組合評價方法的裝備維修性定性指標綜合評價*

李　闖，徐　達，焦慶龍，何凱平，羅　業

（裝甲兵工程學院，北京　100072）

組合評價方法的裝備維修性定性指標綜合評價*

李闖，徐達，焦慶龍，何凱平，羅業

（裝甲兵工程學院，北京100072）

摘要：針對在新型裝甲裝備設計階段對其維修性進行綜合評價的需求，結合裝備設計階段的其維修性指標驗證與評價的特點，構建了基于設計階段的裝備維修性綜合評價定性指標體系，通過分析線性加權與非線性加權兩種綜合評價方法的特點，提出了利用兩種方法組合對裝甲裝備維修性進行綜合評價的方法，并將該方法應用于實例驗證，所得結果與物理樣機的實驗結果一致，證明了本方法的可行性和科學性，對基于設計階段的新型裝甲裝備維修性綜合評價有重要參考價值。

關鍵詞：組合評價，維修性，定性指標，綜合評價

0　引言

維修性是指在給定條件下，使用所述的程序和資源實施維修時，產品在給定的使用條件下保持或恢復能完成要求的功能狀態的能力［1］。維修性是裝備的設計屬性，在裝備開始設計之時其相應的維修性要求以及標準就已經制定，影響維修質量和效率的因素都與產品的設計相關或者由設計所決定，所以一切決定裝備維修性的根源就集中體現在了裝備設計階段［2］。由于我軍初期裝備研制主要依靠仿制國外裝備，包括一系列的歷史環境因素，導致我軍在裝備維修性方面重視程度不夠，所以維修性方面的相關研究工作在很大程度上落后于國外，一直以來我軍主要通過物理樣機對裝備維修性進行驗證與評價工作，但面對功能繁多、組成復雜的裝備需求，無疑會延長裝備研制定型周期并且耗費大量人力物力，所以在裝備設計階段開展裝備維修性的綜合評價工作可以盡快落實維修性研制要求，對提高裝備的維修性，縮短裝備研制周期意義重大。

目前對于裝備維修性定性指標的綜合評價方法如層次分析法、模糊綜合評判、灰色綜合評價等，但需要大量的數據作為支撐，并且單一的方法避不開方法本身的局限性。本文通過分析線性加權綜合評價模型和非線性加權綜合評價模型的使用條件，根據裝備定性指標的特點，提出了基于兩種綜合評價模型的組合評價方法，該方法可以使評價結果更加切合實際，對于裝備維修性綜合評價研究具有重要的參考性。

1　構建指標體系

圖1　虛擬樣機的裝甲裝備維修性綜合評價定性指標體系

綜合評價指標體系是對裝甲裝備維修性進行有效的綜合評價的前提條件，若想得到科學準確的裝備維修性評價結果，就必須慎重建立指標體系。指標體系的建立要充分考慮在沒有物理樣機的情況下，能夠對指標進行驗證與評價的可行性。本文在已有國軍標《裝備可靠性與維修性參數選擇和指標確定的要求》的基礎上，通過分析裝備設計階段單指標驗證與評價的局限性，合理取舍指標條目，在保持指標體系主要內容的前提下，構建出適合于在裝備設計階段對其進行指標驗證與評價的指標體系，為裝備維修性綜合評價提供指標數據。

構建綜合評價指標體系的基本原則主要5個方面：科學性原則，指標體系的建立不能是憑借主觀臆斷去構建；層次性原則，指影響方案或者系統的評價指標體系都是有一定規律和特點的，要對這些指標詳細分類分層，使得指標方便處理；全面性原則，如在構建裝備維修性綜合評價指標參數體系時，必須要反映所研究裝備各個節點的維修性要求，能夠全面、完整體現被評價方案或者系統的評價內容；可操縱性原則，主要是指選擇裝甲裝備維修性綜合評價的各項指標可以被驗證評價等；適用性原則，是指構建指標體系時應該注意符合該領域的特點，具有明確針對性［4］。

結合上述方法和原則，構建出基于虛擬樣機的裝甲裝備維修性綜合評價定性指標體系，見圖1。

2　指標權重確定

對于綜合評價問題，正確合理地對指標體系進行權重賦值對綜合評價結果的正確性具有關鍵性作用。對于同樣一組指標體系的觀測數據，如果賦予不同的權重數值，最終各方案的評價結果會有很大區別，甚至可以使評價結果相反，所以說對指標體系的各指標權重賦值的方法非常關鍵，選擇方法時要慎之又慎?；谠O計階段的裝備維修性綜合評價是屬于多指標、混合型的綜合評價問題，其評價結果直接關系到我軍新型裝備的研制和定型工作，所以對于各項指標的賦權問題，應該慎之又慎，追求科學合理。

