全地形救护车需求论证方法研究

邹 渝，田应飞，何厚伯，万仁玲，刘俊艳，郑 然*

（1.陆军军医大学陆军卫勤训练基地，重庆400042；2.重庆嘉陵全域机动车辆有限公司，重庆402760；3.青岛科技大学经济与管理学院，山东青岛266061）

0 引言

陆军战场搜救包含定位、搜寻、营救、援助、转运和现场急救等行动。战场搜救体系是顺利遂行战场搜救任务的基础，包含装备体系和非装备体系。装备体系构建以现有专业常备搜救力量装备体系为基础，通过能力差距分析，确定战场搜救装备发展规划。一般来说，项目研制需要综合考虑装备体系贡献率、需求迫切程度、全寿命周期费用、技术成熟度和技术风险等因素[1-3]。全地形救护车能够适应山地、丛林、岸滩、沙漠、雪地等多种复杂环境，能够满足陆军战场搜救任务需求，实现搜救力量快速到达、高效施救，有效提高搜救体系作战能力。目前，国外全地形救护车论证、设计、运用相对成熟[4]。本文采用工程化方法进行全地形救护车需求论证与设计，通过结构化论证模式建立使命任务、作战能力、战技术性能和救护车分系统的逻辑联系，为提高全地形救护车战场搜救作战效能和作战适用性奠定基础。

1 需求论证与设计流程

全地形救护车需求论证与设计始于战场搜救使命任务，输出结果为战技术性能指标和分系统概要方案。论证与设计要以提高全地形救护车搜救体系贡献率为目标导向，采用定性定量相结合的方法，实现搜救任务到战技术性能指标、分系统的有效映射，突出需求牵引和技术推动。全地形救护车需求论证与设计流程如图1所示。

图1 全地形救护车需求论证与设计流程

2 全地形救护车需求论证

全地形救护车需求论证按照全地形救护车论证与设计流程，应用工程化方法，对论证流程进行有效规范。从论证方法角度讲，全地形救护车需求论证的关键在于需求分解和需求映射。需求分解就是将使命任务、能力需求和装备性能需求（战技术性能指标）逐层分解，得出定量、规范的指标体系。需求映射是通过映射方法，实现战场搜救作战使命任务向装备战技术性能需求的有效传递。

2.1 需求分解

需求分解主要是明确分解标准要求，规范分解步骤和模式，确保分解过程中需求描述的规范性。需求分解首先要确定边界，明确需求描述问题，确定需求描述内容。同时根据全地形救护车需求论证需要，确定需求描述粒度。然后根据战场搜救权威出版物（条令、任务清单、行动规程等），采用结构化方法进行逐级分解，使用便于论证专家、军事专家和技术专家理解的语言（自然语言、半形式化语言、形式化语言）进行描述，重点在于描述需求分解后的关联关系。最后进行需求描述一致性检验，确保需求分解描述的规范性。需求分解采用层次化方法，通过需求层次分析树（requirement unit analysis tree，RUAT）逐层分解。需求层次分析树模型如图2所示。

图2 需求层次分析树

需求分解的层次和粒度由需求论证需要确定，分解层次并非越多越好，粒度也并非越细越好，需要在论证过程中合理把握。需求论证过程中，需求分解按类别分为战场搜救作战使命任务分解、作战能力需求分解和战技术性能需求分解。

2.1.1 使命任务分解

战场搜救作战使命任务分解可以采用基于战场搜救任务的剖面方法。根据战场搜救任务阶段分解子任务，进行结构化描述。表1为结构化描述的典型形式。表1中子任务通常需要确定其重要度，常用方法有层次分析法、优序图法和专家打分法等。根据需求分解粒度，分解最后形成使命任务元空间，即所有元任务集合。元任务重要度等于子任务重要度与关联度乘积之和。即元任务满足

表1 战场搜救任务剖面

式中，mj表示元任务重要度；ki表示任务剖面中子任务i的重要度；rij表示元任务j与子任务i之间的相关度。

2.1.2 作战能力需求分解

作战能力需求分解是将概略能力需求进行分解细化，以便通过需求映射出战技术性能指标。全地形救护车作战能力需求不同于战场搜救体系能力需求，较之后者更加具体，描述需要更加规范。表2以机动能力为例进行能力需求分解。

表2 全地形救护车机动能力需求分解（示例）

2.1.3 战技术性能需求分解

全地形救护车战技术性能需求分解可直接采用需求层次分析树进行分解，得出性能需求元，客观全面描述全地形救护车战技术性能和重点性能需求。性能需求元之间应相互无耦合关系，这样才能便于后续设计过程中的使用。如发现有耦合关系，应重新进行需求分解。

