呂 熒，孫越林

（1. 海軍裝備部駐廣州地區(qū)軍事代表局，廣州 510000；2. 中國(guó)人民解放軍91872部隊(duì)，北京102400）

基于改進(jìn)型層次分析法的裝備測(cè)試性熟化問(wèn)題研究

呂 熒1，孫越林2

（1. 海軍裝備部駐廣州地區(qū)軍事代表局，廣州 510000；2. 中國(guó)人民解放軍91872部隊(duì)，北京102400）

目前裝備測(cè)試性診斷能力增長(zhǎng)過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，為了對(duì)裝備進(jìn)行有效的熟化，分析了測(cè)試性熟化過(guò)程的影響因素：指標(biāo)分配、測(cè)試點(diǎn)選擇和故障診斷算法，并以指標(biāo)分配為切入點(diǎn)，介紹了基于改進(jìn)的層次分析法的測(cè)試性熟化問(wèn)題研究，并以實(shí)例驗(yàn)證了方法的可行性。

測(cè)試性熟化 指標(biāo)分配 層次分析法

0 引言

測(cè)試性是艦船裝備的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)特性，裝備良好的測(cè)試性可確保其具有較高的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)可靠性，而裝備測(cè)試性熟化過(guò)程是測(cè)試性設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，因此開(kāi)展裝備測(cè)試性熟化問(wèn)題研究對(duì)于提高裝備測(cè)試性性能具有重要意義。

1 測(cè)試性熟化問(wèn)題

測(cè)試性熟化過(guò)程是裝備在通過(guò)試驗(yàn)和使用，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取改進(jìn)措施，使故障診斷能力得到增長(zhǎng)的過(guò)程。裝備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，測(cè)試性

（Testability）和維修性（Maintainability）、可靠性（Reliability）一樣，已經(jīng)成為與性能同等重要的設(shè)計(jì)要求，測(cè)試性對(duì)裝備系統(tǒng)的維修性、可靠性和安全性都有直接或間接的影響。裝備初期使用時(shí)虛警率高而診斷能力低的現(xiàn)實(shí)說(shuō)明，同可靠性增長(zhǎng)類似，測(cè)試性設(shè)計(jì)也需要有一個(gè)鑒別缺陷、實(shí)施糾正，以達(dá)到規(guī)定的診斷水平的周期過(guò)程，即測(cè)試性熟化過(guò)程，或者叫測(cè)試性增長(zhǎng)、診斷能力增長(zhǎng)過(guò)程[1]。測(cè)試性設(shè)計(jì)完成之后，還需要在實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之后，必須要經(jīng)歷一個(gè)成熟期，經(jīng)過(guò)不斷地收集數(shù)據(jù)，并將這數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計(jì)單位，才能使產(chǎn)品的測(cè)試性水平不斷提高[2-3]。

2 測(cè)試性熟化過(guò)程影響因素分析

測(cè)試性熟化過(guò)程所需要的周期取決于熟化工作的有效性，良好的測(cè)試性熟化措施可以使裝備在短期內(nèi)達(dá)到系統(tǒng)所規(guī)定的要求并提高裝備的可維護(hù)性和測(cè)試效率。本文主要從以下三點(diǎn)對(duì)其影響因素進(jìn)行分析：

1）測(cè)試性指標(biāo)分配[4]

測(cè)試性指標(biāo)是測(cè)試性需求分析最關(guān)鍵的輸出內(nèi)容?？茖W(xué)的測(cè)試性指標(biāo)分配體系才能使測(cè)試性需求分析輸出結(jié)果準(zhǔn)確可信。測(cè)試性指標(biāo)體系也反映了裝備使用和維修階段的測(cè)試性水平，是進(jìn)行裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是對(duì)系統(tǒng)測(cè)試性水平進(jìn)行驗(yàn)證的依據(jù)。然而，現(xiàn)階段的測(cè)試性指標(biāo)分配的有關(guān)方法，雖然已經(jīng)從考慮單一影響因素向考慮多種復(fù)雜影響因素方向發(fā)展，但在準(zhǔn)確度和精確度上不能完全有效的符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，有時(shí)甚至存在較大的誤差。在裝備的不同工程階段、不同結(jié)構(gòu)層級(jí)以及不同任務(wù)需求下，測(cè)試性指標(biāo)的要求值也不同，采用一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試性參數(shù)及單一的指標(biāo)要求無(wú)法反映裝備測(cè)試性特性需求和指標(biāo)要求。

