謝德光

(92493部隊(duì) 葫蘆島 125000)

基于QFD的艦艇指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法

謝德光

(92493部隊(duì) 葫蘆島 125000)

論文提出一種艦艇指控系統(tǒng)任務(wù)滿足度的評(píng)價(jià)方法。在建立艦艇指控系統(tǒng)能力指標(biāo)體系基礎(chǔ)上,分析了不同指揮任務(wù)與艦艇指控系統(tǒng)基本能力的對(duì)應(yīng)關(guān)系,利用質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)方法,分析了QFD用于指控系統(tǒng)評(píng)價(jià)的基本思路,建立了艦艇指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型,應(yīng)用舉例表明了該方法的合理性和可行性。

艦艇; 指控系統(tǒng); 綜合評(píng)價(jià); QFD

Class Number TP309

1 引言

艦艇指控系統(tǒng)是現(xiàn)代艦艇的核心裝備,承擔(dān)著全艦對(duì)空、對(duì)海及對(duì)水下等攻防作戰(zhàn)指揮任務(wù),一般具有情報(bào)收集、綜合處理、指揮決策和武器控制等功能[1]。隨著海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜多變及武器裝備信息化程度的不斷提高,艦艇的指揮作戰(zhàn)任務(wù)繁重,艦艇指控系統(tǒng)的地位和重要性日益提高,相應(yīng)地,科學(xué)評(píng)價(jià)艦艇指控系統(tǒng)的作戰(zhàn)有效性顯得尤為重要。目前,對(duì)艦艇指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)研究較少,且主要是針對(duì)指控自身的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)[2～3],工程實(shí)踐中,主要是圍繞指控系統(tǒng)的基本性能進(jìn)行逐一試驗(yàn)考核,并沒(méi)有從系統(tǒng)完成任務(wù)的視角,給出綜合性評(píng)價(jià)結(jié)論,對(duì)裝備的采辦決策和實(shí)際使用指導(dǎo)意義不強(qiáng)。本文通過(guò)分析指控系統(tǒng)主要能力指標(biāo)及承擔(dān)的作戰(zhàn)指揮任務(wù),采用QFD理論,建立了基于QFD理論的艦載指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型,對(duì)科學(xué)地評(píng)估艦艇指控進(jìn)行了有意義的探索。

2 艦艇指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分析

2.1 艦艇指控系統(tǒng)能力指標(biāo)

艦艇指控系統(tǒng)能力指標(biāo)是指控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),根據(jù)現(xiàn)代艦載指控系統(tǒng)一般功能分配,可將指控系統(tǒng)能力分為情報(bào)收集能力、綜合處理能力、指揮決策能力、武器控制能力及工作可靠性,艦艇指控系統(tǒng)能力指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

情報(bào)收集能力是指組織全艦各類(lèi)傳感器探測(cè)目標(biāo)信息及通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收艦外發(fā)送目標(biāo)信息的能力。情報(bào)收集能力可通過(guò)目標(biāo)信息類(lèi)型、信息傳遞時(shí)間等二級(jí)指標(biāo)體現(xiàn)；

綜合處理能力是指對(duì)收集到的各類(lèi)傳感器信息進(jìn)行融合處理、識(shí)別并形成綜合戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的能力。綜合處理能力可通過(guò)目標(biāo)處理容量、目標(biāo)處理時(shí)間、目標(biāo)識(shí)別的正確率、態(tài)勢(shì)顯示的正確性等二級(jí)指標(biāo)體現(xiàn)；

指揮決策能力是指根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),輔助指揮員完成作戰(zhàn)指揮決策的能力。指揮決策能力可通過(guò)作戰(zhàn)方案制定能力、威脅估計(jì)正確性和輔助戰(zhàn)術(shù)計(jì)算合理性可行性等二級(jí)指標(biāo)體現(xiàn)；

武器控制能力是指控制艦艇所屬武器實(shí)施攻防作戰(zhàn)的能力。武器控制能力可通過(guò)控制武器類(lèi)型、目標(biāo)指示批數(shù)及精度及武器發(fā)射控制能力等二級(jí)指標(biāo)體現(xiàn)；

