李　闖，徐　達(dá)，焦慶龍，何凱平，羅　業(yè)

（裝甲兵工程學(xué)院，北京　100072）

組合評(píng)價(jià)方法的裝備維修性定性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)*

李闖，徐達(dá)，焦慶龍，何凱平，羅業(yè)

（裝甲兵工程學(xué)院，北京100072）

摘要：針對(duì)在新型裝甲裝備設(shè)計(jì)階段對(duì)其維修性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的需求，結(jié)合裝備設(shè)計(jì)階段的其維修性指標(biāo)驗(yàn)證與評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，構(gòu)建了基于設(shè)計(jì)階段的裝備維修性綜合評(píng)價(jià)定性指標(biāo)體系，通過(guò)分析線性加權(quán)與非線性加權(quán)兩種綜合評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)，提出了利用兩種方法組合對(duì)裝甲裝備維修性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，并將該方法應(yīng)用于實(shí)例驗(yàn)證，所得結(jié)果與物理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，證明了本方法的可行性和科學(xué)性，對(duì)基于設(shè)計(jì)階段的新型裝甲裝備維修性綜合評(píng)價(jià)有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：組合評(píng)價(jià)，維修性，定性指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)

0　引言

維修性是指在給定條件下，使用所述的程序和資源實(shí)施維修時(shí)，產(chǎn)品在給定的使用條件下保持或恢復(fù)能完成要求的功能狀態(tài)的能力［1］。維修性是裝備的設(shè)計(jì)屬性，在裝備開始設(shè)計(jì)之時(shí)其相應(yīng)的維修性要求以及標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)制定，影響維修質(zhì)量和效率的因素都與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)相關(guān)或者由設(shè)計(jì)所決定，所以一切決定裝備維修性的根源就集中體現(xiàn)在了裝備設(shè)計(jì)階段［2］。由于我軍初期裝備研制主要依靠仿制國(guó)外裝備，包括一系列的歷史環(huán)境因素，導(dǎo)致我軍在裝備維修性方面重視程度不夠，所以維修性方面的相關(guān)研究工作在很大程度上落后于國(guó)外，一直以來(lái)我軍主要通過(guò)物理樣機(jī)對(duì)裝備維修性進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)價(jià)工作，但面對(duì)功能繁多、組成復(fù)雜的裝備需求，無(wú)疑會(huì)延長(zhǎng)裝備研制定型周期并且耗費(fèi)大量人力物力，所以在裝備設(shè)計(jì)階段開展裝備維修性的綜合評(píng)價(jià)工作可以盡快落實(shí)維修性研制要求，對(duì)提高裝備的維修性，縮短裝備研制周期意義重大。

目前對(duì)于裝備維修性定性指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)方法如層次分析法、模糊綜合評(píng)判、灰色綜合評(píng)價(jià)等，但需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，并且單一的方法避不開方法本身的局限性。本文通過(guò)分析線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)模型和非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)模型的使用條件，根據(jù)裝備定性指標(biāo)的特點(diǎn)，提出了基于兩種綜合評(píng)價(jià)模型的組合評(píng)價(jià)方法，該方法可以使評(píng)價(jià)結(jié)果更加切合實(shí)際，對(duì)于裝備維修性綜合評(píng)價(jià)研究具有重要的參考性。

1　構(gòu)建指標(biāo)體系

圖1　虛擬樣機(jī)的裝甲裝備維修性綜合評(píng)價(jià)定性指標(biāo)體系

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)裝甲裝備維修性進(jìn)行有效的綜合評(píng)價(jià)的前提條件，若想得到科學(xué)準(zhǔn)確的裝備維修性評(píng)價(jià)結(jié)果，就必須慎重建立指標(biāo)體系。指標(biāo)體系的建立要充分考慮在沒(méi)有物理樣機(jī)的情況下，能夠?qū)χ笜?biāo)進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)價(jià)的可行性。本文在已有國(guó)軍標(biāo)《裝備可靠性與維修性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定的要求》的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析裝備設(shè)計(jì)階段單指標(biāo)驗(yàn)證與評(píng)價(jià)的局限性，合理取舍指標(biāo)條目，在保持指標(biāo)體系主要內(nèi)容的前提下，構(gòu)建出適合于在裝備設(shè)計(jì)階段對(duì)其進(jìn)行指標(biāo)驗(yàn)證與評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，為裝備維修性綜合評(píng)價(jià)提供指標(biāo)數(shù)據(jù)。