2）測(cè)試點(diǎn)的選擇[5-6]

測(cè)試點(diǎn)的選擇是測(cè)試性設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作，測(cè)試點(diǎn)設(shè)置的適當(dāng)與否直接關(guān)系到裝備的測(cè)試性水平、診斷測(cè)試時(shí)間和費(fèi)用。眾所周知，在進(jìn)行裝備的測(cè)試性研究時(shí)，往往需要布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)點(diǎn)越多，越能夠更好地了解所測(cè)物理量的真實(shí)狀況。但是，測(cè)試點(diǎn)越多，所需的外部?jī)x器設(shè)備也就越多，工作量也會(huì)大大增加，也增加了裝備維修的復(fù)雜性。人們一般希望用盡量少的測(cè)點(diǎn)，達(dá)到裝備測(cè)試的目的，在試驗(yàn)工作量較小的情況下得到比較完整、合理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。目前，國(guó)外開(kāi)展的研究中，主要的方法是通過(guò)嵌入到電子產(chǎn)品中的傳感器收集和分析與故障密切相關(guān)的參數(shù)，利用關(guān)鍵參數(shù)的變化來(lái)診斷和預(yù)測(cè)故障，如利用焊接件焊點(diǎn)的電阻變化來(lái)預(yù)測(cè)電子產(chǎn)品的殘余壽命，利用動(dòng)態(tài)功耗來(lái)預(yù)測(cè)電路故障等。

3）故障診斷算法

一個(gè)有效的診斷搜索算法能夠幫助維修人員在有限的時(shí)間內(nèi)快速的定位并排除故障，可以正確地診斷出系統(tǒng)可能發(fā)生的各種故障，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。因此搜索算法對(duì)測(cè)試性熟化過(guò)程有著極其重要的影響。國(guó)內(nèi)外研究人員也對(duì)測(cè)試性診斷搜索算法開(kāi)展了大量研究。但目前的大部分搜索算法尚不完善，有待改進(jìn)。

3 基于改進(jìn)的層次分析法的熟化問(wèn)題解決

通過(guò)以上的因素分析，本文以指標(biāo)分配為切入點(diǎn)，通過(guò)改進(jìn)的層次分析法對(duì)測(cè)試性熟化過(guò)程進(jìn)行研究。

層次分析法[7]（Analytic of Hierarchy Process，AHP）是一種科學(xué)的決策方法，該方法的基本思路是將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干層次，逐層進(jìn)行分析，通過(guò)分析若干個(gè)因素對(duì)同一個(gè)目標(biāo)的影響，確定各因素在目標(biāo)集合中的比重，將決策者的主觀判讀用量化的形式來(lái)表達(dá)，把定性分析和定量分析結(jié)合起來(lái)。其基本步驟如下[8-9]：

①明確要評(píng)估的問(wèn)題，確定待評(píng)估的方案（待評(píng)項(xiàng)），評(píng)估目標(biāo)；

②深入分析待評(píng)估系統(tǒng)的各個(gè)影響因素，建立系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型；

③給出同層因素相對(duì)上一層次的、有連接的因素的相對(duì)重要性（兩兩比較），從而構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣；

④檢驗(yàn)各個(gè)判斷矩陣的一致性；

⑤計(jì)算層次單排序，得到同層因素相對(duì)上一層次因素的權(quán)重，即計(jì)算各個(gè)判斷矩陣的特征向量；

⑥檢驗(yàn)總體的一致性并計(jì)算層次總排序，即計(jì)算待評(píng)估方案相對(duì)評(píng)估目標(biāo)的權(quán)重，根據(jù)最終的層次總排序權(quán)重來(lái)決定最終的方案選擇。

