基于BP神经网络的维修检测设备研制项目风险评估与仿真

战希臣 郑海平 杨春周

[摘 要] 针对航空装备维修检测设备研制项目实施过程中可能遇到的技术风险、费用风险、管理风险、保障性风险、进度风险等因素的影响，为确保维修检测设备研制项目的质量，规避研制过程中的各种风险，以LHSB11数字示波器研制项目为例，通过风险因素分析，构建了风险评估指标体系。运用BP神经网络建立了相应的评估模型，并运用Matlab进行了仿真分析。论文的研究成果可以为特种数字示波器研制项目提供高效的风险评估方法。

[关键词] 神经网络；数字示波器；项目风险评估；仿真

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 12. 041

[中图分类号] N945.13；F272 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）12- 0067- 02

特种数字示波器是航空装备重要的维修检测设备，是快速高效地实施航空装备维修保障的重要检测技术手段。示波器研制项目的质量如何会直接影响特种示波器的性能，进而影响航空装备维修检测任务的顺利进行。基于BP神经网络对特种数字示波器研制项目进行风险评估是一种有效的技术分析方法。

1 特种数字示波器研制项目风险因素分析

建立特种数字示波器研制项目风险评估指标体系，首先要分析研制阶段每一个过程的风险以及各个风险的影响因素，然后在风险定性分析和定量分析的基础上，选择那些影响各个风险的主要因素，构成风险识别指标的集合，然后通过对预选指标进行优化，最后确定风险综合评估指标。

技术风险主要包括设计风险、工艺风险、元器件风险、原材料风险、设施风险等；费用风险是指维修检测设备研制在实现其研制过程费用目标方面存在的风险；管理风险是指在特种数字示波器研制项目的组织管理过程中，由于项目管理不善，职责不清，权限错误，运作失误以及其他不确定性而引起的直接影响到项目目标实现的风险；保障性风险是指由于设备研制的管理组织管理水平的状况及其变化对设备研制产生的风险；进度风险是指因对设备研制过程所估算和分配的工作时间不足而产生的风险。

2 风险评估指标体系的建立

对于具体的LHSB11特种数字示波器项目研制过程而言，采用3层BP网络预测该型示波器研制项目的风险。通过风险识别，将研制过程中的风险分为5类，每类风险又可以分为若干个风险因素。本文选取了16个已完成的同类示波器研制项目作为BP神经网络模型的训练和检测样本。采用专家评分法来获取指标体系的样本数据。通过评分表的形式向10位专家（其中3位权威专家，2位生产厂家项目负责人、3位企业领导、2位研制项目干系人），权威专家权重分别为0.15，生产厂家负责人和企业领导的权重分别为0.05，研制项目干系人权重分别为0.15。其中每一指标均分为5个等级：风险很低、风险较低、风险一般、风险较高、风险很高。此5个风险等级分别对应于5个区间内的数值：[0，1.5]，[1.5，3]，[3，4.5]，[4.5，6]，[6，8]，风险程度越低，相应的评分数值就越低。通过统计分析，得到了16个样本评估指标体系的指标值。

同时，在专家组评分以后，得出每个项目整体风险打分结果，即期望风险值。经综合分析整理得到示波器研制项目期望得分表。

3 BP 神经网络模型的建立

对研制风险的评估问题，可以看作是输入（各风险指标）到输出（该项目的最终风险评估值）的非线性映射。将样本数据中的前12组数据作为训练样本，样本中的评估指标体系指标值作为输入节点，与之对应的由专家评分法确定的期望风险值作为输出值，并通过Matlab软件编写神经网络仿真程序，创建BP神经网络并进行训练与仿真。

初始化后得到训练结果如图1所示。

图1中纵坐标为均方误差，横坐标为步数。由图可知，误差曲线的初始误差为14.2，在340步以后误差曲线呈明显梯度性下降，在1 354步时误差精度达到设定的0.001，完成训练。

训练结束后，调用sim函数对所建立模型进行仿真，得到如图2所示的仿真图形。

然后调用sim函数对所建立模型进行仿真，并计算出仿真误差。

%计算仿真误差。

E=t-A；

MSE=mse（E）；

最终得到仿真误差。

由图2可知，训练得出的输出曲线仿真图（绿色带圆圈的虚线）与实际输入的曲线（蓝色带星号的实线）基本相符，拟合程度较高，而且其均方差很小，效果非常理想。达到了训练的预期目的。

将专家评分组打分得出的期望输出和仿真实际结果输出作为比较，得出误差值。通过检测结果可以发现，期望输出与实际输出的误差较小，这说明运用BP神经网络模型建立的LHSB11系列示波器研制项目风险评估模型是有效的。可以用这个评估模型对项目的研制阶段进行风险评估。

4 结 论

通过运用风险评估模型计算出该型示波器研制项目的整体风险评估数值为3.733，对应样本数据中的风险区间可知，该项目属于风险一般状态。特种数字示波器作为维修检测设备的必备工具，其研制项目的质量如何直接影响示波器的性能，通过建立评估指标体系和相应的数学模型，可以定量评估风险值的大小，通过仿真可以验证所构建的指标体系及其评估模型的可靠性和完备性，从而为维修检测设备研制项目的风险管理与控制，提供可靠的定量依据，为实现维修决策提供实用工具和有效方法。