構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基本原則主要5個(gè)方面：科學(xué)性原則，指標(biāo)體系的建立不能是憑借主觀臆斷去構(gòu)建；層次性原則，指影響方案或者系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系都是有一定規(guī)律和特點(diǎn)的，要對(duì)這些指標(biāo)詳細(xì)分類分層，使得指標(biāo)方便處理；全面性原則，如在構(gòu)建裝備維修性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)體系時(shí)，必須要反映所研究裝備各個(gè)節(jié)點(diǎn)的維修性要求，能夠全面、完整體現(xiàn)被評(píng)價(jià)方案或者系統(tǒng)的評(píng)價(jià)內(nèi)容；可操縱性原則，主要是指選擇裝甲裝備維修性綜合評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)可以被驗(yàn)證評(píng)價(jià)等；適用性原則，是指構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)應(yīng)該注意符合該領(lǐng)域的特點(diǎn)，具有明確針對(duì)性［4］。

結(jié)合上述方法和原則，構(gòu)建出基于虛擬樣機(jī)的裝甲裝備維修性綜合評(píng)價(jià)定性指標(biāo)體系，見(jiàn)圖1。

2　指標(biāo)權(quán)重確定

對(duì)于綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題，正確合理地對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行權(quán)重賦值對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性具有關(guān)鍵性作用。對(duì)于同樣一組指標(biāo)體系的觀測(cè)數(shù)據(jù)，如果賦予不同的權(quán)重?cái)?shù)值，最終各方案的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有很大區(qū)別，甚至可以使評(píng)價(jià)結(jié)果相反，所以說(shuō)對(duì)指標(biāo)體系的各指標(biāo)權(quán)重賦值的方法非常關(guān)鍵，選擇方法時(shí)要慎之又慎?；谠O(shè)計(jì)階段的裝備維修性綜合評(píng)價(jià)是屬于多指標(biāo)、混合型的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題，其評(píng)價(jià)結(jié)果直接關(guān)系到我軍新型裝備的研制和定型工作，所以對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)的賦權(quán)問(wèn)題，應(yīng)該慎之又慎，追求科學(xué)合理。

本文采用序關(guān)系分析法來(lái)確定各指標(biāo)權(quán)重，序關(guān)系分析法是在常用方法-層次分析法的原理上改進(jìn)而來(lái)的，它省去了層次分析法必須求解判斷矩陣的缺點(diǎn)［5］，過(guò)程如下。

然后邀請(qǐng)專家給出x*i和x*i+1之間的重要性程度之比關(guān)系式

ri的賦值可參考表1。

表1　ri的賦值參考表

由表內(nèi)容可知，當(dāng)指標(biāo)之間的序關(guān)系成立時(shí)，則會(huì)滿足

對(duì)i從1到m-1求和得

又因?yàn)?，則可以在兩邊同時(shí)加wm/wm，可得

故

3　基于線性加權(quán)與非線性加權(quán)組合的綜合評(píng)價(jià)模型分析

本節(jié)在充分分析了線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法以及非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上，結(jié)合基于虛擬樣機(jī)的裝甲裝備維修性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的情況，提出了將兩者組合使用的綜合評(píng)價(jià)方法，兩者都有各自的特點(diǎn)，線性加權(quán)適合各指標(biāo)相互之間影響不大的情況，非線性加權(quán)適合于各指標(biāo)相互之間影響比較大的情況。從圖1建立的基于設(shè)計(jì)階段的裝備維修性綜合評(píng)價(jià)定性指標(biāo)體系可以看出，第2層的7項(xiàng)指標(biāo)之間是獨(dú)立關(guān)系，每項(xiàng)指標(biāo)的得分對(duì)于其他幾項(xiàng)來(lái)說(shuō)沒(méi)有影響，而第3層中12項(xiàng)指標(biāo)中的個(gè)別指標(biāo)之間在一定程度上存在相互影響的關(guān)系，包括人因工程、可達(dá)性、標(biāo)準(zhǔn)化與互換性和防差錯(cuò)能力4項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的下一層指標(biāo)之間各自都有相互影響的關(guān)系，故可以利用非線性加權(quán)法對(duì)底層各指標(biāo)之間進(jìn)行評(píng)價(jià)，之后再利用線性加權(quán)法對(duì)上一層次7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程可以分為5次評(píng)價(jià)過(guò)程。該過(guò)程通過(guò)同時(shí)運(yùn)用線性加權(quán)和非線性加權(quán)兩種方法，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加合理、切合實(shí)際。

