雷达装备保障系统效能综合评估

,,

(1.中国人民解放军95980部队,湖北襄阳431500;2.中国人民解放军93534部队,天津301700;3.空军预警学院,湖北武汉430019)

0 引言

雷达装备是国家战略预警系统的主要组成部分,可为空中进攻作战、防空反导作战提供灵敏高效的早期预警情报信息。保障系统是使用和维修雷达装备的所有保障资源及其管理的有机组合,是雷达兵部队保障力量的重要组成部分,其效能的高低既决定了能否对雷达装备实施及时、经济、有效的保障,又直接影响着雷达兵部队的整体作战能力。为确保雷达装备保障系统在预警作战任务中,能够提供及时高效的保障,就必须对保障系统的效能进行科学合理的评估。

目前关于雷达装备保障系统效能评估的研究所见甚少,但相关或相似领域的研究可为本文的研究提供参考。文献[1]系统分析了装备的“五性”(可靠性、测试性、维修性、保障性和安全性)特征对装备保障效能的影响,但所构建的评价指标过于定性,难以量化。文献[2-3]对军用飞机保障系统进行了评估,但所建立的评估指标体系未能全面体现保障系统的资源要素和管理要素。文献[4]采用模糊综合评判方法对通信装备保障系统效能进行了评估,但该方法在指标的量化过程中主观因素较多,不同的隶属度函数会导致不一致的指标量化结果。文献[5]研究了基于云重心方法的保障系统效能评估模型,但该方法在建立各项指标的云模型时随机性较大。文献[6]研究了基于FNP-ADC模型的弹药调度系统保障效能评估,但该方法中合理地描述装备系统工作状态及其转移过程难度较大。文献[7]研究了基于效用函数的装备保障效能评估方法,具有一定的参考价值。文献[8]采用层次分析方法(AHP)建立了具有3层评估指标的整机使用可靠性评估系统,其指标赋权方法可为本文的研究提供一定的参考。

基于以上分析,本文首先从影响雷达装备保障系统效能的主要因素出发,构建了比较全面的保障系统效能评估指标体系,在此基础上提出了一种层次分析法确定指标权重、定性和定量指标量化处理和线性加权综合计算相结合的大型相控阵雷达保障系统效能综合评估方法。

1 构建评估指标体系

1.1 保障系统构成因素

在装备综合保障学科专业领域,装备保障系统要素主要包括资源要素和管理要素两大类。一是资源要素。资源要素是形成装备保障能力的人力、物力、信息基础,主要包括人力与人员,供应保障,保障设备,技术资料,训练和训练保障,计算机资源保障,保障设施,包装、装卸、储存和运输等八大资源类要素。二是管理要素。只有保障资源还不能直接形成保障能力,需要将所有的使用与维修保障资源有机地组合起来,才能形成保障系统。装备保障体制编制、装备保障制度、装备保障方案计划等管理要素对于提高装备保障系统效能具有十分重要的作用。

因此,建立雷达装备保障系统评估指标体系时,应全面考虑各种保障要素,用以衡量保障系统中各要素符合满足保障需求的尺度。

1.2 评估指标体系

在综合考虑保障系统任务和构成要素的基础上,按照全面完整、层次分明、简明科学的指标确定原则,通过广泛的专家咨询并多次修改完善,建立了一套雷达装备保障系统评估指标体系,如图1所示。

图1 雷达装备保障系统效能评估指标体系

1.3 评估指标分析

1)人力与人员指标A1

人员是使用与保障雷达装备的主体,是战斗力的组成部分。必须要了解现有的部队人员结构在专业划分、技术水平、人员数量上是否能满足新型雷达装备使用和维修保障的需要。因此,从人员满编率A11和人员称职率A12两个指标进行量化评估。

2)供应保障指标A2

雷达装备的使用和维修需要大量的器材,主要包括备件和消耗品。供应保障是确定装备使用和维修所需器材的数量和品种,并使装备使用与维修中所需的器材能得到及时和充分的供应。为此,从保障器材配套率A21和完好率A22两个指标来衡量供应保障的好坏。

3)保障设备指标A3

保障设备包括使用与维修所用的拆卸和安装设备、工具、测试设备(包括自动测试设备)和诊断设备等。在装备综合保障工程中,确定保障设备的需求,主要是确定保障设备的品种和确定保障设备的数量。因此,选取保障设备配套率A31和完好率A32两个指标。