本文采用序關系分析法來確定各指標權重，序關系分析法是在常用方法-層次分析法的原理上改進而來的，它省去了層次分析法必須求解判斷矩陣的缺點［5］，過程如下。

然后邀請專家給出x*i和x*i+1之間的重要性程度之比關系式

ri的賦值可參考表1。

表1　ri的賦值參考表

由表內容可知，當指標之間的序關系成立時，則會滿足

對i從1到m-1求和得

又因為，則可以在兩邊同時加wm/wm，可得

故

3　基于線性加權與非線性加權組合的綜合評價模型分析

本節在充分分析了線性加權綜合評價法以及非線性加權綜合評價法的基礎上，結合基于虛擬樣機的裝甲裝備維修性綜合評價指標體系的情況，提出了將兩者組合使用的綜合評價方法，兩者都有各自的特點，線性加權適合各指標相互之間影響不大的情況，非線性加權適合于各指標相互之間影響比較大的情況。從圖1建立的基于設計階段的裝備維修性綜合評價定性指標體系可以看出，第2層的7項指標之間是獨立關系，每項指標的得分對于其他幾項來說沒有影響，而第3層中12項指標中的個別指標之間在一定程度上存在相互影響的關系，包括人因工程、可達性、標準化與互換性和防差錯能力4項指標對應的下一層指標之間各自都有相互影響的關系，故可以利用非線性加權法對底層各指標之間進行評價，之后再利用線性加權法對上一層次7個指標進行評價，整個評價過程可以分為5次評價過程。該過程通過同時運用線性加權和非線性加權兩種方法，使評價結果更加合理、切合實際。

線性加權綜合法是比較直接的綜合評價方法，原理易于理解，算法簡單，應用廣泛，在已知權重系數的情況下，對各個方案的指標值進行線性加權，其數學表達式如下所示［5］：

式中，wj為各指標權重系數，xij為第i個方案第j個指標的觀測數據。從數學計算模型可以看出，本方法是指標的加和運算，所以說線性加權綜合評價法主要適用于各個評價指標之間不相互影響的情況，也就是說每個指標對方案或者系統最終評價結果的影響是相互獨立的，否則，指標間信息的重復性會造成評價結果的偏向性，即偏向重復信息，使指標權重的賦值失去意義，就不能正確反映出對方案或者系統的評價信息。加和的特點也更能突出各指標的實際作用。

非線性加權綜合評價法，即加權幾何平均算子，其模型表達式如下所示［5］：

非線性加權綜合評價法適用于評價體系各指標間有較強關聯的場合。從乘法運算可以看出，它主要體現評價體系中指標值較小的指標的作用，對指標值變動反應靈敏，有利于表現出各個方案之間的差別。

4　實例驗證

根據前幾節所講述的方法，結合某輕型坦克方案設計階段的虛擬樣機模型，對基于虛擬樣機的某輕型坦克3種設計方案設定維修任務（動力艙一體吊裝）的維修性各指標進行實例數據采集驗證所得各指標觀測數據見表2。

首先對各指標進行序關系法的權重賦值，結合第2節所述步驟邀請專家結合虛擬樣機特點，針對12項指標重要性程度之比進行排序，給出相鄰指標間的重要性程度之比，并根據式（2），計算數據，結果見下頁表3。

表2　3種方案動力艙維修任務各指標觀測數據

表3　各項指標計算結果

表4　各指標權重值

由表內容，結合式（3）可知w*12的權重值，如下所示：

根據式（1）可得各指標權重值，見表4。

由表4可得

wj=｛0.101 0.122 0.111 0.065 0.065 0.111

0.0780.078 0.078 0.054 0.059 0.078｝

根據上表內容，結合第3節內容分析，可以通過歸一化的方法可以計算第3層指標間具有相關關系的指標權重，即前4個評價過程中各指標的權重，可得以下各指標權重，結果分別見表5～表8。隨后分別帶入式（5），依次計算各項指標的分值。

