潘洪平，陳素文，邢 彪

(裝甲兵工程學院 技術保障工程系，北京 100072)

為了最大限度的發(fā)揮裝備保障效能，迅速有效的展開裝備搶修，必須實施快速、準確的損傷評估，確保裝備保障指揮員及時掌握裝備的損傷等級以及搶修資源需求。根據(jù)已有研究成果［1］，裝備在損傷評估過程中具有初始狀態(tài)、損傷狀態(tài)、功能狀態(tài)、任務狀態(tài)四種基本狀態(tài)。功能狀態(tài)是指裝備戰(zhàn)損后的功能殘余狀況，功能狀態(tài)評估對于判斷裝備是否滿足任務需求以及評定裝備戰(zhàn)損等級具有重要作用。但是，受戰(zhàn)場條件限制，同時為了避免造成二次損傷，一般不能直接通過功能測試評估裝備功能狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)可靠性理論對功能關系的分類［2］，裝甲裝備各產品之間存在串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)復合這三種的功能關系，例如，車體及炮塔、三防裝置、滅火裝置和煙幕裝置以合作、互補的并聯(lián)關系構成裝甲裝備防護功能;動力裝置、傳動及其操縱裝置和行動裝置以相互依賴、缺一不可的串聯(lián)關系構成裝甲裝備機動功能。鑒于此，本文根據(jù)裝甲裝備的系統(tǒng)構成［3］，自頂向下逐層分析裝甲裝備各產品之間的功能關系，借鑒文獻［4-5］中體系作戰(zhàn)能力的聚合思想，綜合運用AHP 和冪指數(shù)法建立各級產品的功能狀態(tài)聚合模型，最終達到根據(jù)底層系統(tǒng)裝置的功能狀態(tài)評估整裝功能狀態(tài)的目的。

1 裝甲裝備功能狀態(tài)評估模型的構建步驟

1.1 建立評估指標體系

根據(jù)裝甲裝備的結構和功能，建立裝甲裝備功能狀態(tài)評估指標體系，如圖1 所示?？紤]到戰(zhàn)時環(huán)境惡劣，時間緊迫，狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取困難，同時為了方便評估人員進行評估，選取的評估指標主要為定性指標。

1.2 確定指標權重

本文應用AHP 進行指標權重分配［6］。請m 位熟悉裝甲裝備結構和功能的專家分別結合實際作戰(zhàn)任務采用1-9 標度法對評估指標體系中同一準則下各指標的重要度作兩兩比較。根據(jù)專家給出的比較結果建立判斷矩陣，應用方根法進行權重計算，得出相對權重向量并進行一致性檢驗。將得到的各相對權重向量中的對應元素求算數(shù)平均值，作為指標的綜合權重向量。現(xiàn)以一級指標層的權重分配為例對具體步驟進行說明(圖1)。

圖1 裝甲裝備功能狀態(tài)評估指標體系

假設一共邀請了5 位專家，式(1)是第1 位專家對一級指標層各指標重要度進行兩兩比較后得到的判斷矩陣P1。

分別計算P1各行中所有元素的幾何平均值m1，m2，m3，m4，得到向量M1=［m1m2m3m4］T=［2. 21 1. 32 0. 76 0.45］T;對M1作歸一化處理，得到相對權重向量W1=［0.47 0.28 0.16 0.09］T;對P1進行一致性檢驗，得C. R. =0.013＜0.1，故該判斷矩陣具有滿意的一致性。

采用上述方法計算其他4 位專家的一級指標層判斷矩陣，得到相對權重向量W2- W5，設W2=［0. 5 0. 25 0.15 0.1］T，W3=［0. 45 0. 3 0. 15 0. 1］Τ，W4=［0. 4 0. 3 0. 15 0.15］Τ，W5=［0.4 0.3 0.2 0.1］Τ。

計算W1-W5中對應元素的算數(shù)平均值，則結果ω1=0.44、ω2=0.29、ω3=0.16、ω4=0.11 分別為一級指標層火力功能狀態(tài)、機動功能狀態(tài)、防護功能狀態(tài)、通信功能狀態(tài)的綜合權重。

同理得到二級指標層指標綜合權重，設各指標綜合權重如表1 所示。

表1 指標綜合權重

1.3 確定功能指數(shù)范圍

一般性描述中，將產品功能狀態(tài)分為功能正常、功能下降、功能嚴重下降和功能喪失四種，各功能狀態(tài)的含義如表2所示。為了方便進行量化分析，用功能指數(shù)描述產品的功能狀態(tài)。功能指數(shù)是以產品完好時功能狀態(tài)為基準量度產品損傷后功能狀態(tài)的無量綱相對量。功能指數(shù)的大小與產品功能完好程度正相關，功能完全正常則取1，功能徹底喪失則取0。參考杜派指數(shù)法中任務完成因子取值范圍的劃分方法［7］，本文劃定一般情況下功能指數(shù)取值范圍，如表2 所示。

表2 功能指數(shù)

