基于IDEF0-QFD 的装备保障能力需求分析方法

赵陆昊，阮拥军，张耀龙

（陆军工程大学石家庄校区装备指挥与管理系，石家庄 050003）

0 引言

装备保障能力是一定条件下实施装备保障行动和完成装备保障任务所需要的本领与水平，是军队战斗力的重要组成部分。随着科学技术和作战理念的不断发展，装备保障能力能否满足任务需求、装备保障能力需求与建设是否一致，成为影响战斗力提升的重要一环。在新形势下，如何紧贴装备保障能力需求，统筹形成装备保障能力需求与建设的一致性，提高装备保障能力建设军事和经济效益，是目前开展装备保障能力建设面临的迫切问题［1］。因此，全面细致地分析总结装备保障能力需求，是推动装备保障能力建设、优化完善装备保障系统的重要保证。

目前，关于能力需求分析的研究有了一定成果。文献［2］利用关联矩阵建立了能力需求构成框架，对装备保障指挥能力进行需求分析；文献［3］将案例推理和作战仿真相结合，测算装备保障能力需求；文献［4］借鉴联合能力集成与分析系统的活动流程，建立了指挥信息系统需求分析的过程模型；文献［5］使用物理-事理-人理方法论（WSR）对装备保障能力评估需求进行分析。而现阶段对装备保障能力需求分析的研究较少，且由于缺乏有效的方法与手段支持，仍以专家经验和定性分析为主，无法科学系统地建立装备保障能力指标，能力指标之间的重要关系也难以有明确、量化的结论。基于这一原因，本文提出了基于IDEF0-QFD 的装备保障能力需求分析方法，通过该方法可以将模糊、定性的专家经验反映到能力需求分析工程中，建立装备保障任务与能力指标的相互关系，并量化各能力指标的重要度。

1 IDEF0-QFD需求分析方法的总体思路

IDEF（integration definition method）是一套用于系统分析与设计的方法，从IDEF0～IDEF14（包括IDEF1 的扩展版本IDEF1X）共有16 套方法。IDEF0是IDEF 方法家族中用于描述系统的功能活动及其联系的建模方法，基本思路是结构化分析，用严格的自上而下逐层分解的方式，得到有明确范围的细节表示，将复杂系统简单化，将抽象系统具体化［6］，既能使系统设计高度集成，又能细化系统分工，被广泛地用于复杂系统的分析。利用IDEF0 对装备保障任务进行分析，可以实现对装备保障任务的独立无重复划分，使装备保障任务体系更加简明清晰。

QFD（quality function deployment）是一种产品开发和质量保证的方法论，以顾客需求驱动产品开发，通过图形化的分析方法，可以将顾客需求转换为产品的设计要求、工艺要求、零部件特性。QFD 的核心是需求转换，可以在产品设计阶段就确定出决定产品质量的关键技术特性，从而为产品优化设计的具体实施指出方向、明确对象［7］。QFD 在运用过程中清晰直观，可以做到定性与定量相结合，有效解决了由于需求不明确导致产品从规划到生产各环节可能出现的盲目性。

需求是指由需要而产生的要求［8］。装备保障能力需求分析就是探索满足装备保障任务需要的装备保障能力，并在此基础上给出定量化的分析结果。装备保障能力需求分析实现的是装备保障使命任务到具体装备保障能力之间的转换。因此，装备保障任务决定了装备保障能力的建设方向，装备保障任务是确定装备保障能力需求的基本依据。IDEF0-QFD 利用IDEF0 的结构化分析功能，对装备保障任务细化，建立装备保障任务指标体系。根据任务与能力之间的映射关系，牵引出装备保障能力指标体系，通过QFD 质量屋工具，对不确定因素进行转换，最终得到装备保障能力指标的重要度排序，实现装备保障能力的定量分析。

