劉 川，薛德慶，賈長治

(軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003)

基于指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的車載火炮薄弱環(huán)節(jié)捕獲方法

劉 川，薛德慶，賈長治

(軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003)

火力與底盤系統(tǒng)的匹配性是車載火炮整體性能的重要組成部分。在分析影響車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配性因素的基礎(chǔ)上，建立了車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配評價(jià)體系，針對原有捕獲薄弱環(huán)節(jié)的方法考慮不全面的問題，提出一種結(jié)合指標(biāo)關(guān)聯(lián)度來捕獲薄弱環(huán)節(jié)的新方法。通過對某車載火炮進(jìn)行實(shí)例分析，驗(yàn)證了新方法的合理性和可行性。

車載火炮；薄弱環(huán)節(jié)；指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

車載火炮火力與底盤系統(tǒng)的匹配性指的是車載火炮的火力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)以及火控系統(tǒng)在各參數(shù)、機(jī)械和電氣等方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使車載火炮的整體性能達(dá)到最優(yōu)[1]?；鹆εc底盤系統(tǒng)的匹配性能是車載火炮整體性能的重要組成部分。對車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配性的研究，其目的在于針對匹配薄弱環(huán)節(jié)作出相應(yīng)的改進(jìn)，進(jìn)而提高車載火炮的整體匹配性。

薄弱度指某一指標(biāo)在評估方面的薄弱程度，它反映指標(biāo)需要提高和改善的程度[2]。賈長治等[3]提出了設(shè)計(jì)薄弱度的概念，并結(jié)合相對靈敏度分析確定了對火炮沖擊緩沖裝置動(dòng)態(tài)特性薄弱環(huán)節(jié)的確定方法和步驟；白向華等[2]提出了指標(biāo)薄弱度和裕度空間的概念，利用主成分分析法求得了各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，提出了一種結(jié)合指標(biāo)權(quán)重和裕度空間來確定指標(biāo)薄弱度的方法，通過實(shí)例驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性；陶鳳和等[4]利用主客觀相結(jié)合的方法確定了裝備保障能力信息化建設(shè)各因素的權(quán)重系數(shù)，綜合指標(biāo)權(quán)重和裕度空間兩方面，確定了保障能力薄弱環(huán)節(jié)?？梢钥闯觯壳霸趯Ρ∪醐h(huán)節(jié)的確定上，大多都考慮了指標(biāo)權(quán)重和裕度空間兩方面因素，但對各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)度考慮較為欠缺。

筆者提出了指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的概念，擬通過將指標(biāo)關(guān)聯(lián)度引入到車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配性薄弱環(huán)節(jié)的捕獲中，以實(shí)現(xiàn)對車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配性薄弱環(huán)節(jié)的更全面捕獲。

1 匹配性評價(jià)因素的選取及評價(jià)體系的建立

1.1 選取原則

車載火炮不同于一般的地面火炮，在評價(jià)因素的選取上，應(yīng)能體現(xiàn)出火力系統(tǒng)和卡車底盤兩方面的特性，既能體現(xiàn)出火力系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)各自特點(diǎn)，又能體現(xiàn)出火力系統(tǒng)與卡車底盤的整體協(xié)同性。同時(shí)，評價(jià)因素的選取應(yīng)合理、全面，并秉承先進(jìn)性原則，即不局限于原有的一些牽引火炮所固有的評價(jià)指標(biāo)，多考慮車體等一些新加元素的影響。通過分析車載火炮戰(zhàn)斗狀態(tài)特點(diǎn)，并結(jié)合影響車載火炮射擊穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性等性能的因素，進(jìn)行評價(jià)因素的選取。

1.2 評價(jià)體系的建立

結(jié)合評價(jià)因素，利用AHP方法，將評價(jià)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。評價(jià)體系圖如圖1所示。

圖1中，目標(biāo)層為火力與底盤系統(tǒng)匹配性；準(zhǔn)則層包括射擊穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性，行軍戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)換性能和結(jié)構(gòu)匹配性；方案層為各準(zhǔn)則層下分別對應(yīng)的評價(jià)因素，共20個(gè)評價(jià)因素。

2 薄弱環(huán)節(jié)捕獲方法

2.1 現(xiàn)有薄弱環(huán)節(jié)捕獲方法

目前在薄弱環(huán)節(jié)的確定上，主要有權(quán)重法、裕度空間法和將兩者相結(jié)合的綜合方法。

權(quán)重法確定薄弱環(huán)節(jié)的基本思想是：通過一定的方法確定系統(tǒng)中各因素的權(quán)重系數(shù)，通過權(quán)重系數(shù)的排序來確定各因素的薄弱度，權(quán)重系數(shù)越大則薄弱度越高，優(yōu)先改進(jìn)權(quán)重系數(shù)大的因素。該方法能夠使系統(tǒng)的主要因素得到優(yōu)先改進(jìn)，但評價(jià)較為片面。若權(quán)重大的某一因素已經(jīng)達(dá)到接近飽和的程度，再進(jìn)一步改進(jìn)較為困難，若還將其定為優(yōu)先改進(jìn)目標(biāo)顯然不妥。