線性加權(quán)綜合法是比較直接的綜合評(píng)價(jià)方法，原理易于理解，算法簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，在已知權(quán)重系數(shù)的情況下，對(duì)各個(gè)方案的指標(biāo)值進(jìn)行線性加權(quán)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示［5］：

式中，wj為各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，xij為第i個(gè)方案第j個(gè)指標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。從數(shù)學(xué)計(jì)算模型可以看出，本方法是指標(biāo)的加和運(yùn)算，所以說(shuō)線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法主要適用于各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間不相互影響的情況，也就是說(shuō)每個(gè)指標(biāo)對(duì)方案或者系統(tǒng)最終評(píng)價(jià)結(jié)果的影響是相互獨(dú)立的，否則，指標(biāo)間信息的重復(fù)性會(huì)造成評(píng)價(jià)結(jié)果的偏向性，即偏向重復(fù)信息，使指標(biāo)權(quán)重的賦值失去意義，就不能正確反映出對(duì)方案或者系統(tǒng)的評(píng)價(jià)信息。加和的特點(diǎn)也更能突出各指標(biāo)的實(shí)際作用。

非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法，即加權(quán)幾何平均算子，其模型表達(dá)式如下所示［5］：

非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法適用于評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)間有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)的場(chǎng)合。從乘法運(yùn)算可以看出，它主要體現(xiàn)評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)值較小的指標(biāo)的作用，對(duì)指標(biāo)值變動(dòng)反應(yīng)靈敏，有利于表現(xiàn)出各個(gè)方案之間的差別。

4　實(shí)例驗(yàn)證

根據(jù)前幾節(jié)所講述的方法，結(jié)合某輕型坦克方案設(shè)計(jì)階段的虛擬樣機(jī)模型，對(duì)基于虛擬樣機(jī)的某輕型坦克3種設(shè)計(jì)方案設(shè)定維修任務(wù)（動(dòng)力艙一體吊裝）的維修性各指標(biāo)進(jìn)行實(shí)例數(shù)據(jù)采集驗(yàn)證所得各指標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

首先對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行序關(guān)系法的權(quán)重賦值，結(jié)合第2節(jié)所述步驟邀請(qǐng)專家結(jié)合虛擬樣機(jī)特點(diǎn)，針對(duì)12項(xiàng)指標(biāo)重要性程度之比進(jìn)行排序，給出相鄰指標(biāo)間的重要性程度之比，并根據(jù)式（2），計(jì)算數(shù)據(jù)，結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)表3。

表2　3種方案動(dòng)力艙維修任務(wù)各指標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)

表3　各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

表4　各指標(biāo)權(quán)重值

由表內(nèi)容，結(jié)合式（3）可知w*12的權(quán)重值，如下所示：

根據(jù)式（1）可得各指標(biāo)權(quán)重值，見(jiàn)表4。

由表4可得

wj=｛0.101 0.122 0.111 0.065 0.065 0.111

0.0780.078 0.078 0.054 0.059 0.078｝

根據(jù)上表內(nèi)容，結(jié)合第3節(jié)內(nèi)容分析，可以通過(guò)歸一化的方法可以計(jì)算第3層指標(biāo)間具有相關(guān)關(guān)系的指標(biāo)權(quán)重，即前4個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程中各指標(biāo)的權(quán)重，可得以下各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果分別見(jiàn)表5～表8。隨后分別帶入式（5），依次計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的分值。

表5　可達(dá)性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

表6　人因工程綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

利用非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型對(duì)可達(dá)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)式（5）可得3種方案該項(xiàng)指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下所示：

利用非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型對(duì)人因工程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)式（5）可得3種方案該項(xiàng)指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下所示：

表7　標(biāo)準(zhǔn)化與互換性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

利用非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化與互換性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)式（5）可得3種方案該項(xiàng)指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下式所示：

表8　防差錯(cuò)能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

利用非線性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型對(duì)防差錯(cuò)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)式（5）可得3種方案該項(xiàng)指標(biāo)的綜合分值，結(jié)果如下所示：

通過(guò)上面的計(jì)算可以得到7項(xiàng)相互獨(dú)立的指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)體系，各指標(biāo)觀測(cè)及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)見(jiàn)表9。

表9　7項(xiàng)相互獨(dú)立指標(biāo)觀測(cè)及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

本節(jié)采用主客觀加法集成來(lái)計(jì)算7個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，利用第2節(jié)的方法對(duì)7項(xiàng)指標(biāo)體系進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重賦值，同樣邀請(qǐng)7位專家結(jié)合虛擬樣機(jī)特點(diǎn)，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行序關(guān)系法的權(quán)重賦值。