使用可用性作為通用質(zhì)量特性是指指控系統(tǒng)在任務(wù)剖面中處于正常工作狀態(tài)的程度。使用可用性與系統(tǒng)可靠性、維修性有關(guān)。

表1 艦艇指控系統(tǒng)能力指標(biāo)體系

2.2 艦艇指控任務(wù)分析

一般情況下,艦艇具有對(duì)空、對(duì)海、對(duì)水下作戰(zhàn)任務(wù),相應(yīng)地,艦艇指控系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著輔助艦艇對(duì)空、對(duì)海、對(duì)水下作戰(zhàn)指揮任務(wù)。每類(lèi)作戰(zhàn)指揮任務(wù)基本上按照信息獲取、指揮決策和交戰(zhàn)控制三和環(huán)節(jié)進(jìn)行,但不同的指揮作戰(zhàn)任務(wù)對(duì)艦艇指控系統(tǒng)能力要求是有差別的。例如對(duì)空作戰(zhàn)指揮任務(wù)強(qiáng)調(diào)的快速反應(yīng)和多目標(biāo)攔截的能力,因此,對(duì)情報(bào)收集能力、綜合處理能力和武器控制能力有較高的要求；對(duì)海作戰(zhàn)指揮任務(wù)方面,導(dǎo)彈的攻擊任務(wù)重點(diǎn)是目標(biāo)信息的保障,因此,更關(guān)注情報(bào)收集能力；對(duì)水下作戰(zhàn)指揮任務(wù),包括魚(yú)雷攻潛和魚(yú)雷防御,除了目標(biāo)信息保障外,對(duì)戰(zhàn)術(shù)保障要求較高,因此,主要關(guān)注情報(bào)收集能力和指揮決策能力?？捎眯苑矫?可以認(rèn)為,防御作戰(zhàn)任務(wù)對(duì)可用性要求更高。

3 基于QFD的指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型

3.1 QFD基本原理

質(zhì)量功能展開(kāi)(Quality Function Deployment,QFD)[4]理論首創(chuàng)于日本,并于20世紀(jì)80年代傳到美國(guó)。美國(guó)國(guó)防部1988 年頒布的DoDD5000.51中明確規(guī)定QFD為研制軍用產(chǎn)品的承包商必須采用的技術(shù),與田口方法、試驗(yàn)設(shè)計(jì)并列成為重要的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略和技術(shù)手段。《美國(guó)空軍R&M2000大綱》中對(duì)QFD的說(shuō)明是：QFD是保證用戶、消費(fèi)者需求,并能推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工序設(shè)計(jì)改進(jìn)的一種方法,即把用戶、消費(fèi)者需求變換成產(chǎn)品特性和工序特性,并由企業(yè)來(lái)完成這些要求的系統(tǒng)方怯。QFD基本工作原理是：在識(shí)別顧客需求的基礎(chǔ)上,采用矩陣圖解法將顧客需求分解到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段和各職能部門(mén)中,并通過(guò)協(xié)調(diào)各部門(mén)的工作來(lái)保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量,使設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)品能真正滿足顧客的需求。QFD的主體是由一系列矩陣和圖表構(gòu)成的質(zhì)量屋(House of Quality, HOQ),其結(jié)構(gòu)如圖1。HOQ主要有以下幾部分組成。

其中,左墻(A)為顧客需求和重要程度,即評(píng)價(jià)目標(biāo)和目標(biāo)重要度；天花板(B)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性；屋頂(C)為產(chǎn)品特性之間的相關(guān)矩陣；房間(D)為需求與產(chǎn)品特性的關(guān)系矩陣；右墻(E)為評(píng)價(jià)矩陣,產(chǎn)品特性對(duì)目標(biāo)的滿足程度；地板(F)為產(chǎn)品特性的指標(biāo)。

