王廣強(qiáng)，呂建偉，徐一帆，謝宗仁

海軍工程大學(xué)管理工程系，湖北武漢430033

0 引 言

選擇合理可行的設(shè)計(jì)方案對(duì)艦船研制而言具有重要的意義。艦船的設(shè)計(jì)方案一般通過系統(tǒng)效能評(píng)估［1］、多目標(biāo)優(yōu)化［2］、效費(fèi)比分析［3］等手段來選擇，這些方法雖然具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值，但一般僅針對(duì)方案本身進(jìn)行分析，并沒有考慮到海軍部隊(duì)對(duì)艦船的使用需求。鑒于此，本文將從質(zhì)量評(píng)估的角度出發(fā)，通過分析艦船設(shè)計(jì)方案與海軍部隊(duì)需求的匹配程度，實(shí)現(xiàn)多方案優(yōu)選的目的。

由于艦船設(shè)計(jì)方案涉及面廣、信息量大［4］，同時(shí)設(shè)計(jì)師認(rèn)知也有一定的局限性，故其質(zhì)量評(píng)估存在較多的不確定性因素，主要表現(xiàn)為評(píng)估過程的隨機(jī)性和評(píng)估價(jià)值的模糊性。然而，綜合了概率理論和模糊理論的云理論能夠在定性、定量的轉(zhuǎn)換過程中將隨機(jī)性和模糊性有機(jī)聯(lián)系在一起，從而充分體現(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)果的不確定性。目前，以云理論為基礎(chǔ)的云重心評(píng)估方法已在系統(tǒng)評(píng)估中得到廣泛應(yīng)用［5-8］。因此，本文擬將該方法引入艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量評(píng)估，用以處理評(píng)估過程中的不確定性問題。但是，將現(xiàn)有研究成果直接運(yùn)用到質(zhì)量評(píng)估中還存在2點(diǎn)不足：一是現(xiàn)有的云重心算法不能有效反映質(zhì)量特性與用戶需求之間的匹配程度；二是評(píng)估數(shù)據(jù)量過小會(huì)導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的精度不夠。針對(duì)上述問題，本文擬對(duì)云重心評(píng)估方法進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，并通過示例計(jì)算來驗(yàn)證改進(jìn)效果。

1 云理論及云重心評(píng)估方法

1.1 云理論的基本概念

設(shè)X={x}為精確數(shù)值表示的定量論域，Y為論域中的定性概念。任意元素x(x∈X)對(duì)Y均存在一個(gè)有穩(wěn)定傾向的隨機(jī)數(shù)稱為x對(duì)Y的隸屬度，那么隸屬度在論域X上的分布就稱之為云，每一個(gè)即為一個(gè)云滴，從而建立起云的概念［9］。在此基礎(chǔ)上，即可形成用于不確定性分析的云理論。云模型是云理論的基礎(chǔ)，也是云重心方法的重要工具，其中正態(tài)云模型具有普適性，故可以基于正態(tài)云模型進(jìn)行分析［10］。

正態(tài)云模型采用期望Ex、熵En和超熵He這3個(gè)數(shù)字特征來反映定性概念：Ex為云滴在論域空間分布的期望，是云重心所對(duì)應(yīng)的論域值，也是定性概念量化的最典型樣本；En為定性概念不確定性的度量，反映了代表定性概念的云滴的離散程度以及論域中可被接受的云滴的取值范圍；He為熵的不確定性度量，是衡量樣本數(shù)據(jù)能否形成定性概念的重要指標(biāo)。圖1所示為正態(tài)云模型的示意圖。

根據(jù)（Ex，En，He）可產(chǎn)生n個(gè)符合要求的云滴，其產(chǎn)生方法稱為正態(tài)云發(fā)生器［11］，如圖2所示。正態(tài)云發(fā)生器的具體算法為：首先，生成以En為期望值、以He2為方差的一個(gè)正態(tài)隨機(jī)數(shù)然后，生成以Ex為期望值、為方差的一個(gè)正態(tài)隨機(jī)數(shù)最后，計(jì)算出每個(gè)xi的隸屬度yi，其中則 (xi,yi)即為一個(gè)云滴。按照上述步驟重復(fù)n次，即可得到n個(gè)云滴。

