王 娜，黎開顏，張灝龍

（中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，北京 100048）

0 引言

戰(zhàn)略防御和國土防空是國家安全的重要保障，如何探測、攔截和毀傷來襲的飛機、導(dǎo)彈等空中目標(biāo)，是這一保障的技術(shù)手段。目前，裝備建設(shè)決策環(huán)節(jié)仍存在一些不足，主要是缺乏有效的定量分析方法，分析結(jié)果與決策人員的主觀價值聯(lián)系緊密。傳統(tǒng)的層次分析法作為一種決策方法，不能準(zhǔn)確地反映武器裝備作戰(zhàn)任務(wù)與關(guān)鍵技術(shù)之間的關(guān)系［1］?；诖?，本文從防空反導(dǎo)裝備建設(shè)方案優(yōu)選出發(fā)，利用質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）方法，結(jié)合模糊理論，定量研究裝備的防空反導(dǎo)能力需求，建立能力需求與相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的關(guān)系矩陣，通過裝備對技術(shù)的滿足度來科學(xué)合理地篩選裝備建設(shè)方案，為裝備建設(shè)節(jié)約資源、提高效率提供有力支撐。

1 方法概述

1.1 質(zhì)量功能展開方法

QFD 是一種圖形化的分析方法，以用戶需求作為產(chǎn)品開發(fā)的驅(qū)動，通過“需要什么”和“如何進行”建立質(zhì)量屋［2］。QFD 的基本原理是用“質(zhì)量屋”多面體的形式，從不同方面量化分析顧客需求與技術(shù)措施間的關(guān)系，通過數(shù)據(jù)分析處理后，找出最能滿足顧客需求的方案。質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)如圖1 所示?；诳蛻魧π枨蟮拿枋觯瑲w納提煉出相應(yīng)的需求要素，并結(jié)合客戶的期望確定各要素權(quán)重；利用相關(guān)分析明確實現(xiàn)需求的技術(shù)指標(biāo)，并建立需求要素與技術(shù)指標(biāo)的關(guān)系矩陣，得出各技術(shù)指標(biāo)的評估值，以此作為評判方案優(yōu)劣的基礎(chǔ)。

圖1 QFD 質(zhì)量屋基本結(jié)構(gòu)

在QFD 方法中，需求轉(zhuǎn)換是整個決策過程的核心，決定了決策的目標(biāo)、期望和最終的方案選擇，是后續(xù)進行決策分析的基礎(chǔ)。裝備發(fā)展戰(zhàn)略關(guān)乎未來裝備體系的長遠(yuǎn)建設(shè)與發(fā)展，未來戰(zhàn)略環(huán)境、軍事威脅等因素的多變化性，決定了在面向裝備發(fā)展戰(zhàn)略的決策中需要充分準(zhǔn)確理解各方的需求，因此，QFD 方法適合當(dāng)前裝備建設(shè)決策分析研究。

在裝備建設(shè)決策中，根據(jù)建立QFD 質(zhì)量屋中的系列關(guān)系矩陣，明確用戶需求及其重要度、技術(shù)特性指標(biāo)及其重要度等完成裝備從作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)能力、相關(guān)技術(shù)的逐步映射，將作戰(zhàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為擬發(fā)展裝備的技術(shù)需求，實現(xiàn)需求內(nèi)容的具體化和明確化。通過對各方案在相關(guān)技術(shù)指標(biāo)下的綜合評價，確定相應(yīng)裝備的發(fā)展方案［3］。

1.2 三角模糊數(shù)

1.2.1 三角模糊數(shù)概述

為了解決不確定環(huán)境下的問題，Zadeh 在1965年提出模糊集的概念，主要應(yīng)用于績效評價、質(zhì)量管理等方面。三角模糊數(shù)是將模糊的不確定語言變量轉(zhuǎn)化為確定數(shù)值的一種方法，能很好地解決被評價對象性能無法準(zhǔn)確度量而只能用自然語言模糊描述的矛盾。三角模糊數(shù)是模糊數(shù)的一種，其基本形式為A=（a，b，c），其中，a≤b≤c，a、c 分別為A 的左、右邊界，（c-a）反映了A 的模糊程度，且（c-a）越大，表明模糊性越強。特別地，若a=b=c，則A 為一實數(shù)［4］。