3.2 基于QFD的艦載指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法

QFD方法是將用戶需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量要求的一種有效方法,因此,軍事上可用于裝備需求論證[5～7]。對(duì)于一個(gè)評(píng)估問(wèn)題,在產(chǎn)品研制出來(lái)后,關(guān)注的是產(chǎn)品質(zhì)量是否滿足用戶的需求,因此,相對(duì)裝備需求論證,系統(tǒng)評(píng)估是一個(gè)逆過(guò)程。文獻(xiàn)[8～9]利用QFD理論,對(duì)裝備的保障能力評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究,本文在分析QFD應(yīng)用機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出基于QFD的艦載指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法,基本思想是以作戰(zhàn)指揮任務(wù)滿足度為評(píng)價(jià)目標(biāo),在獲取艦載指控系統(tǒng)基本能力數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,通過(guò)分析形成相關(guān)矩陣,構(gòu)造質(zhì)量屋,并進(jìn)行相關(guān)矩陣計(jì)算,最終給出指控系統(tǒng)任務(wù)滿足度評(píng)價(jià)結(jié)果。

1) 建立總體評(píng)價(jià)流程,如圖2所示。

2) 確定任務(wù)權(quán)重

任務(wù)權(quán)重是指控系統(tǒng)承擔(dān)各類(lèi)任務(wù)的重要程度,根據(jù)前面的作戰(zhàn)指揮任務(wù)分析,通過(guò)組織軍事領(lǐng)域?qū)＜掖蚍?確定不同任務(wù)的權(quán)重,表示為

W=(w1,w2,…,wm)′

(1)

其中,m為指控系統(tǒng)的任務(wù)個(gè)數(shù)。

3) 建立指控系統(tǒng)一級(jí)指標(biāo)之間的關(guān)系

指控系統(tǒng)一級(jí)指標(biāo)之間的關(guān)系是指一級(jí)指標(biāo)之間的相關(guān)性,表示指標(biāo)之間的相互影響程度。指標(biāo)之間的關(guān)系有負(fù)相關(guān)、不相關(guān)和正相關(guān),負(fù)相關(guān)用-1～0表示,不相關(guān)用0表示,正相關(guān)用0～1表示。指標(biāo)之間的所有關(guān)系構(gòu)成關(guān)系矩陣

(2)

其中,n為指控系統(tǒng)一級(jí)能力指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

4) 建立指揮任務(wù)與指標(biāo)之間的關(guān)系

根據(jù)前面的任務(wù)與能力指標(biāo)分析,艦艇指控任務(wù)與能力指標(biāo)存在一定的相關(guān)關(guān)系。不同指揮任務(wù)對(duì)指控系統(tǒng)能力指標(biāo)的依賴性不同,分為強(qiáng)相關(guān)、中等相關(guān)、弱相關(guān)和不相關(guān),分別用5,3,1,0表征,任務(wù)與能力指標(biāo)的所有相關(guān)關(guān)系構(gòu)成了相關(guān)關(guān)系矩陣。

(3)

在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中,可針對(duì)具體的艦艇作戰(zhàn)任務(wù)分配,采用專家打分的辦法,對(duì)不同任務(wù)與不同能力的權(quán)重進(jìn)行分配,構(gòu)造關(guān)系矩陣,在此基礎(chǔ)上,利用指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行修正,即

(4)

計(jì)算指控系統(tǒng)單項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)能力的總相關(guān)量,形成任務(wù)指標(biāo)相關(guān)和向量

U=(u1,u2,…,um)

(5)

5) 計(jì)算任務(wù)滿足度

設(shè)E=(e1,e2,…,em)′為指控系統(tǒng)任務(wù)滿足度目標(biāo)向量,S=(s1,s2,…,sn)為指控系統(tǒng)一級(jí)能力結(jié)果向量,則指控系統(tǒng)單個(gè)任務(wù)滿足度為

E=(e1,e2,…,em)′=D*×S

(6)

計(jì)算單個(gè)任務(wù)的相對(duì)滿足度

(7)

則,歸一化任務(wù)滿足度向量為

(8)

