郝東，趙建忠，張書君，方軼

（1.海軍駐西安八七二廠軍事代表室，西安 710065；2.海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺 264001；3.海軍駐北京地區(qū)電子設(shè)備軍事代表室，北京 100070）

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裝備通用質(zhì)量特性及壽命評估

基于貝葉斯理論的武器裝備質(zhì)量評估方法研究

郝東1，趙建忠2，張書君3，方軼2

（1.海軍駐西安八七二廠軍事代表室，西安 710065；2.海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺 264001；3.海軍駐北京地區(qū)電子設(shè)備軍事代表室，北京 100070）

目的 面對不斷變化的未來不確定戰(zhàn)場環(huán)境，在有限資源和技術(shù)水平下，提出一種有效的武器裝備質(zhì)量評估方法。方法 將專家調(diào)查法與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法相結(jié)合，用專家調(diào)查法對裝備整體質(zhì)量的重要度進(jìn)行描述，在科學(xué)選取裝備質(zhì)量指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理功能估算裝備質(zhì)量變化情況，構(gòu)建基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的武器裝備質(zhì)量評估模型。結(jié)果 該方法評價過程中減少了主觀因素的影響，準(zhǔn)確性較高。結(jié)論 該方法發(fā)揮了專家調(diào)查法對于模糊信息的定量判斷能力，突出了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法處理非線性關(guān)系及預(yù)測和診斷的能力，有利于對裝備質(zhì)量做出科學(xué)合理的評估。

武器裝備；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；質(zhì)量評估；評估指標(biāo)

在以質(zhì)量取勝的今天，質(zhì)量工作已經(jīng)形成了一種體系，不再僅僅考慮產(chǎn)品和裝備設(shè)計過程和研制過程質(zhì)量管理工作，必須把質(zhì)量工作延伸到產(chǎn)品和裝備的使用階段，因為只有在實際的使用過程中使用者才能對產(chǎn)品和裝備質(zhì)量的高低進(jìn)行評估。近幾十年，綜合評價的理論方法研究進(jìn)展非常迅速，從單指標(biāo)到多指標(biāo)、從定性到半定性再到定量的縱向發(fā)展。20世紀(jì)60—80年代，是綜合評價蓬勃興起的年代，在此期間產(chǎn)生了多種應(yīng)用廣泛的綜合評價方法［1—3］。20世紀(jì)70年代美國學(xué)者T.L.Saaty提出了具有劃時代意義的層次分析（Analytical Hierarchy Process-AHP）法，該方法由問題的性質(zhì)建立一個描述系統(tǒng)功能或特征的有序的遞階層次結(jié)構(gòu)；然后對指標(biāo)間的相對重要性，按一定的比例標(biāo)度進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造出判斷矩陣；最后在遞階層次結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行合成，得到評價（決策）指標(biāo)相對于目標(biāo)重要性的總排序。1978年，美國著名運籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper等，以相對效率要領(lǐng)為基礎(chǔ)，以凸分析和數(shù)學(xué)規(guī)劃為工具，創(chuàng)建了DEA模型-C2R模型。DEA法不僅可對同一類型各決策單元的相對有效性做出評價與排序，而且還可進(jìn)一步分析各決策單元非DE有效的原因及其改進(jìn)方向，從而為決策者提供重要的管理決策信息。

隨著計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，到20世紀(jì)后期，各種評估方法都取得了更大的發(fā)展進(jìn)步，同時新興理論與經(jīng)典理論也不斷地結(jié)合產(chǎn)生新的評估方法。如模糊理論與層次分析法結(jié)合產(chǎn)生模糊層次分析法，可拓理論與層次分析法結(jié)合產(chǎn)生可拓層次分析法等。這些新方法的出現(xiàn)為經(jīng)典理論注入活力，使評估工作愈趨完善［4—5］。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是近十幾年發(fā)展起來的，由于具有堅實的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，被認(rèn)為是不確定環(huán)境中實現(xiàn)知識表示、推斷、預(yù)測等最理想的工具，已在數(shù)據(jù)挖掘、故障診斷、圖像識別、可靠性工程等領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用。在可靠性評價方面，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)被大量采用，但在裝備質(zhì)量評估領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。因此，在確定武器裝備質(zhì)量指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立了裝備質(zhì)量評估指標(biāo)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，對裝備質(zhì)量進(jìn)行研究與評估，為如何提高裝備質(zhì)量水平提供理論支持。

