基于RIMER的舰艇通信装备状态风险评价∗

赵 翀 杜荔红 赵 靖

（火箭军工程大学 西安 710025）

1 引言

对于当今世界水面舰艇而言，面临着海洋环境陌生而复杂多变、任务多样且周期长以及远离岸基保障等多方面的挑战。在实际执行任务过程中，通信装备可以说是舰艇的“嘴巴和耳朵”，具有时效要求高，速率要求快，保障难度大，运行时间长等特点。随着我军装备保障能力的提升，舰员对于装备的风险预测能力也大大加强。而对于舰艇通信装备的状态进行风险评价，能够及时发现装备运行隐患，大幅降低装备保障成本，显著提高任务执行效率，具有非常好的实际借鉴意义。并且，在实际任务过程中，通信装备的运行还是有诸多不确定性，给舰艇战斗力生成带来了一定的风险，对舰艇所担负任务的顺利进行构成了相当大的影响。

当前针对舰艇通信装备状态风险评价的研究处于空白状态。对于状态风险评价的研究主要集中在装备、工程项目领域，其主要研究成果集中在以下两方面：第一，装备项目指标体系评估研究。蔡秋慧等［1］从技术风险、管理风险、人力风险等角度构建了航天项目风险评价指标体系，包括4个一级指标及11个二级指标。蔺志强等［2］从主战装备保障能力、作战保障装备保障能力以及防护装备保障能力等4个方面构建了特种破袭战斗装备作战效能评估指标体系。望佳等［3］采用层次分析法、熵值法、模糊综合评价法等运筹学的基本方法构建了航空装备试飞风险评价指标体系，包括人员因素、飞机因素、管理因素和环境因素4个一级指标以及评估过后的39个二级指标。第二方面，装备风险评价模型应用研究。夏亮等［4］运用故障树分析方法对大型相控阵雷达系统进行定性分析，并转化为定量贝叶斯网络风险评价模型，最后利用软件进行仿真模拟。张桦等［5］运用BP神经网络对装备采购项目进行了风险评价模型构建，并实例运用到某采购项目中，验证了此方法对项目风险管理的可行性。邹树梁等［6］运用灰色网络分析法建立海上浮动式核电站建设项目的风险评价模型，并为相关建设项目风险规避提供了策略。

现阶段在风险评价方面的研究方法，大部分采用了层次分析法（AHP）或模糊综合评价法，这两类研究方法需要依赖专家的经验去进行判断，主观性较强且具有不确定性；也有部分学者使用了BP神经网络等方法进行研究，此类方法虽在一定程度上提高了计算精度，但对于数据的精确性要求相对较高，需要大量的数据样本支撑。鉴于舰艇通信装备运行情况及特点，本文选用基于证据推理算法的置信规则库推理方法（Belief Rule-Base Inference Methodology Using the Evidential Reasoning Ap⁃proach，RIMER）进行风险评价。

2 舰艇通信装备状态风险评价指标体系构建

本文在构建风险评价指标体系时以提升舰艇通信装备维护水平为研究的出发点，根据《海军装备使用保养规定》、《武器装备质量管理条例》等法规制度，以4M1E原理为依据，结合舰艇通信专家、舰艇通信部门干部以及军工企业负责人，在科学、系统、有效的构建方法指导下，构建舰艇通信装备状态风险评价指标体系，如图1所示。舰艇通信装备状态风险评价体系主要由人员风险、设备风险、管理风险、协同风险、环境风险5个主要指标及15个二级指标构成。

