基于改进AHP和模糊评价的装备测试性参数选择

刘远宏，刘建敏，江鹏程，冯辅周

（装甲兵工程学院，北京 100072）

基于改进AHP和模糊评价的装备测试性参数选择

刘远宏，刘建敏，江鹏程，冯辅周

（装甲兵工程学院，北京 100072）

针对装备实际工程应用测试性参数多依靠专家经验或行业常规进行选择，导致所选参数适用范围小、随机性大等问题，提出改进的层次分析法（analytical hierarchy process，AHP）和模糊评价相结合的测试性参数选择方法。即依据装备可靠性、维修性和可用性初选出测试性参数，并将使用要求作为测试性参数定性评价指标，采用改进AHP方法计算评价指标因子权重，在此基础上采用模糊评价法计算测试性参数优先度，优选出测试性参数集，从而为测试性指标的制定奠定基础。最后以综合传动装置为例，采用该方法优选出精简的测试性参数集。

测试性参数；改进层次分析法；模糊评价

0 引 言

测试性定义为系统和设备能及时、准确地确定其工作状态，并隔离其内部故障的一种设计特性[1]。它与可靠性、维修性、安全性和保障性一样是决定装备效能的关键因素[2]。实际工程应用中装备测试性参数多依靠专家经验，或按照行业常规选择，导致所选参数集适用范围小，随机性大，存在重新增减参数的情况。对于复杂装备系统，仅用少数几个参数指标来描述测试性水平是不全面的，经不完全统计，参数总数超过100个，完全采用也不现实[3-4]。

目前常用的测试性参数优化选择方法主要有改进的层次分析法和聚类分析法[5-6]。聚类分析法中，重要程度必选下限、重要程度折衷系数、参数研制代价折衷系数等需要人为设定，带有较大的主观性。层次分析法比较适合于计算各指标因子的权重，但对具体模糊指标的评定不够准确，因此结合模糊评价法对模糊指标的评定较为准确的优点，提出基于改进的层次分析（analytical hierarchy process，AHP）和模糊评价的测试性参数选择方法。

1 测试性参数评价指标体系

对于给定的系统或设备，一般都有比较明确的可靠性、维修性和可用度目标要求，列出与测试性有关的要求，如连续工作、准确报告系统状态、最短的停机时间、有限的备件、最低的保障费用、特定技术等级要求、系统位置、BIT对系统的影响、联机测试频率计周期、安全性、BIT可靠性、对维修性的影响等[7-8]。通过对每项要求进行分析，可列出与该要求密切相关的测试性参数，如表1所示。常用的测试性参数主要有故障检测率（FDR）、关键故障检测率（CFDR）、故障隔离率（FIR）、虚警率（FAR）、平均故障检测时间（MFDT）、平均故障隔离时间（MFIT）、BIT的平均故障隔离时间（MTBFB）、BIT/ETE的平均有效运行时间（MBRT）、台检可工作率（BCS）、不能复现率（CNDR）、重测合格率（RTOKR）、未检测故障率（NDR）、未隔离故障（NIR）、多故障隔离率（FFI）、测试独立性、测试冗余性（TR）等。对于某个具体系统或设备不可能同时考虑上述所有要求，在对其进行测试性分析时，应根据其要求确定评价指标体系。

2 测试性参数选择原理

测试性参数选择流程如图1所示，首先采用改进AHP方法确定各评价指标的权重，然后采用模糊评价法确定各测试性参数优先度。

2.1 改进AHP方法确定评价指标权重

图1 测试性参数选择流程

改进AHP方法中，判断矩阵表示针对上一层次某因素对每一层次各因素的相对重要性给出的判断，这些判断用数值表示出来，写成矩阵形式就是判断矩阵。该方法中，目标层（测试性参数选择）与准则层（评价指标体系）间的判断矩阵的判断尺度为：pij=1评价指标pi与pj一样重要；pij=3，pi比pj稍微重要，pij=5，pi比pj重要得多；pij=9，表示pi比pj极端重要；pij=2，4，6，8则表示重要程度介于其中。其中参数评价指标权重计算流程如图2所示。

图2 测试性参数评价指标权重计算流程

其中判断矩阵P经行变换为P*过程为

经归一化后的判断矩阵按行相加归一化后得到各指标权值向量为

2.2 模糊评价法确定测试性参数优先度

模糊评价法中各评价指标的价值量用评价等级表示，指标拟分为5级，其等级分别定为0.9，0.7，0.5，0.3，0.1，其价值量集用E表示，即：

邀请多位专家对各参数进行评议，若认为参数的某一评价指标属于哪一等级，就投一票，统计各位专家对各指标的票数，便可获得参数评分表，计算出参数的评价指标归一化隶属度矩阵Ri，由此可得各参数的优先度Ni为