文中從裝備的質(zhì)量特性入手，結(jié)合武器裝備使用實際，分析了影響武器裝備質(zhì)量的各種因素。首先對影響裝備質(zhì)量的因素進(jìn)行定性的分析，再遵循一定的原則選取了裝備質(zhì)量評估的指標(biāo)；然后根據(jù)選取的指標(biāo)建立了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，并且利用專家調(diào)查方法對評估指標(biāo)的影響程度進(jìn)行了分析，找出影響裝備質(zhì)量評估的主要指標(biāo)參數(shù)，建立裝備質(zhì)量評估的模型，從而為質(zhì)量評估方法的選取奠定了基礎(chǔ)。

1　武器裝備質(zhì)量影響因素分析

裝備的固有質(zhì)量是影響裝備使用階段質(zhì)量的重要因素。設(shè)計合理、生產(chǎn)合格的裝備武器系統(tǒng)，將為使用階段的質(zhì)量管理提供堅實的基礎(chǔ)和有利的條件；而設(shè)計有缺陷、生產(chǎn)質(zhì)量低，則給使用階段的質(zhì)量管理帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

從武器裝備使用的全過程來看，影響其質(zhì)量的因素主要有貯存和使用環(huán)境、人員素質(zhì)、保障設(shè)施和保障設(shè)備、備件保障、技術(shù)資料以及管理水平等［6—8］。

1）貯存和使用環(huán)境。裝備在貯存過程中，環(huán)境通過影響裝備的貯存可靠度來影響其質(zhì)量。貯存環(huán)境對裝備使用階段質(zhì)量的影響是多方面的，比如在潮濕的環(huán)境中，由于裝備大部分是由鋼、鐵、鋁等金屬材料制成的，金屬機件的表面在潮濕的大氣中吸附的“水膜”、融入的各種氣體以及其他有害物質(zhì)易造成金屬機件的銹蝕；在高溫環(huán)境中或陽光照射下，金屬材料膨脹氧化，橡膠和塑料制品易軟化、老化和強度降低；在低溫環(huán)境中，橡膠和塑料制品變硬發(fā)脆，容易折斷，從而導(dǎo)致裝備質(zhì)量下降。裝備的貯存和使用環(huán)境復(fù)雜多變，在裝備論證和研制時期不可能考慮周全。我國幅員遼闊，各地區(qū)的環(huán)境差異很大，在一地使用合格的裝備，運到另一地使用就有可能發(fā)生故障。為了對裝備實行全面的質(zhì)量管理，必須盡可能地在各種環(huán)境下對裝備武器系統(tǒng)進(jìn)行試驗，收集各種試驗數(shù)據(jù)，把有用信息反饋給相關(guān)部門，使裝備質(zhì)量得到不斷改進(jìn)。

2）人員素質(zhì)。裝備使用階段質(zhì)量與裝備固有質(zhì)量密切相關(guān)，但操作和維修裝備人員的因素也是不容忽視的。人是作用于裝備武器系統(tǒng)的唯一能動因素，任何武器裝備都離不開人的操作、維護(hù)和管理。因此，人的作用對裝備使用階段質(zhì)量具有決定性的影響，可以說在眾多因素中人的因素是裝備使用階段質(zhì)量目標(biāo)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵因素。在裝備使用階段中，使用、維修和保管人員的能力和素質(zhì)，直接影響裝備使用階段質(zhì)量的發(fā)揮。人員素質(zhì)主要包括三個方面：思想素質(zhì)、技術(shù)文化素質(zhì)和操作技能。這些素質(zhì)主要通過裝備在使用階段的使用、維修、管理人員的業(yè)務(wù)水平和管理水平來反映。因此，對人員的控制就是要提高使用、維修和操作人員的業(yè)務(wù)技能和工作態(tài)度，減少使用操作人員的工作差錯和維修管理人員的工作失誤，充分調(diào)動人員的工作積極性，發(fā)揮主觀能動性，從而提高裝備使用階段質(zhì)量水平。

