程 程 ，徐吉輝，李 勇

（1.空軍工程大學(xué)裝備管理與安全工程學(xué)院，西安 710051；2.解放軍94625部隊，南京 210046）

0 引言

軍方開展裝備研制安全性管理工作過程中，經(jīng)常會遇到只重視完成日期而忽略工作質(zhì)量和里程碑的作用，項目蔓延，難以控制，預(yù)算與進度不協(xié)調(diào)，資金利用率低下，管理混亂，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，因此，不成熟的管理必將帶來裝備研制“拖、漲、降”問題。管理成熟度正是解決該問題的有效風(fēng)險管理手段，可以作為評價軍方開展裝備安全性工作管理工作能力的重要手段。

目前開展的評價方法有層次分析法［1］、模糊綜合評價法［2］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［3］和灰色理論［4］等傳統(tǒng)方法，但由于大量客觀因素和主觀因素影響著安全管理水平，安全數(shù)據(jù)又具有不確定性和難以量化等特點，并且傳統(tǒng)方法缺乏從定量和定性結(jié)合的角度切入來進行評價，難免出現(xiàn)指標(biāo)權(quán)重受個人主觀因素過大、權(quán)重設(shè)置不合理等問題，影響最終評價結(jié)果的科學(xué)性?；诖耍疚耐ㄟ^基于差異驅(qū)動云模型的成熟度評價方法，解決了上述方法的不足［5］。

1 管理成熟度等級

裝備安全性工作管理成熟度，是指裝備安全性的工作管理活動所達(dá)到的完成與熟練的程度。本文參照電子工業(yè)協(xié)會（EIA）所構(gòu)建的系統(tǒng)工程能力模型，結(jié)合裝備安全性管理過程本身的特點，建立了成熟度判別準(zhǔn)則，5個等級的判別準(zhǔn)則如下［6］。

1）未實施級。未實施級意味著安全性管理工作基本活動沒有開展，或已經(jīng)開展但過程處于無序管理的狀況。

2）已執(zhí)行級。按照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，制訂了裝備研制的安全性工作方案，建立工作程序，安全性工作管理活動的要求定義明確，實現(xiàn)了安全性全部工作過程的特定目標(biāo)。

3）已管理級。制定并按計劃實施工作過程，督促并協(xié)助承研單位按有關(guān)要求建立安全性工作管理系統(tǒng)和職能機構(gòu)，當(dāng)運行效果與計劃存在偏差或流程未被執(zhí)行時，有適當(dāng)?shù)募m偏措施。

4）已定義級。定義級表示組織已經(jīng)建立了適合自己標(biāo)準(zhǔn)的安全性工作管理相關(guān)工作流程。

5）優(yōu)化級。優(yōu)化級表示安全性工作管理活動能夠滿足當(dāng)前或預(yù)期裝備研制安全性管理目標(biāo)，并且容納變更。

2 方法理論

2.1 方法的選擇

從幾種主要評價方法的特點、優(yōu)缺點兩個方面對主要評價方法進行比較，見表1所示。

體系評價指標(biāo)大多是定性指標(biāo)，具有交錯性、多變性、復(fù)雜性等特點，并且收集的數(shù)據(jù)很多來源于專家打分，具有較強的隨機性和不確定性，李德毅院士提出的云模型，是基于數(shù)據(jù)挖掘的不確定性人工智能的重要理論成果，能夠集成空間實體的模糊性和隨機性，實現(xiàn)定性與定量之間的轉(zhuǎn)化，確定定性與定量之間的關(guān)系，建立定性判斷的定量比對性，最大限度減少主觀干涉，確保評價結(jié)果客觀、合理、具有說服力。

表1 評價方法比較

2.2 云定義

云定義：設(shè)精確數(shù)值表示定量論域的U，以及U上的定性概念C，若定量值，且定性概念C的一次隨機實現(xiàn)為x，x對C的確定度是具有穩(wěn)定傾向的隨機數(shù)，即，則x在論域U上的分布稱為云，云滴表示為每一個x。云模型用期望Ex、熵En和超熵He這3個數(shù)字特征來整體表征一個概念，分別表示云的重心位置、概念不確定性和熵的不確定。隸屬度的計算公式為：

其中，En'i服從 N［En，H］［7］。

期望Ex：期望是云滴在論域空間中最能夠代表定性概念的點。念的認(rèn)知的統(tǒng)一程度由期望值衡量，云集中程度與云滴距離期望Ex成反比關(guān)系，距離越短云集中度越高，代表認(rèn)知統(tǒng)一度越高；反之則越不統(tǒng)一。

熵En：熵最早是熱力學(xué)的一個狀態(tài)參量，是度量定性概念不確定性程度，能夠反應(yīng)概念的隨機性和模糊性。熵既可以度量定性概念的隨機性，是反映所研究定性概念的云滴的離散程度的重要指標(biāo)，又可以度量定性概念的亦此亦彼性，反映在論域空間內(nèi)與概念相符的云滴的取值域。熵不僅能反映定性概念的隨機性和模糊性，也可以體現(xiàn)二者之間的關(guān)聯(lián)性。

超商He：顧名思義熵的熵，度量熵的不確定性，反映熵的隨機性和模糊性。度量云的凝聚性，即每個數(shù)值隸屬這個語言值的凝聚程度。

3 方法的建立

3.1 建立評價指標(biāo)集

將某項目成熟度評價細(xì)化為m個影響因素，每一個要素又再細(xì)化為若干個二級要素，設(shè)一級指標(biāo)，二級指標(biāo)設(shè)為，i=1，2，… ，m。

