何能波,吳紅樸,孫 金,齊分嶺,3,侯 煒

(1. 航天工程大學(xué),北京 102206;2. 中國人民解放軍96746部隊,新疆 庫爾勒 841000;3. 中國人民解放軍66389部隊,山西 太原 030031)

隨著科技的不斷發(fā)展,高新技術(shù)越來越多地用于軍事裝備領(lǐng)域。裝備保障對于保持和恢復(fù)裝備性能,保證裝備戰(zhàn)斗力的持續(xù)輸出起至關(guān)重要的作用,部隊裝備保障效能的高低已經(jīng)成為影響和制約戰(zhàn)爭全局勝負(fù)的關(guān)鍵因素。

導(dǎo)彈部隊的主戰(zhàn)裝備之一是導(dǎo)彈武器,導(dǎo)彈武器作為高精技術(shù)裝備,其性能的保持受諸多因素影響,且導(dǎo)彈武器裝備的保障不同于其他通用武器裝備保障,裝備保障標(biāo)準(zhǔn)更高。導(dǎo)彈部隊裝備保障力量建設(shè)對導(dǎo)彈部隊?wèi)?zhàn)斗力的保持和使命任務(wù)的履行非常重要。為了評估導(dǎo)彈部隊裝備保障建設(shè)和裝備保障能力情況,須設(shè)計出緊貼導(dǎo)彈部隊裝備保障實際的效能評估方法,找出建設(shè)中的短板弱項,提出增強導(dǎo)彈部隊裝備保障能力的科學(xué)有效的措施,這對促進導(dǎo)彈部隊裝備保障力量有效遂行裝備保障任務(wù)具有非常重大的意義。

1 導(dǎo)彈部隊裝備效能評估模型建立

1.1 裝備保障效能評估方法

文獻[1]介紹了裝備保障能力評估方法的優(yōu)缺點,包括模糊層次分析法、云理論法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能評估法等方法；文獻[2]運用模糊層次分析法對導(dǎo)彈裝備保障能力進行了評估；文獻[3]闡述了ADC方法的優(yōu)點,即基于ADC方法的效能評估值與裝備系統(tǒng)的實戰(zhàn)過程、作戰(zhàn)效果之間具有良好的物理擬合性,用于機載反輻射導(dǎo)彈效能評估可鮮明地反映裝備系統(tǒng)效能的物理本質(zhì),模型簡便靈活；文獻[4]采用ADC效能評估方法設(shè)計了合成旅的裝備保障效能模型,并用實例進行檢驗,證明了模型的有效性。結(jié)合文獻對裝備保障效能評估方法的研究,各評估方法存在以下優(yōu)缺點:

1)基于模糊層次分析法的效能評估,模型簡單,采用定性定量的方法對復(fù)雜系統(tǒng)問題分析效果較好,但人的經(jīng)驗和知識對指標(biāo)權(quán)重有較大影響。

2)云理論法充分考慮了裝備保障系統(tǒng)的隨機性和模糊性問題,使語言中定性概念的隨機性和模糊性有機結(jié)合在一起,實現(xiàn)了定性語言值和定量數(shù)值之間的自然轉(zhuǎn)換,但其需要對大量樣本數(shù)據(jù)進行復(fù)雜運算,且無法應(yīng)對隨機因素的干擾。

3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法避免了復(fù)雜模型的計算,解決了建模難的問題,便于實現(xiàn),具有較好的學(xué)習(xí)能力、容錯能力、非線性映射能力,但其需要大量的樣本數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練,且無法自解釋推理過程和依據(jù),評估過程收斂速度慢。

4)ADC模型方法成熟,使用簡便,能夠反映裝備保障系統(tǒng)的物理本質(zhì),單個或復(fù)雜系統(tǒng)的效能評估效果較好,但模型的每項指標(biāo)需要有明確的解析表達式,有些系統(tǒng)難以給出全部指標(biāo)的解析表達式。