3）保障設(shè)施和保障設(shè)備。保障設(shè)施是指裝備使用、維修、訓(xùn)練和貯存所需要的永久性和半永久性的建筑物及其配套設(shè)備等。保障設(shè)施不配套、不齊全將會嚴(yán)重影響部隊的正常訓(xùn)練和裝備使用，從而使裝備在使用階段的質(zhì)量大大降低。保障設(shè)備是指用于使用與維修裝備所需的所有設(shè)備，包括維修設(shè)備、試驗設(shè)備、計量與校準(zhǔn)設(shè)備、搬運設(shè)備和拆裝設(shè)備等，是保障資源的重要因素之一。保障設(shè)備是非常重要的保障資源，既要保障故障維修的需要，也要保障預(yù)防性維修的需要。裝備在使用階段所用到的保障設(shè)施和保障設(shè)備是保證裝備使用階段質(zhì)量的必備條件。

4）備件保障。裝備貯存、使用和維修過程需要大量的備品、備件，這些備品、備件的適用性和滿足程度直接影響到裝備的使用、維修和貯存，必然影響到裝備在使用階段質(zhì)量水平的發(fā)揮、保持、恢復(fù)和改善。因此，備件是保障裝備使用階段質(zhì)量的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，備件保障程度直接影響裝備使用階段質(zhì)量。

5）技術(shù)資料。技術(shù)資料是指將裝備和設(shè)備要求轉(zhuǎn)化為保障所需的工程圖樣、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)手冊、技術(shù)報告和計算機軟件文檔等，是非常重要的保障資源。目前，無論是民用裝備還是軍用裝備，由于性能更加先進(jìn)、功能更加強大，離開技術(shù)資料的指導(dǎo)，不僅不能正確地使用該裝備，而且也給使用與維修保障帶來極大的麻煩。技術(shù)資料是裝備使用與維修人員正確使用與維修裝備的基本依據(jù)，要特別強調(diào)提交部隊的各項技術(shù)資料文本必須充分反映所部屬裝備的技術(shù)狀態(tài)和使用與維修的具體要求，要準(zhǔn)確無誤、通俗易懂。技術(shù)資料是裝備武器系統(tǒng)綜合保障的要素之一，是裝備使用、維修保障中必不可少的資源。當(dāng)裝備愈來愈先進(jìn)，愈來愈復(fù)雜時，技術(shù)資料越顯得重要。缺乏必要、合適的技術(shù)資料，將會嚴(yán)重影響部隊對裝備的使用和維修，導(dǎo)致裝備在規(guī)定的訓(xùn)練或作戰(zhàn)任務(wù)中不能發(fā)揮作用，嚴(yán)重影響部隊的戰(zhàn)斗力。因此，及時提供完整、準(zhǔn)確、合理和適用的技術(shù)資料，是裝備綜合保障工作的重要任務(wù)。從列裝武器裝備的技術(shù)資料品種來看，維修技術(shù)資料缺乏是個大問題，加上裝備的可靠性、維修性程度不高，尤其是地面設(shè)備經(jīng)常發(fā)生故障，加之缺乏相應(yīng)的維修資料，基層級和中繼級維修人員無法完成維修任務(wù)，只得由基地級維修機構(gòu)派專人進(jìn)行維修。