1.2 云重心方法的評(píng)估原理及基本流程

云重心T的表達(dá)式為

式中：u為云重心的位置，即期望Ex；h為云重心的高度；w為云模型的權(quán)重值。

對(duì)于Ex相同的云模型，可以通過比較h的大小來區(qū)分其重要程度，因此h也即該云模型的權(quán)重值w［5］。這樣，就可以利用云重心的變化來反映系統(tǒng)狀態(tài)的變化，從而對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)劣狀況進(jìn)行評(píng)估。

使用云重心評(píng)估方法時(shí)，對(duì)于云滴(xi,yi)，首先應(yīng)求得底層指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值。對(duì)于定量指標(biāo)，可以先利用式（2）對(duì)其進(jìn)行歸一化，然后利用式（3）求出該指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值。

式中：xi為定量指標(biāo)的不同狀態(tài)值；ximax為xi的最大值；ximin為xi的最小值；yi為歸一化后的指標(biāo)狀態(tài)值。

對(duì)于定性指標(biāo)：首先，由n名專家借助評(píng)語標(biāo)尺進(jìn)行評(píng)估，得到n個(gè)評(píng)語；然后，采用式（4）所示的綜合云算法將所有評(píng)語進(jìn)行換算，從而得到融合所有專家評(píng)估信息的該定性指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值。

式中，Exi和Eni分別為n名專家給出的某個(gè)定性指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值和熵。

在構(gòu)建評(píng)語標(biāo)尺云模型時(shí)，由專家分析確定每個(gè)評(píng)語在［0，1］的數(shù)量區(qū)間，然后利用式（5）求得各個(gè)評(píng)語云模型的數(shù)字特征［5］：

式中，Cmax和Cmin分別為專家給出評(píng)語區(qū)間的上限和下限。

通過上述公式計(jì)算后，每個(gè)底層指標(biāo)均由一個(gè)評(píng)價(jià)云模型表示。假設(shè)待評(píng)估系統(tǒng)可由p個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，那么系統(tǒng)狀態(tài)就可以用一個(gè)p維綜合云表示，其云重心可由一個(gè)p維向量表示，即T=(T1,T2,Tj,…,Tp)，其中j=1，2，… ，p。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該p維綜合云的形狀將隨之變化，其重心也會(huì)相應(yīng)地改變。假設(shè)該系統(tǒng)在理想狀態(tài)下的云重心可利用式（6）對(duì)實(shí)際狀態(tài)下的云重心T進(jìn)行歸一化，得到歸一化的云重心

其中，

在確定各指標(biāo)權(quán)重wj的基礎(chǔ)上，利用式（7）即可求得衡量云重心改變情況的加權(quán)偏離度θ：

得到各級(jí)指標(biāo)的加權(quán)偏離度后，就可以采用加權(quán)求和的方式求出總體指標(biāo)的加權(quán)偏離度，從而得出最終的評(píng)估結(jié)果。

2 云重心評(píng)估方法的改進(jìn)

2.1 考慮質(zhì)量匹配度的云重心計(jì)算方法

為評(píng)估艦船設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，本文從一般產(chǎn)品質(zhì)量的定義出發(fā)，給出艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量的定義，即通過該方案研制出的艦船裝備所具有的一組固有特性能夠滿足海軍需求或期望的程度?；谌尜|(zhì)量管理的要求，這一組固有特性既包括艦船的系統(tǒng)效能、增長潛力，還包括艦船裝備的全壽命費(fèi)用以及研制過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

按照上述定義分析，艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量實(shí)際上包括了兩方面的含義：一方面是通過該方案研制的艦船裝備所具備的特性水平α(0≤α≤1)；另一方面是海軍所需要或預(yù)期的特性水平β(0≤β≤1)。當(dāng)α和β匹配時(shí)，即可認(rèn)為艦船設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量較好；當(dāng)α＜β時(shí)，認(rèn)為質(zhì)量較差；當(dāng)α＞β時(shí)，即表示艦船設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量超出了用戶的需求。

因此，本文將通過定義質(zhì)量匹配度來衡量裝備特性水平與用戶需求水平的匹配程度。同時(shí)，為了體現(xiàn)質(zhì)量匹配度的不確定性，本文將β設(shè)定在 一 個(gè) 區(qū) 間 范 圍 內(nèi) ，即β=(βmin,βmax)，其 中βmin和βmax分別為用戶需求水平的最小值和最大值，且 0≤βmin＜βmax≤1，稱為需求區(qū)間?；诖?，質(zhì)量匹配度g(α)為

