朱敦祥，史憲銘，榮麗卿，趙汝東

(陸軍工程大學(xué) 裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003)

0 引言

裝備維修保障能力是指軍隊(duì)各軍兵種建制內(nèi)各級維修保障機(jī)構(gòu)在裝備配發(fā)部隊(duì)后的使用階段，為使裝備保持、恢復(fù)規(guī)定的技術(shù)狀態(tài)或改善裝備性能而對裝備進(jìn)行維護(hù)和修理的能力[1]。軍民融合裝備維修保障是指充分利用地方維修保障力量的人力、技術(shù)和資源優(yōu)勢，與現(xiàn)有軍隊(duì)維修保障力量緊密結(jié)合，以加快形成維修保障能力的保障模式[2]。作為全壽命全系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容，軍民融合裝備維修保障能力評估便于準(zhǔn)確判斷建制維修保障力量的維修水平[3]，同時(shí)能夠?qū)ν燃墑e軍地不同維修單位進(jìn)行綜合比較，確定維修力量的選擇，用以指導(dǎo)今后的軍民融合裝備維修保障建設(shè)，對于改善裝備維修保障環(huán)境，持續(xù)提高軍民融合裝備維修保障能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4-5]。

在裝備維修保障能力評估方面，一些學(xué)者先后提出了很多方法,對于軍民融合裝備維修保障能力評估具有借鑒意義。劉鵬[6]運(yùn)用層次分析法和模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行綜合評判，運(yùn)用模糊綜合評價(jià)法計(jì)算各指標(biāo)相應(yīng)的向量值，并計(jì)算裝備維修保障能力評價(jià)得分；趙時(shí)[7]針對航空裝備維修保障性評估系統(tǒng)，建立了基于支持向量機(jī)的維修保障性評估預(yù)測模型，采用Matlab進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；鐘京立[8]對電子信息裝備維修保障能力進(jìn)行評估，建立了電子信息裝備維修保障能力評估指標(biāo)體系，確定了關(guān)鍵要素指標(biāo)，并對評估模型的算法流程和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容進(jìn)行研究；逯程[9]利用證據(jù)合成理論和云物元對裝備狀態(tài)進(jìn)行評估，對特征參數(shù)進(jìn)行基于云物模型的隸屬度賦值，通過隸屬度與基本概率賦值間的關(guān)系,融合得到評估結(jié)果。

然而，由于專家給出的裝備維修保障能力指標(biāo)評估值具有隨機(jī)性和模糊性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法不夠科學(xué)[10]。云理論能夠充分地適應(yīng)數(shù)據(jù)的模糊性與隨機(jī)性，從而得到擁有對比性的結(jié)果。基于此，本文通過分析借鑒已有評估方法的不足，提出一種基于云物元的軍民融合裝備維修保障能力評估方法，提高了軍民融合裝備維修保障能力評估的準(zhǔn)確性與客觀性，并結(jié)合實(shí)例分析驗(yàn)證了該方法的可行性，便于為改進(jìn)今后的維修保障工作提供決策依據(jù)。實(shí)例證明，云物元模型適用于軍民融合裝備維修保障能力評估。

1 指標(biāo)體系的建立

軍民融合裝備維修保障能力評估指標(biāo)體系的建立不僅要遵循系統(tǒng)性、導(dǎo)向性、可靠性、獨(dú)立性和可操作性等原則，還要對軍民融合裝備維修保障的特殊性進(jìn)行綜合考慮[11-12]。本文從保障機(jī)動(dòng)能力、裝備搶修能力、維修管理能力、資源保障能力、人員管理能力等5個(gè)方面等進(jìn)行分析，構(gòu)建了軍民融合裝備維修保障能力指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 軍民融合裝備維修保障能力評估指標(biāo)體系Fig.1 Evaluation system of maintenance support capability of military and civilianIntegration equipment