6）管理水平。裝備使用階段質(zhì)量管理是指為實現(xiàn)裝備使用階段的質(zhì)量目標(biāo)，對裝備在使用過程中影響裝備質(zhì)量的各類要素進(jìn)行計劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)和控制的活動。裝備使用階段質(zhì)量管理水平對裝備使用階段質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在管理機構(gòu)和規(guī)章制度的落實上。裝備質(zhì)量的形成要做大量的工作，同樣裝備質(zhì)量合格后在投入使用中還需要做大量工作，其質(zhì)量才能得到有效的表現(xiàn)，對于武器裝備來說后者更具有重要的意義。首先武器裝備與一般民用產(chǎn)品不同，它復(fù)雜的程度、獨特的功能和嚴(yán)酷的使用環(huán)境，使用者需付出更多的勞動。雖然設(shè)計時考慮到使用時的諸多方面要求，但還要使用者適應(yīng)裝備的特點進(jìn)行操作。例如，裝備的結(jié)構(gòu)、尺寸、空間位置等與相應(yīng)的操作程序和動作規(guī)定是適合人素工程設(shè)計的，盡管選擇適合要求的操作人員，實施必要的嚴(yán)格訓(xùn)練，但操作中不可避免地發(fā)生的這樣或那樣的變化，原定的操作規(guī)定將不完全適應(yīng)，需要人來及時處理，才能保證質(zhì)量得到實際有效的表現(xiàn)。因此，需要研究武器裝備使用階段的質(zhì)量，加強管理，才能達(dá)到滿意的質(zhì)量效果。

2　質(zhì)量評估指標(biāo)的選擇及指標(biāo)體系的確立

在實際的質(zhì)量評估指標(biāo)選取的過程中，遵循上述原則時往往會出現(xiàn)一定的矛盾，這時就需要評估人員進(jìn)行靈活地處理，在確保評估工作準(zhǔn)確、有效的前提下，綜合考慮各個原則并進(jìn)行處理。通?？梢园凑障旅鎺讉€方面進(jìn)行處理。

1）評估的有效性與簡潔性之間的矛盾。在這兩者之間出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)在滿足有效性的前提下，盡可能使得評估簡潔，而不是反其道而行之。

2）指標(biāo)的系統(tǒng)性與可獲得性之間的矛盾。選取指標(biāo)時必須要包括各個方面的影響因素，但是往往會存在一些指標(biāo)不易獲取或是不易測量。這個時候在建立指標(biāo)體系時，對于與評估對象關(guān)系很大的指標(biāo)，即使現(xiàn)在無法獲取數(shù)據(jù)，但還是要將其列為建議指標(biāo)，確保質(zhì)量評估指標(biāo)體系的系統(tǒng)性與科學(xué)性。

3）裝備武器系統(tǒng)質(zhì)量評估指標(biāo)體系是由若干相互聯(lián)系，相互補充，具有層次性和結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)組成的有機系列。這些指標(biāo)既有直接從原始數(shù)據(jù)而來的基本指標(biāo)，用以反映各子系統(tǒng)的特征，又有對壽命剖面、任務(wù)剖面的抽象和總結(jié)。在選擇指標(biāo)時，要特別注意選擇那些具有重要控制性意義的指標(biāo)，選擇那些顯示變量間相互關(guān)系的、具有時間和空間動態(tài)特性的指標(biāo)。

能夠反映裝備質(zhì)量特性的通常有五個指標(biāo)，即使用技術(shù)要求、可靠性、維修性、經(jīng)濟性和保障性［1—3］。

使用技術(shù)要求反映了裝備在使用階段的戰(zhàn)斗力和完成任務(wù)的能力，主要體現(xiàn)在外觀完好性和抗干擾能力等方面。

裝備可靠性參數(shù)可以分為基本可靠性和任務(wù)可靠性?；究煽啃?，即裝備在規(guī)定的條件下無故障的持續(xù)時間或概率，能較好地反映裝備設(shè)計階段的質(zhì)量特性；任務(wù)可靠性，即裝備在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，能較好反映裝備的使用階段質(zhì)量。武器裝備可靠性指標(biāo)通常通過平均故障間隔時間、使用壽命、貯存壽命等參數(shù)來表示。