當(dāng)裝備特性水平α處于需求區(qū)間內(nèi)，即βmin＜α＜βmax時(shí)，裝備特性在一定程度上能夠滿足用戶需求，但是距離用戶滿意還有一定的差距。在這種情況下，裝備特性與用戶需求不完全匹配，因此質(zhì)量匹配度為0＜g(α)＜1。當(dāng)α趨向于βmax時(shí)，即裝備特性水平越來越接近用戶滿意的需求水平，質(zhì)量匹配度g(α)趨向于1。當(dāng)α≥βmax時(shí)，即裝備特性完全滿足用戶需求，質(zhì)量匹配度g(α)=1。當(dāng)α趨向于βmin時(shí)，即裝備特性水平距離用戶滿意的需求水平越來越遠(yuǎn)，質(zhì)量匹配度g(α)趨向于0。當(dāng)α≤βmin時(shí)，即裝備特性無法滿足用戶需求，此時(shí)質(zhì)量匹配度g(α)=0，可直接淘汰該方案。

進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估時(shí)，需要將裝備特性分解成一系列的評(píng)估指標(biāo)，因此裝備特性水平α就可以通過各評(píng)估指標(biāo)的大小來綜合表示。而在云重心評(píng)估方法中，指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值Ex代表著評(píng)估信息的中心值，因此在裝備特性分解到各個(gè)指標(biāo)的情況下，可認(rèn)為Ex表示各指標(biāo)的特性水平α，即g(α)=g(Exj)。因此，當(dāng)考慮質(zhì)量匹配度時(shí)，式（1）可優(yōu)化為

式中：Exj為各種指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值；g(Exj)為各種指標(biāo)的質(zhì)量匹配度。

由此，通過定義質(zhì)量匹配度改進(jìn)了云重心計(jì)算方法。當(dāng)βmin＜α＜βmax時(shí)，降低云重心將降低該方案的綜合評(píng)估水平；當(dāng)α≥βmax時(shí)，不會(huì)對(duì)云重心的計(jì)算產(chǎn)生影響；當(dāng)α≤βmin時(shí)，直接淘汰該方案。

2.2 基于云發(fā)生器的評(píng)估數(shù)據(jù)擴(kuò)充

現(xiàn)有的云重心方法一般使用Ex代表評(píng)估意見來計(jì)算加權(quán)偏離度，這具有一定的合理性，但當(dāng)樣本較少時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)評(píng)估結(jié)果精確度不夠的問題。例如，假設(shè)存在2個(gè)方案：方案1和方案2，每個(gè)方案均有3個(gè)評(píng)估指標(biāo)d1，d2，d3，每個(gè)指標(biāo)在3種不同狀態(tài)下的取值如表1所示。其中d1，d2，d3的理想值均為1。經(jīng)計(jì)算，2個(gè)方案的加權(quán)偏離度θ1=θ2=-0.36，即按照現(xiàn)有的云重心評(píng)估方法，這2個(gè)方案的質(zhì)量一樣好。

表1 指標(biāo)取值Table 1 Value of indexes

但是，在這種情況下可能會(huì)存在誤差，其原因在于忽略了評(píng)價(jià)云模型的不確定性。由云模型的定義可知，評(píng)價(jià)云模型中的任何一點(diǎn)都有可能是該指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，而Ex只是其中可能性最大的一個(gè)。根據(jù)大數(shù)定律，只有當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，利用Ex得到的評(píng)估結(jié)果才會(huì)趨于穩(wěn)定。因此，本文將利用正態(tài)云發(fā)生器對(duì)評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充，然后再利用云重心方法進(jìn)行評(píng)估，從而得到更為精確的結(jié)果。

首先，求出各底層指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的數(shù)字特征（Ex，En，He）。定量指標(biāo)可以采用式（10）計(jì)算，定性指標(biāo)可以采用式（11）計(jì)算［12-13］，即

式中，Hei為n名專家給出的某個(gè)定性指標(biāo)評(píng)語云模型的超熵。

利用式（10）對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到2個(gè)方案評(píng)估指標(biāo)的評(píng)價(jià)云模型，如表2所示。

表2 評(píng)價(jià)云模型Table 2 Cloud model of remarks

然后，即可利用正態(tài)云發(fā)生器生成一定數(shù)量的云滴，計(jì)算加權(quán)偏離度，其變化趨勢(shì)如圖3所示。由圖3可知，第12個(gè)樣本之后的變化基本趨于穩(wěn)定，雖然兩者之間的差值會(huì)有所變化，但是2個(gè)方案之間的相對(duì)優(yōu)劣狀況基本不變。為了增加評(píng)估結(jié)果的可信度并減少評(píng)估工作量，本文將選擇15個(gè)樣本作為評(píng)估樣本集。加權(quán)偏離度的計(jì)算結(jié)果為θ1=-0.367，θ2=-0.362，即方案 2優(yōu)于方案1。

