制造成熟度评价方法在装备方案论证中的应用

徐吉辉，梁 颖，亓 尧

（1.空军工程大学装备管理与安全工程学院，西安 710043；2.空军工程大学防空反导学院，西安 710043）

制造成熟度评价方法在装备方案论证中的应用

徐吉辉，梁 颖，亓 尧

（1.空军工程大学装备管理与安全工程学院，西安 710043；2.空军工程大学防空反导学院，西安 710043）

近年来，制造成熟度作为一种降低制造风险的有效工具，被引入到重大武器装备采办项目管理中，对于提高制造质量、控制风险起到了关键作用。在最新版的美军防务采办管理系统中，里程碑决策点A即转入技术开发阶段的审查强制要求制造成熟度达到4级。参考美军制造成熟度等级标准，结合我军采办实际，提出了一种基于熵值法的制造成熟度评价方法，并通过一个算例验证了该方法在方案论证中的有效性，旨在为装备研制的转阶段评审提供决策依据。

制造成熟度，转阶段评审，方案论证，熵值法

1 制造成熟度与装备采办阶段划分

随着大量高新技术在武器装备研制生产中的应用，由于制造知识不足而造成的进度拖延、性能下降、费用增长的问题也日益突出。为了更好地开展风险管理工作，美国先后提出了技术成熟度和制造成熟度的概念，其中制造成熟度（MRL）评价模型由美国三军联合制造技术委员会于2001年首次提出［1］，后经不断完善，2009年被美国国防部采纳，并于2011年开始在重大武器装备采办中全面推行，用于确定武器装备在各研制阶段中制造技术是否成熟，技术转移过程中是否存在风险，从而科学地管理武器装备生产［2］，取得了良好的效果。制造成熟度分为10个等级（各等级具体含义见下页表1）［3］。

美军在 2008年 12月发布的国防部指南5000.02《国防采办运行体系》中，武器装备采办过程描述为5个阶段和3个里程碑决策点，如下页图1所示。制造成熟度评价贯穿始终，在里程碑A、B、C决策点分别强制要求制造成熟度达到 MRL4、MRL6、MRL8。

我军装备采办阶段划分与美军有所不同，分为立项论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、生产定型阶段、使用保障阶段和退役处理阶段。但方案阶段工作内容与美军装备方案分析阶段类似，都要对备选方案进行评价考核，为转入下一步研制进行转阶段评审，因此，可以借鉴美军制造成熟度管理方法，以降低方案在后续研制阶段的技术风险。

2 基于熵值法的制造成熟度评价方法

2.1 评价指标体系的建立

2012年版的《制造成熟度等级手册》中提出了描述制造成熟度的9个要素，分别是：技术与工业基础、设计、费用与资金、材料、过程能力与控制、质量管理、制造人员、设施、制造管理。在此基础上，又将各维度细化为若干子要素，在每一等级上都设置了基于各子要素的等级标准［4］。因此，可以构造制造成熟度—要素—子要素的三级评价指标体系，如图2所示。

2.2 总体评价流程

在评价一项技术是否达到规定的制造成熟度等级L时，以上文所述的各子要素等级标准为基础制成调查问卷，邀请领域内的专家逐项进行判断。对汇总的结果设定一个阈值（［0.6，1］），超过该阈值即可认为达到此MRL等级。评价流程如图3所示。家进行评价，因此，异常值会对评价结果造成较大影响，并且由于专业知识的局限，专家在每轮评价中给出的结果可信度可能不尽相同。因此，本文以专家在每轮评价中的打分与其他专家打分的差距为基础为专家动态赋权，以减小异常值的权重，增加结果的准确性。

设xik为第i位专家对第k项指标的评分，则定义专家i与其他专家的差距di和专家动态权重λi：

2.3 专家权重计算方法

评价中由于多数情况下只能邀请少数几位专

2.4 基于熵值法的指标权重确定

由于目前缺少对指标之间重要程度的研究，因此，对指标权重的设置采用熵值法，这是一种客观赋权方法，可以避免人为因素的干扰，使评价结果更可信。在信息论中，熵是用来测度不确定性的量。熵越小，表示所含信息量越大［5］。熵值法计算步骤如下：