維修性是裝備在規(guī)定的條件下和的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時，保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力。這里規(guī)定的程序與方法，是指按維修技術(shù)文件規(guī)定采用的方法和維修步驟。與維修性有關(guān)的設(shè)計特性有可達(dá)性設(shè)計（要進(jìn)行維修或調(diào)整的部分是否易于接近）、可見性設(shè)計（能否在可見的情況下對工作對象進(jìn)行維修）、標(biāo)準(zhǔn)化和互換性設(shè)計（使元件或單元可按標(biāo)準(zhǔn)化的原則替換組件或系統(tǒng)內(nèi)任何相同的元件或單元）、模塊化設(shè)計（把部件和組件設(shè)計成在功能上完整的模塊，便于使用和維修）、可測試性設(shè)計（指裝備能及時并準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或性能下降）并隔離其內(nèi)部故障的能力）、安裝方法設(shè)計等。武器裝備維修性指標(biāo)通常通過平均修復(fù)時間、平均預(yù)防性維修時間、大修期等參數(shù)來表示。

經(jīng)濟性反映了裝備使用階段的費用情況，體現(xiàn)在裝備使用費用和裝備維修費用方面。維修性指標(biāo)主要通過使用保障費和維修費來表示

保障性是指裝備的設(shè)計特性和計劃的保障資源能滿足平時戰(zhàn)備及戰(zhàn)時使用要求的能力，主要體現(xiàn)在人力保障水平、保障設(shè)施保障率、備件供應(yīng)率，保障設(shè)備保障率等方面。

按照評估指標(biāo)體系建立流程，建立的某型裝備使用階段質(zhì)量評估指標(biāo)體系，如圖1所示。對任何事物的評估，一個指標(biāo)是不能全面反映的，因此框圖中所涉及的可靠性、維修性、保障性并不是傳統(tǒng)意義上的可靠性、維修性、保障性，對其評估指標(biāo)的選取是從使用角度考慮的，其目的是為了更加全面、切合實際地來評估裝備在使用階段的質(zhì)量。

圖1　某型武器裝備使用階段質(zhì)量評估指標(biāo)體系Fig.1 A certain type of weapon and equipment using phase quality evaluation index system

3　貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的建立

3.1貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)近年來在人工智能和數(shù)據(jù)挖掘中得到了廣泛的應(yīng)用，很好地揭示了客觀事物間的條件概率分布與因果聯(lián)系，是對不確定性問題進(jìn)行推理的重要工具。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)是英國學(xué)者Bayes創(chuàng)立的貝葉斯統(tǒng)計學(xué)，與傳統(tǒng)統(tǒng)計理論相比，貝葉斯統(tǒng)計最顯著的特點就是重視先驗信息的收集、挖掘和處理形成先驗概率分布，以此提高統(tǒng)計推斷的準(zhǔn)確性。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)將統(tǒng)計數(shù)據(jù)以條件概率的形式融入模型，將先驗知識和后驗的數(shù)據(jù)結(jié)合起來進(jìn)行推理、診斷[9]。

圖2　一個簡單的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)Fig.2 A simple Bayesian networks

一個具有N個節(jié)點的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可用N=V, E P 來表示，其中包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)兩部分[11]。

1）V, E 表示一個具有N個節(jié)點的有向無環(huán)圖G。圖中的節(jié)點V=｛V1,......,VN｝代表變量，節(jié)點的有向邊E代表了變量間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。節(jié)點變量可以是任何問題的抽象，如部件狀態(tài)、觀測值、人員操作等。通常認(rèn)為有向邊表達(dá)了一種因果關(guān)系，因而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)也稱因果圖。對于有向邊（Vi,Vj），Vi稱為Vj的父節(jié)點，而Vj稱為 Vi的子節(jié)點。沒有父節(jié)點的節(jié)點稱為根節(jié)點，沒有子節(jié)點的節(jié)點稱為葉節(jié)點。 Vi的父節(jié)點集合和非后代節(jié)點集合分別用Pa( Vi)和A( Vi)來表示。有向圖中蘊含了條件獨立性假設(shè)，即在給定Pa( Vi)下，Vi和A( Vi)條件獨立：

2）P表示一個與每個節(jié)點相關(guān)的條件概率分布。由貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件獨立性假設(shè)可知， 條件概率分布可用Pa( Vi)來表述，它表達(dá)了節(jié)點與其父節(jié)點的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如果給定根節(jié)點的條件概率分布，可以得到包含所有節(jié)點的聯(lián)合概率分布：

3.2武器裝備質(zhì)量指標(biāo)模型

針對裝備質(zhì)量影響因素，建立的4層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，如圖 3所示。

