焦慶龍，徐 達

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京100072）

0 引言

性能試驗作為當(dāng)前我軍裝備試驗的基礎(chǔ)性試驗環(huán)節(jié)，其目的是對裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能進行考核，并有計劃地開展多項試驗科目，如可靠性試驗、維修性試驗和測試性試驗等。其中維修性試驗驗證的目的是全面考核裝備的維修性是否真正地滿足了規(guī)定的維修性要求，并為后續(xù)的維修性評價提供數(shù)據(jù)支撐。性能試驗階段裝備維修性定性指標(biāo)綜合評價作為該階段維修性評價的部分內(nèi)容，其評價結(jié)果是否準(zhǔn)確、合理，對于裝備維修性設(shè)計質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的評定具有重要影響。

近年來，裝備維修性定性指標(biāo)綜合評價引起了許多學(xué)者的高度關(guān)注，目前已經(jīng)應(yīng)用的方法有模糊綜合評價法［1］、解釋結(jié)構(gòu)模型［2］、灰色系統(tǒng)理論［3］和改進云重心法［4］等。上述方法效果明顯，具有很好的參考價值，但對于如何解決評價過程中多個賦權(quán)者參與及其給出的指標(biāo)權(quán)重集成的問題，并未給出有效的建議。在裝備維修性定性指標(biāo)多屬性綜合評價研究方面，徐達等人［5-6］采用TOPSIS算法和VIKOR算法對裝備的不同設(shè)計方案進行排序，為實現(xiàn)維修性設(shè)計方案優(yōu)選提供了有效的決策方法。但對于裝備的性能試驗而言，此時，裝備的設(shè)計方案在經(jīng)前期的科研試驗鑒定后已經(jīng)確定，并很難再進行較大幅度的更改。因此，多屬性綜合評價方法并不適用于性能試驗階段裝備維修性定性指標(biāo)綜合評價。

針對上述問題，本文以處于性能試驗階段的裝甲車輛為研究對象，提出了一種基于組合賦權(quán)法與物元可拓模型的維修性定性指標(biāo)綜合評價方法。該方法首先基于組合賦權(quán)法將不同權(quán)重決策者給出的賦權(quán)向量進行集成，以期綜合權(quán)重的合理性。并建立綜合評價的物元可拓模型，從而實現(xiàn)了對裝甲車輛維修性定性指標(biāo)的單項評價與綜合評價。

1 裝甲車輛維修性定性評價指標(biāo)體系

建立裝甲車輛維修性定性評價指標(biāo)體系應(yīng)遵循建立通用裝備維修性定性評價指標(biāo)體系的原則。同時，應(yīng)具備較強的針對性，能夠?qū)ρb甲車輛維修性定性指標(biāo)進行有效核查。在結(jié)合維修性的相關(guān)國軍標(biāo)以及課題組前期研究成果的基礎(chǔ)上，所建立的裝甲車輛維修性定性評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

在維修性試驗中，通常是采用核對表對各維修性定性指標(biāo)進行逐項核查，進而實現(xiàn)指標(biāo)驗證。對于裝甲車輛而言，其包含多個子系統(tǒng)，如武器系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等。因此，各維修性定性指標(biāo)的核對表中應(yīng)包含目標(biāo)子系統(tǒng)的該項指標(biāo)核查條目。以部分核對表中動力系統(tǒng)的核查項目為例，“設(shè)計簡易性”核對表中應(yīng)含有“動力艙與車體連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否較為簡易？”等條目，“視覺可達性”核對表中應(yīng)含有“在光線充足的條件下吊艙時，動力艙與車體的連接件是否全部可見？”等條目，“模塊化”核對表中應(yīng)含有“動力艙的各部件是否可以模塊化拆卸？”等條目。

圖1 裝甲車輛維修性定性評價指標(biāo)體系

2 指標(biāo)綜合賦權(quán)

性能試驗是由訂購方領(lǐng)導(dǎo)和組織的，訂購方對于不同型號的裝甲車輛在性能試驗中維修性試驗的相關(guān)情況較為熟悉。與此同時，部隊作為裝甲車輛的使用方，其所屬的修理營（連），處在基層級維修保障的一線，對于裝甲車輛在部隊使用階段所暴露的有關(guān)維修性的相關(guān)問題則比較了解。鑒于此，為了采納使用方的意見，進而使性能試驗階段維修性定性指標(biāo)綜合評價能夠更加貼近部隊的使用需求，所制定的指標(biāo)綜合賦權(quán)步驟為先由訂購方與使用方分別基于層次分析法［7］進行獨立賦權(quán)，而后通過組合賦權(quán)法將雙方給出的指標(biāo)權(quán)重進行集成。

