秦海峰,侯興明,廖興禾,楊 超,張琳琳,許 慶
(1.航天工程大學(xué),北京 102206;2.陸軍裝甲兵學(xué)院士官學(xué)校,長春 130117)
航天裝備是新質(zhì)武器裝備,在聯(lián)合作戰(zhàn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。航天裝備維修保障是裝備維修保障的重要組成部分,是航天裝備發(fā)揮最佳效能的前提和基礎(chǔ)。航天裝備維修保障能力決定著航天裝備戰(zhàn)斗力的生成與保持。新時期,裝備體系和維修保障力量體系都發(fā)生了較大變化,新的形勢對航天裝備維修保障能力提出了新要求。
航天裝備維修保障力量建設(shè)規(guī)劃中,需求分析是一個復(fù)雜的過程。傳統(tǒng)質(zhì)量功能展開(quality function deployment,QFD)方法存在主觀性強(qiáng)、可靠性差等問題?;诨谊P(guān)聯(lián)分析的質(zhì)量功能展開(grey QFD)方法不僅具有傳統(tǒng)QFD方法以顧客需求為牽引、將定性分析轉(zhuǎn)換成定量分析等特點(diǎn),還能減少人為因素帶來的干擾[1-2]。目前GQFD方法多用于裝備性能需求分析,通過裝備的任務(wù)需求來探尋其各關(guān)鍵性能的重要程度排序[3-5]。采用GQFD方法,對航天裝備維修保障任務(wù)需求進(jìn)行探索性關(guān)聯(lián)分析,得到航天裝備維修保障能力需求重要度排序。為基于能力的航天裝備保障力量建設(shè)提供理論與決策支持。
基于灰關(guān)聯(lián)分析的QFD方法,簡稱GQFD,是原裝甲兵工程學(xué)院郭齊勝團(tuán)隊(duì),在基于鄧聚龍、劉思峰等學(xué)者研究和發(fā)展的灰色系統(tǒng)理論[6],將傳統(tǒng)的QFD方法進(jìn)行改進(jìn)而產(chǎn)生的。這種方法已經(jīng)應(yīng)用到陸軍裝備需求論證中,并取得了較好的效果[7]。GQFD方法是在QFD方法的基礎(chǔ)上,通過灰關(guān)聯(lián)矩陣法對任務(wù)的需求重要度進(jìn)行排序,根據(jù)任務(wù)需求之間的關(guān)系來確定任務(wù)需求的絕對權(quán)值。同時用灰關(guān)聯(lián)矩陣代替質(zhì)量屋中的關(guān)系矩陣,之后再進(jìn)行質(zhì)量功能展開,最終得到關(guān)鍵技術(shù)需求。能夠很好的排除人為因素的干擾,得到的結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確、可信度高[8-9]。
灰關(guān)聯(lián)分析就是通過灰關(guān)聯(lián)度計(jì)算,對系統(tǒng)特征及相關(guān)因素做灰關(guān)聯(lián)排序,并進(jìn)行優(yōu)勢分析,進(jìn)而找出關(guān)鍵特征和因素[10]。即從系統(tǒng)的特征行為數(shù)據(jù)出發(fā),根據(jù)數(shù)據(jù)序列幾何形狀的相似程度對系統(tǒng)整體行為進(jìn)行分析。曲線越離散,相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度越小,反之越大。灰關(guān)聯(lián)分析模型不是函數(shù)模型,是序關(guān)系模型。系統(tǒng)特征行為數(shù)據(jù)可以是實(shí)際采集的數(shù)據(jù),也可以是統(tǒng)一按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)處理的其他數(shù)據(jù),灰關(guān)聯(lián)著眼的不是數(shù)值的本身,而是數(shù)值大小所表示的序關(guān)系[11]。
QFD方法[12-13],即質(zhì)量功能展開法,是一種將顧客需求轉(zhuǎn)化為質(zhì)量要求,驅(qū)動產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開發(fā)方法。其實(shí)質(zhì)是從質(zhì)量需求和質(zhì)量特征等不同角度對產(chǎn)品進(jìn)行描述,通過質(zhì)量需求和質(zhì)量特征構(gòu)成的二維質(zhì)量表展開其相互間的關(guān)系,從保證質(zhì)量方面分析、設(shè)計(jì)質(zhì)量。質(zhì)量屋(HOQ)是QFD方法的基礎(chǔ)和核心。HOQ的核心是用戶需求和技術(shù)需求的關(guān)系映射矩陣。HOQ由7部分組成,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 質(zhì)量屋模型示意圖