1.2 效能評估模型建立

根據(jù)導(dǎo)彈部隊裝備及裝備保障的特點,導(dǎo)彈部隊裝備保障效能評估是基于作戰(zhàn)任務(wù)和過程的評估,相關(guān)保障數(shù)據(jù)不多且難以獲得。導(dǎo)彈部隊裝備保障力量實施裝備保障活動是由諸多保障要素構(gòu)成的復(fù)雜保障系統(tǒng),為了更好地反映導(dǎo)彈部隊在任務(wù)中的裝備保障效能,本文結(jié)合ADC模型和模糊層次分析法的優(yōu)點,采用ADC模型和模糊層次分析法對導(dǎo)彈部隊裝備保障效能進行評估,具體模型可表示為

E=ADC

(1)

式中，A表示裝備保障系統(tǒng)的可用度,D表示裝備保障系統(tǒng)的可信度,C表示裝備保障系統(tǒng)的固有能力。

可用度A是指裝備保障系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)開始時其在不同情況狀態(tài)的概率集合,設(shè)ai表示執(zhí)行任務(wù)開始時裝備保障系統(tǒng)處于狀態(tài)i的概率,A可表示為

A=[a1,a2,…,an]

(2)

可信度D是轉(zhuǎn)移概率矩陣,設(shè)dij表示裝備保障系統(tǒng)由任務(wù)開始時狀態(tài)i到任務(wù)結(jié)束時轉(zhuǎn)移至狀態(tài)j的概率,D可表示為

(3)

裝備保障系統(tǒng)固有能力C是指在可用可信狀態(tài)下裝備保障系統(tǒng)完成裝備保障任務(wù)的能力,cij表示系統(tǒng)在i狀態(tài)下達到j(luò)項要求的能力,C可表示為

(4)

2 導(dǎo)彈部隊裝備保障效能評估指標(biāo)體系建立

2.1 效能指標(biāo)體系建立原則

導(dǎo)彈部隊具有裝備技術(shù)含量高，裝備種類多樣，作戰(zhàn)運用靈活的特點,部隊裝備保障效能評估指標(biāo)必須科學(xué)、準(zhǔn)確、全面。建立指標(biāo)體系時，應(yīng)遵循以下原則。

1)完備性原則

效能指標(biāo)建立要立足保障導(dǎo)彈部隊裝備戰(zhàn)斗力持續(xù)輸出，打贏未來戰(zhàn)爭的需要,以導(dǎo)彈部隊履行的使命任務(wù)為基礎(chǔ),結(jié)合裝備保障發(fā)展的軍事需求,對導(dǎo)彈部隊裝備保障的各方面進行分析,充分刻畫導(dǎo)彈部隊裝備保障特征,全面反映裝備保障效能。但各裝備保障效能指標(biāo)不能重復(fù),每一個對效能評估值有影響的指標(biāo)都應(yīng)包含在指標(biāo)的屬性集中。

2)客觀性原則

建立的指標(biāo)要能夠客觀地反映導(dǎo)彈部隊裝備保障系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的變化,正確反映裝備保障系統(tǒng)的不確定性,不能因人而異。

3)科學(xué)性原則

影響導(dǎo)彈部隊裝備保障效能的因素較多,應(yīng)該分清主要因素和次要因素,抓住影響裝備保障效能的主要因素,忽略次要因素,使得指標(biāo)體系相對簡單,不影響對導(dǎo)彈部隊裝備保障效能的評估。

4)系統(tǒng)性原則

指標(biāo)體系的建立應(yīng)按照系統(tǒng)論的思想,將指標(biāo)體系看作一個系統(tǒng),從不同層面和角度反映導(dǎo)彈部隊履行裝備保障任務(wù)的特征,展現(xiàn)導(dǎo)彈部隊裝備保障結(jié)構(gòu)的整體邏輯,體現(xiàn)裝備保障的變化趨勢和發(fā)展動態(tài)。

5)實用性原則

在建立裝備保障系統(tǒng)指標(biāo)體系時，既要考慮指標(biāo)是否可以量化,也要兼顧數(shù)據(jù)獲取的可行性和可操作性,確保數(shù)據(jù)便于獲取且質(zhì)量有保證。

