齊分嶺，韋國(guó)軍

（1.航天工程大學(xué)研究生院，北京 101416；2.解放軍66389 部隊(duì)，太原 030031；3.航天工程大學(xué)航天保障系，北京 102206）

0 引言

在役考核是新時(shí)期我軍試驗(yàn)鑒定工作新增的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，其目的是通過(guò)對(duì)列裝服役裝備進(jìn)行考核評(píng)估，掌握裝備的保障使用、性能保持、效能發(fā)揮等情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝備在制約戰(zhàn)斗力生成上的問(wèn)題和缺陷。在役考核主要結(jié)合部隊(duì)?wèi)?zhàn)備管理、演習(xí)訓(xùn)練、教育教學(xué)等任務(wù)進(jìn)行，主要檢驗(yàn)裝備作戰(zhàn)效能、部隊(duì)適用性、適編性等內(nèi)容，是對(duì)前期性能試驗(yàn)與作戰(zhàn)試驗(yàn)的有益補(bǔ)充，可以進(jìn)行綜合內(nèi)容考核，也可以進(jìn)行單項(xiàng)內(nèi)容考核［1］。部隊(duì)適用性是指裝備在實(shí)際使用環(huán)境條件下滿足部隊(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)使用要求的程度，雖然在作戰(zhàn)試驗(yàn)階段進(jìn)行了鑒定檢驗(yàn)，但受試驗(yàn)樣本量、試驗(yàn)周期及試驗(yàn)條件的限制，無(wú)法對(duì)裝備的可靠性、維修性、保障性等內(nèi)容進(jìn)行充分檢驗(yàn)，需要在裝備在役考核階段進(jìn)行成建制、成規(guī)模、長(zhǎng)周期的檢驗(yàn)考核［2-3］。通過(guò)對(duì)部隊(duì)適用性的考核評(píng)估，持續(xù)關(guān)注裝備在實(shí)際使用環(huán)境中的適用性指標(biāo)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)裝備自身以及人裝結(jié)合方面的問(wèn)題隱患，為裝備改進(jìn)升級(jí)提供理論依據(jù)。

裝備部隊(duì)適用性指標(biāo)多種多樣，僅靠某一項(xiàng)屬性指標(biāo)的評(píng)估結(jié)果來(lái)判斷裝備實(shí)際適用性表現(xiàn)必然十分片面，因此，部隊(duì)適用性評(píng)估具有多屬性評(píng)估特點(diǎn)。部隊(duì)適用性指標(biāo)中既包含可以根據(jù)采集數(shù)據(jù)具體計(jì)算的定量指標(biāo)，又包含了不少主觀定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，使部隊(duì)適用性評(píng)估具有不確定性評(píng)估的特征。在處理包含不確定性指標(biāo)的多屬性評(píng)估問(wèn)題上，傳統(tǒng)的模糊綜合評(píng)判法不夠靈活，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)法雖然具有強(qiáng)大的非線性處理能力，但由于在役考核工作屬于新型鑒定類別，近幾年積累的歷史考核數(shù)據(jù)難以滿足模型對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)質(zhì)量需求。通過(guò)文獻(xiàn)研究［4-5］發(fā)現(xiàn)，直覺(jué)模糊理論在處理異質(zhì)多屬性綜合評(píng)估問(wèn)題方面更加具有優(yōu)勢(shì)，因此，本文通過(guò)基于直覺(jué)模糊集的評(píng)估模型進(jìn)行裝備部隊(duì)適用性評(píng)估研究。本文以衛(wèi)星裝備為具體研究對(duì)象介紹該評(píng)估方法，衛(wèi)星是典型的航天裝備，運(yùn)行環(huán)境特殊，由于地面試驗(yàn)環(huán)境難以做到與真實(shí)太空環(huán)境等同，部分可靠性、測(cè)試性、安全性等適用性指標(biāo)需要在衛(wèi)星服役后持續(xù)考核檢驗(yàn)，以推動(dòng)后續(xù)衛(wèi)星改進(jìn)升級(jí)，因此，對(duì)衛(wèi)星裝備部隊(duì)適用性的評(píng)估研究意義重大。

1 直覺(jué)模糊集理論基礎(chǔ)