基于灰關(guān)聯(lián)分析QFD方法的一般流程步驟是:系統(tǒng)輸入顧客需求與工程措施重要度評判,經(jīng)過灰關(guān)聯(lián)分析處理,輸出關(guān)鍵措施和瓶頸技術(shù),如圖2所示。
圖2 GQFD方法一般流程框圖
航天裝備維修保障力量建設(shè)發(fā)展規(guī)劃與產(chǎn)品設(shè)計(jì)有許多相似點(diǎn):一是都是有顧客需求決定“產(chǎn)品”的設(shè)計(jì)特點(diǎn);二是顧客的需求都是有層次的,隨著設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)展,顧客的需求不斷具體化和明確化,因此,可以用GQFD方法像設(shè)計(jì)產(chǎn)品一樣來對航天裝備維修保障力量進(jìn)行建設(shè)規(guī)劃。
基于灰關(guān)聯(lián)分析QFD方法的關(guān)鍵是用灰關(guān)聯(lián)矩陣代替QFD方法中的關(guān)系矩陣,具體的計(jì)算步驟如下[14]。設(shè)Ai=(ai(1),ai(2),…,ai(n),i=1,2,…,s)為保障任務(wù)需求序列;Bj=(bj(1),bj(2),…,bj(n),j=1,2,…,m)為航天裝備維修保障能力序列,εij為Ai與Bj的灰色絕對關(guān)聯(lián)度,γij為Ai與Bj的灰色相對關(guān)聯(lián)度,ρij為Ai與Bj的灰色綜合關(guān)聯(lián)度。
① 計(jì)算灰色絕對關(guān)聯(lián)度εij
(1)
(2)
(3)
式(1)~(3)中,|Asi|為第i項(xiàng)任務(wù)需求序列經(jīng)過始點(diǎn)零化處理后累加生成數(shù)的絕對值。|Bsj| 為第j項(xiàng)保障能力序列經(jīng)過始點(diǎn)零化處理后累加生成數(shù)的絕對值。|Bsj-Asi|為第j項(xiàng)保障能力序列與第i項(xiàng)任務(wù)需求序列對應(yīng)元素的絕對差值。上標(biāo)“0”表示數(shù)據(jù)經(jīng)過始點(diǎn)零化的處理。Ai與Bj的灰色絕對關(guān)聯(lián)度為
(4)
② 計(jì)算灰色相對關(guān)聯(lián)度γij
(5)
(6)
(7)
式(5)~(7)中,上標(biāo)“0”表示數(shù)據(jù)經(jīng)過始點(diǎn)零化的處理。Ai與Bj的灰色相對關(guān)聯(lián)度為
(8)
③ 計(jì)算灰色綜合關(guān)聯(lián)矩陣ψ
Ai與Bj的灰色綜合關(guān)聯(lián)度為ρij=θεij+(1-θ)γij,通常取θ=0.5,經(jīng)過上述計(jì)算,可得灰色綜合關(guān)聯(lián)矩陣ψ:
(9)
④ 計(jì)算任務(wù)需求的絕對權(quán)值
若?k,i∈{1,2,…,s}滿足ρkj≥ρij,j=1,2,…,m,則稱Ak優(yōu)于Ai,記為Ak≥Ai;
據(jù)此,可以得到任務(wù)需求重要度排序(偏序關(guān)系)為Ai1°Ai2° …°Ais, ° ∈{?,≥},然后求絕對權(quán)值。
若Ail>Ail+1,則任務(wù)需求的重要度權(quán)值為
λil=n-l+1
(10)
若Ail≥Ail+1,則任務(wù)需求的重要度權(quán)值為
λil=n-l+μ
(11)
μ越大,表示重要程度越大,分辨重要度能力越強(qiáng),通常取μ=0.5。
⑤ 分析關(guān)鍵保障能力極其重要度排序
