基于RQFD強光爆震彈需求分析

季 頂，馬永忠

(1.武警工程大學 研究生大隊,西安 710086；2.武警工程大學 裝備管理與保障學院，西安 710086)

1 引言

強光爆震彈是目前武警部隊裝備的防暴彈藥中威力最大、震懾效果最好的一類防暴彈藥，其通過爆炸時產生的巨大聲響和強烈閃光，使人暫時致聾致盲，失去抵抗能力或干擾其行為，從而實現震懾、驅散、制服、干擾有生目標等目的[1-3]。近年來，武警部隊在執行處突維穩、反恐作戰任務時，強光爆震彈均能發揮其較好的戰術作用，實現既定的作戰效果，同時也為處理邊境沖突提供了更多新的實踐手段[4-5]。因此，針對強光爆震彈的科學化需求分析顯得尤為重要。

粗糙集理論是由波蘭學者Z.Pawlak于1982年提出的一種數據分析理論,它是一種新的用來處理不精確性、模糊性和不確定性的數學方法[6-7]。基于粗糙集的方法進行強光爆震彈需求分析能夠更好地找出作戰任務、作戰能力和技術指標間的關系，能夠科學、客觀、真實地反映當前強光爆震彈需求情況，同時此方法也是當前國內外常用的一種需求分析方法。

2 強光爆震彈需求分析框架

構建科學合理的強光爆震彈分析流程是需求分析的基礎。本文以面向作戰任務為基本依據，通過分解任務得到所屬任務單元和作戰任務清單，并對所屬單元任務進行分析,挑選出與強光爆震彈相關聯的作戰任務、作戰能力和性能指標，建立“任務—能力—指標”間的映射關系，進而得出最終需求方案[8]。具體分解過程如下：

首先應當依照國家法律法規和軍隊條例確定武警部隊所屬職能使命D；依照職能任務規劃作戰行動A；通過分解作戰行動，得出具體的作戰任務M，并生成作戰任務清單；由于并非所有任務都會用到強光爆震彈，因此需要結合任務方案將需要強光爆震彈的作戰任務R篩選出來，并生成強光爆震彈作戰任務清單；在分析強光爆震彈作戰任務的基礎上，找到其作戰能力E，并生成作戰能力清單；最后結合能力確定強光爆震彈性能指標C，形成強光爆震彈需求分析方案。如圖1所示。

圖1 強光爆震彈需求分析方案框圖Fig.1 Block diagram of requirement analysis scheme of strong light detonation bombs

3 基于RQFD強光爆震彈需求分析方法

質量功能展開(QFD)，由日本質量專家赤尾洋二于1966年首次提出，是一種由顧客需求驅動的產品設計開發，有著堅實的理論基礎和廣泛的應用性[9]。但由于該方法在分析數據方面主觀性較強，使得結論可靠性不夠。而粗糙集的方法在處理不精確、不可靠數據上有較好的效果。因此，基于粗糙集的QFD方法，可利用粗糙集中屬性權重確定性強的特點，解決傳統方法或多或少存在的不確定、不客觀、不可靠的問題[10]。

3.1 粗糙集相關定義

定義2：令P和Q為U中的等價關系，記P,Q?R,k=γP(Q)=card(POSP(Q))/card(U)，稱知識Q是k度依賴于P的。

定義3：記C為條件屬性集，D為決策屬性集，屬性子集C′?C關于D的重要性定義為：σCD(C′)=γC(D)-γC-C′(D)[11]。

【美國國家核軍工管理局網站2018年9月28日報道】 美國能源部(DOE)國家核軍工管理局(NNSA)2018年9月28日宣布，B61-12核航空炸彈的最終設計評審已經完成，確認該航彈能夠滿足國防部的標準。軍工局擬于10月在潘得克斯工廠(Pantex Plant)啟動生產認證活動，目標是在2020年3月啟動首枚B61-12的生產。

3.2 基本步驟

本文以求取作戰任務、作戰能力、性能指標逐層級之間的映射關系為例，基本步驟如下：在進行強光爆震彈需求分析時，應首先根據分析框架篩選出相關作戰任務(R1,R2,…,Rn)，建立QFD的核心結構，以“任務—能力”映射關系為例，質量屋(HOQ)(見圖2)，其中1表示作戰任務，2表示能力與結構的關系，3表示作戰能力列表，4表示作戰任務-作戰能力映射關系，5表示作戰任務重要度，6表示作戰能力重要度[12-13]。