定義2 設(shè)有兩個(gè)直覺(jué)模糊集A 和B［6］，直覺(jué)模糊集的部分運(yùn)算規(guī)則如下：

直覺(jué)模糊集的和：

直覺(jué)模糊集的積：

直覺(jué)模糊集的數(shù)乘：

直覺(jué)模糊集的乘方：

2 建立評(píng)估模型

基于直覺(jué)模糊集的評(píng)估模型構(gòu)建思路是：構(gòu)建部隊(duì)適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并劃分部隊(duì)適用性指標(biāo)評(píng)估等級(jí)；運(yùn)用直覺(jué)模糊理論進(jìn)行組合賦權(quán)；構(gòu)建直覺(jué)模糊評(píng)價(jià)矩陣，并計(jì)算綜合評(píng)估結(jié)果，依據(jù)綜合評(píng)估結(jié)果確定評(píng)估等級(jí)。評(píng)估模型構(gòu)建步驟如圖1 所示。

圖1 模型構(gòu)建基本步驟Fig.1 Basic steps of model construction

Step 1 構(gòu)建指標(biāo)體系。部隊(duì)適用性指標(biāo)用于衡量衛(wèi)星在實(shí)際使用中是否適應(yīng)當(dāng)前任務(wù)，反映裝備完成戰(zhàn)備訓(xùn)練等任務(wù)的滿足程度，展現(xiàn)在遂行多樣化軍事任務(wù)中的可靠性、維修性、保障性等性能可參考《航天裝備試驗(yàn)鑒定指標(biāo)體系指南》，結(jié)合衛(wèi)星裝備在役考核大綱，構(gòu)建指標(biāo)體系。衛(wèi)星是典型的航天裝備，由于航天裝備工作環(huán)境特殊，衛(wèi)星地面模擬空間環(huán)境試驗(yàn)不可能完全代替真正的空間環(huán)境試驗(yàn)。因此，部分作戰(zhàn)適用性及任務(wù)適用性指標(biāo)仍需在衛(wèi)星入軌后的在役考核階段進(jìn)行持續(xù)考核，部分裝備“六性”指標(biāo)仍需在在役考核階段進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，例如環(huán)境適應(yīng)性、衛(wèi)星可靠性、衛(wèi)星測(cè)試性等指標(biāo)均需在實(shí)際使用的空間環(huán)境中進(jìn)行長(zhǎng)周期的考核，以考察衛(wèi)星在太空環(huán)境中的真實(shí)適用性。

需要指出的是，在役考核階段對(duì)衛(wèi)星部隊(duì)適用性進(jìn)行的考核并非簡(jiǎn)單重復(fù)作戰(zhàn)試驗(yàn)階段的作戰(zhàn)適用性試驗(yàn)內(nèi)容，而是根據(jù)裝備服役的實(shí)際情況考核前期未能充分考核的部分適用性指標(biāo)，更加側(cè)重結(jié)合實(shí)際運(yùn)用背景考核裝備批量列裝后的維修保障情況。根據(jù)在役考核目的及在役考核大綱要求，參照《航天裝備試驗(yàn)鑒定指標(biāo)體系指南》，在文獻(xiàn)［7-8］的基礎(chǔ)上，結(jié)合衛(wèi)星在訓(xùn)練使用中重點(diǎn)關(guān)注的適用性要求，從裝備“六性”的角度將部隊(duì)適用性指標(biāo)分解為可用性、可靠性、維修性、測(cè)試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性6 個(gè)二級(jí)指標(biāo)，再結(jié)合衛(wèi)星裝備特點(diǎn)采用樹(shù)狀分析法分解出部隊(duì)適用性三級(jí)指標(biāo)，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法與德?tīng)柗品ㄟM(jìn)行篩選優(yōu)化［9］，構(gòu)建出如圖2 所示的衛(wèi)星裝備部隊(duì)適用性指標(biāo)體系。

圖2 部隊(duì)適用性指標(biāo)Fig.2 Forces suitability indicators

Step 2 指標(biāo)評(píng)估等級(jí)劃分。根據(jù)部隊(duì)適用性評(píng)估要求，結(jié)合實(shí)際將待評(píng)估裝備n 個(gè)指標(biāo)劃分為k個(gè)等級(jí)。衛(wèi)星裝備部隊(duì)適用性指標(biāo)集合B 與評(píng)估等級(jí)集合S 分別表示為：

