性能試驗(yàn)階段裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)*

焦慶龍，徐 達(dá)

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京100072）

0 引言

性能試驗(yàn)作為當(dāng)前我軍裝備試驗(yàn)的基礎(chǔ)性試驗(yàn)環(huán)節(jié)，其目的是對(duì)裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能進(jìn)行考核，并有計(jì)劃地開(kāi)展多項(xiàng)試驗(yàn)科目，如可靠性試驗(yàn)、維修性試驗(yàn)和測(cè)試性試驗(yàn)等。其中維修性試驗(yàn)驗(yàn)證的目的是全面考核裝備的維修性是否真正地滿(mǎn)足了規(guī)定的維修性要求，并為后續(xù)的維修性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。性能試驗(yàn)階段裝備維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)作為該階段維修性評(píng)價(jià)的部分內(nèi)容，其評(píng)價(jià)結(jié)果是否準(zhǔn)確、合理，對(duì)于裝備維修性設(shè)計(jì)質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的評(píng)定具有重要影響。

近年來(lái)，裝備維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)引起了許多學(xué)者的高度關(guān)注，目前已經(jīng)應(yīng)用的方法有模糊綜合評(píng)價(jià)法［1］、解釋結(jié)構(gòu)模型［2］、灰色系統(tǒng)理論［3］和改進(jìn)云重心法［4］等。上述方法效果明顯，具有很好的參考價(jià)值，但對(duì)于如何解決評(píng)價(jià)過(guò)程中多個(gè)賦權(quán)者參與及其給出的指標(biāo)權(quán)重集成的問(wèn)題，并未給出有效的建議。在裝備維修性定性指標(biāo)多屬性綜合評(píng)價(jià)研究方面，徐達(dá)等人［5-6］采用TOPSIS算法和VIKOR算法對(duì)裝備的不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行排序，為實(shí)現(xiàn)維修性設(shè)計(jì)方案優(yōu)選提供了有效的決策方法。但對(duì)于裝備的性能試驗(yàn)而言，此時(shí)，裝備的設(shè)計(jì)方案在經(jīng)前期的科研試驗(yàn)鑒定后已經(jīng)確定，并很難再進(jìn)行較大幅度的更改。因此，多屬性綜合評(píng)價(jià)方法并不適用于性能試驗(yàn)階段裝備維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文以處于性能試驗(yàn)階段的裝甲車(chē)輛為研究對(duì)象，提出了一種基于組合賦權(quán)法與物元可拓模型的維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。該方法首先基于組合賦權(quán)法將不同權(quán)重決策者給出的賦權(quán)向量進(jìn)行集成，以期綜合權(quán)重的合理性。并建立綜合評(píng)價(jià)的物元可拓模型，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)的單項(xiàng)評(píng)價(jià)與綜合評(píng)價(jià)。

1 裝甲車(chē)輛維修性定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

建立裝甲車(chē)輛維修性定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)遵循建立通用裝備維修性定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的原則。同時(shí)，應(yīng)具備較強(qiáng)的針對(duì)性，能夠?qū)ρb甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)進(jìn)行有效核查。在結(jié)合維修性的相關(guān)國(guó)軍標(biāo)以及課題組前期研究成果的基礎(chǔ)上，所建立的裝甲車(chē)輛維修性定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

在維修性試驗(yàn)中，通常是采用核對(duì)表對(duì)各維修性定性指標(biāo)進(jìn)行逐項(xiàng)核查，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)指標(biāo)驗(yàn)證。對(duì)于裝甲車(chē)輛而言，其包含多個(gè)子系統(tǒng)，如武器系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)等。因此，各維修性定性指標(biāo)的核對(duì)表中應(yīng)包含目標(biāo)子系統(tǒng)的該項(xiàng)指標(biāo)核查條目。以部分核對(duì)表中動(dòng)力系統(tǒng)的核查項(xiàng)目為例，“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性”核對(duì)表中應(yīng)含有“動(dòng)力艙與車(chē)體連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否較為簡(jiǎn)易？”等條目，“視覺(jué)可達(dá)性”核對(duì)表中應(yīng)含有“在光線充足的條件下吊艙時(shí)，動(dòng)力艙與車(chē)體的連接件是否全部可見(jiàn)？”等條目，“模塊化”核對(duì)表中應(yīng)含有“動(dòng)力艙的各部件是否可以模塊化拆卸？”等條目。

圖1 裝甲車(chē)輛維修性定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 指標(biāo)綜合賦權(quán)