IDEF0-QFD 方法在综合IDEF0 和QFD 的基础上，充分结合它们的优点构建了一个完整、有效的需求分析方法。

2 装备保障任务IDEF0 模型

IDEF0 模型由一系列图形构成，基本元素是盒子及箭头，如图1 所示。盒子代表活动，箭头表示由活动产生的或活动所需要的信息或真实对象，分别有输入、控制、输出与机制4 种。输入表示这个活动所需要的数据，控制说明了进行活动的条件或环境，输出的是经过活动处理的数据，机制则指出了活动是由什么来完成的。使用IDEF0 对装备保障任务从顶层开始，逐层分解得到有明确范围的细节表示，最终得到任务的详细描述。

图1 IDEF0 的基本单元Fig.1 Basic unit of IDEF0

2.1 建立A0 图

A0 图是IDEF0 的顶层图，能够清楚地表达出装备保障任务的总体结构关系。装备保障活动是描述完成装备保障任务的具体行为，一项装备保障任务对应一个装备保障活动集合，通过对战时可能进行的装备保障活动进行分析，抽象提取出战时装备保障任务，主要有指挥控制、维修保障、供应保障、防卫与防护和数据支撑5 项。以这5 个模块为基础，应用IDEF0 建模方法，得到装备保障任务的A0图，如下页图2 所示。

图2 装备保障任务A0 图Fig.2 A0 diagram of equipment support task

2.2 指挥控制任务分析模型

指挥控制任务是指指挥员及指挥机构的装备保障要素对装备保障运筹谋划、筹划设计、督导调控等的一系列任务。根据IDEF0 的分析方法和规则，将指挥控制模块进行分解，得到指挥要素构建、保障筹划、保障控制3 个子模块，如图3 所示。

图3 指挥控制任务分析模型Fig.3 Command and control task analysis model

2.3 维修保障任务分析模型

维修保障任务是在装备受损时执行的任务，通过采取各种技术活动及相应的保障性措施而保持、恢复装备规定的技术状态。用IDEF0 对维修保障任务分解，得到维修保障任务分析模型，如下页图4所示。

图4 维修保障任务分析模型Fig.4 Maintenance support task analysis model

2.4 供应保障任务分析模型

供应保障任务是指根据部队作战任务、装备数量及其技术状况、器材弹药消耗规律、器材弹药消耗限额、预置预储情况等，对维修器材、弹药进行的筹措、储备、供应、保管等的任务。对供应保障任务分解，得到供应保障任务分析模型，如图5 所示。

图5 供应保障任务分析模型Fig.5 Supply support task analysis model

2.5 防卫与防护任务分析模型

防卫与防护任务是指为防止敌人袭击破坏或其他损坏，采取警戒、防护措施以保证人员、物资、装备及设施、设备安全的任务。对其分解得到防卫与防护任务分析模型，如下页图6 所示。

图6 防卫与防护任务分析模型Fig.6 Defense and protection task analysis model

2.6 数据支撑任务分析模型

数据支撑任务是指通过实时掌握装备保障综合态势，提供对保障资源、保障需求和保障行动相关数据查询、统计分析等保障，为装备保障筹划计划、指挥控制、组织实施和效果评估等活动提供支撑。对其分解得到数据支撑任务分析模型，如图7所示。

图7 数据支撑任务分析模型Fig.7 Data support task analysis model

经过IDEF0 建模，对装备保障任务进行分解，得到了具有层次结构的装备保障任务指标体系。如图8 所示。

图8 装备保障任务指标体系Fig.8 Equipment support task index system

3 任务与能力的映射分析

装备保障能力需求是为完成装备保障任务所应具备的能力，装备保障任务是对装备保障能力的约束与要求。进行装备保障能力需求分析是实现装备保障任务到装备保障能力的转换，实际上就是将任务指标转换为能力指标，落脚点在能力指标的体现上。要得到用能力指标描述的装备保障能力需求，则应以装备保障任务指标为映射源，按照从微观到宏观、从具体到抽象的思路，转换得到装备保障能力指标。转换时，可以是“一对一”或者“一对多”的映射关系，并且应满足以下原则：

