自行火炮武器系统操作性评价

张孟辉，黄希利，李 江

(1.装备学院 a.研究生管理大队; b.试验指挥系，北京 101416; 2. 63870 部队，陕西 714200)

现代自行火炮武器系统技术先进、结构复杂、操作空间狭小，对操作人员的要求越来越高，但人的能力毕竟有限，这种矛盾只有通过人机工程设计，使自行火炮武器系统的操作更符合人的生理心理特征，更有利于人的操作，才能有效解决。自行火炮武器系统的操作性好坏是指自行火炮的火力-火控系统按人机工程的要求进行设计，能否使炮手操作达到“方便、安全、正确”的目标。如果自行火炮操作性不好，不但炮手不能高效、安全、可靠地操作、使用火炮，难以充分发挥其作战效能( 有时甚至不能使用)，而且容易引起人为差错，产生故障或事故，严重威胁人员和装备的安全［1-3］。

在进行靶场定型试验时，依据人机工程设计的要求，对自行火炮武器系统的操作性进行科学评价具有重要意义。目前，靶场在进行自行火炮武器系统操作性评价时，主要依据炮手在火炮试验过程中对勤务性能体验的主观感受，存在指标选择随意、缺乏科学评价方法等问题。

1 自行火炮武器系统操作性影响因素分析

现代自行火炮武器系统的操作方式已由手动过渡为半自动和全自动，行驶方式也由牵引式向自行化方向转变，炮手与火炮的互动更加多元，活动空间进一步受限，这一切使人、火炮、环境的关系更为复杂。本文从操作性的“方便、安全、正确”的要求出发，重点考查火炮和环境对人员的影响。基于此，影响火炮操作性的主要因素有3 个:

1)操控性因素。指直接影响操作动作完成质量或降低操作效率的因素，包括3 方面内容:一是人的因素，即设计时是否考虑人的生理心理极限并留有足够余量，是否考虑人的生理心理特点和习惯，如系统反应时间( 指从火炮接收指令到完成射击准备所用的时间，其中人的动作包括装填和瞄准);二是功能分配，即设计时是否考虑人与机器各自的优势和不足，合理进行功能分配，如数据输入方便性( 使用火控计算机时，人工计算和换算量的大小); 三是人机界面设计，即显示器和控制器的设计是否符合人的生理和心理习惯，如显示器易辨性。

2)安全性因素。指影响人安全使用火炮的因素，包括2方面:一是操作环境中影响炮手安全的因素，如有害气体浓度;二是炮手在完成操作动作时可能影响其人身安全的因素，如安全连锁装置设计( 指是否在射击各个环节有可靠的安全连锁设计)。

3)容错性因素。人由于自身的生理心理特征，不能完全避免主观上的失误，容错性因素就是从客观上能避免这种失误的发生、降低失误发生后危害程度或缩短处置危害所用时间的因素。如射击保险( 指是否为装填手设计可靠的解锁装置来防止意外走火)、故障定位功能( 指能否为多种故障提供定位，进行辅助判断)等。

2 火炮操作性评价指标体系

通过对自行火炮武器系统操作性影响因素的分析，建立自行火炮武器系统操作性评价指标体系，其体系结构如图1所示。

3 自行火炮武器系统操作性评价模型

3.1 利用层次分析法确定权重

1)构造判断矩阵。对同一层次的各指标关于上一层指标的重要性进行两两比较，按照1 -9 标度法［4］( 见表1)构造两两比较判断矩阵。

图1 自行火炮武器系统操作性评价指标体系

表1 AHP 两两比较标度

设有n 个指标，采用表1 的两两比较标度对它们进行比较，其比值构成n×n 判断矩阵A，

2)一致性检验。设判断矩阵A 的一致性指标为CI，最大特征值为λmax，则

又有随机一致性指数RI，其取值见表2。

表2 随机一致性指数

通常，用相对一致性指数CR 作为检验判断矩阵一致性的指标:

若CR ＞0.1，则应该修改判断矩阵;若CR≤0.1，则该判断矩阵有较好的一致性，该判断矩阵有效。

3)计算权重向量。求取判断矩阵A 的最大特征值对应的归一化特征向量为R =( r1r2… rn)，即为对应指标相对于上级指标的权重值。

3.2 操作性的模糊综合评价方法

1)原始数据处理。对有量纲的数据进行去量纲化处理，并统一按照优、良、中、差(100、80、60、40)进行等级划分，对每组数据取平均值。

2)合成运算。利用模糊矩阵的合成运算原理，计算其评价结果。

设，最终评价结果为D;一级指标的评价结果为Di，其权重值为λi，i =1，2，…，n; 二级指标值为Dij，其权重值为，j =1，2，…，m。则:

一级指标评价结果

最终评价结果

4 应用实例

本文以甲、乙、丙3 种相同口径不同型号的自行火炮为例，对其武器系统的操作性进行评价，其中定量指标由同一测量系统连续进行3 次测量，定性指标由3 组测试者按照4个等级( 优、良、中、差)分别给出评价，测试结果如表3 所示。

4.1 利用层次分析法构造判断矩阵并计算权重

见表4。

表4 判断矩阵及权重

4.2 操作性的模糊综合评价

1)按照3.2(1)中步骤对表3 中的原始数据进行模糊处理，得到表5 的初始数据。如对火炮甲的作战转换时间: 当作战转换时间≤30 s 时，评定等级为优，评价值为100; 当30 s ＜作战转换时间≤35 s 时，评定等级为良，评价值为80;当35 s ＜作战转换时间≤40 s 时，评定等级为中，评价值为60;当作战转换时间＞40 s 时，评定等级为差，评价值为40;然后对3 组数据取平均值得到表5 的数据结果。

表5 对原始数据进行处理后结果

2)利用模糊矩阵的合成运算原理，进行数据聚合。

根据表5 中的数据，令:

设3 种火炮的评价结果分别为P甲，P乙，P丙。则:

代入数据计算得到最终评价结果为

从量化结果可知，乙种火炮综合得分最高，甲种火炮合得分次之，丙种火炮综合得分最低，故乙种火炮操作性好，甲种火炮操作性次之，丙种火炮操作性最差。综最

5 结束语

依据自行火炮武器系统操作性要求和试验评价相关规范，建立了自行火炮武器系统操作性评价指标体系，并应用模糊综合评价方法对自行火炮武器系统进行了操作性评价，实现了自行火炮武器系统操作性的定量评价，为自行火炮武器系统靶场定型试验中操作性评价提供了客观、有效的方法。

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