通过全地形救护车战技术性能需求分解，建立需求分解指标体系。需求指标体系在内容上包含机动、搜寻、救护、信息和防护五大部分。机动性战技术性能指标主要包括战斗全重、外廓尺寸、单位功率、最大速度、单位压力、车底距地高、最大行程、加速时间、转向半径、制动距离、最大爬坡度、涉水深度、越壕宽度。其中，战斗全重、外廓尺寸和最大速度3项指标为后续设计、研制和试验中的重点性能需求指标，对全地形救护车遂行陆地联合搜救任务至关重要。

2.2 需求映射

需求分解建立了作战任务需求、作战能力需求和战技术性能需求的指标体系，之后需要建立从全地形救护车作战任务需求到作战能力需求，以及作战能力到装备战技术性能需求的映射。映射包括一对一、一对多、多对一和多对多等类型。映射关系（R）实质上是2个需求集合（A、B）直集的子集。即

从需求论证过程来看，作战任务需求由军事人员提出；战技术性能需求由工程技术人员分析；而作战能力需求则由二者共同完成。因此，需求映射方法要能够有效建立作战任务需求、作战能力需求和战技术性能需求的关系，便于论证人员工作协同和信息共享；还要具备需求重要度排序、需求指标辅助确定和需求满足度分析等辅助功能。

为此，引入质量功能展开（quality function deployment，QFD）方法用于建立需求映射[5-6]。QFD方法的核心为质量屋，基本构成如图3所示。

图3 QFD质量屋构成

在需求映射过程中，需要构建作战任务-作战能力映射质量屋和作战能力-战技术性能映射质量屋。2种质量屋构成含义见表3。

表3 2种质量屋构成含义

2.3 需求量化

基于QFD方法的需求映射为需求量化奠定了较好的基础。质量屋中的参数主要靠军事专家和工程专家来赋值。其中，需求重要度通常采用层次分析法和优序图法来得出；互关联矩阵通常采用专家打分来建立；自关联矩阵通常依靠专家经验确定；需求满足度和先进程度指数通常也采用专家打分确定。通常情况下，按照①~⑦顺序建立质量屋，最后形成全地形救护车作战能力需求方案和全地形救护车战技术性能指标方案，用于指导全地形救护车分系统设计。

3 全地形救护车需求论证实例

全地形救护车主要用于复杂地形环境下战场搜救分队开展伤员救治，能够满足2名重伤员或1名重伤员、2名轻伤员转运的勤务需求。全地形救护车需求论证最终“输出”为战技术性能指标，是进行全地形救护车概要设计的依据。概要设计通常由工业部门实施，旨在确定各系统概要方案，是全地形救护车研制的基础。全地形救护车由动力系统、传动系统、制动系统、行动系统、操纵系统、电气系统和医疗救护模块组成。在某型全地形救护车论证与概要设计过程中，指标间的冲突大量存在，例如：战斗全重与机动速度、各系统尺寸与医疗救护模块尺寸、担架位置与总体布局等。前文研究的需求分解和需求映射方法为解决上述问题提供了有效途径。经过论证与概要设计，某型全地形救护车各系统的结构布局如图4所示。

图4 全地形救护车主要系统结构布局

动力系统为柴油发动机，单位功率要满足机动性指标要求。传动系统包括前传动箱、变速箱、综合传动箱、液压系统等部件。制动系统选用液压盘式制动器，集成行车制动和驻车制动功能，满足全地形救护车战术运用要求。行驶系统采用H型链，能够提高全地形救护车越野通过性，是顺利遂行全域机动搜救任务的关键。操纵系统主要包括离合器踏板、制动踏板和油门踏板等。电气系统包含供电系统、起动系统及辅助装置、照明、信号系统、信息显示系统、排水系统、绞盘系统和雨刮系统等。医疗救护模块由担架、供氧瓶、急救箱和输液泵组成，加装搜救单元以后，可在各种复杂环境下开展伤员搜寻、救援、急救和后送行动。

在完成各系统设计基础上，进行全地形救护车总体布局设计，如图4所示。设计过程中除了满足主要战技术性能指标要求外，还要充分考虑装备等可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性和环境适应性等要求。此外，外形上还要考虑隐身防护和人机工效要求[7-9]。全地形救护车正面图、侧面图和展开图如图5所示。

图5 全地形救护车正面图、侧面图、展开图

4 结语

全地形救护车是弥补战场搜救体系能力差距的关键，其需求论证与设计是一项十分重要的工作。本文采用层次化方法，建立需求层次分析树，形成作战任务需求、作战能力需求和战技术性能指标需求。采用QFD方法，构建作战任务-作战能力映射质量屋和作战能力-战技术性能映射质量屋，建立需求映射关系，最终形成战技术性能指标体系，用于指导全地形救护车概要设计。实践表明，这种结构化的需求论证与设计方法具有较好的应用效果，能够促进军事专家与工程专家的高效协同，而且定性与定量相结合的方法能够有效提高需求论证与设计的科学性。在全地形救护车研制过程中，对于部分战技术指标之间存在的冲突，需要进行折中处理，以体系贡献率为目标，提高整体效能，这方面还需要后续进一步研究。