1.2.2 三角模糊數(shù)計算準(zhǔn)則

1.3 三角模糊數(shù)在質(zhì)量屋模型中的應(yīng)用

在質(zhì)量屋模型中，其中一項關(guān)鍵技術(shù)是確定需求要素權(quán)重，但是顧客需求屬于定性描述變量，具有一定的模糊性，無法用精確值來衡量，很大程度上依靠專家個人經(jīng)驗判斷，而不同專家在裝備建設(shè)方面的知識水平存在較大差異，導(dǎo)致分析結(jié)果缺乏正確性。因此，本文在傳統(tǒng)QFD 的實施基礎(chǔ)上，引入模糊理論中的三角模糊數(shù)進行需求定量研究。

選取基數(shù)為9 的自然語言集合，各項需求之間的比較可以用非常不重要、不重要、重要、非常重要等來表示，建立各層次的模糊互補判斷矩陣［5］，如下頁表1 所示。

表1 重要度判斷的模糊函數(shù)

在裝備建設(shè)決策中，除了比較各項需求之間的重要性，還要關(guān)注技術(shù)指標(biāo)是否滿足所提出的能力需求，以及滿足程度如何。因此，建立了滿足度判斷的模糊函數(shù)，如表2 所示。

表2 滿足度判斷的模糊函數(shù)

模糊數(shù)用直觀的數(shù)字表達決策者的定性評估，較好地將定性與定量相結(jié)合，又避免了決策主觀性過強的問題，使決策結(jié)果更趨于客觀合理，為最終的方案選擇提供數(shù)據(jù)支撐。

2 基于模糊QFD 的防空反導(dǎo)裝備發(fā)展方案優(yōu)選框架

裝備的價值在于其實現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)的能力，因此，裝備發(fā)展決策要從使命目標(biāo)出發(fā)，通過對使命目標(biāo)和作戰(zhàn)任務(wù)分析得到相應(yīng)的能力列表，即相應(yīng)的能力需求。利用分解過程將軍事目標(biāo)轉(zhuǎn)化為能夠量化研究的能力需求，而如何滿足這些需求，還需要靠裝備或裝備體系，因此，要實現(xiàn)“任務(wù)-能力-技術(shù)-裝備”的映射關(guān)系。

根據(jù)QFD 質(zhì)量屋模型的特點及分析過程，其在防空反導(dǎo)裝備建設(shè)中的應(yīng)用主要分為3 個部分：

1）任務(wù)分析。防空反導(dǎo)裝備發(fā)展決策首先要考慮國家在相關(guān)領(lǐng)域的軍事戰(zhàn)略以及相應(yīng)的使命目標(biāo)，在此大背景下，將防空反導(dǎo)使命任務(wù)分解成具體可執(zhí)行的作戰(zhàn)任務(wù)或作戰(zhàn)活動，從而明確相應(yīng)的能力需求，實現(xiàn)任務(wù)與能力的映射關(guān)系。

2）能力分析。任務(wù)分析中得到的能力需求項作為能力分析的輸入，結(jié)合三角模糊數(shù)將專家經(jīng)驗判斷轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)，確定能力的重要度；利用文獻分析和專家提出的防空反導(dǎo)任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)，建立能力與技術(shù)的映射矩陣，實現(xiàn)能力與技術(shù)的映射關(guān)系。

3）技術(shù)分析。能力需求分析的輸出作為技術(shù)需求分析的輸入，同樣利用定性與定量相結(jié)合的方式得到技術(shù)重要度排序；在防空反導(dǎo)裝備被系統(tǒng)建設(shè)中，以備選裝備建設(shè)方案與技術(shù)之間的關(guān)系，結(jié)合技術(shù)重要度，得出方案的綜合得分，從而確定待發(fā)展的裝備方案。

利用質(zhì)量屋基本框架，在輸入與輸出中實現(xiàn)需求轉(zhuǎn)換，將防空反導(dǎo)使命目標(biāo)轉(zhuǎn)化為明確具體的裝備建設(shè)需求。綜上，基于模糊QFD 的防空反導(dǎo)裝備發(fā)展方案優(yōu)選框架如圖2 所示。

圖2 基于模糊QFD 的防空反導(dǎo)裝備發(fā)展方案優(yōu)選框架

3 構(gòu)建裝備方案決策質(zhì)量屋

3.1 防空反導(dǎo)目標(biāo)能力需求及重要度確定

防空反導(dǎo)作戰(zhàn)是指在作戰(zhàn)指揮員及其指揮機關(guān)的統(tǒng)一指揮下，對敵來襲導(dǎo)彈實施攔截的作戰(zhàn)。它是多任務(wù)集合，包括探測敵方目標(biāo)、指揮控制通信及導(dǎo)彈攔截打擊過程。防空反導(dǎo)體系能力需求分析如下頁表3 所示，目的是獲取給定作戰(zhàn)背景條件下，防空反導(dǎo)體系完成相應(yīng)使命任務(wù)，成功攔截來襲導(dǎo)彈目標(biāo)應(yīng)當(dāng)具備的能力以及相關(guān)能力應(yīng)當(dāng)達到的水平［6］。一般而言，防空反導(dǎo)主要執(zhí)行偵查預(yù)警、指揮控制和打擊攔截任務(wù)，在這3 項具體作戰(zhàn)任務(wù)中，可以明確相應(yīng)參與作戰(zhàn)活動的裝備應(yīng)當(dāng)具備的能力。