首先對(duì)指標(biāo)進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10　7項(xiàng)指標(biāo)編號(hào)

針對(duì)7項(xiàng)指標(biāo)，讓各位專家討論逐次選取最重要的指標(biāo)，重新編號(hào)如表11所示。

表11　專家討論后對(duì)7項(xiàng)指標(biāo)的重新編號(hào)

表12　各參數(shù)數(shù)據(jù)

表13　各指標(biāo)權(quán)重值

由表12的數(shù)據(jù)內(nèi)容，結(jié)合式（3）可計(jì)算出的權(quán)重值，結(jié)果如下：

由w*7的權(quán)重值，結(jié)合式（1）可計(jì)算其余各指標(biāo)權(quán)重值，總結(jié)w*j結(jié)果如表13所示。

由表13內(nèi)容可得wj，結(jié)果如下：

wj=｛0.211 0.110 0.176 0.133 0.147 0.100 0.121｝

下面利用線性加權(quán)對(duì)：7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)式（4），結(jié)合表2觀測(cè)數(shù)據(jù)和表12各指標(biāo)權(quán)重值，可得3種方案綜合評(píng)價(jià)值，結(jié)果如下所示：

從最后的綜合評(píng)價(jià)分值可以直觀看出，3種方案的維修性優(yōu)劣排序應(yīng)該是A、B、C。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的可行性和科學(xué)性，特別對(duì)3種方案對(duì)應(yīng)的物理樣機(jī)的動(dòng)力艙進(jìn)行相同的設(shè)定故障維修試驗(yàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各項(xiàng)維修活動(dòng)的時(shí)間認(rèn)真記錄以及向資深維修工人的詢問(wèn)等方法多次測(cè)量取維修時(shí)間的平均值作為最終統(tǒng)計(jì)時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果如表14所示。

表14　3臺(tái)受試裝甲裝備裝備動(dòng)力艙設(shè)定故障維修時(shí)間

從維修時(shí)間的長(zhǎng)短可以直接說(shuō)明裝備維修性的好壞，顯然對(duì)于A方案的維修時(shí)間最短，C方案的維修時(shí)間較長(zhǎng)，即3種方案的維修性好壞順序?yàn)锳、B、C。其結(jié)果與本文理論方法的驗(yàn)證結(jié)果一致，這

亦可證明本節(jié)提出的方法的可行性和科學(xué)性。

5　結(jié)論

本文依據(jù)設(shè)計(jì)階段的裝備維修性的指標(biāo)驗(yàn)證與評(píng)價(jià)特點(diǎn)構(gòu)建了裝備維修性定性指標(biāo)體系，通過(guò)利用綜合專家經(jīng)驗(yàn)的序關(guān)系主觀賦權(quán)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合線性加權(quán)與非線性加權(quán)兩種綜合評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)，提出了利用兩種方法組合對(duì)裝備維修性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，并將該方法應(yīng)用于實(shí)例驗(yàn)證，所得結(jié)果與物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，證明了本方法的可行性和科學(xué)性，這對(duì)基于設(shè)計(jì)階段的新型裝備維修性評(píng)價(jià)有重要參考價(jià)值。

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中圖分類號(hào)：E917

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-0640（2016）04-0038-05

收稿日期：2015-04-05修回日期：2015-05-13

*基金項(xiàng)目：軍隊(duì)“十二五”武器裝備預(yù)先研究重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目（51327010202）

作者簡(jiǎn)介：李闖（1988-），男，河南南陽(yáng)人，碩士。研究方向：裝備保障技術(shù)與方法。

Research on Comprehensive Evaluation of Equipment Maintainability Qualitative Index Based on the Combination Evaluation Method

LI Chuang，XU Da，JIAO Qing-long，HE Kai-ping，LUO Ye
（Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China）

Abstract：Aiming atthe need ofcomprehensive evaluation ofnew armored equipment maintainability in design phase，and the special feature of equipment maintainability verification and evaluation，the paper has established the equipment maintainability qualitative index system in design phase.The paper has put forward a new method combining linear weighted comprehensive evaluation model and nonlinear weighted comprehensive evaluation model，through analyzing the feature of the two methods.The method has been proved to be feasible and scientific by examples.The research achievement provides great reference value to the tools of evaluating armored equipment maintainability and its approval.The research achievement provides great reference value to comprehensive evaluation of new equipment maintainability comprehensive evaluation in design phase.

Key words：combination evaluation，maintainability，qualitative index，comprehensive evaluation