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(1.中國人民解放軍95980部隊(duì),湖北襄陽431500;2.中國人民解放軍93534部隊(duì),天津301700;3.空軍預(yù)警學(xué)院,湖北武漢430019)

0 引言

雷達(dá)裝備是國家戰(zhàn)略預(yù)警系統(tǒng)的主要組成部分,可為空中進(jìn)攻作戰(zhàn)、防空反導(dǎo)作戰(zhàn)提供靈敏高效的早期預(yù)警情報信息。保障系統(tǒng)是使用和維修雷達(dá)裝備的所有保障資源及其管理的有機(jī)組合,是雷達(dá)兵部隊(duì)保障力量的重要組成部分,其效能的高低既決定了能否對雷達(dá)裝備實(shí)施及時、經(jīng)濟(jì)、有效的保障,又直接影響著雷達(dá)兵部隊(duì)的整體作戰(zhàn)能力。為確保雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)在預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)中,能夠提供及時高效的保障,就必須對保障系統(tǒng)的效能進(jìn)行科學(xué)合理的評估。

目前關(guān)于雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)效能評估的研究所見甚少,但相關(guān)或相似領(lǐng)域的研究可為本文的研究提供參考。文獻(xiàn)[1]系統(tǒng)分析了裝備的“五性”(可靠性、測試性、維修性、保障性和安全性)特征對裝備保障效能的影響,但所構(gòu)建的評價指標(biāo)過于定性,難以量化。文獻(xiàn)[2-3]對軍用飛機(jī)保障系統(tǒng)進(jìn)行了評估,但所建立的評估指標(biāo)體系未能全面體現(xiàn)保障系統(tǒng)的資源要素和管理要素。文獻(xiàn)[4]采用模糊綜合評判方法對通信裝備保障系統(tǒng)效能進(jìn)行了評估,但該方法在指標(biāo)的量化過程中主觀因素較多,不同的隸屬度函數(shù)會導(dǎo)致不一致的指標(biāo)量化結(jié)果。文獻(xiàn)[5]研究了基于云重心方法的保障系統(tǒng)效能評估模型,但該方法在建立各項(xiàng)指標(biāo)的云模型時隨機(jī)性較大。文獻(xiàn)[6]研究了基于FNP-ADC模型的彈藥調(diào)度系統(tǒng)保障效能評估,但該方法中合理地描述裝備系統(tǒng)工作狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移過程難度較大。文獻(xiàn)[7]研究了基于效用函數(shù)的裝備保障效能評估方法,具有一定的參考價值。文獻(xiàn)[8]采用層次分析方法(AHP)建立了具有3層評估指標(biāo)的整機(jī)使用可靠性評估系統(tǒng),其指標(biāo)賦權(quán)方法可為本文的研究提供一定的參考。

基于以上分析,本文首先從影響雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)效能的主要因素出發(fā),構(gòu)建了比較全面的保障系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系,在此基礎(chǔ)上提出了一種層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重、定性和定量指標(biāo)量化處理和線性加權(quán)綜合計算相結(jié)合的大型相控陣?yán)走_(dá)保障系統(tǒng)效能綜合評估方法。

1 構(gòu)建評估指標(biāo)體系

1.1 保障系統(tǒng)構(gòu)成因素

在裝備綜合保障學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域,裝備保障系統(tǒng)要素主要包括資源要素和管理要素兩大類。一是資源要素。資源要素是形成裝備保障能力的人力、物力、信息基礎(chǔ),主要包括人力與人員,供應(yīng)保障,保障設(shè)備,技術(shù)資料,訓(xùn)練和訓(xùn)練保障,計算機(jī)資源保障,保障設(shè)施,包裝、裝卸、儲存和運(yùn)輸?shù)劝舜筚Y源類要素。二是管理要素。只有保障資源還不能直接形成保障能力,需要將所有的使用與維修保障資源有機(jī)地組合起來,才能形成保障系統(tǒng)。裝備保障體制編制、裝備保障制度、裝備保障方案計劃等管理要素對于提高裝備保障系統(tǒng)效能具有十分重要的作用。