4)技术资料指标A4

雷达装备电气、机械、机电系统技术复杂,离开技术资料的指导,不仅不能正确使用该装备,而且也给使用与维修保障装备带来极大的麻烦。技术资料是技术人员正确使用与维修装备的基本依据,提交部队的各项技术资料文本必须充分反映所部署装备的技术状态和使用与维修的具体要求,要准确无误、通俗易懂。因此,选取技术资料齐套率A41和可用率A42作为评估指标。

5)训练和训练保障指标A5

新型雷达装备部署使用前,需要通过开展接装训练来提高人员技术水平,使装备部署后,能及时提供可担负使用与维修工作任务的合格人才,使装备迅速形成战斗力。这里,从训练过程管控和训练效果出发,选取人员参选率A51和训练不达标率A52作为评估指标。

6)计算机资源保障指标A6

新型雷达装备逐渐趋于软件化,装备中内嵌式计算机越来越多,其所消耗的资源和占用的管理时间也越来越多,计算机本身的保障问题,即计算机资源保障问题也变得十分重要。为此,从计算机软硬件配套率A61和可用率A62两个指标来衡量计算机资料保障的效果。

7)保障设施指标A7

保障设施是指保障装备所需要的永久性和半永久性的构筑物及其设备。在确定雷达装备保障资源要求时,保障设施是必须加以重点考虑的问题。由于保障设施建设周期长、投资大,为保证雷达部署部队时有配套的保障设施,必须对设施提前规划,同时应优先考虑利用现有设施的可行性。这里,选取保障设施配套率A71和完好率A72两个指标来考量保障设施的好坏。

8)包装、装卸、储存和运输指标A8

包装、装卸、储存和运输的目的就是计划、研究和管理为保证制造出来的装备到达部队时是可用的所必需的各种活动。这里,重点从雷达装备部署使用时的机动性A81和时效性A82两个指标来进行评估。

9)保障资源管理指标A9

保障系统包括装备所需人力、物力、信息等各种资源以及这些资源的管理。只有通过合理的管理,才能将分散的各种资源组成具有一定使用和维修功能的系统。这里,重点从雷达兵部队保障制度完备性A91、保障编制高效性A92、保障方案有效性A93三个指标来衡量保障资源管理的效果。

2 效能综合评估方法

雷达装备保障系统评价涉及因素众多,是一个非常复杂的过程,需要采用系统工程的思路来解决问题。为此,本文提出了一种层次分析法确定指标权重、定性和定量指标量化处理和线性加权综合计算相结合的综合评估方法。

2.1 评估指标权重的确定

鉴于目前尚缺乏足够的数据支持及对评估指标重要性的认识还不尽统一,运用层次分析法确定评估指标权重。层次分析法可将人们的思维过程和主观判断数学化,不仅简化了系统分析与计算工作,而且有助于决策者保持其思维过程和决策原则的一致性。

1)构建比较判断矩阵

结合图1中的评估指标体系,邀请专家集中讨论,采用1～9标度的专家赋值对同层指标两两比较量化,构造两两比较的层次分析法判断矩阵A。

2)求出判断矩阵A的最大特征向量

利用乘积方根法,将判断矩阵A按行将各元素连乘并开n次方,之后进行归一化,即可得出最大特征值对应的特征向量:

3)计算判断矩阵A的最大特征值

4)进行一致性检验

一致性指标CI为CI=(λmax-n)/(n-1)。

当CI/RI＜0.1时,可认为判断矩阵具有满意的一致性,特征向量就是所确定的各因素权重;当CI/RI≥0.1时,说明判断矩阵没有较好的一致性,应重新调整判断矩阵,获得满意的一致性。RI为随机一致性指标,可查表1获取。

表1 随机一致性指标RI

2.2 评估指标的量化处理

雷达装备保障系统效能评估指标体系由许多定量指标和定性指标组成,每个指标的性质和度量标准不同,需将指标进行量化。

1)定性指标

定性指标如部署机动性、保障制度完备性、体制编制高效性、保障方案有效性等采用专家集体打分法进行量化,即采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级制评分,优秀为100分,良好为85分,中等为70分,及格为60分,不及格为0分,求取专家集体打分的均值作为指标的量化评估值。

