武器系统维修性综合评价方法的研究

杨明华，王国刚，韩小平，梁 涛

（1.装甲兵工程学院 兵器工程系，北京 100072；2. 广州军区装甲装备修理大队，湖南 郴州 423026）

0 引言

1 评价思路

影响度是指在评价指标对评价对象维修性水平的影响，即指标理想状态（评价得分为满分）下，得到系统的维修性评价综合指数，相对于真实的系统维修性评价综合指数的增长率。依据影响度定义本文给出影响度△计算公式：

式中：per'（WQ）—系统指标理想状态下的维修性指数；per（WQ）为系统实际的维修性指数。△是一个没有量纲的量，△越大表明系统的维修性水平越低评价对象的可改进空间越大。

为获得系统维修性评价综合指数，首先将系统级向部件级自上而下分解，根据现有工程经验数据求得系统各组成部件在系统维修性评价中的权重，通过指标关联度和有向图构建武器系统组成部件评价模型，采用基于关联度矩阵积和式[4]的方法对各组成部件的维修性进行评价。对于矩阵A=（aij）n×n的积和式的计算公式[3]为：

对系统维修性综合评价模型的关联度矩阵求积和式，可综合考虑矩阵中每个元素及它们之间的关联关系，并可作为维修性综合评价的指标。通过求关联度矩阵积和式对复杂系统进行维修性评价是一种简单易行的评价方法，不仅考虑指标自身的影响，也考虑各指标之间的相互关系的影响，能全面评价各组成部件的维修性。

2 评价过程

2.1 维修性评价指标的选取

作为武器装备的重要组成部分，武器系统是装备规模最大、最复杂的分系统之一，其较好的维修性水平也是整个装备满足可靠性指标要求的重要保证[5]。武器系统主要包括：火力部分（H）、火控系统（K）和综合信息系统（Z）三部分。

以武器系统设计准则和使用要求为依据，选取可达性、装配与拆卸性、标准化与互换程度、检测诊断性能和人因工程五项指标作为武器系统及其组成部件维修性评价的指标[6]，并分别用A、B、C、D、E 来代替。

本文提出的网页评分算法采用一种改进的Nutch算法实现，其核心是引入网页有效性得分算法，该算法分别制定内、外链接的有效性评分标准，并根据从不同角度获取的评分值，确定链接得分的权重生成评分因子。

2.2 部件维修性综合指数计算

表1 维修性评价指标关联度Tab.1Maintainabilityevaluation correlation

由于各评价指标之间的关系并不是相互独立的，具有程度不同的相互影响，称其为“关联度”[7]。参照美军标中规定的维修性评价指标得分[8]，采用0，2，4 分值标准来表示各指标间的关联度。4 表示指标之间的相关性很强；2 表示指标之间的相关性较弱；0 则表示指标间不相关，即不存在影响。表1 为所选取的维修性评价指标的关联度。

由表1 可以看出指标之间的影响关系并不是对称的，是具有方向性的。比如：可达性对检测诊断性能的关联度是4，但检测诊断性能对可达性的关联度则是0，也就是说检测诊断性能对可达性没有影响。

在维修性的评价过程中，应用积和式可以将各指标间关系较好地表征出来，从而较好地解决了指标间相互影响的问题[9]。表2为武器系统组成部件综合权值矩阵，v1～v5为维修性指标得分值，非对角线上数值为维修性指标间的关联度。

表2 武器系统组成部件综合权值矩阵Tab.2Weaponsystem componentsintegratedweightmatrix

维修性指标得分值v1～v5是基于Jack 系统进行维修性仿真试验后，再根据工程经验分析确定的。以评价指标中可达性（A）的评分过程为例进行说明，建立“0”到“4”的5 个评分等级后，利用Jack 系统中的可达性分析工具，建立肢体接触范围的包络区域，对区域进行分析，具体的可达性打分标准如表3 所示。

表3 可达性打分标准Tab.3Reachabilityscoringcriteria

同理可以获得其它评价指标的评价得分。根据式（2）来计算维修性综合指数，设H、K、Z 三个部件的维修性综合指数分别为per（H），per（K），per（Z）。即组成部件的维修性综合指数为：

通过对各组成部件的维修性指标进行仿真试验分析，结合实际的维修经验，确定各部件的评价指标得分，如表4 所示。

表4 武器系统各部件维修性指标评价数据表Tab.4Weaponsystem evaluationofthevarious componentsmaintainabilityindexdatatable

