车辆装备修理级别非经济性分析

饶若曦，唐彦峰，周 刚

(1.军事交通学院 研究生管理大队,天津 300161； 2.军事交通学院 军用车辆系，天津 300161)

● 装备保障 Equipment Support

车辆装备修理级别非经济性分析

饶若曦1，唐彦峰2，周 刚1

(1.军事交通学院 研究生管理大队,天津 300161； 2.军事交通学院 军用车辆系，天津 300161)

为科学、合理地确定车辆装备修理级别，提高非经济性分析的实用性和可操作性，针对现有方法操作性不强的问题，运用决策树模型和基于熵权的方法确定评价因素的综合权重，构建车辆装备修理级别非经济性分析决断模型。

修理级别分析；非经济性分析；逻辑决断流程；车辆装备

修理级别分析(level of repair analysis, LORA) 是一种权衡分析技术，是在装备的寿命期间内，尤其是研制阶段，对预计有故障的产品(一般指设备、组件和零件)进行非经济性或经济性分析，以确定可行的修理或者报废级别的过程[1]。

开展修理级别分析第一步是要获取基础信息，以作为后续决策的评价指标。这些信息包括MTBF(平均故障间隔时间)、单元费用、保障设备和人力要求等。第二步是通过已知的基础信息，判定待分析故障件是否存在优先因素执行非经济性分析。当不存在优先因素时，则需要进行第三步经济性分析。通过上述分析可作出修理级别决策，判定待分析部组件的修理级别或报废。在LORA中，非经济性分析是首要的考虑因素，约占修理级别分析工作的85%[2]，主要包括安全性、保密、法规或现行的维修方案、战备完好性、装卸运输和运输性、保障设备、人力与人员、设施、包装和储存等。

1 国内相关研究现状

国内一些专家运用层次分析法对修理级别进行了非经济性分析。如苗政等[3]提出运用层次分析法进行非经济性分析，其目的是通过建立层次图，运用层次分析法将非经济性分析的定性分析转化为定量分析，并建立判断矩阵，计算目标权重，以确定待分析故障件的修理级别；基于该层次分析法，吴昊等[4]提出利用专家打分法将定性评价指标量化，运用灰色关联分析对修理方案进行综合排序；柴晋飞等[5]建立了两级判断矩阵，优化了层次分析法在非经济性分析中的运用；王伟岩等[6]利用三标度简化判断矩阵并采用传递矩阵避免了一致性检验，改进了层次分析法模型；李鑫等[7]针对两级修理模式，实现了模糊层次分析法和灰色关联分析的修理级别综合评估。

这些方法以层次分析法为基础，将非经济性分析的定性分析转化为定量分析，运用数学模型进行计算，由于运算过程复杂，其在实际分析中操作性不强，影响了修理级别分析的准确性和实用性。本文通过建立基于决策树的逻辑决断流程，以非经济性分析来确定车辆装备的修理级别。

2 非经济性分析决策树模型基本理论

2.1 决策树理论

决策树(Decision Tree)法是以实例为基础的归纳学习算法，具有灵活、直观、清晰、运算效率高等特点。它是从一组无任何规则和秩序的数据中推导出一定规则进行分类，通常采用自上而下的递归方式，在决策树的子节点进行特征值的比较，并根据所建立的不同分类规则从该节点向下分支，最后的子节点就是分类结果。

2.2 基于熵权的综合权重确定

本文采用基于熵权的综合赋权法计算非经济性分析评价因素权重。熵(Entropy)是描述系统状态所包含的平均不确定信息量的一种度量。基于熵权确定评价因素权重的方法，简称熵权法，其依据各因素传输信息量的大小，即因素的熵值确定客观权重。具体赋权步骤如下：

(1)构造决策矩阵。假设非经济性分析问题中，产品集为M=(M1，M2，…，Mm)，因素集为C=(C1，C2，…，Cn)。产品Mi对应的因素Cj的值为aij(i=1，2，…,m;j=1,2,…,n)，则该问题的决策矩阵A为

(1)

将决策矩阵标准化处理，建立标准化决策矩阵V=(vij)m×n，其中

(2)

(2)标准化决策矩阵归一化。

(3)

(3)计算影响因素熵值Ej。

(4)

式中常数k与产品集总数m有关，且k=(lnm)-1，0≤E≤1。

(4)计算评价因素熵权w'j。

(5)

(5)计算影响因素综合权重。将专家认为的主观权重θj与熵权计算的客观权重w'j相结合，计算评价因素综合权重wj。

(6)

3 车辆装备修理级别非经济性分析决策树模型构建

本文在修理级别分析流程的基础上，建立系统评价体系，确定适用于车辆装备的非经济性评价因素，采用基于熵权的综合赋权法确定评价因素权重，从而构建非经济性分析决策树模型。

3.1 建立评价因素集

为使评价因素全面科学合理，充分考虑车辆装备特点，结合非经济分析原则，从装备的基本特性出发，参考GJB 2961—1997[8]，非经济性分析方法选取安全性、保密性、战备完好性、初始维修分配表、运输性、保障设备、维修人力等7个因素进行评价，确定评价因素的分值，进而构建车辆装备非经济性分析的评价体系。

