全地形救護車需求論證方法研究

鄒 渝，田應飛，何厚伯，萬仁玲，劉俊艷，鄭 然*

（1.陸軍軍醫大學陸軍衛勤訓練基地，重慶400042；2.重慶嘉陵全域機動車輛有限公司，重慶402760；3.青島科技大學經濟與管理學院，山東青島266061）

0 引言

陸軍戰場搜救包含定位、搜尋、營救、援助、轉運和現場急救等行動。戰場搜救體系是順利遂行戰場搜救任務的基礎，包含裝備體系和非裝備體系。裝備體系構建以現有專業常備搜救力量裝備體系為基礎，通過能力差距分析，確定戰場搜救裝備發展規劃。一般來說，項目研制需要綜合考慮裝備體系貢獻率、需求迫切程度、全壽命周期費用、技術成熟度和技術風險等因素[1-3]。全地形救護車能夠適應山地、叢林、岸灘、沙漠、雪地等多種復雜環境，能夠滿足陸軍戰場搜救任務需求，實現搜救力量快速到達、高效施救，有效提高搜救體系作戰能力。目前，國外全地形救護車論證、設計、運用相對成熟[4]。本文采用工程化方法進行全地形救護車需求論證與設計，通過結構化論證模式建立使命任務、作戰能力、戰技術性能和救護車分系統的邏輯聯系，為提高全地形救護車戰場搜救作戰效能和作戰適用性奠定基礎。

1 需求論證與設計流程

全地形救護車需求論證與設計始于戰場搜救使命任務，輸出結果為戰技術性能指標和分系統概要方案。論證與設計要以提高全地形救護車搜救體系貢獻率為目標導向，采用定性定量相結合的方法，實現搜救任務到戰技術性能指標、分系統的有效映射，突出需求牽引和技術推動。全地形救護車需求論證與設計流程如圖1所示。

圖1 全地形救護車需求論證與設計流程

2 全地形救護車需求論證

全地形救護車需求論證按照全地形救護車論證與設計流程，應用工程化方法，對論證流程進行有效規范。從論證方法角度講，全地形救護車需求論證的關鍵在于需求分解和需求映射。需求分解就是將使命任務、能力需求和裝備性能需求（戰技術性能指標）逐層分解，得出定量、規范的指標體系。需求映射是通過映射方法，實現戰場搜救作戰使命任務向裝備戰技術性能需求的有效傳遞。

2.1 需求分解

需求分解主要是明確分解標準要求，規范分解步驟和模式，確保分解過程中需求描述的規范性。需求分解首先要確定邊界，明確需求描述問題，確定需求描述內容。同時根據全地形救護車需求論證需要，確定需求描述粒度。然后根據戰場搜救權威出版物（條令、任務清單、行動規程等），采用結構化方法進行逐級分解，使用便于論證專家、軍事專家和技術專家理解的語言（自然語言、半形式化語言、形式化語言）進行描述，重點在于描述需求分解后的關聯關系。最后進行需求描述一致性檢驗，確保需求分解描述的規范性。需求分解采用層次化方法，通過需求層次分析樹（requirement unit analysis tree，RUAT）逐層分解。需求層次分析樹模型如圖2所示。

圖2 需求層次分析樹

需求分解的層次和粒度由需求論證需要確定，分解層次并非越多越好，粒度也并非越細越好，需要在論證過程中合理把握。需求論證過程中，需求分解按類別分為戰場搜救作戰使命任務分解、作戰能力需求分解和戰技術性能需求分解。

2.1.1 使命任務分解

戰場搜救作戰使命任務分解可以采用基于戰場搜救任務的剖面方法。根據戰場搜救任務階段分解子任務，進行結構化描述。表1為結構化描述的典型形式。表1中子任務通常需要確定其重要度，常用方法有層次分析法、優序圖法和專家打分法等。根據需求分解粒度，分解最后形成使命任務元空間，即所有元任務集合。元任務重要度等于子任務重要度與關聯度乘積之和。即元任務滿足

表1 戰場搜救任務剖面

式中，mj表示元任務重要度；ki表示任務剖面中子任務i的重要度；rij表示元任務j與子任務i之間的相關度。

2.1.2 作戰能力需求分解

作戰能力需求分解是將概略能力需求進行分解細化，以便通過需求映射出戰技術性能指標。全地形救護車作戰能力需求不同于戰場搜救體系能力需求，較之后者更加具體，描述需要更加規范。表2以機動能力為例進行能力需求分解。

表2 全地形救護車機動能力需求分解（示例）

2.1.3 戰技術性能需求分解

全地形救護車戰技術性能需求分解可直接采用需求層次分析樹進行分解，得出性能需求元，客觀全面描述全地形救護車戰技術性能和重點性能需求。性能需求元之間應相互無耦合關系，這樣才能便于后續設計過程中的使用。如發現有耦合關系，應重新進行需求分解。

通過全地形救護車戰技術性能需求分解，建立需求分解指標體系。需求指標體系在內容上包含機動、搜尋、救護、信息和防護五大部分。機動性戰技術性能指標主要包括戰斗全重、外廓尺寸、單位功率、最大速度、單位壓力、車底距地高、最大行程、加速時間、轉向半徑、制動距離、最大爬坡度、涉水深度、越壕寬度。其中，戰斗全重、外廓尺寸和最大速度3項指標為后續設計、研制和試驗中的重點性能需求指標，對全地形救護車遂行陸地聯合搜救任務至關重要。