因此,建立雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)評估指標(biāo)體系時,應(yīng)全面考慮各種保障要素,用以衡量保障系統(tǒng)中各要素符合滿足保障需求的尺度。

1.2 評估指標(biāo)體系

在綜合考慮保障系統(tǒng)任務(wù)和構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上,按照全面完整、層次分明、簡明科學(xué)的指標(biāo)確定原則,通過廣泛的專家咨詢并多次修改完善,建立了一套雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)評估指標(biāo)體系,如圖1所示。

圖1 雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系

1.3 評估指標(biāo)分析

1)人力與人員指標(biāo)A1

人員是使用與保障雷達(dá)裝備的主體,是戰(zhàn)斗力的組成部分。必須要了解現(xiàn)有的部隊(duì)人員結(jié)構(gòu)在專業(yè)劃分、技術(shù)水平、人員數(shù)量上是否能滿足新型雷達(dá)裝備使用和維修保障的需要。因此,從人員滿編率A11和人員稱職率A12兩個指標(biāo)進(jìn)行量化評估。

2)供應(yīng)保障指標(biāo)A2

雷達(dá)裝備的使用和維修需要大量的器材,主要包括備件和消耗品。供應(yīng)保障是確定裝備使用和維修所需器材的數(shù)量和品種,并使裝備使用與維修中所需的器材能得到及時和充分的供應(yīng)。為此,從保障器材配套率A21和完好率A22兩個指標(biāo)來衡量供應(yīng)保障的好壞。

3)保障設(shè)備指標(biāo)A3

保障設(shè)備包括使用與維修所用的拆卸和安裝設(shè)備、工具、測試設(shè)備(包括自動測試設(shè)備)和診斷設(shè)備等。在裝備綜合保障工程中,確定保障設(shè)備的需求,主要是確定保障設(shè)備的品種和確定保障設(shè)備的數(shù)量。因此,選取保障設(shè)備配套率A31和完好率A32兩個指標(biāo)。

4)技術(shù)資料指標(biāo)A4

雷達(dá)裝備電氣、機(jī)械、機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜,離開技術(shù)資料的指導(dǎo),不僅不能正確使用該裝備,而且也給使用與維修保障裝備帶來極大的麻煩。技術(shù)資料是技術(shù)人員正確使用與維修裝備的基本依據(jù),提交部隊(duì)的各項(xiàng)技術(shù)資料文本必須充分反映所部署裝備的技術(shù)狀態(tài)和使用與維修的具體要求,要準(zhǔn)確無誤、通俗易懂。因此,選取技術(shù)資料齊套率A41和可用率A42作為評估指標(biāo)。

5)訓(xùn)練和訓(xùn)練保障指標(biāo)A5

新型雷達(dá)裝備部署使用前,需要通過開展接裝訓(xùn)練來提高人員技術(shù)水平,使裝備部署后,能及時提供可擔(dān)負(fù)使用與維修工作任務(wù)的合格人才,使裝備迅速形成戰(zhàn)斗力。這里,從訓(xùn)練過程管控和訓(xùn)練效果出發(fā),選取人員參選率A51和訓(xùn)練不達(dá)標(biāo)率A52作為評估指標(biāo)。

6)計算機(jī)資源保障指標(biāo)A6

新型雷達(dá)裝備逐漸趨于軟件化,裝備中內(nèi)嵌式計算機(jī)越來越多,其所消耗的資源和占用的管理時間也越來越多,計算機(jī)本身的保障問題,即計算機(jī)資源保障問題也變得十分重要。為此,從計算機(jī)軟硬件配套率A61和可用率A62兩個指標(biāo)來衡量計算機(jī)資料保障的效果。