2.1 獨立賦權(quán)

層次分析法是一種被廣泛采用的指標(biāo)權(quán)重計算方法，具有系統(tǒng)、簡便、實用性強等優(yōu)點，能夠有效解決多指標(biāo)、多準(zhǔn)則條件下的復(fù)雜系統(tǒng)決策問題。層次分析法是在對指標(biāo)的重要度進行相互比較的基礎(chǔ)上，進而構(gòu)建重要度判斷矩陣，求取該矩陣的最大特征值，并在該矩陣滿足一致性檢驗條件的情況下，對最大特征值所對應(yīng)的特征向量進行歸一化處理，進而得到指標(biāo)的權(quán)重向量。

以訂購方賦權(quán)為例，首先根據(jù)“1～9”重要度標(biāo)度表（可參見文獻［7］表5-3）對指標(biāo)間的重要度比較結(jié)果進行判斷，得到矩陣AD：

采用MATLAB求取AD的最大特征值max，若max滿足一致性檢驗條件：

式中，CI為一致性指標(biāo)。

式中，RI為平均隨機一致性指標(biāo)；CR為隨機一致性比率。

對于所構(gòu)建的裝甲車輛維修性定性評價指標(biāo)體系，當(dāng)n=2、3和8時，RI的取值分別為0、0.52和1.42。特別地，當(dāng)n=2時，AD和AS總會滿足一致性檢驗條件，則可不必進行一致性檢驗。

2.2 權(quán)重集成

由于對不同階段的裝甲車輛維修和保養(yǎng)情況了解不盡相同，使得訂購方與使用方對于指標(biāo)間的相對重要度判斷可能會存有不同的意見。對于同一指標(biāo)集，當(dāng)W和S中元素的數(shù)值大小排序相同時，表明兩方對于指標(biāo)的重要度判斷意見一致，則應(yīng)使綜合權(quán)重向量V中元素的數(shù)值大小排序與W和S中元素的數(shù)值大小排序一致。同時，也應(yīng)避免在V中出現(xiàn)重要度排名靠前和靠后的指標(biāo)的權(quán)重過大和過小的情況。當(dāng)兩方給出的W和S中元素的數(shù)值大小排序不相同時，則應(yīng)對W和S進行有效“平衡”。有鑒于此，則W和S的集成方法為［8］：

式中，vi、wi和si分別為V、W和S中指標(biāo)i的權(quán)重。

3 裝甲車輛維修性定性指標(biāo)綜合評價的物元可拓模型

物元可拓理論［9］是系統(tǒng)評價的重要方法之一，已廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域的綜合評價問題［10-12］，但在維修性定性指標(biāo)綜合評價研究方面應(yīng)用較少。在將維修性各定性指標(biāo)視為裝甲車輛的特征時，則可將該理論用于本文的研究工作。依據(jù)該理論建立裝甲車輛維修性定性指標(biāo)綜合評價的物元可拓模型：

3.1 構(gòu)建評價的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元

經(jīng)典域物元是指根據(jù)事物不同特征的量值，進而將其劃分為不同的評價等級，并確定不同評價等級中各特征的量值范圍，即：

節(jié)域物元是指不同特征的全部評價等級的總體量值范圍，即：

3.2 確定評價的關(guān)聯(lián)函數(shù)

關(guān)聯(lián)函數(shù)是用來判定事物各特征隸屬于不同評價等級的程度，是物元可拓模型中的“橋梁”。即通過關(guān)聯(lián)函數(shù)實現(xiàn)了定量數(shù)據(jù)與定性概念的有效關(guān)聯(lián)，進而能夠?qū)υu價等級進行判定。對于裝甲車輛維修性定性指標(biāo)綜合評價而言，關(guān)聯(lián)函數(shù)可定義為：

3.3 確定維修性定性指標(biāo)綜合評價的等級

在組合賦權(quán)法與物元可拓模型分別求取U所屬各特征的綜合權(quán)重及關(guān)聯(lián)度向量的基礎(chǔ)上，進而確定U的關(guān)聯(lián)度向量：