裕度空間法確定薄弱環(huán)節(jié)的基本思想是：先將指標(biāo)歸一化，再求出歸一化后指標(biāo)最優(yōu)值與實(shí)際數(shù)值或優(yōu)化值的差，然后將差值進(jìn)行大小排序，此順序即為薄弱指標(biāo)的改進(jìn)順序[5]。該方法能夠優(yōu)先改進(jìn)可改進(jìn)程度大的因素，使各指標(biāo)得分相差不會(huì)太多，但若某一因素在系統(tǒng)中所占權(quán)重系數(shù)很小，即使對其進(jìn)行較大改進(jìn)，其對系統(tǒng)整體性能影響也不會(huì)很大，意義不明顯。

基于權(quán)重法和裕度空間法的綜合方法確定薄弱環(huán)節(jié)的基本思想是：綜合考慮權(quán)重法和裕度空間法兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，將所求各因素的權(quán)重系數(shù)與歸一化后的裕度空間值相乘，將所求結(jié)果進(jìn)行排序即為薄弱度排序。

2.2 考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的薄弱環(huán)節(jié)捕獲方法

2.2.1 指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

指標(biāo)關(guān)聯(lián)度M即改變某一指標(biāo)所牽扯的系統(tǒng)中其他指標(biāo)的程度。車載火炮系統(tǒng)是一個(gè)整體，任意指標(biāo)的改變都會(huì)牽扯到其他指標(biāo)，若對某一指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)將牽扯車載火炮系統(tǒng)中較多其他指標(biāo)，那么即使其按權(quán)重和裕度空間所得薄弱度較高，若要綜合考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的影響，該指標(biāo)也未必會(huì)是優(yōu)先選擇優(yōu)化的對象。因此，在對車載火炮薄弱環(huán)節(jié)的捕獲和改進(jìn)時(shí)也應(yīng)考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的影響。

2.2.2 基于指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的薄弱環(huán)節(jié)捕獲方法

基于原有的權(quán)重系數(shù)和裕度空間相結(jié)合的薄弱環(huán)節(jié)查找方法，提出一種結(jié)合指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的新的薄弱環(huán)節(jié)的查找方法：

Q=S×W×(1-M)

(1)

式中：Q為薄弱度，即指標(biāo)的薄弱程度；W為指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)的求解方法有很多，筆者采用熵權(quán)法[6]來確定指標(biāo)權(quán)重；M為指標(biāo)關(guān)聯(lián)度；S為裕度空間，即離指標(biāo)最優(yōu)值的距離，令指標(biāo)最優(yōu)值為1，Xi為第i個(gè)指標(biāo)歸一化值，則裕度空間為

S=1-Xi

(2)

M可采用1～9標(biāo)度法，對各指標(biāo)進(jìn)行兩兩對比進(jìn)行求解，各標(biāo)度含義如表1所示。

表1 各標(biāo)度含義

2.3 指標(biāo)歸一化

由于車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配性的各指標(biāo)具有不同的量綱，因此，必須對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即對各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，亦即將多個(gè)性能指標(biāo)映射到[0,1]的區(qū)間內(nèi)[7]。

對于指標(biāo)的歸一化方法有較多，筆者將各指標(biāo)劃分為效益型(指標(biāo)值越大越好)、成本型(指標(biāo)值越小越好)和中間型(中間好兩頭差)3種類型，對于某一指標(biāo)的實(shí)際值x，其歸一化值u(x)的求取方法如下：

1)對于效益型指標(biāo)

(3)

2)對于成本型指標(biāo)

(4)

3)對于中間型指標(biāo)

(5)

式中，a，b，c，d表示各指標(biāo)在各區(qū)間閾值。

已經(jīng)列裝部隊(duì)的某車載榴彈炮，其各項(xiàng)性能均得到部隊(duì)官兵的認(rèn)可，故針對該型榴彈炮，并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)對各指標(biāo)的a，b，c，d值進(jìn)行確定。

3 實(shí)例分析

筆者針對某車載火炮進(jìn)行實(shí)例分析，分別應(yīng)用原有的權(quán)重和裕度空間相結(jié)合的方法與改進(jìn)后的考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的方法對車載火炮火力與底盤系統(tǒng)的匹配性指標(biāo)薄弱度進(jìn)行排序，通過對比兩者排序結(jié)果來驗(yàn)證新方法的可行性和合理性。