2 理論介紹

2.1 云物元理論

云模型巧妙地實(shí)現(xiàn)了客觀事物隨機(jī)性和模糊性的有機(jī)結(jié)合，利用數(shù)學(xué)表達(dá)式來反映具有不確定性的客觀現(xiàn)象的普遍規(guī)律。云是用語言值描述的某個(gè)定性概念與其數(shù)值表示之間的不確定性轉(zhuǎn)換模型。將正態(tài)云模型表示為(Ex,En,He)。其中，Ex是云的分布中心，能夠表示軍民融合裝備維修保障能力對應(yīng)等級界限概念的點(diǎn)值。熵En能夠衡量屬性概念的不確定性程度，既能反映等級界限概念接受樣本數(shù)據(jù)的模糊性，又能說明維修保障能力評估過程中采集樣本數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，熵值大小與隨機(jī)性和模糊性成正比。超熵He能夠衡量熵的不確定性，反映了維修保障能力評估數(shù)據(jù)的離散程度，對不同指標(biāo)之間的隨機(jī)性和模糊性的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行揭示。三者之間實(shí)現(xiàn)了分級區(qū)間的軟化[13]。

物元分析理論能夠?qū)⒂行蛉M進(jìn)行統(tǒng)一，用基本元R=(N,c,v)來描述事物，本文將物元與云理論相結(jié)合，利用云模型獨(dú)特處理不確定性的能力和物元分析理論能夠定性定量處理問題的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建云物元模型能夠較好地應(yīng)用軍民融合裝備維修保障能力評估問題。用(Ex,En,He)取代v值。云物元模型如下：

2.2 熵權(quán)理論

熵權(quán)反映了評價(jià)對象之間的競爭激烈程度，競爭越激烈，熵值越大，熵權(quán)越小，反之熵權(quán)越大[14]。第j個(gè)維修建制保障力量第i個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值用gij表示。

(1) 計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)下，第j個(gè)維修建制保障力量的特征比重：

(1)

其物理含義表示第j個(gè)維修建制保障力量的第i個(gè)指標(biāo)占總體指標(biāo)的比重。

(2) 根據(jù)熵值計(jì)算公式，第i個(gè)指標(biāo)的熵值為

(2)

(3) 設(shè)指標(biāo)熵權(quán)集h=(h1,h2,…,hm)T，則第i個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)為

(3)

因此，利用熵值法確定的指標(biāo)權(quán)值向量為we=(we1,we2,…,wen)。

2.3 均方差法

作為反映離散程度地常用指標(biāo)，均方差(RMSD)能夠衡量樣本波動(dòng)大小，樣本波動(dòng)越大，樣本均方差越大[15]。設(shè)Ci為指標(biāo)集，Mj為不同維修保障單位。具體步驟如下：

(1) 指標(biāo)集歸一化處理。通過最優(yōu)最差的方法確定出各指標(biāo)集的歸一數(shù)值Pij(0≤Pij≤1)，計(jì)算公式為。

(4)

式中：a0j為最差值；a1j為最優(yōu)值；xij為評判指標(biāo)值。

(2) 計(jì)算各指標(biāo)值的均方差值E(Ci)，計(jì)算公式為

(5)

式中：Pij為各指標(biāo)值得歸一數(shù)值；E(Ci)為各指標(biāo)值得均差值。

(3) 計(jì)算各指標(biāo)的均方差值，計(jì)算公式為

(6)

(4) 計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)值，計(jì)算公式為

(7)

因此，利用均方差法確定的指標(biāo)權(quán)值向量為wm=(wm1,wm2,…,wmn)。

3 云物元模型的計(jì)算步驟

第1步，確定待評物元。評價(jià)的事物為建制維修保障力量，待評物元為維修保障能力。在構(gòu)建維修保障能力評估指標(biāo)體系的同時(shí)，通過實(shí)際調(diào)查和分析計(jì)算，確定各指標(biāo)值。對于語言值描述的定性指標(biāo)，可以邀請專家根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行評分。

第2步，確定標(biāo)準(zhǔn)云。

式中：Roj為評估所劃分出的等級；Mj為等級下的標(biāo)準(zhǔn)對象；Ci為評價(jià)指標(biāo)；(Exi,Eni,Hei)為R0j關(guān)于Ci的云表示。這里可將理解為物元模型中的經(jīng)典域。