表3 防空反導(dǎo)任務(wù)的能力需求要素

在確定防空反導(dǎo)目標(biāo)的能力需求后，構(gòu)建評價層次結(jié)構(gòu)體系。以各能力要素為評價指標(biāo)，邀請專家對各層評價指標(biāo)的重要度分別進行兩兩比較，最終得到能力需求重要度如表4 所示。

由表4 重要度模糊數(shù)可知，“爆炸當(dāng)量”是執(zhí)行防空反導(dǎo)任務(wù)時首先要滿足的能力需求；其次是“決策時間”，然后是“偵查范圍”。

表4 能力需求重要度

3.2 防空反導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)滿足度確定

為滿足防空反導(dǎo)使命目標(biāo)對裝備能力提出的要求，需要有相應(yīng)的技術(shù)作為重要支撐。劉力等學(xué)者在研究中介紹了防空反導(dǎo)過程所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)，包括防空反導(dǎo)總體技術(shù)、監(jiān)視與跟蹤技術(shù)、動能殺傷攔截器技術(shù)及戰(zhàn)斗管理指揮等，并對防空反導(dǎo)技術(shù)未來發(fā)展作出了展望［7］。張杰等在戰(zhàn)場態(tài)勢預(yù)測分析的基礎(chǔ)上，建立了基于預(yù)警探測系統(tǒng)、監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)、動能武器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)的防空反導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)體系［8］。通過專家分析及文獻資料查詢，確定的技術(shù)指標(biāo)如表5 所示。

表5 防空反導(dǎo)作戰(zhàn)任務(wù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

利用各項能力需求的重要度，結(jié)合專家對技術(shù)指標(biāo)與能力需求對應(yīng)關(guān)系的認(rèn)識，技術(shù)指標(biāo)對能力需求的滿足度矩陣，經(jīng)過加權(quán)處理后如下頁表6 所示。

表6 技術(shù)指標(biāo)與能力需求關(guān)系

由最終的評估值可以看出，針對防空反導(dǎo)目標(biāo)的各項關(guān)鍵技術(shù)的排序，即最終裝備建設(shè)方案應(yīng)該在“信息融合處理技術(shù)”、“計算機技術(shù)”和“探測技術(shù)”等方面有較好的滿足。

3.3 方案優(yōu)選

本文以服務(wù)裝備建設(shè)發(fā)展決策為根本目標(biāo)，通過模糊QFD 方法對裝備及其系統(tǒng)方案滿足軍事使命、能力需求、作戰(zhàn)需求進行評價，并得出相應(yīng)結(jié)論，支撐方案的選擇。以美國“愛國者”系統(tǒng)為原型［9］，根據(jù)其性能參數(shù)設(shè)置擬定兩套武器裝備X、Y 作為待評估裝備，按照上述的方法和決策流程，對兩型裝備系統(tǒng)展開分析，進行方案篩選，以驗證本文框架的邏輯有效性。根據(jù)兩者對于上述技術(shù)需求的滿足程度，采取專家打分的方式對兩方案進行評估，從而選擇出更優(yōu)方案。裝備系統(tǒng)X、Y 的性能參數(shù)如表7 所示。

表7 裝備方案性能參數(shù)

通過上述分析過程，可以構(gòu)建能力需求與技術(shù)指標(biāo)的質(zhì)量屋如下頁圖3 所示。

圖3 能力需求與技術(shù)指標(biāo)的質(zhì)量屋結(jié)構(gòu)

結(jié)合各項技術(shù)指標(biāo)的評估值，構(gòu)成加權(quán)規(guī)范矩陣，得出正理想解：

裝備X 到正、負(fù)理想解的距離分別為：

4 結(jié)論

本文將QFD 與模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合，構(gòu)建了針對防空反導(dǎo)使命目標(biāo)的裝備建設(shè)方案優(yōu)選框架，并通過質(zhì)量屋反映了能力需求與技術(shù)指標(biāo)的關(guān)系，為合理地選擇裝備方案提供了方法參考。但是本文在數(shù)據(jù)獲取方面還存在不足，下一步還需要在此方面作出改進。