2.2 導(dǎo)彈部隊裝備保障效能指標(biāo)體系建立

效能是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下達到完成規(guī)定的使用目標(biāo)的能力[5]。導(dǎo)彈部隊裝備保障效能是部隊裝備保障系統(tǒng)在規(guī)定條件下完成規(guī)定任務(wù)的程度。由ADC效能模型可知，導(dǎo)彈部隊裝備保障的效能包含裝備保障系統(tǒng)可用度A、可信度D、固有能力C。裝備保障系統(tǒng)可用度與部隊主戰(zhàn)裝備平均故障間隔時間、平均故障維修時間、平均故障延誤時間相關(guān)。裝備保障系統(tǒng)可信度可由主戰(zhàn)裝備可靠性表示。裝備保障系統(tǒng)固有能力可由裝備保障指揮、裝備維修保障、裝備器材保障、裝備彈藥保障、裝備保障防衛(wèi)、裝備保障管理六個指標(biāo)表示。裝備保障效能指標(biāo)結(jié)構(gòu)層次如圖1所示。

圖1 裝備保障效能指標(biāo)結(jié)構(gòu)層

裝備保障指揮是裝備保障活動中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),裝備保障指揮正確與否,直接對裝備保障任務(wù)的完成造成影響,對部隊作戰(zhàn)任務(wù)的完成影響更大。裝備保障指揮指標(biāo)包含指揮人員素質(zhì)、信息保障、指揮作業(yè);裝備維修保障指標(biāo)包括維修人員素質(zhì)、展開效能、搶救搶修效能;器材供應(yīng)指標(biāo)包括器材種類配備率、器材數(shù)量配備率、器材供應(yīng)成功率；彈藥供應(yīng)保障指標(biāo)包含導(dǎo)彈儲備率、導(dǎo)彈測試效率、導(dǎo)彈轉(zhuǎn)載效率;裝備保障防衛(wèi)指標(biāo)包含偵察能力、防衛(wèi)措施、人員裝備生存率;機動效能指標(biāo)包括機動平均速度和保障人員及設(shè)備到位率;裝備管理效能指標(biāo)包括裝備管理體系和裝備完好率。圖2為固有能力指標(biāo)。

圖2 裝備保障固有能力指標(biāo)

3 導(dǎo)彈部隊裝備保障效能評估

3.1 可用度

裝備保障系統(tǒng)的可用度A和可信度D可以用系統(tǒng)內(nèi)各類型裝備的平均可用度和平均可信度近似表示。導(dǎo)彈部隊擁有的裝備種類多樣,某一類型主戰(zhàn)裝備的可用度可由該類型裝備的故障間隔時間MTBF、故障維修時間MTTR和故障延誤時間MLDT表示為

(5)

若某導(dǎo)彈旅的主戰(zhàn)裝備類型數(shù)量為n,則該部隊主戰(zhàn)裝備平均可用度為

(6)

導(dǎo)彈部隊的裝備保障系統(tǒng)開始執(zhí)行任務(wù)時，可能處于正常工作和故障兩種狀態(tài),分別用a1和a2表示兩種狀態(tài)的概率。其中，a1和a2可表示為:

(7)

(8)

3.2 可信度

導(dǎo)彈部隊主戰(zhàn)裝備從任務(wù)開始到任務(wù)結(jié)束有四種狀態(tài)：1)任務(wù)開始到結(jié)束裝備均是正常工作狀態(tài);2)任務(wù)開始時，裝備在正常工作狀態(tài),任務(wù)結(jié)束時，處于故障不能工作狀態(tài);3)任務(wù)開始時，裝備處于故障不能工作狀態(tài),任務(wù)結(jié)束時，處于正常工作狀態(tài);4)從任務(wù)開始到任務(wù)結(jié)束，裝備均處于故障不能工作狀態(tài)。這四種狀態(tài)分別用平均概率d11、d12、d21、d22表示,則D可表示為

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

3.3 固有能力

1)分析構(gòu)建裝備保障固有能力的指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)。由于同一層級間的因素相互獨立,互不關(guān)聯(lián),根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型圖的隸屬關(guān)系,建立指標(biāo)集I和子指標(biāo)集Ii,分別為:

I={I1,I2,…,IN}

Ii={Ii1,Ii2,…,Iij}

2)確立評價集。結(jié)合導(dǎo)彈部隊實際情況,將裝備保障能力劃為優(yōu)秀、良好、及格、差,分別用v1、v2、v3、v4表示,所以，評價集為V={v1,v2,v3,v4}。