圖3　裝備質(zhì)量水平影響因素分析Fig.3 Analysis of influence factors for equipment quality level

圖 3中，V6，V7，V8，V9均為根節(jié)點。假定Vi的優(yōu)劣程度為P（ Vi）P（ Vi）∈［0,1］，其數(shù)值越大，表明該因子越危險。為方便研究，作如下假設(shè)。

1）裝備質(zhì)量與裝備故障、裝備故障與裝備特性均為高相關(guān)關(guān)系；

根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論，某一質(zhì)量參數(shù)影響裝備質(zhì)量總參數(shù)的概率P的表達(dá)式為：

其中i=5~9。這樣式(4)即為基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備質(zhì)量影響指數(shù)評估模型。

得到條件影響函數(shù)后，還需要獲取貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中根節(jié)點(如圖2中V3)的失效概率?？捎糜谟嬎悴铄e概率的數(shù)據(jù)來源有多種，如統(tǒng)計數(shù)據(jù)、專家數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)等，根據(jù)差錯概率和條件影響函數(shù)就可求得裝備的質(zhì)量水平。

4　實例分析

4.1事件選取

經(jīng)過前期對某型航空裝備故障案例的梳理，以及在使用過程中對裝備狀態(tài)的觀測和質(zhì)量數(shù)據(jù)的收集，對改型裝備的質(zhì)量水平進(jìn)行了粗略估算，平均水平大體在0.8以上。筆者隨機抽取一枚某型裝備作為研究對象。為了研究方便稱之為裝備A。

4.2概率計算

圖3為武器裝備質(zhì)量參數(shù)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，由于裝備的質(zhì)量特性與其他裝備的質(zhì)量特性有著明顯的區(qū)別，而且不同型號裝備的質(zhì)量參數(shù)和質(zhì)量影響因素也不盡相同。這樣就造成了相關(guān)質(zhì)量參數(shù)的通用數(shù)據(jù)無從查證。對具體的裝備而言，文中采用向?qū)＜艺{(diào)查問卷的方式，獲取其質(zhì)量參數(shù)的裝備質(zhì)量影響重要程度數(shù)值。將獲得的數(shù)據(jù)作為根節(jié)點的影響概率。

調(diào)查問卷的對象是在發(fā)射與控制專業(yè)具有較高聲望和權(quán)威的專家，對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的各個根節(jié)點的重要程度(分為高、中、低、微 4個等級)作出估計，按照表 1的對應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系，將定性評估轉(zhuǎn)化為定量計算所需數(shù)據(jù)。

表1　重要程度的數(shù)據(jù)設(shè)定Table 1 Data setting of level of importance

某裝備根節(jié)點評估結(jié)果見表2。

表2　網(wǎng)絡(luò) 1根節(jié)點的評估表Table 2　Assessment table of the root node for the first network

將根節(jié)點的專家估計值代入對應(yīng)的條件影響函數(shù)，根節(jié)點的重要程度與條件影響函數(shù)一一對應(yīng)，由此可分別得到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點的條件影響因子，見表3。

表 3網(wǎng)絡(luò)1的中間節(jié)點條件影響因子Table 3 Factors affecting conditions of the middle node for the first network

假設(shè)裝備A不可靠，同時人為因素又充分發(fā)揮所用時，必然導(dǎo)致裝備故障的發(fā)生，即P(V1)=1。文獻(xiàn)[6]中，采用 Bayes信息融合的人為差錯概率計算方法，得到人為差錯概率為 0.0271。筆者假定一般狀況下P(V4)=0.0271。將表 2和表 3中的計算結(jié)果分別代入式(3)和(4)中，得到裝備裝備故障的概率P=0.1681。

