潘洪平，陳素文，邢 彪

(裝甲兵工程學(xué)院 技術(shù)保障工程系，北京 100072)

為了最大限度的發(fā)揮裝備保障效能，迅速有效的展開裝備搶修，必須實(shí)施快速、準(zhǔn)確的損傷評(píng)估，確保裝備保障指揮員及時(shí)掌握裝備的損傷等級(jí)以及搶修資源需求。根據(jù)已有研究成果［1］，裝備在損傷評(píng)估過程中具有初始狀態(tài)、損傷狀態(tài)、功能狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)四種基本狀態(tài)。功能狀態(tài)是指裝備戰(zhàn)損后的功能殘余狀況，功能狀態(tài)評(píng)估對(duì)于判斷裝備是否滿足任務(wù)需求以及評(píng)定裝備戰(zhàn)損等級(jí)具有重要作用。但是，受戰(zhàn)場(chǎng)條件限制，同時(shí)為了避免造成二次損傷，一般不能直接通過功能測(cè)試評(píng)估裝備功能狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)可靠性理論對(duì)功能關(guān)系的分類［2］，裝甲裝備各產(chǎn)品之間存在串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)復(fù)合這三種的功能關(guān)系，例如，車體及炮塔、三防裝置、滅火裝置和煙幕裝置以合作、互補(bǔ)的并聯(lián)關(guān)系構(gòu)成裝甲裝備防護(hù)功能;動(dòng)力裝置、傳動(dòng)及其操縱裝置和行動(dòng)裝置以相互依賴、缺一不可的串聯(lián)關(guān)系構(gòu)成裝甲裝備機(jī)動(dòng)功能。鑒于此，本文根據(jù)裝甲裝備的系統(tǒng)構(gòu)成［3］，自頂向下逐層分析裝甲裝備各產(chǎn)品之間的功能關(guān)系，借鑒文獻(xiàn)［4-5］中體系作戰(zhàn)能力的聚合思想，綜合運(yùn)用AHP 和冪指數(shù)法建立各級(jí)產(chǎn)品的功能狀態(tài)聚合模型，最終達(dá)到根據(jù)底層系統(tǒng)裝置的功能狀態(tài)評(píng)估整裝功能狀態(tài)的目的。

1 裝甲裝備功能狀態(tài)評(píng)估模型的構(gòu)建步驟

1.1 建立評(píng)估指標(biāo)體系

根據(jù)裝甲裝備的結(jié)構(gòu)和功能，建立裝甲裝備功能狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系，如圖1 所示。考慮到戰(zhàn)時(shí)環(huán)境惡劣，時(shí)間緊迫，狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取困難，同時(shí)為了方便評(píng)估人員進(jìn)行評(píng)估，選取的評(píng)估指標(biāo)主要為定性指標(biāo)。

1.2 確定指標(biāo)權(quán)重

本文應(yīng)用AHP 進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重分配［6］。請(qǐng)m 位熟悉裝甲裝備結(jié)構(gòu)和功能的專家分別結(jié)合實(shí)際作戰(zhàn)任務(wù)采用1-9 標(biāo)度法對(duì)評(píng)估指標(biāo)體系中同一準(zhǔn)則下各指標(biāo)的重要度作兩兩比較。根據(jù)專家給出的比較結(jié)果建立判斷矩陣，應(yīng)用方根法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，得出相對(duì)權(quán)重向量并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。將得到的各相對(duì)權(quán)重向量中的對(duì)應(yīng)元素求算數(shù)平均值，作為指標(biāo)的綜合權(quán)重向量?，F(xiàn)以一級(jí)指標(biāo)層的權(quán)重分配為例對(duì)具體步驟進(jìn)行說明(圖1)。

圖1 裝甲裝備功能狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系

假設(shè)一共邀請(qǐng)了5 位專家，式(1)是第1 位專家對(duì)一級(jí)指標(biāo)層各指標(biāo)重要度進(jìn)行兩兩比較后得到的判斷矩陣P1。

分別計(jì)算P1各行中所有元素的幾何平均值m1，m2，m3，m4，得到向量M1=［m1m2m3m4］T=［2. 21 1. 32 0. 76 0.45］T;對(duì)M1作歸一化處理，得到相對(duì)權(quán)重向量W1=［0.47 0.28 0.16 0.09］T;對(duì)P1進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得C. R. =0.013＜0.1，故該判斷矩陣具有滿意的一致性。