依据表4 数据最终确定H、K、Z 各维修性综合权值矩阵分别如表5、表6、表7 所示。

将数据代入积和式后计算得出H 的维修性综合指数：per（H）=v1v3v2（v4v5+4）=2·2·4（4·2+4）=192。

将数据代入积和式后计算得出K 的维修性综合指数：per（K）=v1v3v2（v4v5+4）=2·2·2（4·2+4）=96。

表5 H维修性综合权值矩阵Tab.5Hmaintainabilitycomprehensiveweightmatrix

表6 K维修性综合权值矩阵Tab.6Kmaintainabilitycomprehensiveweightmatrix

表7 Z维修性综合权值矩阵Tab.7Zmaintainabilitycomprehensiveweightmatrix

将数据代入积和式后计算得出Z 的维修性综合指数：per（Z）=v1v3v2（v4v5+4）=2·4·2（4·2+4）=64。

2.3 组件评价指标影响度的计算

对于系统维修性水平的影响，各部件有着不同的作用权重。由于组成部件的影响程度大小是由其相对故障率决定的，所以部件的重要性权重确定以部件各自故障率的高低为依据。通过对装备列装单位的武器系统维修记录整理分析，再结合相似装备数据得到武器系统各组成部件的故障频率。由于采集的数据样本量够大，所以各部件的故障频率近似于自身的故障率。为方便数据处理，本文将故障频率看作故障率。对火力系统（H）、火控系统（K）、综合信息系统（Z）的故障率统计分析，得到归一化的组成部件故障率，即权重值（WH，WK，WZ）：

H、K、Z 三个组成部件对武器系统的维修性综合指数的影响程度是不同的。各组成部件相对于武器系统的权重利用组成部件工程经验数据以各组成部件故障率的高低为依据来确定[10]。将维修经验数据汇总，将故障率归一化后得到各组成部件重要性权重如表8 所示。

表8 武器系统各组成部件重要性权重Tab.8Theimportanceofthevariouscomponentsofthe rightweightweaponsystem

结合表8 中系统各组成部件权重值，代入各组件维修性综合指数计算得武器系统的维修性综合指数为：

per（WQ）=WHper（H）+WKper（K）+WZper（Z）

=0.352×192+0.542×96+0.106×64=126.4

以某部件（m）的维修性评价指标为例，设其在关联度矩阵中的维修性水平评分为N，满分为理想状态下维修性水平评分Nmax，则系统真实的维修性综合指数为：

定义式（3）中com 为集合{H，K，Z}。而组成部件m 的指标i 得分为满分时，系统的维修性综合指数应该为：

代入式（1），则部件m 的指标i 对系统维修性水平的影响度△为：

由特定的组成部件级维修性评价指标水平提升而带来的系统维修性综合指数的变化，即评价指标影响度，如表9 所示。

表9 各组成部件评价指标影响度Tab.9Variouscomponentsoftheevaluationindicatorsof theimpact

3 计算结果分析

分别计算各部件维修性指标评分为满分（即不考虑该指标对维修性水平的影响）时，系统维修性综合指数，以火力系统（H）维修性评价指标可达性（A）得分为4 时为例，H 组成部件维修性综合指数为：

perA（H）=v1v3v2（v4v5+4）=4·2·4（2·4+4）=256

则系统维修性综合指数为：

表10 各组成部件维修性评价指标影响度Tab.10 Variouscomponentsofthedegreeofinfluence maintainabilityevaluation

图1 组成部件维修性评价指标影响度变化图Fig.1 Maintainability evaluation components affect the degree of change chart

由图1 可以看出：C 指标的变化对武器系统维修性水平的影响最大，即对其进行相应的改进设计对系统维修性水平的促进作用最好，所以在改进设计时要着重考虑这方面的因素。D 指标变化对武器系统维修性的影响度最小，而且在H、K 组件上的影响度为0，说明D 指标在H、K 组件上已经几乎没有进步空间了，改进设计时H、K 组件上就不需要考虑对其进行改良提升。从整体来看，系统维修性水平提升空间较大，说明其相对维修性水平不高。

4 结束语

在综合考虑武器系统各组成部件权重和评价指标关联度的基础上，通过计算指标影响度对武器系统进行维修性的综合评价。这种评价方法没有局限于组件级的维修性综合指数的求解，而是通过分解组合的方式获得系统级的维修性综合指数，并对各指标的影响度进行了计算，体现了系统工程的思想。通过对影响度进行对比分析可以准确的确定各组成部件以及各评价指标对武器系统维修性水平影响程度的大小，定量的对维修性水平进行评价。使用这种方法还可以获得各评价指标的改进设计进步空间，系统的维修性水平相对自身的理想水平的差距等信息，有利于促进武器系统维修性的增长。

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