由以上評估結(jié)果可知，反映質(zhì)量的各個指標(biāo)值為：

4.3結(jié)果分析

依據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的方法與步驟，對裝備A的質(zhì)量進(jìn)行了評估。經(jīng)過運算得到結(jié)果：U=0.8319，根據(jù)表4質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，評估結(jié)果在[0.75，0.95]區(qū)間。因此，該裝備的質(zhì)量介于優(yōu)和良之間，更接近于“良”，說明人員素質(zhì)良好，管理水平較高，備件供應(yīng)能夠滿足要求，技術(shù)資料和保障設(shè)備比較齊全、配套，裝備能夠較好地滿足部隊訓(xùn)練和作戰(zhàn)要求。根據(jù)程算結(jié)果，算式平均絕對誤差為0.0215，性能函數(shù)perf=9.52×10-4（指兩因子的加權(quán)和，即均方誤差、均方權(quán)值和閾值）[12]，公式中只有5個訓(xùn)練樣本，這樣的誤差是很小的，符合誤差要求，得出的評估結(jié)果是符合實際的。

表4　質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Quality assessment standards

5　結(jié)論

根據(jù)武器裝備的質(zhì)量特性建立了武器裝備質(zhì)量指標(biāo)體系，以裝備質(zhì)量指標(biāo)為研究對象，結(jié)合武器裝備的使用實際，分析了武器裝備質(zhì)量的影響因素，建立了武器裝備質(zhì)量指標(biāo)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，并對模型進(jìn)行了實例分析。算例結(jié)果表明：該方法能夠?qū)①|(zhì)量影響因素作為帶有概率分布的節(jié)點，利用其清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過推理計算求出不同質(zhì)量指標(biāo)導(dǎo)致裝備故障的概率，評價過程中減少了主觀因素的影響，準(zhǔn)確性較高，對武器裝備質(zhì)量評估指標(biāo)的選取具有良好的借鑒作用。

通過上述研究得出，使用技術(shù)要求、可靠性、維修性、經(jīng)濟性和保障性是影響武器裝備質(zhì)量下降的重要因素。因此明確各質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)參數(shù)，并且有針對性的做出科學(xué)合理的改進(jìn)，成為提高武器裝備質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先就是要提高裝備固有質(zhì)量，即再設(shè)計研制過程中增強裝備的可靠性和維修性。其次，對人員的控制就是要提高使用、維修和操作人員的業(yè)務(wù)技能和工作態(tài)度，減少使用操作人員的工作差錯和維修管理人員的工作失誤，充分調(diào)動人員的工作積極性，發(fā)揮主觀能動性。

[1]SAATYTL,SHAGNJH.AnInnovative Orders-of-magnitudeApproachtoAHP-based Nuti-criterria Decision Making:Prioritizing Divergent IntangibleHumanActs[J].EuropeanJournalof Operational Research,2011,214(3):703—715.

[2]ZHENG G,ZHU N.Application of a Trapezoidal Fuzzy AHP Method for Work Safety Evaluation and Early Warning Rating of Hot and Humid Environments[J]. Safety Science,2012,50(2):228—239.

[3]SEVKLIM,OZTEKINA,UYSALO,etal. Deveklopment of a Fuzzy AHP Based SWOTAnalysis for the Airline Industry in Turkey[J].Expert Systems with Application,2012,39(1):14—24.

[4]CHEN J,YANG Y.A Fuzzy ANP-based Approach to Evaluate Region Agricultural Drought Risk[J].Procedia Engineering,2011,23(6):822—827.

[5]孫笑微.貝葉斯分類技術(shù)在高校教師教學(xué)質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014, 32(1):98—102.

SUNXiao-wei.ApplicationofBayesClassification Technology in Evaluating University Teaching Quality[J]. Equipment Environmental Engineering,2013,10(2):43—47.

[6]張會奇,陳春良,曹玉坤,等.基于相似系統(tǒng)理論的裝甲車輛發(fā)動機使用狀態(tài)評價研究[J].裝備環(huán)境工程, 2013,10(6):37—40.

ZHANG Hui-qi,CHEN Chun-liang,CAO Yu-kun,et al. Evaluation Study on the Service Status of Armored Vehicle Engine Based on the Similarity System Theory[J]. EquipmentEnvironmentalEngineering,2013,10(6): 37—40.

[7]趙建忠,李海軍,張磊,等.武器裝備維修器材供應(yīng)效果的模糊綜合評估方法研究[J].裝備環(huán)境工程,2015, 10(1):45—50.