为便于进行评价并保证评价准确度，根据各评价因素对非经济性分析的重要程度分为4个等级，为专家、专业技术人员和操作人员进行评分提供了直观的标准。评分标准见表1[9]。

(1)安全性。该因素通过考虑产品在修理中存在的危险因素以确定修理级别。

(2)保密性。该因素通过考虑产品在修理中存在的保密限制以确定修理级别。

(3)战备完好性。该因素通过考虑产品在修理中存在的战备完好性参数以确定修理级别，主要包括使用可用度和完好率。使用可用度指装备随时可用的程度，考虑除改进之外的所有不能工作时间；完好率即完好装备数占总装备数的比率。

(4)初始维修分配表。即装备在出厂时厂家为装备部分组(部)件制订的初始修理级别。

(5)运输性。该因素通过考虑产品在修理中存在的运输限制以确定修理级别。

(6)保障设备。该因素通过考虑产品在修理中存在的设备限制以确定修理级别。设备限制主要包括特殊工具和产品灵敏度限制。特殊工具限制指修理所需要的特殊工具将产品修理限定在特定的修理级别；产品灵敏度限制即在特定修理级别所需的产品灵敏度。

(7)维修人力。该因素通过考虑产品在修理中存在的人力限制以确定修理级别。人力限制主要包括熟练度和工作负荷。熟练度指在某一特定的修理级别对熟练维修人员数量的要求；工作负荷指在某一特定的修理级别对维修人员工作负荷的影响。

3.2 确定评价因素的综合权重

按照本文提出的基于熵权的综合权重确定方法和评分标准，由6名专家和维修技术人员首先对7个主要评价因素进行权重评分。数据经取整处理后得到决策矩阵，计算各评价因素熵值和权重(见表2)。

表2 评价因素决策矩阵及权重

3.3 构建基于决策树的逻辑决断模型

评价因素权重越大，评价因素在逻辑决断中优先级越高。在GJB 2961—1997的基础上，参考RCM逻辑决断流程，使用非经济性分析评价因素构建决策树模型的逻辑决策模型(如图1所示)。决策树模型由一系列的方框和矢线组成，决断的流程始于决断图的顶部，然后对问题回答“是”和“否”确定分析流程的方向，其逻辑决断流程为：

对待分析故障件进行修理级别分析时，首先判断是否存在优先因素进行非经济性分析，如果不存在，进入经济性分析决断；如果存在，进入非经济性分析决断。在非经济性分析决断中，按照评价因素的权重大小进行逻辑优先顺序排列，对于每一级评价因素若能确定修理级别即终止决断，并将分析数据输入至非经济性分析数据库；若不能确定修理级别，即进入下一级的逻辑决断，直至所有评价因素都不能确立修理级别，再进行经济性分析。

图1 车辆装备修理级别非经济性分析逻辑决断

4 结 语

本文构建适用于车辆装备非经济性分析的评价体系，确立评价因素权重，建立了基于决策树的修理级别非经济性分析决策模型。该模型确立了非经济性分析的逻辑决策流程，提高了实用性和操作性，为修理级别分析提供了新的思路。

[1] 马麟.保障性设计分析与评价[M]．北京：国防工业出版社，2012:134-152.

[2] 耿俊豹,金家善. 模块化装备修理级别分析技术的研究[J]. 中国修船,2002(1):42-44.

[3] 苗政，单志伟.层次分析法在修理级别分析中的应用[J].装甲兵工程学院学报，2004,18(4)：84-86.

[4] 吴昊,左洪福.基于改进层次分析法的民用飞机修理级别非经济性分析[J].飞机设计，2008,28(6)：46-49.

[5] 柴晋飞，刘庆华.高机动雷达修理级别分析的评估[J].电子工程，2009(2)：18-21.

[6] 王伟岩，马宇.基于改进层次分析法的舰载无人机系统修理级别分析研究[J].舰船电子工程，2011(4)：143-146.

[7] 李鑫，蔡景.两级修理模式下民机修理级别非经济性分析研究[J].火力与指挥控制，2015(7)：8-11.

[8] 国防科学技术工业委员会.修理级别分析：GJB 2961—1997[S].北京：国防科学技术工业委员会，1997.

[9] 闫旭.车辆装备状态维修对象及参数确定方法研究[D].天津：军事交通学院，2015.

(编辑：孙协胜)

Level of Repair Non-economic Analysis for Vehicle Equipment

RAO Ruoxi1, TANG Yanfeng2, ZHOU Gang1

(1.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Military Vehicle Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to determine level of repair for vehicle equipment scientifically and reasonably, and to improve the practicality and operability of non-economic analysis, considering the inferior operability of current method, the paper firstly determines the comprehensive weight of evaluation factors with entropy-based method and decision tree model. Then, it establishes a non-economic decision model for vehicle equipment.

level of repair analysis; non-economic analysis; logic decision process; vehicle equipment

2017-04-23；

2017-05-10． 作者简介： 饶若曦(1989—)，男，硕士研究生； 唐彦峰(1962—)，男，硕士，教授，硕士研究生导师．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.07.006

E246

A

1674-2192(2017)07- 0022- 04