2)定量指标

定量指标区分效益型和成本型。

对于保障设备配套率、保障器材完好率等效益型成本,量化方法为

对于训练不达标率等成本型指标,量化方法为

式中,f i为第i个评估指标值,f Y为第i评估指标的满意值,f N为评估指标的无效值。

2.3 保障系统效能的计算

得到各个指标的评估值及其权重后,利用线性加权法来评估装备保障系统的效能。线性加权法的计算公式如下所示:

式中,E为保障系统的效能值,其理想值为100,w i为各评估指标的权重系数,y i为经过量化处理后评估指标值。

3 实例应用

某大型相控阵雷达是国家预警监视领域建设的重要装备,该型装备在组成结构、技术原理、布局部署、部队编制等方面不同于常规雷达,保障系统效能的评估还很缺乏,也没有相关保障理论与技术的资料可供参考。因此,以该大型相控阵雷达装备为对象,开展保障系统效能评估研究。

首先,结合图1中的评估指标体系,邀请专家集中讨论,构造的9个一级指标(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9)判断矩阵如表2所示。

表2 一级指标权重判断矩阵A

求解判断矩阵A,得出9个一级评估指标(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9)权重w i(i=1,2,…,9)为(0.25,0.125,0.062 5,0.062 5,0.125,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.25)。

一致性比率CR=0＜1.46,即判断矩阵A具有满意的一致性。

采用相同方法,确定二级指标权重,综合得到保障系统19个二级评估指标权重w j(j=1,2,…,19)为(0.125,0.125,0.062 5,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.031 3,0.031 3,0.062 5,0.062 5,0.031 3,0.031 3,0.015 6,0.015 6,0.015 6,0.015 6,0.083 3,0.083 3,0.083 3)。

接着,以该大型相控阵雷达保障系统为评估对象,对评估所需数据信息进行收集和统计,经过量化处理得到各二级评估指标值如表3所示。

然后,将表3中数据和对应的权重系数代入式(5)中,可求出该大型相控阵雷达装备保障系统综合评估值E=82.717,属于中等偏良好的范畴。

分析认为,评估结果与该型雷达装备的保障系统建设现状基本相符。并且,从保障系统综合评估值和各评价指标量化值还可以看出,要进一步提高该大型相控阵雷达保障系统的保障能力,需从增强保障人员的使用和维修技能、改善训练质量、优化保障体制编制三个方面入手。

表3 指标量化值

4 结束语

从雷达装备保障系统构成要素出发,建立了比较全面的保障系统效能评估指标体系。运用层次分析法确定了评估指标的权重系数,给出了定性指标和定量指标量化处理方法,构建了雷达装备保障系统效能综合评估方法体系。实例应用表明,该综合评估方法具有一定的可行性和实用性,可为同类型雷达装备保障系统效能的标准化评估提供参考。

[1]刘雪娇,尹铁红,谢奕.装备质量“五性”设计对装备保障效能的影响:基于结构方程模型的实证研究[J].装备学院学报,2015,26(6):37-42.

[2]祝华远,贾向军,孙明礼,等.军用飞机维修保障系统综合评估方法[J].四川兵工学报,2014,35(7):37-39.

[3]蔡忠义,陈云翔,李规正.主战飞机维修保障效能评估方法[J].火力与指挥控制,2016,41(9):57-60.

[4]葛大江,都明,周光彬,等.基于模糊综合的通信装备维修保障效能评估[J].兵器装备工程学报,2016,37(6):107-109.

[5]王永攀,杨江平,王敏,等.雷达维修保障系统效能的云重心评估[J].火力与指挥控制,2015,40(3):56-59.

[6]郭小威,吕晓峰,马登武.基于FNP-ADC模型的弹药调度系统保障效能评估[J].数学的实践与认识,2014,44(22):195-204.

[7]王琴琴,宋太亮,汤伟达,等.基于效用函数的装备保障效能评估方法[J].火力与指挥控制,2014,39(11):76-79.

[8]王晗中,常春贺,邓刚.大型雷达装备使用可靠性评估[J].雷达科学与技术,2014,12(1):29-34.WANG Hanzhong,CHANG Chunhe,DENG Gang.Research on a Service Reliability Evaluation Method of Large Radar Equipment[J].Radar Science and Technology,2014,12(1):29-34.(in Chinese)