表5　可達性綜合評價指標

表6　人因工程綜合評價指標

利用非線性加權綜合評價數學模型對可達性進行綜合評價，根據式（5）可得3種方案該項指標的綜合分值，結果如下所示：

利用非線性加權綜合評價數學模型對人因工程進行綜合評價，根據式（5）可得3種方案該項指標的綜合分值，結果如下所示：

表7　標準化與互換性綜合評價指標

利用非線性加權綜合評價數學模型對標準化與互換性進行綜合評價，根據式（5）可得3種方案該項指標的綜合分值，結果如下式所示：

表8　防差錯能力綜合評價指標

利用非線性加權綜合評價數學模型對防差錯能力進行綜合評價，根據式（5）可得3種方案該項指標的綜合分值，結果如下所示：

通過上面的計算可以得到7項相互獨立的指標構成的指標體系，各指標觀測及評價數據見表9。

表9　7項相互獨立指標觀測及評價數據

本節采用主客觀加法集成來計算7個指標的權重，利用第2節的方法對7項指標體系進行指標權重賦值，同樣邀請7位專家結合虛擬樣機特點，對各指標進行序關系法的權重賦值。

首先對指標進行編號，編號結果見表10。

表10　7項指標編號

針對7項指標，讓各位專家討論逐次選取最重要的指標，重新編號如表11所示。

表11　專家討論后對7項指標的重新編號

表12　各參數數據

表13　各指標權重值

由表12的數據內容，結合式（3）可計算出的權重值，結果如下：

由w*7的權重值，結合式（1）可計算其余各指標權重值，總結w*j結果如表13所示。

由表13內容可得wj，結果如下：

wj=｛0.211 0.110 0.176 0.133 0.147 0.100 0.121｝

下面利用線性加權對：7個指標進行綜合評價，根據式（4），結合表2觀測數據和表12各指標權重值，可得3種方案綜合評價值，結果如下所示：

從最后的綜合評價分值可以直觀看出，3種方案的維修性優劣排序應該是A、B、C。為了進一步驗證該方法的可行性和科學性，特別對3種方案對應的物理樣機的動力艙進行相同的設定故障維修試驗，通過現場對各項維修活動的時間認真記錄以及向資深維修工人的詢問等方法多次測量取維修時間的平均值作為最終統計時間。試驗結果如表14所示。

表14　3臺受試裝甲裝備裝備動力艙設定故障維修時間

從維修時間的長短可以直接說明裝備維修性的好壞，顯然對于A方案的維修時間最短，C方案的維修時間較長，即3種方案的維修性好壞順序為A、B、C。其結果與本文理論方法的驗證結果一致，這

亦可證明本節提出的方法的可行性和科學性。

5　結論

本文依據設計階段的裝備維修性的指標驗證與評價特點構建了裝備維修性定性指標體系，通過利用綜合專家經驗的序關系主觀賦權法確定了各指標的權重，結合線性加權與非線性加權兩種綜合評價方法的特點，提出了利用兩種方法組合對裝備維修性進行綜合評價的方法，并將該方法應用于實例驗證，所得結果與物理樣機實驗結果一致，證明了本方法的可行性和科學性，這對基于設計階段的新型裝備維修性評價有重要參考價值。

參考文獻：

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中圖分類號：E917

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0640（2016）04-0038-05

收稿日期：2015-04-05修回日期：2015-05-13

*基金項目：軍隊“十二五”武器裝備預先研究重點基金資助項目（51327010202）

作者簡介：李闖（1988-），男，河南南陽人，碩士。研究方向：裝備保障技術與方法。

Research on Comprehensive Evaluation of Equipment Maintainability Qualitative Index Based on the Combination Evaluation Method

LI Chuang，XU Da，JIAO Qing-long，HE Kai-ping，LUO Ye
（Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China）

Abstract：Aiming atthe need ofcomprehensive evaluation ofnew armored equipment maintainability in design phase，and the special feature of equipment maintainability verification and evaluation，the paper has established the equipment maintainability qualitative index system in design phase.The paper has put forward a new method combining linear weighted comprehensive evaluation model and nonlinear weighted comprehensive evaluation model，through analyzing the feature of the two methods.The method has been proved to be feasible and scientific by examples.The research achievement provides great reference value to the tools of evaluating armored equipment maintainability and its approval.The research achievement provides great reference value to comprehensive evaluation of new equipment maintainability comprehensive evaluation in design phase.

Key words：combination evaluation，maintainability，qualitative index，comprehensive evaluation