基于改进AHP的某自主防空作战平台技术成熟度评估

许诚, 孙尔蔓

(海军航空工程学院 飞行器工程系, 山东 烟台 264001)



基于改进AHP的某自主防空作战平台技术成熟度评估

许诚, 孙尔蔓

(海军航空工程学院 飞行器工程系, 山东 烟台 264001)

摘要:为提高某自主防空作战平台系统技术成熟度,研究了技术成熟度评估方法。简要介绍了技术成熟度的研究现状,构建了某自主防空作战平台系统技术成熟度评估模型,并运用改进的层次分析法对其技术成熟度等级进行了评估,从而为某自主防空作战平台系统技术成熟度评估和提高提供参考。

关键词:防空作战平台; 层次分析法; 最优传递矩阵; 技术成熟度评估

0引言

技术成熟度评估工作在武器装备研制过程中一直扮演着重要角色。在实际工作中,由于缺乏统一的规范和评估标准,不同单位、不同部门及个人很难对技术成熟度进行客观评估,故得出的结论往往不够准确,始终阻碍着武器装备后期研制工作的顺利进行。在武器研发过程中,对技术风险错误评估将对其进度、成本、最终定型状态影响巨大。所以,在预研阶段开展预研系统的技术成熟度等级(Technology Readiness Level,TRL)评估工作十分必要,在关键节点采用TRL对关键技术进行评估,可以确保相关技术符合要求而不影响后续工作,为下阶段研制工作打下坚实的基础。对评估工作来说,客观判断是至关重要的,它可以确保评估的准确性、有效性和科学性,避免技术脱节和资源浪费,从而不断加快预研进程,使其早日装备,这对日后系统集成和固化工作意义重大。

本文在广泛研究国内外技术成熟度评估(Technology Readiness Assessment, TRA)现状并结合我国武器装备研制规定的基础上,构建了某自主防空作战平台系统TRA指标体系,给出了该平台技术成熟度等级定义及整套评估流程,建立了TRA模型,并通过实际算例演示,成功对某自主防空作战平台系统技术成熟度进行了评估,评估结果具有实际意义。

1技术成熟度研究现状

技术成熟度最早是由美国NASA于1989年提出并用作评估工具的。20世纪70年代到90年代中期,是技术成熟度评估的探索应用阶段,随着时间的推移,技术成熟度这一概念在全世界已被广泛使用。目前,ISO正在组织有关国家制定技术成熟度国际标准,国际技术成熟度协议也将由国际工作小组提出,这充分说明了技术成熟度的迅速发展及重要研究价值。

国内在技术成熟度等级的研究方面也做了大量工作。2009年,我国推出了《科学技术研究项目评价通则》(GB/T 22900-2009)[1]。其中对TRL进行了定义,同时给出了包含基础研究项目、开发研究项目以及应用研究项目在内的9级标准。表1为2010年总装发布的武器装备技术成熟度9级标准。

表1　国内武器装备技术成熟度等级定义

装备研制寿命周期中“四个一代”的完整内容被表1中的TRL定义基本涵盖,其对应关系如下:

(1)“探索一代”对应于TRL1～4 级;

(2)“预研一代”对应于TRL3～5 级;

(3)“研制一代”对应于TRL6～7 级;

(4)“生产一代”对应于TRL8～9 级。

2某自主防空作战平台系统技术成熟

度评估

2.1技术成熟度评估概念

TRA是指利用TRL来评估项目或系统中关键技术元素(Critical Technology Elements, CTE)成熟度的过程,目标是通过分析实际研发中得到的相关数据、资料,从而确定项目中相关技术和关键技术的研发程度[2]。

目前,TRA方法众多,其中基于TRL的评估方法[3-4]因实际使用效果显著而被广泛应用。TRL评估经英美两国持续深入研究后逐渐被国际上大多数国家认可并采用,应用群体涵盖了从硬件到软件、从单项技术到整个系统等各个方面。TRL评估作为技术管理工具和项目管理工具,给出了统一的评估各类技术的标准。TRL评估工作是项目研发的先期工作,通过评估项目的技术状态在整个生命周期中的位置得到定位,从而使技术风险得到有效控制。

2.2技术成熟度等级定义

由于不同项目的特殊性,制定具体化TRL定义时须给出能反映项目实际特点的具体化定义。本文依据我国装备TRL定义并参考文献[5],结合某自主防空作战平台系统特征,给出了TRL及相关定义,如表2所示。

表2　某自主防空作战平台系统技术成熟度等级定义

2.3技术成熟度评估流程

根据我国武器装备TRL评估流程,某自主防空作战平台系统评估流程主要步骤如下:

(1)按系统、分系统及子系统级别对平台系统进行技术结构分解;

(2)识别并确定平台各分系统关键技术并将其作为评估对象;

(3)承研单位根据评估标准制定评估细则,提交总体单位审核并进行相应修改;

(4)组织专家对各关键技术进行评估打分并合理确定各分系统成熟度等级;

(5)汇总修改并形成评估报告,同时给出后续工作建议和调整方向。

具体的评价流程如图1所示。

图1　某自主防空作战平台系统TRA流程图Fig.1　Flow chart of the air defense combat platform’s TRA

2.4技术成熟度评估方法

2.4.1建立评估指标体系

建立评估指标体系是评估工作不可缺少的环节,是研制工作前进方向的指南[6]。作为新生事物,某自主防空作战平台系统整体结构复杂,关键技术种类繁多,所以,本文在广泛调研咨询和对各分系统进行剖析、分析关键技术要素的基础上,建立了某自主防空作战平台系统的TRA指标体系。该体系顶层是系统总体技术成熟度,中间层是总体的分系统,最底层是满足评估目标要求的结构。评估指标按最底层结构分析获得,如表3所示。