采用上述方法計(jì)算其他4 位專家的一級(jí)指標(biāo)層判斷矩陣，得到相對(duì)權(quán)重向量W2- W5，設(shè)W2=［0. 5 0. 25 0.15 0.1］T，W3=［0. 45 0. 3 0. 15 0. 1］Τ，W4=［0. 4 0. 3 0. 15 0.15］Τ，W5=［0.4 0.3 0.2 0.1］Τ。

計(jì)算W1-W5中對(duì)應(yīng)元素的算數(shù)平均值，則結(jié)果ω1=0.44、ω2=0.29、ω3=0.16、ω4=0.11 分別為一級(jí)指標(biāo)層火力功能狀態(tài)、機(jī)動(dòng)功能狀態(tài)、防護(hù)功能狀態(tài)、通信功能狀態(tài)的綜合權(quán)重。

同理得到二級(jí)指標(biāo)層指標(biāo)綜合權(quán)重，設(shè)各指標(biāo)綜合權(quán)重如表1 所示。

表1 指標(biāo)綜合權(quán)重

1.3 確定功能指數(shù)范圍

一般性描述中，將產(chǎn)品功能狀態(tài)分為功能正常、功能下降、功能嚴(yán)重下降和功能喪失四種，各功能狀態(tài)的含義如表2所示。為了方便進(jìn)行量化分析，用功能指數(shù)描述產(chǎn)品的功能狀態(tài)。功能指數(shù)是以產(chǎn)品完好時(shí)功能狀態(tài)為基準(zhǔn)量度產(chǎn)品損傷后功能狀態(tài)的無(wú)量綱相對(duì)量。功能指數(shù)的大小與產(chǎn)品功能完好程度正相關(guān)，功能完全正常則取1，功能徹底喪失則取0。參考杜派指數(shù)法中任務(wù)完成因子取值范圍的劃分方法［7］，本文劃定一般情況下功能指數(shù)取值范圍，如表2 所示。

表2 功能指數(shù)

1.4 建立各級(jí)功能狀態(tài)評(píng)估模型

在分析裝甲裝備各產(chǎn)品功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立裝甲裝備各級(jí)功能狀態(tài)評(píng)估模型。對(duì)于并聯(lián)關(guān)系，運(yùn)用AHP 建立“加權(quán)和”的功能狀態(tài)評(píng)估模型;對(duì)于串聯(lián)關(guān)系，運(yùn)用冪指數(shù)法建立“加權(quán)積”的功能狀態(tài)評(píng)估模型;對(duì)于串并聯(lián)復(fù)合關(guān)系，則按層次綜合運(yùn)用2 種方法建立相應(yīng)的功能狀態(tài)評(píng)估模型。

1)裝甲裝備整裝功能指數(shù)Fs:

“霜白了頭”將本來運(yùn)用于修飾霜降的形容詞“白”運(yùn)用到“頭發(fā)”這另一事物之上，寫她頭發(fā)花白，形象地寫出了妻子老去這一悲劇現(xiàn)實(shí)；

式中:Fs為裝甲裝備整裝功能指數(shù);F1-F4分別為火力功能指數(shù)、機(jī)動(dòng)功能指數(shù)、防護(hù)功能指數(shù)、通信功能指數(shù);ω1-ω4是與F1-F4分別對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

2)火力功能指數(shù)F1:

式中:F11、F12、F13分別為武器系統(tǒng)功能指數(shù)、火控系統(tǒng)功能指數(shù)和觀瞄系統(tǒng)功能指數(shù);ω11、ω12、ω13是與F11、F12、F13分別對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

3)機(jī)動(dòng)功能指數(shù)F2:

式中:F21、F22、F23分別為動(dòng)力裝置功能指數(shù)、傳動(dòng)及其操縱裝置功能指數(shù)、行動(dòng)裝置功能指數(shù)，ω21、ω22、ω23是與F21、F22、F23分別對(duì)應(yīng)的冪指數(shù)。

4)防護(hù)功能指數(shù)F3:

式中:F31～F34分別為車體及炮塔功能指數(shù)、三防裝置功能指數(shù)、滅火裝置功能指數(shù)、煙幕裝置功能指數(shù);ω31-ω34是與F31～F34分別對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

