wm，綜合權重向量計算公式如下：wj=αwe+βwm(α+β=1,α>0,β>0)，利用主觀和客觀賦權的方法，求得α為0.47，β為0.53，結果如表2所示。

表2 評價指標權重計算結果Table 2 Evaluation results of evaluation index weights

4.5 計算綜合維度

根據公式(10)確定需要評價的維修保障單位關于等級j的綜合關聯度，如表3所示。

表3 維修保障單位綜合關聯度及其所屬等級Table 3 Comprehensive correlation degree of maintenancesupport units and their grades

從最終的評價結果來看，這4個單位的維修保障能力都屬于中等以上，其中M2為優，保障能力較好，符合實際情況(單位M2近年多次被評為“裝備管理先進單位”)。

5 結束語

軍民融合裝備維修保障能力評價是一個涉及多因素的綜合評價問題。本文巧妙地將云理論、物元理論和軍民融合裝備維修保障能力進行結合，盡量減少傳統評估方法的不確定性和模糊性，為軍民融合裝備維修保障能力評估提供了新方法和新思路。