1.4 建立各級功能狀態(tài)評估模型

在分析裝甲裝備各產品功能關系的基礎上，建立裝甲裝備各級功能狀態(tài)評估模型。對于并聯(lián)關系，運用AHP 建立“加權和”的功能狀態(tài)評估模型;對于串聯(lián)關系，運用冪指數(shù)法建立“加權積”的功能狀態(tài)評估模型;對于串并聯(lián)復合關系，則按層次綜合運用2 種方法建立相應的功能狀態(tài)評估模型。

1)裝甲裝備整裝功能指數(shù)Fs:

“霜白了頭”將本來運用于修飾霜降的形容詞“白”運用到“頭發(fā)”這另一事物之上，寫她頭發(fā)花白，形象地寫出了妻子老去這一悲劇現(xiàn)實；

式中:Fs為裝甲裝備整裝功能指數(shù);F1-F4分別為火力功能指數(shù)、機動功能指數(shù)、防護功能指數(shù)、通信功能指數(shù);ω1-ω4是與F1-F4分別對應的權重。

2)火力功能指數(shù)F1:

式中:F11、F12、F13分別為武器系統(tǒng)功能指數(shù)、火控系統(tǒng)功能指數(shù)和觀瞄系統(tǒng)功能指數(shù);ω11、ω12、ω13是與F11、F12、F13分別對應的權重。

3)機動功能指數(shù)F2:

式中:F21、F22、F23分別為動力裝置功能指數(shù)、傳動及其操縱裝置功能指數(shù)、行動裝置功能指數(shù)，ω21、ω22、ω23是與F21、F22、F23分別對應的冪指數(shù)。

4)防護功能指數(shù)F3:

式中:F31～F34分別為車體及炮塔功能指數(shù)、三防裝置功能指數(shù)、滅火裝置功能指數(shù)、煙幕裝置功能指數(shù);ω31-ω34是與F31～F34分別對應的權重。

5)通信功能指數(shù)F4:

式中:F41、F42、F43分別為電臺功能指數(shù)、車內通話器功能指數(shù)和輔助工具功能指數(shù);ω41、ω42、ω43是與F41、F42、F43分別對應的權重。

2 評估示例

假設，主戰(zhàn)坦克在一次進攻戰(zhàn)斗中戰(zhàn)損，伴隨保障分隊前出，檢查后發(fā)現(xiàn)裝備共有8 處損傷:火炮復進不足;炮塔有一處彈傷;方向機被擊碎;機油散熱器散熱片部分損壞;四五擋撥叉軸折斷;右側主動輪損壞;一處煙幕裝置損壞;車通損壞?，F(xiàn)對該坦克功能狀態(tài)進行評估。

2.1 確定二級指標功能指數(shù)

確定二級指標功能指數(shù)是計算裝甲裝備整裝功能指數(shù)的基礎，由于無法通過定量方法直接獲得二級指標功能指數(shù)，故采用定性方法來確定。評估員先參照某二級指標的評估準則評估其功能狀態(tài)，再對照表2 功能狀態(tài)與功能指數(shù)的對應關系給出適當?shù)墓δ苤笖?shù)，最后對所有評估員給出的該二級指標功能指數(shù)求算數(shù)平均值，作為其綜合功能指數(shù)。

以確定行動裝置功能指數(shù)為例，根據(jù)已有研究成果［8］，建立行動裝置功能狀態(tài)評估準則，如表3 所示。

表3 行動裝置功能狀態(tài)評估準則

假設一共有5 名評估員，根據(jù)評估準則評估行動裝置功能狀態(tài)并分別給出功能指數(shù)D231=0.35，D232=0.4，D233=0.3，D234=0.4，D235=0.3，對D231～D235求算數(shù)平均值，得行動裝置綜合功能指數(shù)為:D23= (0. 35 +0. 4 +0. 3 +0. 4 +0.3)÷5 =0.35。

同理確定其他二級指標綜合功能指數(shù)，假設評估結果如表4 所示。

表4 二級指標功能狀態(tài)評估結果

2.2 功能狀態(tài)評估

將表1 中確定的指標權重及表4 中確定的二級指標功能指數(shù)代入1.4 節(jié)式(3)、(4)、(5)、(6)各功能狀態(tài)評估模型中可分別求出:

火力功能指數(shù):

機動功能指數(shù):

防護功能指數(shù):

通信功能指數(shù):

再將D1-D4代入式(1)中進一步求得裝甲裝備整裝功能指數(shù):

對照表2 可知該裝甲裝備火力功能、機動功能和通信功能下降，防護功能正常，整裝功能下降。經驗證，此評估結果與實際案例基本相符。

2.3 輸出評估結果

將計算數(shù)據(jù)填入表5，形成裝甲裝備功能狀態(tài)評估報告(表5)。

表5 裝甲裝備功能狀態(tài)評估報告

3 結束語

本文在分析裝甲裝備產品功能關系的基礎上，建立了基于AHP 和冪指數(shù)法的裝甲裝備功能狀態(tài)評估模型，并通過示例驗證了此模型的實用性和有效性，為以后的研究工作提供了新的思路，具有一定的參考價值。下一步的主要工作是對模型及功能指數(shù)的劃分進行完善。

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