3 艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量評(píng)估

本文將以某型護(hù)衛(wèi)艦的設(shè)計(jì)方案質(zhì)量評(píng)估為例，從中選取3個(gè)典型設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估。其中，方案1以傳統(tǒng)的母型設(shè)計(jì)法為主，即在上一代護(hù)衛(wèi)艦的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前作戰(zhàn)要求對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行計(jì)算分析，從而提出新型護(hù)衛(wèi)艦的設(shè)計(jì)方案，但實(shí)際上總體的改進(jìn)力度并不大；方案2根據(jù)海軍的使用要求，綜合考慮當(dāng)前先進(jìn)艦船的設(shè)計(jì)方案，充分利用新研技術(shù)和最優(yōu)化理論設(shè)計(jì)方法對(duì)艦船設(shè)計(jì)要素進(jìn)行權(quán)衡分析，提出全新的設(shè)計(jì)方案；方案3則參考當(dāng)前主流護(hù)衛(wèi)艦的設(shè)計(jì)方案，大量采用海軍認(rèn)可的成熟技術(shù)，部分設(shè)備則是在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，研制風(fēng)險(xiǎn)較小，可行性較高。

3.1 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建與分析

艦船設(shè)計(jì)方案將根據(jù)海軍艦船的作戰(zhàn)任務(wù)需求進(jìn)行制定，因此進(jìn)行設(shè)計(jì)方案質(zhì)量評(píng)估時(shí)應(yīng)考量方案對(duì)用戶需求的滿足程度。由2.1節(jié)中艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量的定義可知，這些質(zhì)量需求主要體現(xiàn)在：第1，能夠以較低的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)較高的性能；第2，在研制過程中應(yīng)盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)；第3，有一定的增長潛力，可為將來的改裝工作預(yù)留設(shè)計(jì)余量。根據(jù)上述思路，基于艦船設(shè)計(jì)的相關(guān)資料［14］和艦船設(shè)計(jì)方案評(píng)估的相關(guān)文獻(xiàn)［1，15-18］，通過廣泛征求和分析各方意見，構(gòu)建了如圖4所示的艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系較為全面地將上述質(zhì)量需求包含在內(nèi)，同時(shí)充分考慮了各指標(biāo)之間的因果關(guān)系和邏輯關(guān)系，可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量的評(píng)估。

圖4中各底層指標(biāo)的含義如下［15］：

1）全壽期費(fèi)用。采辦費(fèi)用是指論證、研制以及采購等活動(dòng)產(chǎn)生的費(fèi)用；使用保障費(fèi)用是指艦船裝備使用期間的人員費(fèi)用、彈藥費(fèi)用、油料費(fèi)用以及維修費(fèi)用等。

2）系統(tǒng)效能。作戰(zhàn)能力包含艦船對(duì)海、防空、反潛和對(duì)陸攻擊能力，以及信息化戰(zhàn)爭所要求的信息獲取能力；作戰(zhàn)適用性是指艦船總體性能的相關(guān)因素，具體包括艦船的兼容性、隱身性、生命力和機(jī)動(dòng)性等；作戰(zhàn)保障能力是指在全壽期內(nèi)保障艦船完成其作戰(zhàn)任務(wù)的能力，包括三防能力、導(dǎo)航能力、居住性以及接受保障的能力。

3）研制風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源，可以將其分解為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)以及進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

4）艦船的增長潛力。其中設(shè)計(jì)余量包括重量余量、容積余量、穩(wěn)性儲(chǔ)備、功率儲(chǔ)備以及電力儲(chǔ)備等；開放式設(shè)計(jì)主要是指采用模塊化設(shè)計(jì)等。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)上述分析對(duì)現(xiàn)有指標(biāo)體系進(jìn)一步細(xì)化，以提高度量的精確度和評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 云重心評(píng)估方法的計(jì)算過程