7)保障設(shè)施指標(biāo)A7

保障設(shè)施是指保障裝備所需要的永久性和半永久性的構(gòu)筑物及其設(shè)備。在確定雷達(dá)裝備保障資源要求時,保障設(shè)施是必須加以重點(diǎn)考慮的問題。由于保障設(shè)施建設(shè)周期長、投資大,為保證雷達(dá)部署部隊(duì)時有配套的保障設(shè)施,必須對設(shè)施提前規(guī)劃,同時應(yīng)優(yōu)先考慮利用現(xiàn)有設(shè)施的可行性。這里,選取保障設(shè)施配套率A71和完好率A72兩個指標(biāo)來考量保障設(shè)施的好壞。

8)包裝、裝卸、儲存和運(yùn)輸指標(biāo)A8

包裝、裝卸、儲存和運(yùn)輸?shù)哪康木褪怯媱?、研究和管理為保證制造出來的裝備到達(dá)部隊(duì)時是可用的所必需的各種活動。這里,重點(diǎn)從雷達(dá)裝備部署使用時的機(jī)動性A81和時效性A82兩個指標(biāo)來進(jìn)行評估。

9)保障資源管理指標(biāo)A9

保障系統(tǒng)包括裝備所需人力、物力、信息等各種資源以及這些資源的管理。只有通過合理的管理,才能將分散的各種資源組成具有一定使用和維修功能的系統(tǒng)。這里,重點(diǎn)從雷達(dá)兵部隊(duì)保障制度完備性A91、保障編制高效性A92、保障方案有效性A93三個指標(biāo)來衡量保障資源管理的效果。

2 效能綜合評估方法

雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)評價涉及因素眾多,是一個非常復(fù)雜的過程,需要采用系統(tǒng)工程的思路來解決問題。為此,本文提出了一種層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重、定性和定量指標(biāo)量化處理和線性加權(quán)綜合計算相結(jié)合的綜合評估方法。

2.1 評估指標(biāo)權(quán)重的確定

鑒于目前尚缺乏足夠的數(shù)據(jù)支持及對評估指標(biāo)重要性的認(rèn)識還不盡統(tǒng)一,運(yùn)用層次分析法確定評估指標(biāo)權(quán)重。層次分析法可將人們的思維過程和主觀判斷數(shù)學(xué)化,不僅簡化了系統(tǒng)分析與計算工作,而且有助于決策者保持其思維過程和決策原則的一致性。

1)構(gòu)建比較判斷矩陣

結(jié)合圖1中的評估指標(biāo)體系,邀請專家集中討論,采用1～9標(biāo)度的專家賦值對同層指標(biāo)兩兩比較量化,構(gòu)造兩兩比較的層次分析法判斷矩陣A。

2)求出判斷矩陣A的最大特征向量

利用乘積方根法,將判斷矩陣A按行將各元素連乘并開n次方,之后進(jìn)行歸一化,即可得出最大特征值對應(yīng)的特征向量:

3)計算判斷矩陣A的最大特征值

4)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

一致性指標(biāo)CI為CI=(λmax-n)/(n-1)。

當(dāng)CI/RI＜0.1時,可認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性,特征向量就是所確定的各因素權(quán)重;當(dāng)CI/RI≥0.1時,說明判斷矩陣沒有較好的一致性,應(yīng)重新調(diào)整判斷矩陣,獲得滿意的一致性。RI為隨機(jī)一致性指標(biāo),可查表1獲取。

表1 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

2.2 評估指標(biāo)的量化處理

雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系由許多定量指標(biāo)和定性指標(biāo)組成,每個指標(biāo)的性質(zhì)和度量標(biāo)準(zhǔn)不同,需將指標(biāo)進(jìn)行量化。

1)定性指標(biāo)

定性指標(biāo)如部署機(jī)動性、保障制度完備性、體制編制高效性、保障方案有效性等采用專家集體打分法進(jìn)行量化,即采用優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級制評分,優(yōu)秀為100分,良好為85分,中等為70分,及格為60分,不及格為0分,求取專家集體打分的均值作為指標(biāo)的量化評估值。