3)計算權(quán)重。根據(jù)各層級指標(biāo)的相互比較,得到相應(yīng)的判斷矩陣,通過判斷矩陣運算出各層級指標(biāo)之間的權(quán)重W、Wij,從而計算出基于AHP的評價體系各指標(biāo)的權(quán)重Qij=Wij·Wi。

4)建立模糊評語矩陣。依據(jù)專家的意見打分進行綜合,得到各指標(biāo)的模糊評語,通過計算得出模糊評估矩陣ri。

5)計算綜合評價向量R。根據(jù)模糊理論的運算方法Ri=Qij·ri,得出各指標(biāo)綜合評價向量,同理得到總的綜合評價向量。

6)計算隸屬度。確定指標(biāo)集合I到評價集的模糊矩陣,經(jīng)模糊變換B=W°R得到隸屬度。

7)計算固有能力c1。根據(jù)保障能力評分表,計算得到c1。

3.4 裝備保障效能實例計算

3.4.1 可用度和可信度計算

導(dǎo)彈部隊的主戰(zhàn)裝備種類和數(shù)量較多,通過查找相關(guān)資料,得出主戰(zhàn)裝備平均故障間隔時間和平均故障修復(fù)時間,利用式(5)可求得a1=0.9998、a2=0.0002,計算可用度為A=[0.999 8 0.002]。

3.4.2 固有能力計算

1)根據(jù)圖1所示的固有能力層次結(jié)構(gòu)圖,建立指標(biāo)集I={I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7}和子指標(biāo)集Ii={Ii1,Ii2,…,Iij}。

2)結(jié)合導(dǎo)彈部隊裝備保障實際情況,將能力等級劃為優(yōu)秀、良好、及格、差,建立評價集V={v1,v2,v3,v4}和保障能力等級評分表，如表1所示。

表1 保障能力等級評分表

3)構(gòu)建判斷矩陣,采用層次分析法計算各層級指標(biāo)權(quán)重。采用1～9標(biāo)度構(gòu)建準(zhǔn)則層判斷矩陣，如表2所示,求出準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重W。

表2 準(zhǔn)則層判斷矩陣

W=[0.358 2 0.231 8 0.044 8 0.132 9 0.104 9 0.094 8 0.032 6]，同理可得各底層指標(biāo)相對于準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重Wij,如表3所示。

表3 各底層指標(biāo)權(quán)重

4)根據(jù)專家的意見,得到各指標(biāo)的模糊評語ri，如表4所示。

表4 效能指標(biāo)等級模糊評分表

5)綜合評價向量R,由Ri=Qij·ri,可求得R1～R7,得到R。

進行歸一化處理后得

R1=[0.264 7 0.397 7 0.229 9 0.107 7]

同理可得：

R2=[0.493 7 0.332 7 0.122 8 0.050 8]

R3=[0.512 0.366 0.098 0.024]

R4=[0.543 4 0.293 6 0.146 7 0.016 3]

R5=[0.421 4 0.332 7 0.216 4 0.029 5]

R6=[0.312 2 0.362 9 0.212 0.112 9]

R7=[0.368 1 0.432 5 0.199 4 0]

所以:

6)計算隸屬度。通過模糊變換B=W°R得到隸屬度為

歸一化處理后得

B=[0.389 7 0.357 9 0.185 1 0.067 3]

7)計算固有能力

對照表1,可計算c1=0.819,則

3.4.3 計算保障效能

由式(1)計算導(dǎo)彈部隊保障效能E為

通過實例分析可知，該導(dǎo)彈部隊裝備保障效能較高,但在裝備保障指揮、裝備機動效能、裝備保障管理方面還有提升空間。

4 結(jié)束語

本文采用ADC模型和模糊層次分析法相結(jié)合的方法，提出了導(dǎo)彈部隊裝備保障效能評估方法,并通過實例驗證,得到了導(dǎo)彈部隊裝備保障效能。可以發(fā)現(xiàn)，該模型不僅可以對導(dǎo)彈部隊裝備保障效能進行評估,還能對導(dǎo)彈部隊裝備保障能力進行分析,查找短板弱項,優(yōu)化導(dǎo)彈裝備保障體系。該方法可為部隊有效履行使命和提升裝備保障能力提供支撐。