在第③步，層次分析法一般用1-9標(biāo)度來(lái)確定判斷矩陣，1-9標(biāo)度的重要性含義如表1所示。

表1 重要性標(biāo)度含義表

但這種最初的層次分析法在利用1-9標(biāo)度建立判斷矩陣時(shí)存在一定的理論到實(shí)際的錯(cuò)位。例如某兩位專家對(duì)兩種影響因素的判斷分別為5和1/5，而其期望為2.6，而實(shí)際上兩種重要度相抵，其期望應(yīng)為0。因此本文對(duì)層次分析法的1-9標(biāo)度進(jìn)行了改進(jìn)，使其更加接近實(shí)際。具體改進(jìn)方法如下：在確定判斷矩陣時(shí)，對(duì)于專家的判斷，先把1-9標(biāo)度轉(zhuǎn)化為-9-9標(biāo)度，具體的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。計(jì)算轉(zhuǎn)化后的矩陣的每一行向量的和，并把其和再轉(zhuǎn)化為1-9標(biāo)度計(jì)算相應(yīng)的單排序權(quán)重和總排序權(quán)重，最終確定相應(yīng)的方案。此改進(jìn)方法能夠?qū)崿F(xiàn)期望值在理論和實(shí)際上達(dá)到一致。

表2 重要性標(biāo)度轉(zhuǎn)換表

4 實(shí)例分析

某系統(tǒng)由5個(gè)LRU組成，其功能層次圖和故障率數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1，要求系統(tǒng)故障檢測(cè)率為0.95，要求最高故障檢測(cè)率為0.98，用改進(jìn)的層次分析法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分析，可得分配結(jié)果如表3所示。

圖1 系統(tǒng)功能層次圖

表3 測(cè)試性分配工作表

通過(guò)以上的實(shí)例分析可以看出，改進(jìn)的層次分析法分析所得數(shù)據(jù)能夠達(dá)到系統(tǒng)的要求，并能夠有效地對(duì)測(cè)試性指標(biāo)進(jìn)行合理的分配。而且其理論簡(jiǎn)單、不需要高深的理論知識(shí)。使用者只需要對(duì)決策問(wèn)題有一定的認(rèn)識(shí)。無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算，也無(wú)需提供詳細(xì)的問(wèn)題數(shù)據(jù)，提供的主要是對(duì)決策問(wèn)題各個(gè)因素的選擇和判斷信息。這種方法具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性，能夠做出定量和定性分析，統(tǒng)一測(cè)度主觀和客觀，定量和非定量的因素，從而有機(jī)的結(jié)合了定性和定量因素，有效的達(dá)到系統(tǒng)的要求，進(jìn)而在指定的時(shí)間內(nèi)可以高效的完成測(cè)試性熟化過(guò)程，提高系統(tǒng)的測(cè)試性水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)試性熟化問(wèn)題在裝備測(cè)試性中占有重要的作用。而測(cè)試性指標(biāo)分配是測(cè)試性熟化過(guò)程中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。如果能夠做到測(cè)試性指標(biāo)的有效分配，測(cè)試性熟化過(guò)程將會(huì)大大縮短，本文分析了測(cè)試性熟化過(guò)程的影響因素，以指標(biāo)分配為切入點(diǎn)，研究了基于改進(jìn)的層次分析法的測(cè)試性熟化問(wèn)題，并用具體實(shí)例驗(yàn)證了其可行性，為以后的測(cè)試性熟化問(wèn)題的研究奠定了理論基礎(chǔ)。

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Maturation Questions of the Testability of the Armament by Improved AHP

Lyu Ying1, Sun Yuelin2

(1. Guangzhou Military Representatives Bureau of Navy Equipment Department, Guangzhou 510000, China; 2. No. 91872 Unit of PLA, Beijing 102400, China)

The growth period of equipment testability is too long at present. In order to improve the maturation of the testability, this paper studies the influencing factors of testability maturation, including testability allocation, test point selection and determination of diagnosis strategy. It introduces the research on the maturation questions of the testability based on improved AHP, and proves its effectiveness with an example.

testability maturation; testability allocation; AHP

TP206

A

1003-4862（2015）08-0014-03

2014-07-22

呂熒（1988-），女，助理工程師。研究方向：艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)工程。