2.2 需求映射

需求分解建立了作戰任務需求、作戰能力需求和戰技術性能需求的指標體系，之后需要建立從全地形救護車作戰任務需求到作戰能力需求，以及作戰能力到裝備戰技術性能需求的映射。映射包括一對一、一對多、多對一和多對多等類型。映射關系（R）實質上是2個需求集合（A、B）直集的子集。即

從需求論證過程來看，作戰任務需求由軍事人員提出；戰技術性能需求由工程技術人員分析；而作戰能力需求則由二者共同完成。因此，需求映射方法要能夠有效建立作戰任務需求、作戰能力需求和戰技術性能需求的關系，便于論證人員工作協同和信息共享；還要具備需求重要度排序、需求指標輔助確定和需求滿足度分析等輔助功能。

為此，引入質量功能展開（quality function deployment，QFD）方法用于建立需求映射[5-6]。QFD方法的核心為質量屋，基本構成如圖3所示。

圖3 QFD質量屋構成

在需求映射過程中，需要構建作戰任務-作戰能力映射質量屋和作戰能力-戰技術性能映射質量屋。2種質量屋構成含義見表3。

表3 2種質量屋構成含義

2.3 需求量化

基于QFD方法的需求映射為需求量化奠定了較好的基礎。質量屋中的參數主要靠軍事專家和工程專家來賦值。其中，需求重要度通常采用層次分析法和優序圖法來得出；互關聯矩陣通常采用專家打分來建立；自關聯矩陣通常依靠專家經驗確定；需求滿足度和先進程度指數通常也采用專家打分確定。通常情況下，按照①~⑦順序建立質量屋，最后形成全地形救護車作戰能力需求方案和全地形救護車戰技術性能指標方案，用于指導全地形救護車分系統設計。

3 全地形救護車需求論證實例

全地形救護車主要用于復雜地形環境下戰場搜救分隊開展傷員救治，能夠滿足2名重傷員或1名重傷員、2名輕傷員轉運的勤務需求。全地形救護車需求論證最終“輸出”為戰技術性能指標，是進行全地形救護車概要設計的依據。概要設計通常由工業部門實施，旨在確定各系統概要方案，是全地形救護車研制的基礎。全地形救護車由動力系統、傳動系統、制動系統、行動系統、操縱系統、電氣系統和醫療救護模塊組成。在某型全地形救護車論證與概要設計過程中，指標間的沖突大量存在，例如：戰斗全重與機動速度、各系統尺寸與醫療救護模塊尺寸、擔架位置與總體布局等。前文研究的需求分解和需求映射方法為解決上述問題提供了有效途徑。經過論證與概要設計，某型全地形救護車各系統的結構布局如圖4所示。

圖4 全地形救護車主要系統結構布局

動力系統為柴油發動機，單位功率要滿足機動性指標要求。傳動系統包括前傳動箱、變速箱、綜合傳動箱、液壓系統等部件。制動系統選用液壓盤式制動器，集成行車制動和駐車制動功能，滿足全地形救護車戰術運用要求。行駛系統采用H型鏈，能夠提高全地形救護車越野通過性，是順利遂行全域機動搜救任務的關鍵。操縱系統主要包括離合器踏板、制動踏板和油門踏板等。電氣系統包含供電系統、起動系統及輔助裝置、照明、信號系統、信息顯示系統、排水系統、絞盤系統和雨刮系統等。醫療救護模塊由擔架、供氧瓶、急救箱和輸液泵組成，加裝搜救單元以后，可在各種復雜環境下開展傷員搜尋、救援、急救和后送行動。

在完成各系統設計基礎上，進行全地形救護車總體布局設計，如圖4所示。設計過程中除了滿足主要戰技術性能指標要求外，還要充分考慮裝備等可靠性、維修性、保障性、安全性、測試性和環境適應性等要求。此外，外形上還要考慮隱身防護和人機工效要求[7-9]。全地形救護車正面圖、側面圖和展開圖如圖5所示。

圖5 全地形救護車正面圖、側面圖、展開圖

4 結語

全地形救護車是彌補戰場搜救體系能力差距的關鍵，其需求論證與設計是一項十分重要的工作。本文采用層次化方法，建立需求層次分析樹，形成作戰任務需求、作戰能力需求和戰技術性能指標需求。采用QFD方法，構建作戰任務-作戰能力映射質量屋和作戰能力-戰技術性能映射質量屋，建立需求映射關系，最終形成戰技術性能指標體系，用于指導全地形救護車概要設計。實踐表明，這種結構化的需求論證與設計方法具有較好的應用效果，能夠促進軍事專家與工程專家的高效協同，而且定性與定量相結合的方法能夠有效提高需求論證與設計的科學性。在全地形救護車研制過程中，對于部分戰技術指標之間存在的沖突，需要進行折中處理，以體系貢獻率為目標，提高整體效能，這方面還需要后續進一步研究。