圖2 HOQ基本結構示意圖Fig.2 Schematic diagram of HOQ basic structure

1) 將作戰任務作為條件屬性，將任務能否滿足行動要求作為決策屬性，列出決策表。如表1所示。

表1 決策表Table 1 Decision table

2) 記Rn={rn|rn∈Rn}，條件屬性集C={r1,r2,…,rn}，決策屬性集D={d|d∈D}。根據決策表可以得到D的C正域POSc(D),可得

并計算出POSC-{rn}，得到各條件屬性的重要性σCD(rn)=k-POSC-{rn}。

3) 計算客觀權重qRn，同時結合專家意見得出主觀權重pRn，選擇偏好系數β，算出綜合權重，最終得到作戰任務重要度。

4) 針對作戰任務找到作戰能力，將作戰能力作為條件屬性，能否完成任務作為決策屬性，按照上述方法求得作戰能力重要度，并將作戰任務與作戰能力建的映射關系填入HOQ中，得出作戰能力重要度。

5) 再利用同樣的方法分析能力與指標之間的映射關系[14]，最終得出性能指標重要度，為具體的需求方案提供參考依據。

4 實例分析

群體性事件屬于突發事件的范疇，大多是因為群眾利益受損而引發的。近年來，群體性事件日趨規模化、組織化、激烈化，若處置不當，將造成嚴重的社會危害[15]。下面以處置群體性事件為例，采用RQFD的方法分析“任務-能力-性能”映射關系，并進行重要度排序。

4.1 構造結構框架

依照處置群體性事件相關法規政策及武警部隊任務實際，構建強光爆震彈“作戰任務清單、作戰能力清單及需求方案”結構。如圖3所示。

圖3 強光爆震彈需求方案結構框圖Fig.3 Structure block diagram of the requirement scheme of strong light detonation bombs

4.2 分析強光爆震彈作戰任務重要度

根據結構框架，結合近年來國內外處置事件的案列分析，將強光爆震彈作戰任務作為條件屬性，將是否滿足作戰行動作為決策屬性，同時設定作戰任務分別為(R1，R2，R3，R4),組合情況8種(X1，…，X8)，且已有8個組合屬性對應的作戰任務能否滿足要求，構建強光爆震彈作戰任務決策表。此處為確保分析的科學性，除強光爆震彈作戰任務外的其余任務均視為完成。如表2所示。

表2 強光爆震彈作戰任務決策表Table 2 High-light detonation bomb combat mission decision table

按照第二節所述，得到D的C正域：

POSC(D)={X1,X2,X3,X4,X7,X8}

可得：C粗糙(部分)依賴于D。

POSC-{ r1}(D) ={X2,X4,X7,X8}

POSC-{ r2}(D) ={X3,X4,X7}

POSC-{ r4}(D) ={X1,X2,X3,X4,X7}

POSC-{ r4}(D) ={X1,X2,X3,X4,X7}

各作戰任務的重要性為：

σCD(r1)=3/4-4/8=1/4

σCD(r2)=3/4-3/8=3/8

σCD(r3)=3/4-6/8=0

σCD(r4)=3/4-5/8=1/8

客觀權重為：

采用專家打分法，通過對多個總隊下屬支隊的部分一線指揮員進行問卷調查，將統計結果進行加權平均，計算出主觀權重為：

pR1=0.2pR2=0.3pR3=0.2pR1=0.3

選取偏好系數β=0.5。可得綜合權重為：

得出作戰任務重要度R2>R1>R4>R3。

4.3 分析強光爆震彈作戰能力重要度

在得出作戰任務重要度和權重后，針對各作戰任務，對作戰能力進行分析。即構建強光爆震彈作戰能力決策表。如表3所示。

表3 強光爆震彈作戰能力決策表Table 3 Strong light detonation bomb combat capability decision table

采用如前所示求解作戰任務重要度的屬性權重確定方法對作戰能力進行求解，分別算出作戰能力E1～E4，在作戰任務R1～R4中的客觀權重，建立矩陣QE。

結合專家打分得出主觀權重矩陣PE。

選取偏好系數β=0.5

可得綜合權重，

WE=β×QE+(1-β)×PE

填入HOQ的中，得到“任務—能力”映射關系。如表4所示。

表4 質量屋Table 4 HOQ

得出作戰能力重要度E2>E4>E1>E3。

4.4 分析強光爆震彈性能指標重要度

在得出作戰能力重要度和權重后，針對強光爆震彈作戰能力，對性能指標進行分析。即把強光爆震彈性能指標作為條件屬性，性能是否滿足能力需要作為決策屬性，構建強光爆震彈性能指標決策表。并采用上述方法得到“能力—性能”的映射關系，最終得出性能指標重要度C1>C3>C2>C4。

5 結論

通過RQFD的需求分析方法，從客觀角度對強光爆震彈作戰任務、作戰能力和性能指標重要度進行分析，結合專家打分，獲得主觀權重，將客觀與主觀權重綜合考慮，并以處置群體性事件為例，最終得出強光爆震彈安全性最重要，可靠性其次，適用性次之，保障性最后。

下一步，在優化、研制強光爆震彈過程中，針對處置群體性事件方面，要重點考慮其安全性和可靠性指標。如針對現役爆震彈在服務基層中所反饋的延期時間固定、早爆瞬爆及破片殺傷等問題具體做出解決。通過加強彈藥的安全性、可靠性等方面不斷提高遂行任務的能力。