第3步，將確定性的指標(biāo)作為云滴，該云滴即代表確定度，即標(biāo)準(zhǔn)云各評判等級的云指標(biāo)與評估對象各指標(biāo)值之間的關(guān)聯(lián)度具體算法為：

(2) 令該確定性數(shù)值為xi，(xi,μi)稱為云滴；

(3) 計(jì)算關(guān)聯(lián)度:

(8)

對于待評事物與標(biāo)準(zhǔn)云的關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果，用kj(vi)表示。

第4步，確定權(quán)系數(shù)。熵值法確定的指標(biāo)權(quán)值向量為we，均方差法確定的指標(biāo)權(quán)值向量為wm。根據(jù)加法集成法，綜合權(quán)重向量表示為

wj=αwe+βwm=(αwe1+βwm1,αwe2+

βwm2,…,αwen+βwmn),

α+β=1,α>0,β>0.

(9)

第5步，對評估對象的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算。對需要評價(jià)的維修保障單位p計(jì)算等級j的綜合關(guān)聯(lián)度。其計(jì)算公式為

(10)

4 實(shí)例分析

4.1 確定云物元

對4個(gè)軍地不同維修保障單位(分別記為M1,M2,M3,M4)的維修保障能力進(jìn)行評價(jià)。邀請相關(guān)領(lǐng)域15名專家，經(jīng)過實(shí)際調(diào)查和咨詢專家，可得評價(jià)指標(biāo)值，如表1。

4.2 確定標(biāo)準(zhǔn)云

軍民融合裝備維修保障能力評價(jià)，將R0j劃分為優(yōu)、良、中、差4個(gè)等級。以M1為例，通過實(shí)際調(diào)查和咨詢專家，給出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)云參考值。

將區(qū)間數(shù)值轉(zhuǎn)換成云表示，將區(qū)間數(shù)值看成是一個(gè)雙約束的指標(biāo)[Cmin,Cmax]，則云參數(shù)計(jì)算如下：

(11)

(12)

He的值可以根據(jù)具體指標(biāo)的不確定性和隨機(jī)性具體調(diào)整。則標(biāo)準(zhǔn)云可表示為

表1 軍民融合裝備維修保障能力評估指標(biāo)值Table 1 Evaluation indexes of maintenance support capability of military civilian integration equipment

kj(vi)=

4.3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

根據(jù)式(8)，采用Matlab計(jì)算軟件對M1建制維修保障力量與各評判等級指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果為

同理，可計(jì)算其他3個(gè)單位的各個(gè)評價(jià)指標(biāo)值和標(biāo)準(zhǔn)云各個(gè)評判等級的云指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度。

4.4 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

本文采用均方差法和熵權(quán)理論相結(jié)合的方法對各個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)。設(shè)熵值法確定的指標(biāo)權(quán)值向量為we，均方差法確定的指標(biāo)權(quán)值向量為wm，綜合權(quán)重向量計(jì)算公式如下：wj=αwe+βwm(α+β=1,α>0,β>0)，利用主觀和客觀賦權(quán)的方法，求得α為0.47，β為0.53，結(jié)果如表2所示。

表2 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 2 Evaluation results of evaluation index weights

4.5 計(jì)算綜合維度

根據(jù)公式(10)確定需要評價(jià)的維修保障單位關(guān)于等級j的綜合關(guān)聯(lián)度，如表3所示。

表3 維修保障單位綜合關(guān)聯(lián)度及其所屬等級Table 3 Comprehensive correlation degree of maintenancesupport units and their grades

從最終的評價(jià)結(jié)果來看，這4個(gè)單位的維修保障能力都屬于中等以上，其中M2為優(yōu)，保障能力較好，符合實(shí)際情況(單位M2近年多次被評為“裝備管理先進(jìn)單位”)。

5 結(jié)束語

軍民融合裝備維修保障能力評價(jià)是一個(gè)涉及多因素的綜合評價(jià)問題。本文巧妙地將云理論、物元理論和軍民融合裝備維修保障能力進(jìn)行結(jié)合，盡量減少傳統(tǒng)評估方法的不確定性和模糊性，為軍民融合裝備維修保障能力評估提供了新方法和新思路。