ZHAO Jian-zhong,LI Hai-jun,ZHANG Lei,et al. Research on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method ofOrdnance Maintenance Material Supply Effectiveness[J]. EquipmentEnvironmentalEngineering,2015,10(1): 45—50.

[8]高玉龍,易見證,王海丹.彈藥貯存環(huán)境對彈藥質(zhì)量的影響[J].裝備環(huán)境工程,2010,7(5):77—106.

GAO Yu-long,YI Jian-zheng,WANG Hai-dan.Influence ofStorageEnvironmentof AmmunitionQuality[J]. Equipment Environmental Engineering,2010,7(5):77—106.

[9]趙經(jīng)成,祝華遠(yuǎn),王文秀.裝備保障運籌分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2010.

ZHAO Jing-cheng,ZHU Hua-yuan,WANG Wen-xiu. EquipmentSupportStrategyAnalysis[M].Beijing: National Defence Industrial Press,2010.

[10]肖丁,陳進(jìn)軍,蘇興.裝備保障能力評估指標(biāo)體系研究[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2011,22(3):25—28.

XIAO Ding,CHEN Jin-jun,SU Xing.Research on Equipment Support Ability Evaluation Index System[J]. Journal of the Academy of Equipment Command& Technology,2011,22(3):25—28.

[11]張吉軍,樊玉英.權(quán)重為區(qū)間數(shù)的多指標(biāo)決策問題的逼近理想點法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2002,24(11): 76—77.

ZHANG Ji-jun,PAN Yu-ying.TOPSIS of Multiple Attribute Decision Making Problem with Interval-valued Weight[J].System Engineering and Electronics,2002,24 (11):76—77.

[12]張豐收,韓尚云,劉建亭,等.基于Bayes理論的重型數(shù)控機床可靠性評估方法研究[J].現(xiàn)代制造工程,2015, 24(8):122—125.

ZHANG Feng-shou,HAN Shang-yun,LIU Jian-ting,et al. Research of Heavy NC Machine Reliability Evaluation MethodBasedonBayesTheory[J].Modern Manufacturing Engineering,2015,24(8):122—125.

Research on Military Equipment Quality Evaluation Method Based on Bayes Theory

HAO Dong1,ZHAO Jian-zhong2,ZHANG Shu-jun2,FANG Yi2
(1.Navy Military Representative Office of 872th Manufactory in Xi’an,Xi’an 710065,China; 2.NavalAeronautical Engineering University,Yantai 264001,China; 3.Navy Electronic Equipment Representative Office in Beijing,Beijing 100070,China)

Objective To propose a kind of effective method to evaluate the quality of weapons under the limited resources and technical level when faced with the constantly changing and uncertain battlefield environment in future.Methods The expert investigation method and Bayes networks were combined.The importance level of the entire equipment quality was described in expert investigation method.Based on the scientific selection of equipment quality indicators,the reasoning function of Bayes networks was used to estimate the changes in equipment quality,and weapon quality evaluation model based on Bayes networks was established.Results The evaluation method reduced the effect of subjective factors and had higher accuracy.Conclusion The evaluation method has demonstrated that the expert investigation method is able to make a judgment on vague information and highlighted the ability of the Bayes networks to deal with non-linear relationship and make estimations and diagnosis.Therefore the method can make scientific and reasonable evaluation on equipment quality.

military equipment;Bayes networks;quality evaluation;evaluation index

2016-03-11；Revised：2016-04-07

10.7643/issn.1672-9242.2016.04.000

TJ01

A

1672-9242(2016)04-0168-08

2016-03-11；

2016-04-07

郝東（1980—），山西人，碩士、工程師，主要研究方向為裝備質(zhì)量管理。

Biography：HAO Dong(1980—),Male,from Shanxi,Master,Engineer,Research focus:equipment support engineering.

趙建忠（1978—），山東人，博士、講師，主要研究方向為裝備綜合保障和航空軍械保障工程。

Biography：ZHAO J ian-zhong(1978—),Male,from Shandong,Doctor,associate professor,Research focus:equipment integrated support and aviation armament support engineering.