裴金頂,付昭旺,李遠(yuǎn)哲
(解放軍32184 部隊(duì),北京 100091)
現(xiàn)代陸戰(zhàn)武器裝備的特點(diǎn)是集火力、機(jī)動(dòng)、信息和防護(hù)于一體,具有各作戰(zhàn)要素模塊高度集成、作戰(zhàn)方式多樣、戰(zhàn)區(qū)面向全疆域、遠(yuǎn)程精確打擊敵目標(biāo)和有生力量等突出特征。我軍未來作戰(zhàn)軍事需求的轉(zhuǎn)變和牽引,對陸戰(zhàn)武器裝備車載武器系統(tǒng)火力也提出更高的要求,即武器裝備整車投放快速機(jī)動(dòng)、火力打擊精準(zhǔn)高效、指控通信實(shí)時(shí)暢通、綜合防護(hù)安全可靠,要實(shí)現(xiàn)上述總體要求,必須確保武器系統(tǒng)與底盤平臺(tái)系統(tǒng)之間具備適配可靠、協(xié)調(diào)高效的能力和水平,保證武器裝備在戰(zhàn)場上發(fā)揮出強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力和理想的作戰(zhàn)效能。近十年來,隨著我軍新型輪式、履帶式武器裝備發(fā)展及老舊裝備機(jī)械化、信息化改造等試驗(yàn)鑒定任務(wù)的開展,武器裝備系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)已成為制約裝備整體發(fā)展的瓶頸和難題[1],亟待研究建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的整車系統(tǒng)匹配性評(píng)價(jià)方法并盡快形成試驗(yàn)鑒定能力,為未來陸戰(zhàn)武器裝備總體論證、方案優(yōu)化、研制生產(chǎn)和試驗(yàn)鑒定需求提供科學(xué)依據(jù)。為此,以某型戰(zhàn)車為例,在匹配性試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,深入開展了某輕型底盤加裝大口徑火炮的整車系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化研究,取得很好的試驗(yàn)研究效果。
武器裝備系統(tǒng)匹配性評(píng)價(jià)是對裝備總體作戰(zhàn)適用性能的綜合評(píng)價(jià),是武器裝備綜合性能和通用質(zhì)量特性的重要體現(xiàn)[2],既是一型裝備戰(zhàn)斗力和作戰(zhàn)效能的直接反映,更是武器裝備試驗(yàn)鑒定和作戰(zhàn)應(yīng)用的核心要素。
系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要分為評(píng)價(jià)因素、評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)3 個(gè)層次[3]。1)評(píng)價(jià)因素是評(píng)價(jià)體系的最低層,即衡量或描述系統(tǒng)特定性能的基本參數(shù),它是評(píng)價(jià)裝備系統(tǒng)性能最基本的元素。2)評(píng)價(jià)指標(biāo)是評(píng)價(jià)體系的第2 層次,它由若干個(gè)相關(guān)評(píng)價(jià)因素組成,是同類因素的綜合進(jìn)而形成的評(píng)價(jià)指標(biāo)。3)評(píng)價(jià)目標(biāo)是評(píng)價(jià)體系的最高層次,也即評(píng)價(jià)的最終目標(biāo),是系統(tǒng)固有的綜合性能及要求,是評(píng)價(jià)體系中最高綜合指標(biāo)。
根據(jù)上述系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次,以陸戰(zhàn)裝甲武器裝備為例,可建立系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1 所示。系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層級(jí)及評(píng)價(jià)指標(biāo)多少由系統(tǒng)復(fù)雜程度確定。對陸戰(zhàn)裝甲武器裝備而言,系統(tǒng)匹配性評(píng)價(jià)重點(diǎn)是對車載武器系統(tǒng)、車輛底盤系統(tǒng)、綜合防護(hù)系統(tǒng)和指控信息系統(tǒng)之間,關(guān)于機(jī)械結(jié)構(gòu)、火力性能、機(jī)動(dòng)性能、電氣性能、電磁兼容、人-機(jī)-環(huán)境和維修性能等7項(xiàng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)到協(xié)調(diào)適配、綜合性能最優(yōu)的相關(guān)要求[4]。
上述評(píng)價(jià)指標(biāo)中,機(jī)械結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)因素主要包括:炮塔座圈與車體接口連接適配性、電路旋轉(zhuǎn)連接器與車體接口連接適配性、火炮射界適配性等7個(gè)部分評(píng)價(jià)內(nèi)容;火力性能評(píng)價(jià)因素主要包括:車輛火炮射擊安全性、輔助武器射擊適配性、射擊精度、瞄準(zhǔn)速度、射擊反應(yīng)時(shí)間等;機(jī)動(dòng)性能評(píng)價(jià)因素主要包括:車輛陸上加速、爬坡、障礙等通過性能,水上機(jī)動(dòng)性能及持續(xù)工作能力等;電氣性能匹配評(píng)價(jià)因素主要包括:整車供耗電平衡和電源適配性;電磁兼容性評(píng)價(jià)因素主要包括:用電設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度以及整車電磁兼容性內(nèi)容;人-機(jī)-環(huán)境匹配評(píng)價(jià)因素主要包括:乘員安全性、乘載員人機(jī)交互、乘載員通過性和車內(nèi)儲(chǔ)物存放空間等內(nèi)容;維修性能適配評(píng)價(jià)因素主要包括:炮塔、動(dòng)力艙、火炮及自動(dòng)裝彈機(jī)等吊裝維護(hù)適配性等。從而形成陸戰(zhàn)武器裝備系統(tǒng)匹配性3 層結(jié)構(gòu)7 類指標(biāo)32 項(xiàng)因素的試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。系統(tǒng)匹配性的試驗(yàn)評(píng)價(jià)目標(biāo)是通過上述7 個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)價(jià),每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)又都各自包含若干個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)或評(píng)價(jià)因素,進(jìn)而構(gòu)成了可以是多層次多因素的樹狀試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