表1 使用要求与测试性参数间的关系

3 实例分析

GJB 5386——2005《履带式装甲车辆综合传动装置通用规范》对综合传动装置的可靠性、维修性等要求[9]为

1）在任一档位0～100%的负荷下，综合传动装置能稳定工作，没有异常噪声。

2）综合传动装置台架考核寿命为300～400h，或装车后行驶寿命为10000km。

3）平均无故障间隔里程MKBF≥1500km。

4）综合传动装置装车后开箱检查更换易损件的行驶里程一般不小于6000km。

5）需要检查、维护、分解和修理的零部件，应具有良好的可达性。

6）检查点和测试点等应布置在便于接近的位置。

因此依据以上可靠性和维修性要求，对综合传动装置测试性参数评价指标进行初选时，主要考虑以下9个指标：1）连续工作；2）准确报告状态；3）有限的备件；4）维修人员具有一定的技术水平；5）BIT对可靠性的影响；6）安全性；7）BIT可操作性；8）系统和设备的位置；9）对维修性的影响。为避免传统层次分析方法在构建判断矩阵时出现重要程度判断相悖问题（A＞B，B＞C，C＞A），首先依据评价指标对测试性参数选择的重要程度从高到低进行总体排序，整体顺序为9）4）5）7）3）8）2）1）6），依据整体排序构建的判断矩阵如表2所示。

表2 判断矩阵

依据表1选择及测试性参数评价指标初选的参数集合TC为：TC={FDR，FIR，FAR，MFDT，CNDR，BCS，RTOKR}。

以FDR为例，采用5位专家对FDR评价指标的影响进行投票，若认为FDR对评价指标的影响属于哪一等级，则投一票，如此把各位专家对各个指标的票数累计起来，获得的统计表如表4所示，依据表1中FDR影响评价指标5个，因此专家对5个评价指标打分。评价指标有5个隶属度，将每个评价指标的隶属度进行归一化，得到FDR的评价指标隶属度矩阵RFDR，隶属度矩阵元素的值越大，说明对指标pi作出ei等级评价的可能性越大，由此得到FDR的优先度NFDR为

表3 行变换后的判断矩阵P*

表4 专家评分统计（FDR）

同理可得其他测试性参数的优先度，优先度顺序为（0.506 4，0.481 6，0.4513，0.2378，0.25，0.1706，0.2021）。因此，综合传动装置测试性参数应首先考虑FDR、FIR、FAR等。

4 结束语

1）提出了改进AHP和模糊评价法相结合计算测试性参数优先度的方法，并以综合传动装置为例，优选出了科学、合理、精简的测试性参数集。

2）综合传动装置一般都有比较明确的可靠性、维修性和与可用性有关的使用要求，为保证达到规定的使用要求，就需要依据使用要求与测试性参数间的关系初选相关测试性参数。

3）在采用改进AHP方法进行评价指标因子权重计算时，为避免评价指标对测试性参数选择的重要程度判断时出现相悖问题，将评价指标重要程度进行整体排序。

[1]GJB 2547—1995装备测试性大纲[S].北京：中国标准出版社，1995.

[2]冯辅周，从华，刘远宏.PHM实施模式及其对装甲装备建设的影响 [C]∥装甲兵工程学院第十三届学术年会，2012：107-112.

[3]David M B，Brian A K，Alony H，et al.Automated testability decision tool[R].ADA241865，1991.

[4]Jerome K.A Rational and approach for defining and structuring testability requirements[R].ADA 162617，1985.

[5]张延生，黄考利，连光耀.基于改进AHP法的导弹装备测试性参数选择方法研究[J].计算机测量与控制，2011，19（2）：412-414.

[6]王刚，刘冠军，苏永定.基于聚类分析的测试性参数优化建模方法[C]∥仿真年会，2010.

[7]田仲，石君友.系统测试性设计分析与验证[M].北京航空航天大学出版社，2003：69-70.

[8]Adel A A，Jon C B.Analytical procedures for testability [R].ADA 126167，1983.

[9]GJB 5386—2005履带式装甲车辆综合传动装置通用规范[S].北京：中国标准出版社，2005.

Selection of equipment testability parameters based on improved AHP and fuzzy evaluation

LIU Yuanhong，LIU Jianmin，JIANG Pengcheng，FENG Fuzhou
（Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China）

A novelmethod of equipmenttestability parameters based on the improved AHP（analyticalhierarchy process） and fuzzy evaluation is presented aiming atovercoming the shortcomings of traditional selection methods in practical testability project，where the parameters are chose by expertise and trade rules，resulting in the random parameters and little adaptive scope.Firstly，primary selection of testability parameters is carried out based on the reliability，maintainability and availability requirements，which are used to serve as qualitative evaluation indexes.Then，the indexes weight is calculated by the improved AHP，based on which the testability parameters priority is obtained using fuzzy evaluation.Finally，the subtle testability parameters of integral transmission are selected using improved AHP and fuzzy evaluation.

testability parameters；improved AHP；fuzzy evaluation

A

：1674-5124（2015）07-0024-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2015.07.006

2014-10-15；

：2014-12-02

刘远宏（1987-），男，江西萍乡市人，博士，研究方向为机电液系统测控技术与故障诊断工作。