组合评价方法的装备维修性定性指标综合评价*

李　闯，徐　达，焦庆龙，何凯平，罗　业

（装甲兵工程学院，北京　100072）

组合评价方法的装备维修性定性指标综合评价*

李闯，徐达，焦庆龙，何凯平，罗业

（装甲兵工程学院，北京100072）

摘要：针对在新型装甲装备设计阶段对其维修性进行综合评价的需求，结合装备设计阶段的其维修性指标验证与评价的特点，构建了基于设计阶段的装备维修性综合评价定性指标体系，通过分析线性加权与非线性加权两种综合评价方法的特点，提出了利用两种方法组合对装甲装备维修性进行综合评价的方法，并将该方法应用于实例验证，所得结果与物理样机的实验结果一致，证明了本方法的可行性和科学性，对基于设计阶段的新型装甲装备维修性综合评价有重要参考价值。

关键词：组合评价，维修性，定性指标，综合评价

0　引言

维修性是指在给定条件下，使用所述的程序和资源实施维修时，产品在给定的使用条件下保持或恢复能完成要求的功能状态的能力［1］。维修性是装备的设计属性，在装备开始设计之时其相应的维修性要求以及标准就已经制定，影响维修质量和效率的因素都与产品的设计相关或者由设计所决定，所以一切决定装备维修性的根源就集中体现在了装备设计阶段［2］。由于我军初期装备研制主要依靠仿制国外装备，包括一系列的历史环境因素，导致我军在装备维修性方面重视程度不够，所以维修性方面的相关研究工作在很大程度上落后于国外，一直以来我军主要通过物理样机对装备维修性进行验证与评价工作，但面对功能繁多、组成复杂的装备需求，无疑会延长装备研制定型周期并且耗费大量人力物力，所以在装备设计阶段开展装备维修性的综合评价工作可以尽快落实维修性研制要求，对提高装备的维修性，缩短装备研制周期意义重大。

目前对于装备维修性定性指标的综合评价方法如层次分析法、模糊综合评判、灰色综合评价等，但需要大量的数据作为支撑，并且单一的方法避不开方法本身的局限性。本文通过分析线性加权综合评价模型和非线性加权综合评价模型的使用条件，根据装备定性指标的特点，提出了基于两种综合评价模型的组合评价方法，该方法可以使评价结果更加切合实际，对于装备维修性综合评价研究具有重要的参考性。

1　构建指标体系

图1　虚拟样机的装甲装备维修性综合评价定性指标体系

综合评价指标体系是对装甲装备维修性进行有效的综合评价的前提条件，若想得到科学准确的装备维修性评价结果，就必须慎重建立指标体系。指标体系的建立要充分考虑在没有物理样机的情况下，能够对指标进行验证与评价的可行性。本文在已有国军标《装备可靠性与维修性参数选择和指标确定的要求》的基础上，通过分析装备设计阶段单指标验证与评价的局限性，合理取舍指标条目，在保持指标体系主要内容的前提下，构建出适合于在装备设计阶段对其进行指标验证与评价的指标体系，为装备维修性综合评价提供指标数据。

构建综合评价指标体系的基本原则主要5个方面：科学性原则，指标体系的建立不能是凭借主观臆断去构建；层次性原则，指影响方案或者系统的评价指标体系都是有一定规律和特点的，要对这些指标详细分类分层，使得指标方便处理；全面性原则，如在构建装备维修性综合评价指标参数体系时，必须要反映所研究装备各个节点的维修性要求，能够全面、完整体现被评价方案或者系统的评价内容；可操纵性原则，主要是指选择装甲装备维修性综合评价的各项指标可以被验证评价等；适用性原则，是指构建指标体系时应该注意符合该领域的特点，具有明确针对性［4］。

结合上述方法和原则，构建出基于虚拟样机的装甲装备维修性综合评价定性指标体系，见图1。

2　指标权重确定

对于综合评价问题，正确合理地对指标体系进行权重赋值对综合评价结果的正确性具有关键性作用。对于同样一组指标体系的观测数据，如果赋予不同的权重数值，最终各方案的评价结果会有很大区别，甚至可以使评价结果相反，所以说对指标体系的各指标权重赋值的方法非常关键，选择方法时要慎之又慎。基于设计阶段的装备维修性综合评价是属于多指标、混合型的综合评价问题，其评价结果直接关系到我军新型装备的研制和定型工作，所以对于各项指标的赋权问题，应该慎之又慎，追求科学合理。