式中，L（U）為U的關(guān)聯(lián)度向量；X為U所屬特征相對于U的權(quán)重向量；G（E）為U所屬特征的關(guān)聯(lián)度矩陣，即：

4 應(yīng)用實例

指標(biāo)層各指標(biāo)的評分結(jié)果，如表1所示。

結(jié)合本文第3節(jié)所建立的裝甲車輛維修性定性指標(biāo)綜合評價的物元可拓模型，可將經(jīng)典域物元劃分為5個評價等級，分別為：優(yōu)秀＜90，100＞，良好＜80，90＞，中等＜70，80＞，差＜60，70＞，較差＜0，60＞。則經(jīng)典域物元R1～R5、節(jié)域物元RZ和待評價物元R0分別如下：

表1 指標(biāo)層各指標(biāo)評分結(jié)果

以u1為例，訂購方與使用方給出的u1所屬指標(biāo)的重要度判斷矩陣、權(quán)重向量和關(guān)聯(lián)度向量求取結(jié)果如下：

其余指標(biāo)的各型權(quán)重與關(guān)聯(lián)度向量的詳細計算過程，本文不再具體給出。指標(biāo)層各指標(biāo)的權(quán)重與評價等級計算結(jié)果如表2所示（表2中i∈[1，8]），準(zhǔn)則層各指標(biāo)和目標(biāo)層指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度向量、權(quán)重與評價等級計算結(jié)果分別如表3和4所示。

表2 指標(biāo)層各指標(biāo)的權(quán)重與評價等級

表3 準(zhǔn)則層各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度向量、權(quán)重與評價等級

表4 目標(biāo)層指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度向量、權(quán)重與評價等級

由表3和表4可知，該型裝甲車輛的維修性［15］定性指標(biāo)綜合評價等級為“良好”，這是由于該型裝甲車輛采用了較為新穎的技術(shù)理念進行設(shè)計。同時，在車輛設(shè)計與研制階段，技術(shù)人員更加注重解決歷史型號裝甲車輛在性能試驗和部隊使用中所暴露和反饋的有關(guān)維修性設(shè)計方面的問題，這些問題均在該型裝甲車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計與設(shè)計階段的維修性分析過程中得到了有效的解決。使得修理分隊在結(jié)合以往修理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對該型裝甲車輛的維修性定性指標(biāo)給予了較高的評價。

值得注意的是，“維修人體工程”這一指標(biāo)的評價等級為“中等”。這是由于在本次性能試驗中，主要考核該型裝甲車輛底盤部分的可靠性，且底盤部分的大部分部組件重量較重，通常得由多人協(xié)同才能夠完成修理。與此同時，由于連續(xù)的可靠性試驗，使得部分部組件在出現(xiàn)故障后常出現(xiàn)“拆不下來”的情況，且受污染情況較為嚴重，在開展修理之前需花費較長時間進行污垢清理，才能使工具與緊固件緊密接觸，進而致使由于底盤結(jié)構(gòu)布局所致的蹲姿和跪姿的維修時間較長，人體感覺勞累。此外，修理分隊給出以下維修性設(shè)計改進意見：1）進一步對百葉窗進行輕量化設(shè)計。2）適量增設(shè)動力艙的安裝提示標(biāo)志，目的是防止人為操作失誤所致的部件損傷和維修返工。

5 結(jié)論

本文針對裝備性能試驗的特點，提出了一種基于組合賦權(quán)法與物元可拓模型的裝甲車輛維修性定性指標(biāo)綜合評價方法。該方法能夠根據(jù)訂購方與使用方對于指標(biāo)相對重要度的判斷意見，給出較為理想的綜合賦權(quán)結(jié)果，對于有效平衡和保留兩方的指標(biāo)賦權(quán)意見具有明顯的優(yōu)勢。并在此基礎(chǔ)上引入物元可拓理論，通過所構(gòu)建的物元可拓模型將定量的維修性定性指標(biāo)核查結(jié)果與定性評價等級緊密關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了對裝甲車輛維修性定性指標(biāo)的綜合評價。實例應(yīng)用結(jié)果表明該方法科學(xué)、合理，能夠為開展裝甲車輛維修性試驗與評定工作提供輔助決策。