表3　某自主防空作战平台系统TRA指标体系

2.4.2确立评估指标集和评估等级集

按照表3给出的TRA指标体系可知:一级指标的评估指标集为U={U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9};二级指标的评估指标集为V1={V11,V12,V13},V2={V21,V22,V23},V3={V31,V32,V33},V4={V41,V42,V43},V5={V51,V52,V53},V6={V61,V62,V63},V7={V71,V72,V73},V8={V81,V82,V83},V9={V91,V92,V93,V94}。其评估等级集为E={TRL1,TRL2,…,TRL9}。

2.4.3建立隶属度矩阵

2.4.4运用改进的层析分析法确定评估指标的

权重向量

(1)依据基本AHP构造各级递阶结构模型。

(2)依据基本AHP构造判断矩阵W=(wij)m×n。

(3)通过bij=lgwij将W变换成反对称阵、传递阵B。原理如下:由wij=1/wji可知W是互反矩阵,如果W满足一致性,那么可以证明B=lg W是反对称阵且是传递的。同理,如果B满足传递性,那么W=10B就满足一致性。据此,将W变换为反对称阵、传递阵B[8]。

(5)进行W*=10C变换,从而得到W的拟优一致矩阵W*。原理为:由C为B的最优传递矩阵,可将W*看作W的拟优一致矩阵。所以,由W*可以得到其权重值,即为W*的特征值,不再需要对其进行一致性检验。

(6)计算综合评定向量

3实际算例

某自主防空作战平台系统是新生事物,须要克服的各种技术难题种类繁多,研制进度受到技术成熟度的制约,故对其进行技术成熟度评估极为重要。按照前文所述模型及步骤,采用改进的层次分析法对该系统开展评估,步骤如下。

(1)建立评估指标体系。表3给出了按照目标层L(系统级)、中间层Ui(1级)和基本层Vij(2级)的形式排列得到的三层次体系结构。

(2)确定评估指标集和评估等级集。

(3)建立隶属度矩阵。组织25位专家对某自主防空作战平台系统技术成熟度进行评估打分,汇总专家评分表,计算结果如下:

R1=

R2=

R3=

R4=

R5=

R6=

R7=

R8=

R9=

(4)确定Ui和Vij的权重系数,并据此得到权重向量。运用改进的层次分析法编程并计算,结果如下:

(5)计算综合评定向量：

(6)计算综合评定值：

取D=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]T,则L=B×D=5.578 8,取6。即某自主防空作战平台系统的技术成熟度等级为6级,满足演示验证立项要求。

通过以上分析和计算过程可以看出,用改进的层次分析法对某自主防空作战平台系统技术成熟度进行评估,计算科学简便,降低了主观成分对评估结果的影响,从而提升了技术成熟度等级评估的精确性与实用性。

4结束语

本文在研究技术成熟度评估方法的基础上,结合平台项目实际,构建了某自主防空作战平台系统的TRA指标体系。此外,采用改进的层次分析法建立了TRA模型,在理论上实现了客观合理地对某自主防空作战平台系统技术成熟度的评估工作。本文给出的模型结合实际、科学合理,具有较强的可行性和可操作性,便于找出技术薄弱环节,从而在整体上提高性能,并可对各关键技术进行分析评估,从而为后期研制阶段技术的改进和集成优化提供参考。

参考文献：

[1]中国标准化研究院,中国电子科技集团公司,北京加值巨龙管理咨询有限公司.科学技术研究项目评价通则GB/T 22900-2009[S].济南:山东省标准化研究院,2009.

[2]吴燕生.技术成熟度及其评价方法[M].北京:国防工业出版社,2013:1-2.

[3]Britt B L,Berry M W,Browne M,et al.Document classification technique for automated technology readiness level analysis [J].Journal of the American Society for Information Science and Technology,2008(59):675-680.

[4]Altunok T, Cakmak T.A technology readiness level (TRLs) calculator software for system engineering and technology management tool [J].Advances in Engineering Software,2010(4):769-778.

[5]张新国.国防装备系统工程中的成熟度理论与应用[M].北京:国防工业出版社,2013:67-73.

[6]杨建军.武器装备发展系统理论与方法[M].北京:国防工业出版社,2008:204-205.

[7]汪应洛.系统工程[M].北京:机械工业出版社,2010:131-134.

[8]郭道劝.基于TRL的技术成熟度模型及评估研究[D].长沙:国防科学技术大学,2010:60-61.

(编辑：崔立峰)

Technology readiness assessment for an air defense combat platform based on modified AHP

XU Cheng, SUN Er-man

(Department of Airborne Vehicle Engineering, NAEI, Yantai 264001, China)

Abstract:Technology readiness assessment method for an independent air defense combat platform is studied to enhance its technology readiness level. This paper briefly introduces the studies on technology readiness level, builds the assessment model of technology readiness for the air defense combat platform and evaluates the technology readiness level with modified AHP, which offers a reference for the air defense combat platform’s technology readiness assessment and its improvement.

Key words:air defense combat platform; AHP; optimal transferring matrix; technology readiness assessment

中图分类号：E925.2

文献标识码：A

文章编号：1002-0853(2016)01-0085-05

作者简介:许诚(1958-)，男，四川会理人，教授，研究方向为导弹武器系统工程、系统管理与决策；孙尔蔓(1990-)，女，江苏盐城人，硕士研究生，研究方向为系统规划与管理决策。

收稿日期:2015-05-20;

修订日期:2015-08-11; 网络出版时间:2015-09-22 15:36