1）装备保障能力指标应能全面反映装备保障任务所需的内在能力；

2）装备保障能力指标所表达的含义明确，指标间尽量相互独立。

根据装备保障任务指标体系得到装备保障能力指标体系，如图9 所示。

图9 装备保障能力指标体系Fig.9 Index system of equipment support capability

4 装备保障能力需求的QFD 分析

QFD 以用户需求驱动产品开发，将用户需求的模糊的定性描述转换为具体明确的产品质量特征，质量屋（house of quality）是实现这种转换的工具，是QFD 方法的核心。运用QFD 对装备保障能力需求进行分析，实际上是运用质量屋直观的矩阵框架实现装备保障任务与装备保障能力关系的量化分析，对装备保障能力需求进行权重排序，并应用到装备保障能力建设过程中。质量屋一般由几部分广义矩阵组成：

1）左墙——输入矩阵。表示顾客的需求及其重要度，即装备保障任务的需求及其重要度；

2）天花板——技术特性矩阵。表示对应于客户需求的产品特性要求，即为满足装备保障任务所需的装备保障能力；

3）房间——相关关系矩阵。表示顾客需求与技术特性之间的关系，即装备保障任务和能力之间的关系程度；

4）屋顶——自相关矩阵。表示技术特性矩阵内各项目的关联关系，即装备保障能力的自相关矩阵；

5）右墙——评价矩阵。评价矩阵指竞争性或可竞性分析比较，从顾客的角度评估产品在市场上的竞争力，即针对装备保障任务需求提出的装备保障能力指标满足度；

6）地下室——输出项矩阵。表示技术特性的评价情况，即装备保障能力的重要度。

4.1 装备保障任务重要度确定

上一节已经通过IDEF0 分析得到了装备保障任务指标体系，装备保障任务重要度是对各项保障任务进行的定量评分，可采用模糊综合评判法确定装备保障任务的重要度。

设装备保障任务集合U={u1，u2，…，um}；评语集V={v1，v2，v3，v4}={不重要，一般重要，比较重要，重要}，其取值依次为1、2、3、4。在此基础上，由专家对各项装备保障任务进行评判，确定隶属程度rij（i=1，2，…，m；j=1，2，3，4），rij表示任务ui对评语vj的隶属程度，则第i 个任务ui的评判结果用模糊集合表示为Ri=（ri1，ri2，ri3，ri4）。将m 个装备保障任务的评判集组成一个总的评价矩阵：

由相关专家给出ui作为模糊集，记为Ai，

式中，μe（e=1，2，…，m）为第n 个任务对模糊子集的隶属度，μe∈［0，1］。

由此可以得到模糊综合评判集Bi：

根据Bi可得到装备保障任务重要度值pi：

按照以上方法，得到各项装备保障任务的重要度，如表1 所示。

表1 任务到能力的质量表Table 1 Quality table from task to capability

4.2 建立相关关系矩阵

设装备保障能力集合T={t1，t2，…，tn}，关系指数kij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）表示第i 个装备保障任务与第j 个装备保障能力之间的相关程度值，取值越大，表示第j 项装备保障能力对第i 项装备保障任务的影响越大。通过专家经验法评判，采用五级权值，得出kij的取值，如表1 所示。

4.3 装备保障能力评价矩阵

装备保障能力评价矩阵是质量屋的输出，主要包括装备保障能力需求权重和绝对权重，根据上文中的装备保障任务重要度值pi和关系指数kij确定。

设第j 项装备保障能力需求权重为hj：

从表中可以看出，各装备保障能力重要度排名依 次 为t3、t2、t6、t9、t7、t4、t1、t10、t11、t12、t5、t13、t8、t15、t14、t16。保障控制能力、保障筹划能力、野战抢救抢修能力、供应行动能力的相对权重均大于9，在提高装备保障能力建设中是重要需求，需要首先考虑。与此同时，排序靠后的能力因素并不意味着不需考虑，也应予以重视。

5 结论

装备保障能力需求分析对于确定装备保障系统的结构及其效能优化有着重要作用，本文利用IDEF0 理清了部队战时装备保障任务，映射出装备保障能力，并通过QFD 实现了装备保障能力需求的定量分析，克服了传统方法纯定性分析的不足。基于IDEF0-QFD 方法的装备保障能力需求分析，可为装备保障能力的需求论证提供参考依据，使装备保障能力建设更加具体明确，具有一定的拓展应用价值。