Step 3 確定指標(biāo)組合權(quán)重。權(quán)重的確定一般分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法，主觀賦權(quán)法能夠充分利用專家豐富的理論知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，但容易受到專家專業(yè)知識(shí)研究水平的限制；客觀賦權(quán)法可以克服人為主觀影響，但是也受到樣本結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)類型的影響，可靠性不易保證。為保證權(quán)重確定的科學(xué)性合理性，綜合考慮主客觀權(quán)重的影響，先用AHP確定主觀權(quán)重，再用熵權(quán)法確定客觀權(quán)重，運(yùn)用直覺(jué)模糊理論方法確定組合權(quán)重。

1）主觀權(quán)重。AHP 是一種傳統(tǒng)的但比較成熟的主觀賦權(quán)方法，該方法將定性定量分析相結(jié)合，用專家經(jīng)驗(yàn)判斷各衡量目標(biāo)之間的重要程度，通過(guò)計(jì)算給出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重［10］：

①構(gòu)造判斷矩陣。將上層元素與下層有支配關(guān)系的元素進(jìn)行兩兩比較，按照重要程度確定等級(jí)，記aij為元素i 比元素j 的重要性等級(jí)，并采用九級(jí)標(biāo)度法［10］進(jìn)行賦值，所構(gòu)造的判斷矩陣記為：

③一致性檢驗(yàn)。為保證判斷矩陣符合一致性要求，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性評(píng)價(jià)指標(biāo)CI，計(jì)算

公式為

表1 RI 取值Table 1 RI Values

2）客觀權(quán)重。熵權(quán)法是一種常用的客觀賦權(quán)法，基于指標(biāo)數(shù)據(jù)包含的客觀信息判斷指標(biāo)間的離散程度和無(wú)序程度，系統(tǒng)的無(wú)序程度越高，熵值就越小，權(quán)重就越大，熵值法就是用指標(biāo)熵值來(lái)確定權(quán)重［11］，其確權(quán)步驟為：

②原始數(shù)據(jù)歸一化。根據(jù)數(shù)據(jù)類型（效益性、成本性）進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化，得到歸一化后的矩陣。

③計(jì)算信息熵。第j 個(gè)指標(biāo)的熵為

④計(jì)算熵權(quán)gj。計(jì)算公式為

⑤計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。計(jì)算公式為

通過(guò)以上計(jì)算可以得到評(píng)估對(duì)象的直覺(jué)模糊判斷矩陣F：

根據(jù)加權(quán)直覺(jué)模糊矩陣計(jì)算評(píng)估對(duì)象在不同等級(jí)的直覺(jué)模糊綜合評(píng)分值Sj，計(jì)算公式如式（25）所示，并根據(jù)式（7）～式（8）計(jì)算評(píng)估對(duì)象直覺(jué)模糊集等級(jí)得分值與精確值，最后比較判斷確定綜合評(píng)估結(jié)果。Sj的計(jì)算公式如下：

模型建立完畢。

3 基于直覺(jué)模糊集的裝備部隊(duì)適用性評(píng)估應(yīng)用

以某型衛(wèi)星在役考核任務(wù)為背景，研究基于直覺(jué)模糊集的裝備部隊(duì)適用性評(píng)估模型實(shí)例應(yīng)用。評(píng)估數(shù)據(jù)為在任務(wù)部隊(duì)采集的衛(wèi)星部隊(duì)適用性歷史數(shù)據(jù)及問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)，本文對(duì)評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真處理，完成評(píng)估數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，而后按照上面所建立的模型進(jìn)行具體評(píng)估。