表1 系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
在系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)體系中,對試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)因素的選擇上,要求能夠體現(xiàn)各系統(tǒng)模塊方面的主要性能和特性[5],一方面是各系統(tǒng)要求能夠適裝適用;另一方面是要滿足接口環(huán)境和各項(xiàng)相關(guān)性能要求。同時(shí),評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)因素要根據(jù)裝備的典型特點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能、主要作戰(zhàn)使用方向和作戰(zhàn)使用性能等進(jìn)行綜合考評(píng)。
在各相關(guān)評(píng)價(jià)因素的試驗(yàn)中,要明確試驗(yàn)?zāi)康暮椭攸c(diǎn)考核評(píng)價(jià)內(nèi)容,明確試驗(yàn)條件要求、試驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容,根據(jù)具體情況進(jìn)一步分解影響因素,逐個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,具體試驗(yàn)可參照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程或?qū)m?xiàng)研究制定相應(yīng)試驗(yàn)方法進(jìn)行,要詳細(xì)記錄試驗(yàn)情況和數(shù)據(jù)結(jié)果,分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)、使用要求、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求等情況,最后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)打分[6]。試驗(yàn)開展可與整車鑒定試驗(yàn)總體方案相協(xié)調(diào),待全部影響因素試驗(yàn)完成后,進(jìn)行綜合計(jì)算評(píng)估。
層次分析法是一種定性和定量相結(jié)合的系統(tǒng)化、層次化的分析方法,把復(fù)雜問題分解成多個(gè)相關(guān)影響因素,并按支配關(guān)系形成層次結(jié)構(gòu),應(yīng)用兩兩比較的方法確定主要決策方;按相對重要性和多層次結(jié)構(gòu)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重?;趯哟畏治龇ǖ难b備系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)分析,主要是便于研究和分析系統(tǒng)在多因素耦合下的匹配性能相關(guān)的各層級(jí)影響因素結(jié)構(gòu),為匹配性試驗(yàn)與評(píng)估計(jì)算奠定基礎(chǔ),表1 所示就是在層次分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建的武器裝備系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
將上述系統(tǒng)復(fù)雜問題所包含的各種因素,按其共同特征歸納聚合,構(gòu)成由目標(biāo)層、指標(biāo)層和因素層組合排列的層次分析結(jié)構(gòu)模型。
1)目標(biāo)層中只有一個(gè)元素B,它是分析問題的預(yù)定目標(biāo)或理想結(jié)果,目標(biāo)是系統(tǒng)匹配最優(yōu);
2)指標(biāo)層包括實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié),可由若干個(gè)層次組成,包括所需要考慮的指標(biāo)、子指標(biāo),記為Ui,i=1,…,m,在上述系統(tǒng)匹配中評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)則層個(gè)數(shù)為7 個(gè),即;
3)影響因素層為實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)目標(biāo)而需要進(jìn)行試驗(yàn)的匹配性各種影響因素,記Ui,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n,如在上述系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中指標(biāo)準(zhǔn)則層分,而各指標(biāo)影響因素則各不相等,m 最大為10。
建立評(píng)價(jià)因素對總體評(píng)價(jià)結(jié)果重要度的權(quán)重矩陣A,評(píng)價(jià)因素重要度通過兩兩對比進(jìn)行判斷,aij表示評(píng)價(jià)因素i 對于評(píng)價(jià)因素j 的相對重要度,取值范圍為1~9,具體取值可參考表2,且。
求取A 的特征值,進(jìn)行一致性檢驗(yàn),滿足條件可求出最大特征根對應(yīng)的特征向量,進(jìn)行歸一化處理得到權(quán)重集W。