考慮不同任務(wù)的重要程度,指控系統(tǒng)總的任務(wù)滿足度評(píng)價(jià)為

(9)

4 應(yīng)用舉例

利用本文提出的方法,對(duì)某型艦艇指控系統(tǒng)的任務(wù)滿足度進(jìn)行計(jì)算。

指控系統(tǒng)任務(wù)權(quán)重取w對(duì)空=0.4,w對(duì)海=0.25,w對(duì)水下=0.35,艦艇指控任務(wù)與能力指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表2。

表2 艦艇指控任務(wù)與能力指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

對(duì)應(yīng)的相關(guān)關(guān)系矩陣為

(10)

任務(wù)指標(biāo)的相關(guān)和向量為

(11)

通過(guò)對(duì)指控系統(tǒng)能力形成的機(jī)理進(jìn)行分析,一級(jí)能力指標(biāo)之間的相關(guān)性不大,因此可假設(shè)指標(biāo)之間相互獨(dú)立,即C為單位陣,則D*=D。

指控系統(tǒng)一級(jí)能力的計(jì)算根據(jù)試驗(yàn)中獲取的指控系統(tǒng)二級(jí)能力指標(biāo)數(shù)據(jù),可通過(guò)層次分析法[10]計(jì)算得到,為縮減篇幅,這里省略了二級(jí)指標(biāo)到一級(jí)指標(biāo)的計(jì)算過(guò)程,直接列出歸一化后的一級(jí)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果為

(12)

根據(jù)上述的中間結(jié)果數(shù)據(jù),利用前面的計(jì)算模型,計(jì)算艦艇指控系統(tǒng)單項(xiàng)任務(wù)的滿足度為

(13)

艦艇指控系統(tǒng)總的任務(wù)評(píng)價(jià)為

(14)

從指控系統(tǒng)單個(gè)任務(wù)滿足度計(jì)算結(jié)果可以看出,由于對(duì)空指揮任務(wù)與信息收集和可用性相關(guān)性更強(qiáng),而這兩個(gè)指標(biāo)偏低,從而導(dǎo)致指控系統(tǒng)對(duì)空任務(wù)滿足度偏低。對(duì)水下指揮任務(wù)與指揮決策相關(guān)性更強(qiáng),其任務(wù)滿足度也受到了影響,由于對(duì)海指揮任務(wù)除了信息收集外,與其他相關(guān)性偏弱,因而影響較小,任務(wù)滿足度結(jié)果最高。上述計(jì)算示例總體上反映了指控系統(tǒng)能力指標(biāo)對(duì)作戰(zhàn)指揮任務(wù)的影響情況,具有一定的合理性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文將QFD理論用于艦艇指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià),提出了面向任務(wù)的艦艇指控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法,從用戶的角度更具有指導(dǎo)意義。文中的應(yīng)用舉例結(jié)果表明了該方法的合理性。通過(guò)分析方法的基本原理,可以發(fā)現(xiàn),應(yīng)用該方法不僅可以評(píng)價(jià)指控系統(tǒng)的任務(wù)價(jià)值,也可以進(jìn)行任務(wù)對(duì)能力的敏感性分析、不同指控系統(tǒng)任務(wù)價(jià)值的比較等,從而對(duì)指控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo),具有一定拓展應(yīng)用價(jià)值。

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A Comprehensive Evaluation Method of Ship Command and Control System Based on QFD Theory

XIE Deguang

(No. 92493 Troops of PLA, Huludao 125000)

An approach for ship command and control system satisfactory degree is given in this paper. Based on index system of ship command and control system, the mapping relationship between mission and capability is discussed. By means of quality function deployment, the basic train of thought for comprehensive evaluation is analyzed, and a comprehensive evaluation model is studied and the example is carried out at last, and the rationality and feasibility of the method are demonstrated.

ship, command and control system, comprehensive evaluation, QFD

2016年7月10日,

2016年8月26日

謝德光,男,博士,高級(jí)工程師,研究方向：艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)總體。

TP309

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.01.005