Step 1 構(gòu)建部隊(duì)適用性指標(biāo)體系。

Step 2 劃分部隊(duì)適用性評(píng)估指標(biāo)等級(jí)。

根據(jù)衛(wèi)星服役運(yùn)行特點(diǎn)，文獻(xiàn)［14-16］及專家意見(jiàn)將衛(wèi)星裝備部隊(duì)適用性評(píng)估指標(biāo)等級(jí)劃分為優(yōu)、良、中、差4 個(gè)等級(jí)，分別用代號(hào)S1～S4表示，結(jié)合裝備部隊(duì)適用性服役實(shí)際及在役歷史數(shù)據(jù)，B1～B15各對(duì)應(yīng)等級(jí)隸屬區(qū)間取值如表2 所示。其中，等級(jí)“優(yōu)”表示衛(wèi)星部隊(duì)適用性完全滿足當(dāng)前使命任務(wù)，可靠性高、維修性好、官兵滿意度高；等級(jí)“良”表示衛(wèi)星部隊(duì)適用性較好，大部分部隊(duì)適用性指標(biāo)能夠滿足戰(zhàn)備任務(wù)需求，但有部分指標(biāo)不夠優(yōu)異，需要做好針對(duì)性維護(hù)檢查，以提高衛(wèi)星可靠性；等級(jí)“中”表示衛(wèi)星部隊(duì)適用性基本滿足平時(shí)任務(wù)需求，故障率、虛警率等指標(biāo)較高，總體上在可控范圍內(nèi)，但不適應(yīng)于執(zhí)行高強(qiáng)度偵察任務(wù)；等級(jí)“差”表示大部分部隊(duì)適用性指標(biāo)較差，故障率高、保障性差、官兵使用滿意度測(cè)評(píng)較低，衛(wèi)星難以有效未完成當(dāng)前戰(zhàn)備訓(xùn)練任務(wù)。

表2 部隊(duì)適用性指標(biāo)及評(píng)估等級(jí)劃分Table 2 Forces suitability indicators and evaluation level classification

Step 3 確定指標(biāo)權(quán)重。

本文選取某型4 顆在軌衛(wèi)星進(jìn)行部隊(duì)適用性評(píng)估，評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)源于裝備服役后的歷史數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室仿真數(shù)據(jù)，通過(guò)采集衛(wèi)星運(yùn)行期間的歷史數(shù)據(jù)及部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建部隊(duì)適用性評(píng)估指標(biāo)屬性值列表，如表3 所示，定量指標(biāo)根據(jù)采集數(shù)據(jù)計(jì)算得出，定性指標(biāo)采用德?tīng)柗品ǎ蓪＜医M打分得出，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)按照等級(jí)劃分表中規(guī)定執(zhí)行。

表3 指標(biāo)屬性值列表Table 3 List of indicator attribute values

表4 部隊(duì)適用性主觀權(quán)重Table 4 Subjective weights of forces suitability

1）應(yīng)用AHP 計(jì)算主觀權(quán)重。通過(guò)專家咨詢構(gòu)建的準(zhǔn)則層判斷矩陣，即指標(biāo)I1、I2、I3、I4、I5、I6之間重要性比較關(guān)系：

2）應(yīng)用熵權(quán)法求取客觀權(quán)重。指標(biāo)xij歸一化采用極差變換法轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化公式如下：

由熵值法計(jì)算式（14）～式（16）各指標(biāo)權(quán)重結(jié)果，如表5 所示。

表5 部隊(duì)適用性客觀權(quán)重Table 5 Objectiveweights of forces suitability

由以上兩步得到部隊(duì)適用性主客觀權(quán)重向量：α=（0.152 8 0.152 8 0.094 9 0.059 8 0.150 7 0.095 4 0.095 4 0.055 5 0.027 8 0.027 8 0.006 5 0.009 5 0.027 5 0.021 9 0.021 9）β=（0.113 6 0.111 4 0.131 1 0.139 1 0.008 2 0.008 2 0.053 6 0.008 6 0.001 6 0.008 4 0.076 3 0.082 9 0.087 0 0.087 9 0.082 1）

3）確定部隊(duì)適用性直覺(jué)模糊權(quán)重。由式（17）構(gòu)建相應(yīng)的直覺(jué)模糊組合權(quán)重：

Step 4：基于直覺(jué)模糊集的部隊(duì)適用性評(píng)估。

1）以衛(wèi)星1 為例，依據(jù)原始指標(biāo)仿真數(shù)據(jù)值和評(píng)估等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合式（1）構(gòu)建直覺(jué)模糊矩陣F1，根據(jù)式（18）～式（22）計(jì)算可得：