本文采用序关系分析法来确定各指标权重，序关系分析法是在常用方法-层次分析法的原理上改进而来的，它省去了层次分析法必须求解判断矩阵的缺点［5］，过程如下。

然后邀请专家给出x*i和x*i+1之间的重要性程度之比关系式

ri的赋值可参考表1。

表1　ri的赋值参考表

由表内容可知，当指标之间的序关系成立时，则会满足

对i从1到m-1求和得

又因为，则可以在两边同时加wm/wm，可得

故

3　基于线性加权与非线性加权组合的综合评价模型分析

本节在充分分析了线性加权综合评价法以及非线性加权综合评价法的基础上，结合基于虚拟样机的装甲装备维修性综合评价指标体系的情况，提出了将两者组合使用的综合评价方法，两者都有各自的特点，线性加权适合各指标相互之间影响不大的情况，非线性加权适合于各指标相互之间影响比较大的情况。从图1建立的基于设计阶段的装备维修性综合评价定性指标体系可以看出，第2层的7项指标之间是独立关系，每项指标的得分对于其他几项来说没有影响，而第3层中12项指标中的个别指标之间在一定程度上存在相互影响的关系，包括人因工程、可达性、标准化与互换性和防差错能力4项指标对应的下一层指标之间各自都有相互影响的关系，故可以利用非线性加权法对底层各指标之间进行评价，之后再利用线性加权法对上一层次7个指标进行评价，整个评价过程可以分为5次评价过程。该过程通过同时运用线性加权和非线性加权两种方法，使评价结果更加合理、切合实际。

线性加权综合法是比较直接的综合评价方法，原理易于理解，算法简单，应用广泛，在已知权重系数的情况下，对各个方案的指标值进行线性加权，其数学表达式如下所示［5］：

式中，wj为各指标权重系数，xij为第i个方案第j个指标的观测数据。从数学计算模型可以看出，本方法是指标的加和运算，所以说线性加权综合评价法主要适用于各个评价指标之间不相互影响的情况，也就是说每个指标对方案或者系统最终评价结果的影响是相互独立的，否则，指标间信息的重复性会造成评价结果的偏向性，即偏向重复信息，使指标权重的赋值失去意义，就不能正确反映出对方案或者系统的评价信息。加和的特点也更能突出各指标的实际作用。

非线性加权综合评价法，即加权几何平均算子，其模型表达式如下所示［5］：

非线性加权综合评价法适用于评价体系各指标间有较强关联的场合。从乘法运算可以看出，它主要体现评价体系中指标值较小的指标的作用，对指标值变动反应灵敏，有利于表现出各个方案之间的差别。

4　实例验证

根据前几节所讲述的方法，结合某轻型坦克方案设计阶段的虚拟样机模型，对基于虚拟样机的某轻型坦克3种设计方案设定维修任务（动力舱一体吊装）的维修性各指标进行实例数据采集验证所得各指标观测数据见表2。

首先对各指标进行序关系法的权重赋值，结合第2节所述步骤邀请专家结合虚拟样机特点，针对12项指标重要性程度之比进行排序，给出相邻指标间的重要性程度之比，并根据式（2），计算数据，结果见下页表3。

表2　3种方案动力舱维修任务各指标观测数据

表3　各项指标计算结果

表4　各指标权重值

由表内容，结合式（3）可知w*12的权重值，如下所示：

根据式（1）可得各指标权重值，见表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｝

根据上表内容，结合第3节内容分析，可以通过归一化的方法可以计算第3层指标间具有相关关系的指标权重，即前4个评价过程中各指标的权重，可得以下各指标权重，结果分别见表5～表8。随后分别带入式（5），依次计算各项指标的分值。