图1 风险评价指标体系

2.1 人员风险

舰艇通信装备操作人员是舰艇通信的关键因素。人员风险包括以下四方面：第一，操作人员的专业能力水平对通信装备的效能发挥具有至关重要的作用，若其操作能力、专业素质不全面、不过硬，未按规章或条令规范操作，很容易造成通信不畅。第二，应急处置能力不够也决定着任务的成功与否。信息化条件下的战场环境瞬息万变，应急情况随时可能发生，而对于应急演练方案不熟悉、操作不熟练则可能会发生误操作损坏装备的情况，严重时甚至会导致指令传递失败决定战场胜负。第三，通信部门涉及到大量的军事秘密信息，而一些年轻职手的保密意识相对较为淡薄，保密纪律执行不到位，造成军事秘密泄露，而这会对战场胜负构成直接且严重威胁。第四，操作人员在长期任务环境下面临着疲劳、晕船、压力大等思想问题，舰艇长时间航行，值勤人员工作单一枯燥，很容易产生疲劳感，这种疲劳感既来自于身体上的，也有心理上的。这对于装备操作尤其是应急情况处置是非常不利的，操作手疲劳作业所导致的操作失误，会直接导致装备运行风险隐患加大，影响通信装备运行。

2.2 设备风险

舰艇通信装备以及各类辅助设备的可靠性、稳定性，决定着能否完成收发信息任务，是战场信息传递的重要支撑。设备风险主要有以下两方面风险因素：一方面，任务舰艇所装配的通信设备如果性能不稳定，质量不可靠，易发生故障问题，对战备任务的完成质量进度有着非常大的影响。另一方面，舰艇通信装备长期处于高工况运行状态，若装备质量不达标，长时间的作战环境会导致其性能下降，若装备使用管理者没有按照保养规定进行定期维护和故障排查，那么通信设备的故障发生率将会大大升高。

2.3 管理风险

合理的舰艇通信装备管理规章制度和装备管理责任人科学的管理方法对舰艇通信装备效能发挥起着决定性的作用。结合当前装备管理现状，舰艇通信装备的管理风险主要包括以下三方面：第一，对舰艇通信装备的管理制度计划性差、针对性不强、可操作性差，无法为实际使用提供科学的维护保养，不利于实际作战运用。第二，通信装备管理者由于对维修保养的时间利用率不高，针对不同运行状态的保养计划方案缺乏适应性，对突发情况的准备不充分，管理者对关键时间点检查不及时，易造成装备带故障运行甚至装备损毁。最后，由于装备出厂时疏于监管与管理，会导致装备存在缺陷，质量不合格导致技术性能不达标，后期上舰调试安装后存在运行风险，需要重新返厂维修，影响舰艇装备完好率。

2.4 协同风险

军工企业和军方对装备的设计、生产、安装调试、维修等过程形成有效的配合协作，达成高效合作，对装备升级或维修对通信装备效能发挥是非常关键的。关于协同风险主要包括以下三个方面：首先，军方与企业由于从属关系的区别，在层级结构、管理方式、人员意识等方面有较大差异，管理理念和使命任务的不同会导致军地双方舰艇通信装备在研制过程中可能会出现进度偏差与观念分歧，对于整个装备项目合作的深度和有效性影响巨大。其次，军地双方在合同拟制、条款细则等方面没有界定清晰，可能会在后续合作中关系到双方核心利益的环节上出现分歧，导致整个项目出现纠纷。最后，军地双方协同是一项技术与管理兼顾的合作活动，若其中一方过于强调自身立场而不考虑对方实际，项目很难推动运行。特别是军工企业作为技术密集型企业，若对于所生产研发装备的技术有所保留，那么对作战效能发挥影响是非常大的，也很容易发生机会主义等不道德行为。

2.5 环境风险

运行环境是舰艇通信装备顺利完成任务的重要保障。环境风险主要表现在以下三个方面问题：首先，舰艇通信装备作为一种长时间运行的装备在运行过程中面临着高盐、高湿度、高温等恶劣的外部环境因素，导致设备遭受严重损坏，无法正常使用的情况，影响装备运行。其次，长时间航行任务，会致使装备得不到充分的维护保养、停机检修工作，出现故障停机问题。最后，舰艇通信装备的零部件、备件在市场中较为稀少，会使得维修保障所必需的原材料及仪器设备的维修难度升高，装备不能得到及时的维修更换。