2）計(jì)算加權(quán)模糊矩陣。通過(guò)式（24）～式（25）計(jì) 算加權(quán)直覺(jué)模糊矩陣結(jié)果為：

由式（3）、式（7）、式（8）計(jì)算衛(wèi)星1 各評(píng)估等級(jí) 下的綜合評(píng)分值和等級(jí)得分值，如表6 所示：

表6 綜合評(píng)分值和等級(jí)得分值（衛(wèi)星1）Table 6 Comprehensive score value and grade score value（Satellite 1）

根據(jù)直覺(jué)模糊數(shù)得分值的排序規(guī)則進(jìn)行評(píng)估等級(jí)排序，S1>S2>S4>S3可知衛(wèi)星1 的部隊(duì)適用性評(píng)估結(jié)果等級(jí)為優(yōu)。

依據(jù)上述計(jì)算步驟同樣可以計(jì)算出衛(wèi)星2～衛(wèi)星4 的部隊(duì)適用性評(píng)估結(jié)果，得到評(píng)估結(jié)果匯總表，如表7 所示。

表7 評(píng)估結(jié)果（衛(wèi)星2～衛(wèi)星4）Table 7 Evaluation results（Satellites 2～Satellites 4）

由表7 評(píng)估結(jié)果可以看出，衛(wèi)星1 的部隊(duì)適用性為優(yōu)，衛(wèi)星2、衛(wèi)星4 的部隊(duì)適用性為良，衛(wèi)星3的部隊(duì)適用性為中。從部隊(duì)適用性評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)看，衛(wèi)星1 故障率低，任務(wù)完成中可靠度高，衛(wèi)星維修性好，一般故障易維修，總體適用性表現(xiàn)優(yōu)于其他衛(wèi)星，此衛(wèi)星的研制指標(biāo)可以作為后續(xù)衛(wèi)星研制改進(jìn)的參考；衛(wèi)星3 可靠性較低，故障隔離率低，導(dǎo)致有些一般故障發(fā)展成嚴(yán)重故障，影響修復(fù)時(shí)間與時(shí)機(jī)，相較于其他3 顆衛(wèi)星，其綜合適用性較差，后續(xù)使用中應(yīng)注重日常維護(hù)與觀察，出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)記錄并分析原因，且不適合執(zhí)行高強(qiáng)度的戰(zhàn)備演練任務(wù)。雖然衛(wèi)星2 與衛(wèi)星4 評(píng)估結(jié)果均為良，但衛(wèi)星4的直覺(jué)模糊數(shù)得分值為0.039 1，大于衛(wèi)星2 的直覺(jué)模糊數(shù)得分值-0.166 2，說(shuō)明衛(wèi)星4 的評(píng)估結(jié)果更接近優(yōu)，4 顆衛(wèi)星部隊(duì)適用性評(píng)估結(jié)果排序?yàn)椋盒l(wèi)星1>衛(wèi)星4>衛(wèi)星2>衛(wèi)星3，評(píng)估結(jié)果排序與衛(wèi)星現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)相符。在后續(xù)衛(wèi)星研制過(guò)程中，應(yīng)參照衛(wèi)星1的性能標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步優(yōu)化星地一體化指標(biāo)，減少衛(wèi)星任務(wù)故障率，提高可靠性水平。

4 結(jié)論

在役考核作為新型試驗(yàn)鑒定類型，將在推動(dòng)我軍裝備螺旋上升發(fā)展上發(fā)揮重要作用，本文結(jié)合在役考核評(píng)估需求實(shí)際，以衛(wèi)星裝備為研究對(duì)象，開(kāi)展裝備部隊(duì)適用性評(píng)估問(wèn)題研究，提出了基于直覺(jué)模糊集的異質(zhì)多屬性評(píng)估方法。建立了基于直覺(jué)模糊集的裝備部隊(duì)適用性評(píng)估模型，構(gòu)建了衛(wèi)星部隊(duì)適用性指標(biāo)體系，給出主客觀結(jié)合的直覺(jué)模糊組合權(quán)重，構(gòu)造了加權(quán)直覺(jué)模糊矩陣，通過(guò)仿真實(shí)例驗(yàn)證了評(píng)估方法的有效性，可為在役考核中裝備部隊(duì)適用性評(píng)估提供方法參考。