性能試驗(yàn)是由訂購(gòu)方領(lǐng)導(dǎo)和組織的，訂購(gòu)方對(duì)于不同型號(hào)的裝甲車(chē)輛在性能試驗(yàn)中維修性試驗(yàn)的相關(guān)情況較為熟悉。與此同時(shí)，部隊(duì)作為裝甲車(chē)輛的使用方，其所屬的修理營(yíng)（連），處在基層級(jí)維修保障的一線，對(duì)于裝甲車(chē)輛在部隊(duì)使用階段所暴露的有關(guān)維修性的相關(guān)問(wèn)題則比較了解。鑒于此，為了采納使用方的意見(jiàn)，進(jìn)而使性能試驗(yàn)階段維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)能夠更加貼近部隊(duì)的使用需求，所制定的指標(biāo)綜合賦權(quán)步驟為先由訂購(gòu)方與使用方分別基于層次分析法［7］進(jìn)行獨(dú)立賦權(quán)，而后通過(guò)組合賦權(quán)法將雙方給出的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行集成。

2.1 獨(dú)立賦權(quán)

層次分析法是一種被廣泛采用的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法，具有系統(tǒng)、簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效解決多指標(biāo)、多準(zhǔn)則條件下的復(fù)雜系統(tǒng)決策問(wèn)題。層次分析法是在對(duì)指標(biāo)的重要度進(jìn)行相互比較的基礎(chǔ)上，進(jìn)而構(gòu)建重要度判斷矩陣，求取該矩陣的最大特征值，并在該矩陣滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)條件的情況下，對(duì)最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)而得到指標(biāo)的權(quán)重向量。

以訂購(gòu)方賦權(quán)為例，首先根據(jù)“1～9”重要度標(biāo)度表（可參見(jiàn)文獻(xiàn)［7］表5-3）對(duì)指標(biāo)間的重要度比較結(jié)果進(jìn)行判斷，得到矩陣AD：

采用MATLAB求取AD的最大特征值max，若max滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)條件：

式中，CI為一致性指標(biāo)。

式中，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；CR為隨機(jī)一致性比率。

對(duì)于所構(gòu)建的裝甲車(chē)輛維修性定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，當(dāng)n=2、3和8時(shí)，RI的取值分別為0、0.52和1.42。特別地，當(dāng)n=2時(shí)，AD和AS總會(huì)滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)條件，則可不必進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

2.2 權(quán)重集成

由于對(duì)不同階段的裝甲車(chē)輛維修和保養(yǎng)情況了解不盡相同，使得訂購(gòu)方與使用方對(duì)于指標(biāo)間的相對(duì)重要度判斷可能會(huì)存有不同的意見(jiàn)。對(duì)于同一指標(biāo)集，當(dāng)W和S中元素的數(shù)值大小排序相同時(shí)，表明兩方對(duì)于指標(biāo)的重要度判斷意見(jiàn)一致，則應(yīng)使綜合權(quán)重向量V中元素的數(shù)值大小排序與W和S中元素的數(shù)值大小排序一致。同時(shí)，也應(yīng)避免在V中出現(xiàn)重要度排名靠前和靠后的指標(biāo)的權(quán)重過(guò)大和過(guò)小的情況。當(dāng)兩方給出的W和S中元素的數(shù)值大小排序不相同時(shí)，則應(yīng)對(duì)W和S進(jìn)行有效“平衡”。有鑒于此，則W和S的集成方法為［8］：

式中，vi、wi和si分別為V、W和S中指標(biāo)i的權(quán)重。

3 裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的物元可拓模型

物元可拓理論［9］是系統(tǒng)評(píng)價(jià)的重要方法之一，已廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題［10-12］，但在維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)研究方面應(yīng)用較少。在將維修性各定性指標(biāo)視為裝甲車(chē)輛的特征時(shí)，則可將該理論用于本文的研究工作。依據(jù)該理論建立裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的物元可拓模型：

3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元

經(jīng)典域物元是指根據(jù)事物不同特征的量值，進(jìn)而將其劃分為不同的評(píng)價(jià)等級(jí)，并確定不同評(píng)價(jià)等級(jí)中各特征的量值范圍，即：

節(jié)域物元是指不同特征的全部評(píng)價(jià)等級(jí)的總體量值范圍，即：

3.2 確定評(píng)價(jià)的關(guān)聯(lián)函數(shù)

關(guān)聯(lián)函數(shù)是用來(lái)判定事物各特征隸屬于不同評(píng)價(jià)等級(jí)的程度，是物元可拓模型中的“橋梁”。即通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)實(shí)現(xiàn)了定量數(shù)據(jù)與定性概念的有效關(guān)聯(lián)，進(jìn)而能夠?qū)υu(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行判定。對(duì)于裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)而言，關(guān)聯(lián)函數(shù)可定義為：

3.3 確定維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的等級(jí)

在組合賦權(quán)法與物元可拓模型分別求取U所屬各特征的綜合權(quán)重及關(guān)聯(lián)度向量的基礎(chǔ)上，進(jìn)而確定U的關(guān)聯(lián)度向量：