3 基于RIMER的舰艇通信装备状态风险评价

RIMER是曼彻斯特大学YANG教授提出的一种方法，其整合集成了D-S证据理论、多属性决策理论、模糊理论及传统IF-THEN规则库理论［7～8］。该方法可在数据信息较少且具有一定模糊性的情况下，结合证据推理合成方法，最大程度克服信息不确定性影响，提高风险评价的准确性、科学性及合理性［9～11］，共包括以下5个步骤。

3.1 构造置信规则库

置信规则库由“If-Then”规则组成，其运用统一的框架结构展示各个指标的区间范围及取值［12］，可有效反映输入信息与输出结果的关系。

上式中，Pik表示在第k条规则中第i个条件的取值；Tk表示前提条件的个数，βlk表示第k条规则的前提条件成立时结论为rl的信度，且若βlk等于1，表明第k条规则是完整的，反之则是不完整的。σ1表示第k条规则的第i个条件的权重，可反映此条件下的数值相较于其他数值的重要程度。

3.2 转换输入数据

aij表示输入指标xi对属性Pij的匹配程度，Pij是第i个指标的第j个参考值，ψ(xi,pij)表示输入值xi与参考值Pij的相似程度。由于数据类型的不同，ψ(xi,pij)的计算分为以下三种情况。

当规则前提项为离散序列时，其计算公式为

若输入值为某个单点，则其匹配度为

上式中，[p,q]表示输入数据的取值范围。若为1；当xi远离会递减。

若输入值为专家学者的主观经验判断，其匹配度也就是其信度，即aij=εi。

3.3 计算激活权重

设输入数据所对应的第k条规则可转换为，且所有的前提条件均可用“^”进行连接，则表示输入信息对第k条规则的前提项的匹配程度。ϑi表示相对权重，其计算公式如下：

对pk进行归一化处理即可求得激活权重ωk，而θk表示第k条规则对于前提条件m的相对权重。

3.4 构造基本可信数

基本可信数的构造公式如下：

公式中ml,k是第k条规则的第l个结论的基本可信数，表示与权重有关的不确定性，而指由数据不完备信息所引起的不确定性，且

3.5 置信度计算

经过上述计算，假设置信规则库中有S条规则被激活，由式（8）可求得以 及βl、βR、βT，其分别表示低风险、中风险及高风险。

4 案例分析

某驱逐舰支队拥有我军目前最先进的主战舰艇，该单位下辖多艘最先进的导弹驱逐舰和导弹护卫舰。近年来，随着海军战略转型的深入，由近海防御战略转为远海防卫，该单位的舰艇执行任务更为多样，具有任务多，时间长，强度大的特点，而该单位也具有相当强的舰艇通信装备使用经验和通信装备业务专家，因此，本案例以该单位的某型导弹驱逐舰通信部门为依托，进行通信装备状态风险评价模型的实际应用。

4.1 舰艇通信装备状态风险评价

该舰艇通信装备风险指标包括定性类以及定量类，各个指标的取值范围如表1所示。

经过调研考察，邀请专家进行打分，各项指标的具体得分如表2所示。

4.1.1 置信规则库构造

根据专家给出的各个指标的概率参数可相应构建置信规则库。此处以设备风险为例分析，假设各条规则的初始权重及前提属性的相对权重相等，均为1，则其置信规则库如表2所示。

4.1.2 输入数据转换

此处以设备风险为例计算，已知其两项指标的打 分 结 果 分 别 为U21=(优，0.2)(良，0.8)),U22=(88%,1),将其代入式（3）、式（4）可得，ψ21(优,良,一般)=(0.2,0.8,0)，ψ22(88%,100%)=0.4 ，ψ22（88%,80%）=0.6。

表1 舰艇通信装备状态风险评价指标

表2 设备风险置信规则库

4.1.3 激活权重计算

根据求得的转换数据结果可知，表2中的第1、2、4及第5条规则被激活，运用式（5）、（6）可求得各条规则归一化后的激活程度ωk，ω1=0.36,ω2=0.24,ω4=0.24，ω5=0.16。