2)定量指標(biāo)

定量指標(biāo)區(qū)分效益型和成本型。

對于保障設(shè)備配套率、保障器材完好率等效益型成本,量化方法為

對于訓(xùn)練不達(dá)標(biāo)率等成本型指標(biāo),量化方法為

式中,f i為第i個評估指標(biāo)值,f Y為第i評估指標(biāo)的滿意值,f N為評估指標(biāo)的無效值。

2.3 保障系統(tǒng)效能的計算

得到各個指標(biāo)的評估值及其權(quán)重后,利用線性加權(quán)法來評估裝備保障系統(tǒng)的效能。線性加權(quán)法的計算公式如下所示:

式中,E為保障系統(tǒng)的效能值,其理想值為100,w i為各評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù),y i為經(jīng)過量化處理后評估指標(biāo)值。

3 實(shí)例應(yīng)用

某大型相控陣?yán)走_(dá)是國家預(yù)警監(jiān)視領(lǐng)域建設(shè)的重要裝備,該型裝備在組成結(jié)構(gòu)、技術(shù)原理、布局部署、部隊(duì)編制等方面不同于常規(guī)雷達(dá),保障系統(tǒng)效能的評估還很缺乏,也沒有相關(guān)保障理論與技術(shù)的資料可供參考。因此,以該大型相控陣?yán)走_(dá)裝備為對象,開展保障系統(tǒng)效能評估研究。

首先,結(jié)合圖1中的評估指標(biāo)體系,邀請專家集中討論,構(gòu)造的9個一級指標(biāo)(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9)判斷矩陣如表2所示。

表2 一級指標(biāo)權(quán)重判斷矩陣A

求解判斷矩陣A,得出9個一級評估指標(biāo)(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9)權(quán)重w i(i=1,2,…,9)為(0.25,0.125,0.062 5,0.062 5,0.125,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.25)。

一致性比率CR=0＜1.46,即判斷矩陣A具有滿意的一致性。

采用相同方法,確定二級指標(biāo)權(quán)重,綜合得到保障系統(tǒng)19個二級評估指標(biāo)權(quán)重w j(j=1,2,…,19)為(0.125,0.125,0.062 5,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.031 3,0.031 3,0.062 5,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.015 6,0.015 6,0.015 6,0.015 6,0.083 3,0.083 3,0.083 3)。

接著,以該大型相控陣?yán)走_(dá)保障系統(tǒng)為評估對象,對評估所需數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和統(tǒng)計,經(jīng)過量化處理得到各二級評估指標(biāo)值如表3所示。

然后,將表3中數(shù)據(jù)和對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)代入式(5)中,可求出該大型相控陣?yán)走_(dá)裝備保障系統(tǒng)綜合評估值E=82.717,屬于中等偏良好的范疇。

分析認(rèn)為,評估結(jié)果與該型雷達(dá)裝備的保障系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀基本相符。并且,從保障系統(tǒng)綜合評估值和各評價指標(biāo)量化值還可以看出,要進(jìn)一步提高該大型相控陣?yán)走_(dá)保障系統(tǒng)的保障能力,需從增強(qiáng)保障人員的使用和維修技能、改善訓(xùn)練質(zhì)量、優(yōu)化保障體制編制三個方面入手。

表3 指標(biāo)量化值

4 結(jié)束語

從雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)構(gòu)成要素出發(fā),建立了比較全面的保障系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系。運(yùn)用層次分析法確定了評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù),給出了定性指標(biāo)和定量指標(biāo)量化處理方法,構(gòu)建了雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)效能綜合評估方法體系。實(shí)例應(yīng)用表明,該綜合評估方法具有一定的可行性和實(shí)用性,可為同類型雷達(dá)裝備保障系統(tǒng)效能的標(biāo)準(zhǔn)化評估提供參考。

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