式中，L（U）為U的關(guān)聯(lián)度向量；X為U所屬特征相對(duì)于U的權(quán)重向量；G（E）為U所屬特征的關(guān)聯(lián)度矩陣，即：

4 應(yīng)用實(shí)例

指標(biāo)層各指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果，如表1所示。

結(jié)合本文第3節(jié)所建立的裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的物元可拓模型，可將經(jīng)典域物元?jiǎng)澐譃?個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，分別為：優(yōu)秀＜90，100＞，良好＜80，90＞，中等＜70，80＞，差＜60，70＞，較差＜0，60＞。則經(jīng)典域物元R1～R5、節(jié)域物元RZ和待評(píng)價(jià)物元R0分別如下：

表1 指標(biāo)層各指標(biāo)評(píng)分結(jié)果

以u(píng)1為例，訂購(gòu)方與使用方給出的u1所屬指標(biāo)的重要度判斷矩陣、權(quán)重向量和關(guān)聯(lián)度向量求取結(jié)果如下：

其余指標(biāo)的各型權(quán)重與關(guān)聯(lián)度向量的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，本文不再具體給出。指標(biāo)層各指標(biāo)的權(quán)重與評(píng)價(jià)等級(jí)計(jì)算結(jié)果如表2所示（表2中i∈[1，8]），準(zhǔn)則層各指標(biāo)和目標(biāo)層指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度向量、權(quán)重與評(píng)價(jià)等級(jí)計(jì)算結(jié)果分別如表3和4所示。

表2 指標(biāo)層各指標(biāo)的權(quán)重與評(píng)價(jià)等級(jí)

表3 準(zhǔn)則層各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度向量、權(quán)重與評(píng)價(jià)等級(jí)

表4 目標(biāo)層指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度向量、權(quán)重與評(píng)價(jià)等級(jí)

由表3和表4可知，該型裝甲車(chē)輛的維修性［15］定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為“良好”，這是由于該型裝甲車(chē)輛采用了較為新穎的技術(shù)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，在車(chē)輛設(shè)計(jì)與研制階段，技術(shù)人員更加注重解決歷史型號(hào)裝甲車(chē)輛在性能試驗(yàn)和部隊(duì)使用中所暴露和反饋的有關(guān)維修性設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，這些問(wèn)題均在該型裝甲車(chē)輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)階段的維修性分析過(guò)程中得到了有效的解決。使得修理分隊(duì)在結(jié)合以往修理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)該型裝甲車(chē)輛的維修性定性指標(biāo)給予了較高的評(píng)價(jià)。

值得注意的是，“維修人體工程”這一指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)為“中等”。這是由于在本次性能試驗(yàn)中，主要考核該型裝甲車(chē)輛底盤(pán)部分的可靠性，且底盤(pán)部分的大部分部組件重量較重，通常得由多人協(xié)同才能夠完成修理。與此同時(shí)，由于連續(xù)的可靠性試驗(yàn)，使得部分部組件在出現(xiàn)故障后常出現(xiàn)“拆不下來(lái)”的情況，且受污染情況較為嚴(yán)重，在開(kāi)展修理之前需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行污垢清理，才能使工具與緊固件緊密接觸，進(jìn)而致使由于底盤(pán)結(jié)構(gòu)布局所致的蹲姿和跪姿的維修時(shí)間較長(zhǎng)，人體感覺(jué)勞累。此外，修理分隊(duì)給出以下維修性設(shè)計(jì)改進(jìn)意見(jiàn)：1）進(jìn)一步對(duì)百葉窗進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。2）適量增設(shè)動(dòng)力艙的安裝提示標(biāo)志，目的是防止人為操作失誤所致的部件損傷和維修返工。

5 結(jié)論

本文針對(duì)裝備性能試驗(yàn)的特點(diǎn)，提出了一種基于組合賦權(quán)法與物元可拓模型的裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。該方法能夠根據(jù)訂購(gòu)方與使用方對(duì)于指標(biāo)相對(duì)重要度的判斷意見(jiàn)，給出較為理想的綜合賦權(quán)結(jié)果，對(duì)于有效平衡和保留兩方的指標(biāo)賦權(quán)意見(jiàn)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。并在此基礎(chǔ)上引入物元可拓理論，通過(guò)所構(gòu)建的物元可拓模型將定量的維修性定性指標(biāo)核查結(jié)果與定性評(píng)價(jià)等級(jí)緊密關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝甲車(chē)輛維修性定性指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明該方法科學(xué)、合理，能夠?yàn)殚_(kāi)展裝甲車(chē)輛維修性試驗(yàn)與評(píng)定工作提供輔助決策。