表5　可达性综合评价指标

表6　人因工程综合评价指标

利用非线性加权综合评价数学模型对可达性进行综合评价，根据式（5）可得3种方案该项指标的综合分值，结果如下所示：

利用非线性加权综合评价数学模型对人因工程进行综合评价，根据式（5）可得3种方案该项指标的综合分值，结果如下所示：

表7　标准化与互换性综合评价指标

利用非线性加权综合评价数学模型对标准化与互换性进行综合评价，根据式（5）可得3种方案该项指标的综合分值，结果如下式所示：

表8　防差错能力综合评价指标

利用非线性加权综合评价数学模型对防差错能力进行综合评价，根据式（5）可得3种方案该项指标的综合分值，结果如下所示：

通过上面的计算可以得到7项相互独立的指标构成的指标体系，各指标观测及评价数据见表9。

表9　7项相互独立指标观测及评价数据

本节采用主客观加法集成来计算7个指标的权重，利用第2节的方法对7项指标体系进行指标权重赋值，同样邀请7位专家结合虚拟样机特点，对各指标进行序关系法的权重赋值。

首先对指标进行编号，编号结果见表10。

表10　7项指标编号

针对7项指标，让各位专家讨论逐次选取最重要的指标，重新编号如表11所示。

表11　专家讨论后对7项指标的重新编号

表12　各参数数据

表13　各指标权重值

由表12的数据内容，结合式（3）可计算出的权重值，结果如下：

由w*7的权重值，结合式（1）可计算其余各指标权重值，总结w*j结果如表13所示。

由表13内容可得wj，结果如下：

wj=｛0.211 0.110 0.176 0.133 0.147 0.100 0.121｝

下面利用线性加权对：7个指标进行综合评价，根据式（4），结合表2观测数据和表12各指标权重值，可得3种方案综合评价值，结果如下所示：

从最后的综合评价分值可以直观看出，3种方案的维修性优劣排序应该是A、B、C。为了进一步验证该方法的可行性和科学性，特别对3种方案对应的物理样机的动力舱进行相同的设定故障维修试验，通过现场对各项维修活动的时间认真记录以及向资深维修工人的询问等方法多次测量取维修时间的平均值作为最终统计时间。试验结果如表14所示。

表14　3台受试装甲装备装备动力舱设定故障维修时间

从维修时间的长短可以直接说明装备维修性的好坏，显然对于A方案的维修时间最短，C方案的维修时间较长，即3种方案的维修性好坏顺序为A、B、C。其结果与本文理论方法的验证结果一致，这

亦可证明本节提出的方法的可行性和科学性。

5　结论

本文依据设计阶段的装备维修性的指标验证与评价特点构建了装备维修性定性指标体系，通过利用综合专家经验的序关系主观赋权法确定了各指标的权重，结合线性加权与非线性加权两种综合评价方法的特点，提出了利用两种方法组合对装备维修性进行综合评价的方法，并将该方法应用于实例验证，所得结果与物理样机实验结果一致，证明了本方法的可行性和科学性，这对基于设计阶段的新型装备维修性评价有重要参考价值。

参考文献：

［1］中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 9414.2-2012.设计和开发阶段维修性要求与研究［S］.北京：中国标准出版社，2012.

［2］吕川.维修性设计分析与验证［M］.北京：国防工业出版社，2012.

［3］徐达，王宝琦，吴溪，等.装备维修性定性要求综合评价方法［J］.制造技术与机床，2013（11）：27-30.

［4］许向阳.武器系统RMS参数体系建立方法［J］.舰船科学技术，2013，35（3）：98-101.

［5］郭亚军.综合评价理论、方法及拓展［M］.北京：科学出版社，2012.

［6］徐达，王宝琦，吴溪.基于虚拟样机的装备维修性人因分析方法研究［J］.机电产品开发与创新，2012，25（6）：98-100.

［7］XU D，WANG B Q，WU X，et al.The comprehensive evaluation method of equipment maintainability parameter based on multi-hierarchal gray correlation degree［J］. QR2MSE-2013，2013（5）：1510-1513.

［8］徐达，王宝琦，吴溪，等.基于多层次灰色关联度的装备维修性定性要求综合评价方法［J］.制造技术与机床，2013 （11）：70-73.

中图分类号：E917

文献标识码：A

文章编号：1002-0640（2016）04-0038-05

收稿日期：2015-04-05修回日期：2015-05-13

*基金项目：军队“十二五”武器装备预先研究重点基金资助项目（51327010202）

作者简介：李闯（1988-），男，河南南阳人，硕士。研究方向：装备保障技术与方法。

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