4.1.4 计算基本可信数

利用式（7）求得设备风险的基本可信数，具体结果如下。

4.1.5 置信度计算

通过式（8）可求得其置信度，具体如下。

由结果可知，设备风险发生高风险、中风险及低风险的概率分别为15.61%，30.73%，53.66%。同理，人员风险、管理风险、协同风险、环境风险及总体风险等级也可求得。限于文章篇幅，此处不做具体展开，仅展示最终结果，如表3所示。

表3 风险指标的信度

根据以上结果可得，风险等级最高的一级指标为协同风险，该指标所显示产生的风险级别较高，对舰艇通信装备运行影响较大，可能会加速运行过程中风险故障的发生率，应将其列为重点指标进行管理。综合可信度计算结果，该舰艇通信装备风险总体上属于中风险。

4.2 对策建议

根据运算结果，针对性地提出如下对策建议：对装备运行风险而言，协同风险与管理风险所体现的关联度较高，对装备运行具有较大影响，应采取有效的措施，及资源进行强有力的风险管理。关于军地双方的协同风险，军工企业与军方应加强沟通，互利互信，本着对武器装备战斗力负责的态度进行装备的生产验收；在企业中构建党委领导下的风险管控组织，使管理人员分工明确，权责统一，将军地双方领导纳入进来，共同面对装备生产过程中出现的问题；同时签订更为科学、完备的生产合同条款，明确军地双方所应负责的内容；并在保证不影响企业知识产权等双方核心利益的前提下，增强装备军地双方维护保养技能及厂家技术的交流与互动，提高装备使用者科学操作、维护装备的习惯，同时也促进军地双方彼此的学习与进步，发挥各自的特点与优势，达到资源互通、信息共享和成果共赢的目标，不断提升合作深度，提高装备质量和效益。针对管理风险，驻场军事代表应加强装备生产的监督与控制，定期或不定期地对装备质量进行抽查以及项目进度检查等，把生产管理工作落实、落细，确保所生产的通信装备可以按照既定的质量性能、商定的技术标准，在规定的技战术性能指标予以交付，以保证装备最大限度的发挥其效能；装备使用管理人员应当严格遵循维修保养相关的规章制度要求定期维护，科学制定保养计划，达到装备性能的长久保持。

相比以上两者风险指标，环境风险、人员风险及设备风险的风险等级较低，但根据装备使用实际也应对其进行适当管理。针对环境风险，由于装备自身具有一定的抗腐蚀性、防水密封性，故障的发生频率与概率相对较低，应做好日常保养维护，而对于更加重要的管理维护环境及市场环境而言，装备管理操作人员应密切关注装备运行情况、维护保养时间等内外部关键信息，增强对于装备可能出现的风险隐患的敏感性，在任务间隙和关键运行过程对装备保养工作做好落实；装备管理责任人应利用管理工具制定科学合理的风险应对方案与应急预案，充分预估运行过程中可能遇到的风险，形成具有可操作性和预判性的风险管理方案。应坚持定期检查制度和装备巡检制度，厂家对于易发生故障的装备，应定期指派专业技术人员进行检查与维修，将风险扼杀于萌芽状态，避免装备带故障运行的情况。关于人员风险，应定期对所属人员进行培训教育、专业知识考试，其中主要包括保密教育、方案预案学习、应急情况处置等方面，定期开展通信部门的操演训练，不断提高通信装备操作管理人员的应急处理能力和风险防范意识，树立全员风险管理意识，增强风险防范的责任感和自觉性，形成规范化、制度化的风险监督与安全操作机制。

5 结语

随着对战场态势感知重要性的提高，舰艇通信装备的状态运行评价将是未来舰艇保障的发展趋势。本文所构建的基于RIMER的风险评价体系可为舰艇通信装备的维修、保障提供新的思路，为快速发展的舰艇通信装备提供状态评估的理论依据。本文所研究的方法通过实例验证表明具有一定的可行性，可以为各型舰艇通信装备的风险评估提供参考。