表2 層次分析法標(biāo)度表
表3 取值表
依據(jù)試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的評(píng)價(jià)層級(jí),待各評(píng)價(jià)因素試驗(yàn)結(jié)束后,統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果滿足(偏離)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)要求情況,按照{(diào)優(yōu)秀,良好,一般,較差}4 個(gè)等級(jí),參考評(píng)價(jià)因素的危害性影響類別和影響概率級(jí)別程度,對每個(gè)評(píng)價(jià)因素進(jìn)行綜合分析,確定試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)等級(jí)。其中,危害性影響類別分為:存在直接致命的、間接危險(xiǎn)的、臨界的、一般輕微的;影響因素概率分為:固有的、時(shí)有的、偶然的、極少的、不可能的。
評(píng)價(jià)等級(jí)確定標(biāo)準(zhǔn)為:
其中:r=評(píng)價(jià)因素試驗(yàn)值/Hi評(píng)價(jià)因素基準(zhǔn)值,即歸一化值,評(píng)價(jià)基準(zhǔn)Hi為各評(píng)價(jià)因素的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)或相關(guān)要求。系統(tǒng)匹配性評(píng)價(jià)因素比較后打分在80%以上為“優(yōu)秀”,70 %以上為“良好”,60 %以上為“一般”,在60%以下為“較差”。
最后將運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行歸一化處理,根據(jù)最大隸屬原則,取評(píng)判向量中最大值對應(yīng)的評(píng)語作為評(píng)定結(jié)果。
某型戰(zhàn)車是為適應(yīng)我軍部隊(duì)轉(zhuǎn)型建設(shè)而研制的新一代突擊裝備。其總體設(shè)計(jì)上采用模塊化結(jié)構(gòu),為提高機(jī)動(dòng)性,采用了“H”型傳動(dòng)底盤;為提高火力打擊能力,選裝大口徑火炮和瞄導(dǎo)一體式火控系統(tǒng);為提高綜合防護(hù)系統(tǒng)和指控信息系統(tǒng),分別加掛和安裝了相應(yīng)的新型防護(hù)系統(tǒng)和指控信息化系統(tǒng),以保證裝備火力、機(jī)動(dòng)、防護(hù)和信息能力達(dá)到理想的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和作戰(zhàn)要求。
為客觀、科學(xué)地考評(píng)某型戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性是否滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)要求,結(jié)合該型戰(zhàn)車正樣鑒定、相關(guān)臺(tái)架試驗(yàn)及正樣車驗(yàn)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息,對該車型系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)進(jìn)行了長期跟蹤研究,依據(jù)構(gòu)建的戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)逐項(xiàng)試驗(yàn);獲取了各評(píng)價(jià)因素相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、綜合情況信息,完成了指標(biāo)權(quán)重分配和一致性檢驗(yàn)后,由專家對各評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值逐項(xiàng)進(jìn)行比對分析、綜合評(píng)判打分并進(jìn)行歸一化處理,即可對車型系統(tǒng)匹配性進(jìn)行綜合量化評(píng)定。
對U1進(jìn)行一級(jí)模糊綜合評(píng)判得到U1評(píng)語集:
同樣的方法可以得到其他評(píng)語集如下:
根據(jù)最大隸屬度原則,認(rèn)為該型裝備系統(tǒng)匹配性試驗(yàn)評(píng)定結(jié)果為“優(yōu)秀”。
通過研究和實(shí)踐,從裝備設(shè)計(jì)研制層面看,研究成果不但優(yōu)化了該車型的總體布局和車-炮參數(shù)適配性等設(shè)計(jì)方案,更解決了乘員射擊安全性、車-炮諧振和裝備動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等系列匹配問題,提高了裝備整體綜合性能和作戰(zhàn)能力;從裝備試驗(yàn)鑒定層面看,研究成果不但有效解決了某型戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性評(píng)價(jià)的問題,更是將匹配性研究上升到系統(tǒng)體系高度,特別適合解決多因素耦合下大型復(fù)雜系統(tǒng)匹配性綜合量化評(píng)定的難題,對科學(xué)地評(píng)估武器裝備綜合性能和通用質(zhì)量特性,提高裝備試驗(yàn)鑒定能力和水平,具有重要的技術(shù)支撐和促進(jìn)作用。同時(shí),該方法具有較好的可擴(kuò)展性,評(píng)價(jià)層級(jí)、評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)因素個(gè)數(shù)的增減不影響評(píng)價(jià)方法的可操作性和試驗(yàn)結(jié)論,具有很好的實(shí)用性和普適性,該試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法已成功應(yīng)用于GJB59.72 的修訂中,可供科研論證、研制生產(chǎn)以及部隊(duì)的使用維修測評(píng)人員參考使用。