1）為量化表示評(píng)價(jià)語言值，需要構(gòu)建評(píng)語標(biāo)尺的云模型。

本文采用7級(jí)評(píng)語，在專家討論統(tǒng)一意見后，給出各評(píng)價(jià)語言值在［0，1］之間的取值范圍，然后根據(jù)式（5）求出各個(gè)評(píng)語的云模型?！皹O差”和“極好”作為評(píng)語標(biāo)尺的兩端，Ex將其分別定義為0和1。En則采用En=(Cmax-Cmin)/3計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 評(píng)語標(biāo)尺云模型及其數(shù)字特征Table 3 Cloud model of remark scale and their numerical characteristics

2）獲取各指標(biāo)的初始狀態(tài)值。

費(fèi)用類指標(biāo)可以通過構(gòu)建費(fèi)用模型，分別利用參數(shù)法、類比法和專家判斷法對(duì)其進(jìn)行估算，得到3個(gè)定量狀態(tài)值。風(fēng)險(xiǎn)類指標(biāo)則可以分別采用分解估算法、比較類推法和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)審技術(shù)進(jìn)行度量，以獲得3個(gè)定量狀態(tài)值。同時(shí)，需在獲得原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用式（2）進(jìn)行歸一化處理。關(guān)于系統(tǒng)效能的度量，當(dāng)前大多采用ADC模型進(jìn)行分析。但艦船屬于大型復(fù)雜武器系統(tǒng)，其系統(tǒng)效能的影響因素非常多，直接對(duì)其進(jìn)行量化的難度較大，故本文在不影響指標(biāo)體系完整性的前提下，對(duì)效能指標(biāo)的計(jì)算進(jìn)行了簡化，即將其作為定性指標(biāo)由3名專家利用評(píng)語標(biāo)尺給出評(píng)價(jià)值。增長潛力指標(biāo)也可以作為定性指標(biāo)進(jìn)行處理。最終，每個(gè)指標(biāo)均賦予了3個(gè)狀態(tài)值，結(jié)果如表4所示。

3）求出各指標(biāo)的評(píng)價(jià)云模型。

可以分別采用式（10）和式（11）求出定量指標(biāo)和定性指標(biāo)的評(píng)價(jià)云模型的3個(gè)數(shù)字特征，結(jié)果如表5所示。

4）利用云發(fā)生器為每個(gè)底層指標(biāo)生成15個(gè)云滴(xi,yi)，并將xi作為評(píng)價(jià)值。

限于篇幅，僅列出了質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系三級(jí)指標(biāo)c1～c8的樣本數(shù)據(jù)，如表6所示。

5）獲取指標(biāo)的權(quán)重、理想值和需求區(qū)間。

可以根據(jù)各評(píng)估指標(biāo)的相互重要程度，采用德爾菲法為各指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重，并綜合考慮海軍發(fā)展戰(zhàn)略、現(xiàn)有武器裝備的狀況、技術(shù)儲(chǔ)備條件以及科技水平等多方面的因素，用于為各指標(biāo)確定需求區(qū)間。本文利用評(píng)語標(biāo)尺給出了相應(yīng)的評(píng)語，然后根據(jù)表3轉(zhuǎn)化為需求區(qū)間。同時(shí)，將各指標(biāo)的理想值確定為最優(yōu)值，故在符合條件的情況下應(yīng)盡可能優(yōu)化各個(gè)指標(biāo)，其結(jié)果如表7所示。

6）求出底層指標(biāo)的質(zhì)量匹配度g(Ex)和云重心T。

表4 指標(biāo)狀態(tài)集Table 4 State values of indexes

表5 各指標(biāo)的評(píng)價(jià)云模型Table 5 Cloud model of remark for each index

表6 三級(jí)指標(biāo)評(píng)估樣本數(shù)據(jù)Table 6 Sample data of indexes at the third level

表7 指標(biāo)的權(quán)重、理想值和需求區(qū)間Table 7 Weight，ideal values and demand intervals of indexes

首先，利用式（3）計(jì)算出各指標(biāo)評(píng)價(jià)云模型的期望值Ex；然后，利用式（8）求出底層指標(biāo)的質(zhì)量匹配度g(Ex)；最后，利用式（9）求出各指標(biāo)的云重心T。計(jì)算結(jié)果如表8所示。

7）求出各方案總體指標(biāo)的加權(quán)偏離度θ。

首先，利用式（6）對(duì)表8中的云重心T進(jìn)行歸一化處理，得到然后，利用式（7）求出各一級(jí)指標(biāo)的加權(quán)偏離度θ。

以方案1中a2指標(biāo)的計(jì)算過程為例：首先，將歸一化后的c1，c2，c3利用式（7）求出b3的加權(quán)偏離度θb3=-0.941，同理，求出θb4=-0.496；然后，利用θb3和θb4求出a2指標(biāo)的加權(quán)偏離度θa2=-0.759，同理，求出其他一級(jí)指標(biāo)的加權(quán)偏離度θ；最后，采用加權(quán)求和的方式求出每個(gè)方案總體指標(biāo)的加權(quán)偏離度θ，結(jié)果如表9所示。