3.1 評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及歸一化

車載火炮火力與底盤系統(tǒng)匹配性評價(jià)因素可分為靜態(tài)因素和動(dòng)態(tài)因素兩種，靜態(tài)因素值可通過查閱資料和實(shí)際測量的方法得到；對于動(dòng)態(tài)因素值，往往采用試驗(yàn)測取或經(jīng)虛擬樣機(jī)仿真得到，由于試驗(yàn)測取成本較高且實(shí)施困難，筆者對于動(dòng)態(tài)因素的測取采用虛擬樣機(jī)仿真的方法。將收集的數(shù)據(jù)通過式(3)～(5)進(jìn)行指標(biāo)歸一化，如表2所示。

表2 歸一化表

將歸一化的各指標(biāo)值帶入式(2)，求得各指標(biāo)裕度值，利用熵權(quán)法求出各指標(biāo)權(quán)重，由表1通過專家打分得到各指標(biāo)的指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，最后由式(1)求出指標(biāo)薄弱度，其中，Q1為不考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的薄弱度，Q2為考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的薄弱度，相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 火力與底盤系統(tǒng)匹配性評價(jià)指標(biāo)薄弱度

3.2 數(shù)據(jù)對比與分析

將表3中所得各指標(biāo)薄弱度進(jìn)行由大到小全排序，排列越靠前的指標(biāo)說明指標(biāo)薄弱度越大，即可改進(jìn)空間和可改進(jìn)價(jià)值大，宜優(yōu)先考慮優(yōu)化改進(jìn)。通過排序并繪制相應(yīng)對比圖如圖2所示，其中Q1為由原有僅考慮權(quán)重和裕度空間所得的各指標(biāo)薄弱度，Q2為考慮了指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的各指標(biāo)薄弱度。

通過圖2中Q1和Q2的對比不難看出：

1)由兩種方法所確定的各指標(biāo)薄弱度的排序有著明顯不同，由原有方法所確定的薄弱度靠前的前8位指標(biāo)和由指標(biāo)關(guān)聯(lián)法確定的薄弱度考前的前8位指標(biāo)在排序上有明顯差異。

2)原有方法在確定薄弱度上有著片面性。由于沒有考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的影響，行軍戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)換時(shí)間、車體最大角振幅、炮口橫向速度等指標(biāo)相對于車體長、最大行程等指標(biāo)在薄弱度排序上靠前，但綜合考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度后，其薄弱度排序均向后移。

3)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度法確定薄弱度的方法考慮更全面，排序更準(zhǔn)確。雖然由兩種方法所確定的指標(biāo)薄弱度排序有差異，但整體沒有太大出入，說明指標(biāo)關(guān)聯(lián)度法是可行的，其綜合了原有方法的優(yōu)點(diǎn)并改進(jìn)了原有方法的不全面性。

4)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度法改進(jìn)了原有方法的片面性，給出了更加科學(xué)的指標(biāo)薄弱度排序，便于資源的分配，有利于將有限資源利用到最有價(jià)值的方面。

4 結(jié)束語

筆者在原有確定指標(biāo)薄弱環(huán)節(jié)方法的基礎(chǔ)上，通過考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的影響，提出了一種新的確定指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的方法。通過對某車載火炮進(jìn)行實(shí)例分析，并與原有方法進(jìn)行對比，驗(yàn)證了新方法的合理性和可行性，新的方法在指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的確定上考慮更全面，排序更準(zhǔn)確。

筆者所提出的新方法不僅限于對車載火炮系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的捕獲，也可將其應(yīng)用于其他系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的捕獲。

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Method Research on Capturing Weak Link of the WheeledVehicle Gun Based on the Index Correlation Degree

LIU Chuan, XUE Deqing, JIA Changzhi

(Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, Hebei，China)

The matching compatibility of the fire and chassis system is an important part of the overall performance of the vehicle gun. An analysis was made of the factors which affect the matching compatibility of the fire and the chassis system of the wheeled vehicle gun with the evaluation system established. Aiming at the problem of there being no overall consideration of the conventional method to capture weak link, the concept of index correlation degree is proposed together with a new method in combination with the index correlation degree to capture the weak link. Through an analysis of the wheeled vehicle gun, the reasonability and the feasibility of the new method are verified.

wheeled vehicle gun; weak link; index correlation degree

2016-04-18

劉川(1992—)，男，碩士研究生，主要從事武器系統(tǒng)仿真與信息化研究。E-mail：lcxx_bb@163.com

10.19323/j.issn.1673- 6524.2017.02.001

TJ303

A

1673-6524(2017)02-0001-05