在步驟①~步驟④的基礎(chǔ)上,針對具體問題,把灰色綜合關(guān)聯(lián)矩陣和相關(guān)權(quán)值分別帶入質(zhì)量屋進(jìn)行質(zhì)量功能展開,確定保障任務(wù)和保障能力重要度,最終得出基于GQFD方法的需求分析結(jié)論。其需求分析過程如圖3所示。專家打分與傳統(tǒng)QFD的專家打分有所區(qū)別:傳統(tǒng)的QFD是直接對任務(wù)需求的重要度和關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行打分,而基于GQFD的專家打分是任務(wù)需求和保障能力進(jìn)行獨(dú)立打分。這也是GQFD方法和QFD方法相比,能更好地排除人為因素干擾的原因之一。
圖3 基于GQFD的需求分析過程框圖
維修保障任務(wù)需求對應(yīng)的是質(zhì)量屋中的顧客需求,也就是部隊(duì)的實(shí)際需求,是質(zhì)量屋最原始的輸入內(nèi)容,也是GQFD得以成功運(yùn)用的驅(qū)動。航天裝備根據(jù)使命任務(wù)分為天基信息支援裝備、太空態(tài)勢感知裝備、太空攻防對抗裝備、航天發(fā)射與回收裝備、跟蹤測量與控制裝備、支持保障等6類裝備。航天裝備維修保障任務(wù)主要是針對這6類航天裝備的維修保障任務(wù)。
根據(jù)航天裝備分類,將航天裝備維修保障任務(wù)需求歸納為6點(diǎn)(表1)。
表1 航天裝備維修保障任務(wù)需求
航天裝備維修保障力量作為維修保障活動的主體,是生成、保持、恢復(fù)和提高航天裝備戰(zhàn)斗力的重要保障。隨著時代的發(fā)展、科技的進(jìn)步,未來的航天裝備維修保障力量需要信息處理、指揮決策、維護(hù)修理、供應(yīng)保障、勤務(wù)保障等多種能力。
結(jié)合航天裝備維修保障實(shí)際情況,對16名來自裝備機(jī)關(guān)、生產(chǎn)廠家、科研單位、院校機(jī)構(gòu)、基層部隊(duì)等不同部門,經(jīng)驗(yàn)豐富的航天裝備保障專家進(jìn)行了問卷調(diào)查。通過匯總調(diào)查結(jié)果,認(rèn)為航天裝備維修保障力量體系應(yīng)滿足以下主要能力需求(表2)。
表2 航天裝備維修保障能力需求
在此邀請16名專家,按照圖3所示的過程進(jìn)行打分、計(jì)算、分析。對航天裝備維修保障的任務(wù)需求Ai=(ai(1),ai(2),…,ai(16),i=1,2,…,6)和航天裝備維修保障能力Bj=(bj(1),bj(2),…,bj(16),j=1,2,…,5),采用9級標(biāo)度法(1完全不重要、3不重要、5兩者都不是、7重要、9非常重要)進(jìn)行打分,對航天裝備維修保障任務(wù)需求和航天裝備維修保障能力進(jìn)行重要度打分,具體數(shù)據(jù)見表3。
表3 專家打分表Ai
根據(jù)式(9),可求得保障任務(wù)需求Ai和保障能力Bj的灰色綜合關(guān)聯(lián)矩陣ψ:
經(jīng)計(jì)算可得:
從而可以得出A4≥A1≥A2≥A3≥A5≥A6;根據(jù)式(11),取μ=0.5,求得Ai的絕對權(quán)值λi:(λ1,λ2,λ3,λ4,λ5,λ6)=(4.5,3.5,2.5,5.5,1.5,0.5)將Ai的絕對權(quán)值(λ1,λ2,λ3,λ4,λ5,λ6)與灰色綜合關(guān)聯(lián)矩陣ψ填入質(zhì)量屋,按照傳統(tǒng)QFD方法,計(jì)算可得航天裝備維修保障能力重要度,如表4所示。
表4 航天裝備“任務(wù)需求-保障能力”重要度
從表4中可以看出:B3>B2>B4>B1>B5,即航天裝備維修保障能力B3最為關(guān)鍵,B2次之,B5最弱,也就是說,在航天裝備維修保障任務(wù)需求中,航天裝備維修保障力量的維護(hù)修理能力最為關(guān)鍵,指揮決策能力次之,供應(yīng)保障能力再次。這為發(fā)展航天裝備維修保障力量建設(shè),提高其維修保障能力,以及下一步航天裝備維修保障相關(guān)研究提供了決策參考與技術(shù)指導(dǎo),也對現(xiàn)實(shí)工作提供了智力支持,具有重要意義。
1) 運(yùn)用GQFD方法建立了基于灰關(guān)聯(lián)分析的航天裝備維修保障能力需求分析質(zhì)量屋,得到了以航天裝備維護(hù)修理能力為最重要需求的航天裝備維修保障能力需求重要度排序。
2) 建立“保障任務(wù)需求—保障能力需求”映射關(guān)系,為航天裝備維修保障力量的需求論證提供了參考。
3) 對航天裝備維修保障能力需求重要度進(jìn)行了排序,為評價(jià)指標(biāo)的選取奠定了基礎(chǔ)。