8）根據(jù)θ值對(duì)方案進(jìn)行排序。

3個(gè)方案總體指標(biāo)的加權(quán)偏離度依次為-0.540，-0.503，-0.535。由于θ是對(duì)實(shí)際值偏離理想值程度的度量，因此θ的絕對(duì)值越大，就說明偏離理想值越遠(yuǎn)，即方案質(zhì)量越差。因此，3個(gè)方案質(zhì)量的最終排序結(jié)果為：方案2最優(yōu)、方案3次之、方案1最差，故應(yīng)選擇方案2作為該型艦的設(shè)計(jì)方案。

3.3 評(píng)估結(jié)果分析

作為對(duì)比，本文還采用傳統(tǒng)云重心評(píng)估方法進(jìn)行了計(jì)算，求得3個(gè)方案總體指標(biāo)的加權(quán)偏離度依次為：-0.261，-0.277，-0.281，即方案1最優(yōu)、方案2次之、方案3最差。由此可見，傳統(tǒng)云重心與改進(jìn)方法的評(píng)估結(jié)果有所不同。

表8 底層指標(biāo)的質(zhì)量匹配度和云重心Table 8 Quality matching degree and cloud barycenter of base indexes

表9 一級(jí)指標(biāo)及總體指標(biāo)的加權(quán)偏離度Table 9 Weighted deviation of indexes at the first level and integrated indexes

就3個(gè)方案的設(shè)計(jì)特點(diǎn)而言：

1）方案1過于保守，大量應(yīng)用了常規(guī)技術(shù)，例如其主炮和聲吶裝置均沿用了上一代艦船的設(shè)備型號(hào)。該方案具有創(chuàng)新性低、費(fèi)用低、風(fēng)險(xiǎn)小、作戰(zhàn)能力提升較小的特點(diǎn)。

2）方案2采用了很多新技術(shù)，例如某新型雷達(dá)和隱身性較好的新型復(fù)合材料。雖然存在風(fēng)險(xiǎn)，但是經(jīng)過項(xiàng)目預(yù)研，均屬于可控風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，增加的研制費(fèi)用也在預(yù)算之內(nèi)。更重要的是，該方案的系統(tǒng)效能有很大的提升，具有費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高、作戰(zhàn)能力大幅度提升的特點(diǎn)。

3）方案3既沒有性能非常突出的指標(biāo)，也沒有很差的指標(biāo)。雖然可以順利研制，但對(duì)海軍戰(zhàn)斗力的提升作用較小，具有費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低、作戰(zhàn)能力較差的特點(diǎn)。

在不考慮海軍部隊(duì)對(duì)艦船裝備需求的前提下：在費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)方面，方案1和方案3優(yōu)于方案2；在作戰(zhàn)能力方面，方案1優(yōu)于方案3，故最終結(jié)果方案1最優(yōu)，這與傳統(tǒng)云重心方法的評(píng)估結(jié)果相符。但是考慮到海軍的發(fā)展特點(diǎn)，在費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)可控的前提下，應(yīng)大力提升艦船裝備的作戰(zhàn)能力，因此方案2更符合海軍部隊(duì)的需求。

綜上所述，改進(jìn)后的評(píng)估結(jié)果更為合理，能夠綜合反映當(dāng)前海軍對(duì)新研艦船的使用需求，可為設(shè)計(jì)師提供有效的決策信息。

4 結(jié) 語

本文將云重心評(píng)估方法引入艦船設(shè)計(jì)方案質(zhì)量評(píng)估體系，用以處理評(píng)估中的不確定性問題。針對(duì)云重心方法存在的不足，提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，并以某型艦的設(shè)計(jì)方案選擇為例，對(duì)該方法的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。本文在云重心方法的應(yīng)用方面具有較好的借鑒價(jià)值，同時(shí)也為艦船設(shè)計(jì)方案的選擇提供了一種新思路。由于本文的研究重點(diǎn)在于評(píng)估方法的分析與改進(jìn)，因此指標(biāo)體系相對(duì)簡單，在實(shí)際使用中還需進(jìn)一步完善細(xì)化。