3.2 確定各因素權(quán)重

由于有很多不確定因素影響項目，單靠專家確定指標(biāo)權(quán)重是不客觀、不科學(xué)的。因此，本文突出“局部差異”對指標(biāo)進行定量和定性分析，采用專家打分與差異驅(qū)動賦權(quán)相結(jié)合的方法來確定指標(biāo)的相對權(quán)重。

用余弦值來表示向量之間差異的度量：

進行歸一化得權(quán)重

3.3 建立云模型

根據(jù)專家評價的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，得出指標(biāo)體系各要素在上述成熟度等級上的數(shù)字特征，構(gòu)建云標(biāo)尺，見圖 1 所示［9］。

邀請多名專家對各指標(biāo)進行評價打分，為提高準(zhǔn)確性，本文采用雙邊約束打分，用一維逆向正太云發(fā)生器處理打分結(jié)果。

最后通過式（4）將各二級要素評語云（子云）綜合為5個一級因素評語綜合云（父云），同理得出安全性工作管理成熟度評價結(jié)果［11］。

4 算例

4.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)指標(biāo)體系科學(xué)性、完整性、全面性、合理性，在衡量安全性管理工作時，將評價要素細(xì)化為論證階段、方案階段、工程研制和設(shè)計定型階段4個維度［11］。本文以開展某型飛機研制過程安全性管理成熟度評價為例，建立了一個目標(biāo)層U，兩個指標(biāo)層的指標(biāo)體系。其中，目標(biāo)層為安全性工作績效，包括了5個一級指標(biāo)Ui，29個二級指標(biāo)Uij見圖2所示。

4.2 建立評價模型權(quán)重集

在該評價方法中，本文采用確定各級評價因素權(quán)重，以下是各級權(quán)重的確定過程。

1）專家打分與差異驅(qū)動賦權(quán)相結(jié)合的方法來確定指標(biāo)的相對權(quán)重。邀請多位專家打分，并將得分結(jié)果按照式（2）～式（4）得到各級指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果如下：

一級因素權(quán)重集：

二級因素權(quán)重集：

2）建立評價模型評價集

評價集目的在于通過考察評價客體的所有影響因素，進而從評價集中求得最優(yōu)的評判結(jié)果。

按照成熟度等級，建立了適用于引述指標(biāo)的目標(biāo)評價集，見表2所示。

表2 成熟度目標(biāo)評價集

4.3 安全性管理工作綜合評價結(jié)果

在安全性工作績效成熟度綜合評價體系模型建立的基礎(chǔ)上，以方案階段為例，多名專家對各要素工作進行評價打分。據(jù)式（2）、式（3）使用逆向云發(fā)生器，可得其二級指標(biāo)云模型數(shù)字特征，見表3所示。

表3 云模型數(shù)字特征

按照式（4） 求得父云 C3=（5.5，0.7，0.3）。用MATLAB進行1 000次仿真計算，對照云標(biāo)尺如圖3。從圖中可以看出保障性管理水平達(dá)到了優(yōu)化級。

同理可得到其他一級指標(biāo)的結(jié)果，將5個一級因素按照式（4）進行計算，得到安全性工作成熟度綜合評價云如圖4。對照云標(biāo)尺，圖中的云滴發(fā)部分落到“優(yōu)化級”的評價區(qū)間，據(jù)式（1），算得隸屬度，按照最大隸屬度原則相似度最大，即綜合評語云與優(yōu)化級評語最吻合。因此，可以得出安全性工作成熟度達(dá)到了優(yōu)化級。

5 結(jié)論

由于專家信息通常同時具有主觀性和不確定性等的特點，不能客觀、準(zhǔn)確地評價安全性工作成熟度等級。本文采用了云模型的管理成熟度綜合評價方法，實現(xiàn)定性與定量間的合理轉(zhuǎn)換，使評價結(jié)果更準(zhǔn)確，與實際對比，驗證了該方法行之有效。

參考文獻(xiàn)：

［1］郭金玉.層次分析法在安全科學(xué)研究中的應(yīng)用［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2008，6（2）：296－298.

［2］SAMMAR，RIGHT R W.Applying fuzzy-set theory to performance evaluation ［J」.Socio-Economic Planning Sciences，2000，34（12）：285302

［3］王洪元，史國棟.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：中國石化出版社，2002.

［4］劉思峰.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2010.

［5］徐吉輝，梁穎，王高輝，等.基于高維云模型的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)成熟度評價方法［J］. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2015，35（5）：13-16.

［6］肖勇.國防系統(tǒng)工程實施能力成熟度評價模型研究［D］.西安：西北工業(yè)大學(xué)，2007.

［7］王國胤，李德毅，姚一豫，等.云模型與粒計算［M］.北京：科學(xué)出版社，2013.

［8］王瑛，李菲.基于改進的雙重差異驅(qū)動賦權(quán)法的科技成果評價［J］.科學(xué)學(xué)研究，2016，34（5）：647-651.

［9］鄭青川，姚安林，關(guān)惠平，等.基于云模型的油氣管道坡面水毀安全評價 ［J］. 安全與環(huán)境學(xué)報，2012，12（4）：234-238.

［10］周品江，江福才，馬全黨，等.基于熵權(quán)云模型的LNG碼頭安全評價［J］.安全與環(huán)境學(xué)報，2016，16（2）：61-64.

［11］裴國旭，杜小明，薛昭.裝備保障指揮Agent框架建模［J］.火力與指揮控制，2017，42（2）：149-153.