（1）计算指标j的熵值ej：

其中：

当指标j的值在各方案中全相等时，信息量最小，熵值最大ejmax=Klgn，因此，取K=1/lgn，使0≤ej≤1。

（2）计算指标j的差异系数gj和总差异G［6］

（3）计算指标j的权重wj：

3 算例

某型飞机研制项目方案论证阶段，对起落架分系统某项技术方案是否达到MRL4进行评价，阈值经专家讨论设为0.75。MRL4等级标准示例见表2（以材料要素为例）。

计算步骤如下：

（1）获得专家评分

以MRL4各要素及子要素等级条件为基础制作调查问卷，每一条标准设置3个选项，达到为1分，部分达到为0.6分，未达到为0分。邀请领域内4名专家打分。则xij为专家i对指标j的总分值与该指标下标准个数的比值。

（2）计算专家权重

由式（1）和式（2）计算得到4位专家的权重：

（3）计算指标权重

由式（3）～式（7）计算得到9项指标的权重：

（4）计算最终评价值a并得出结论

4 结束语

通过参考美军的制造成熟度影响因素划分，为制造成熟度建立3级评价指标体系，再以此为基础逐层进行问卷评估，利用每轮得到的评估结果对专家进行赋权，并应用熵值法对指标赋权，最终得到一项技术是否达到制造成熟度某一特定等级的判断。由于对每一等级都有相应的标准，因此，具有较强的精确性和客观性，同时又最大程度发挥了专家的作用。该方法可以应用于装备才办的方案论证阶段，也可以拓展到其他转阶段评审中，希望对今后制造成熟度评价工作和装备研制技术风险的控制起到一定的借鉴作用。

［1］李力.美国装备制造成熟度等级指南与风险管理［J］.中国航天，2012，27（10）：34-38.

［2］张健壮，史克禄．武器装备研制项目制造风险与制造成熟度［M］．北京：中国宇航出版社，2013．［3］彭绍雄，安进，王海涛，等．基于AHP和模糊综合评判法的战术导弹制造成熟度分析［J］.精密制造与自动化，2013，49（4）：14-18．

［4］王丽芳，蒋国瑞，黄梯云.基于支持向量机的技术成熟度预测［J］.科技管理研究，2009，29（5）：296-298.

［5］王婷婷，陈羿娴，马宽，等.基于工程信息采集的技术成熟度评价方法［J］.科学决策，2012，19（12）：61-73.

［6］陈炜钢，张敏芳，王静.基于贴近度的技术成熟度评估方法及应用［J］.技术经济与管理研究，2013，34（12）：16-20.

［4］OSD Manufacturing Technology Program in collaboration with the Joint Service/Industry MRL Working Group［R］. Manufacturing Readiness Level Deskbook，2012.

［5］马亚龙，邵秋峰，孙明，等.评估理论和方法及其军事应用［M］．北京：国防工业出版社，2013．

［6］谷震离.基于改进熵值法的MCAI软件评价模型研究［J］.计算机工程与科学，2010，28（7）：134-136.

Research on Application of Manufacturing Readiness Level Evaluation in the Plan Demonstration of Weapon System

XU Ji-hui，LIANG Ying，QI Yao
（1.School of Material Management and Safety Engineering，Air Force Engineering University，Xi’an 710043，China;2.School of Air and Missile Defense，Air Force Engineering University，Xi’an 710043，China）

As effective tool for manufacture risk reduction，Manufacturing Readiness Level（MRL）recently has played a key role in the major weapon acquisition project management to improve the manufacture quality and control risk.In the newest version of American Defense Acquisition management system，the technology at milestone A is required to reach MRL4.Referring to the MRL standards of America and taking into account of the weapon system acquisition in our country，this paper put forward the evaluation process for MRL evaluation based on entropy approach.Finally，an example is used for verifying and illustrating the model.

manufacturing readiness level，phase evaluation，plan demonstration;entropy approach

F204

A

1002-0640（2015）10-0104-03

2014-07-05

2014-10-07

徐吉辉（1974- ），男，山西闻喜人，教授，博士。研究方向：装备采办管理。