5)通信功能指數(shù)F4:

式中:F41、F42、F43分別為電臺(tái)功能指數(shù)、車內(nèi)通話器功能指數(shù)和輔助工具功能指數(shù);ω41、ω42、ω43是與F41、F42、F43分別對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

2 評(píng)估示例

假設(shè)，主戰(zhàn)坦克在一次進(jìn)攻戰(zhàn)斗中戰(zhàn)損，伴隨保障分隊(duì)前出，檢查后發(fā)現(xiàn)裝備共有8 處損傷:火炮復(fù)進(jìn)不足;炮塔有一處彈傷;方向機(jī)被擊碎;機(jī)油散熱器散熱片部分損壞;四五擋撥叉軸折斷;右側(cè)主動(dòng)輪損壞;一處煙幕裝置損壞;車通損壞。現(xiàn)對(duì)該坦克功能狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

2.1 確定二級(jí)指標(biāo)功能指數(shù)

確定二級(jí)指標(biāo)功能指數(shù)是計(jì)算裝甲裝備整裝功能指數(shù)的基礎(chǔ)，由于無(wú)法通過定量方法直接獲得二級(jí)指標(biāo)功能指數(shù)，故采用定性方法來確定。評(píng)估員先參照某二級(jí)指標(biāo)的評(píng)估準(zhǔn)則評(píng)估其功能狀態(tài)，再對(duì)照表2 功能狀態(tài)與功能指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系給出適當(dāng)?shù)墓δ苤笖?shù)，最后對(duì)所有評(píng)估員給出的該二級(jí)指標(biāo)功能指數(shù)求算數(shù)平均值，作為其綜合功能指數(shù)。

以確定行動(dòng)裝置功能指數(shù)為例，根據(jù)已有研究成果［8］，建立行動(dòng)裝置功能狀態(tài)評(píng)估準(zhǔn)則，如表3 所示。

表3 行動(dòng)裝置功能狀態(tài)評(píng)估準(zhǔn)則

假設(shè)一共有5 名評(píng)估員，根據(jù)評(píng)估準(zhǔn)則評(píng)估行動(dòng)裝置功能狀態(tài)并分別給出功能指數(shù)D231=0.35，D232=0.4，D233=0.3，D234=0.4，D235=0.3，對(duì)D231～D235求算數(shù)平均值，得行動(dòng)裝置綜合功能指數(shù)為:D23= (0. 35 +0. 4 +0. 3 +0. 4 +0.3)÷5 =0.35。

同理確定其他二級(jí)指標(biāo)綜合功能指數(shù)，假設(shè)評(píng)估結(jié)果如表4 所示。

表4 二級(jí)指標(biāo)功能狀態(tài)評(píng)估結(jié)果

2.2 功能狀態(tài)評(píng)估

將表1 中確定的指標(biāo)權(quán)重及表4 中確定的二級(jí)指標(biāo)功能指數(shù)代入1.4 節(jié)式(3)、(4)、(5)、(6)各功能狀態(tài)評(píng)估模型中可分別求出:

火力功能指數(shù):

機(jī)動(dòng)功能指數(shù):

防護(hù)功能指數(shù):

通信功能指數(shù):

再將D1-D4代入式(1)中進(jìn)一步求得裝甲裝備整裝功能指數(shù):

對(duì)照表2 可知該裝甲裝備火力功能、機(jī)動(dòng)功能和通信功能下降，防護(hù)功能正常，整裝功能下降。經(jīng)驗(yàn)證，此評(píng)估結(jié)果與實(shí)際案例基本相符。

2.3 輸出評(píng)估結(jié)果

將計(jì)算數(shù)據(jù)填入表5，形成裝甲裝備功能狀態(tài)評(píng)估報(bào)告(表5)。

表5 裝甲裝備功能狀態(tài)評(píng)估報(bào)告

3 結(jié)束語(yǔ)

本文在分析裝甲裝備產(chǎn)品功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立了基于AHP 和冪指數(shù)法的裝甲裝備功能狀態(tài)評(píng)估模型，并通過示例驗(yàn)證了此模型的實(shí)用性和有效性，為以后的研究工作提供了新的思路，具有一定的參考價(jià)值。下一步的主要工作是對(duì)模型及功能指數(shù)的劃分進(jìn)行完善。

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