基于TOPSIS的航空四站装备维修质量评价研究*

胡宗顺 黄之杰 朱 倩 吴潇洁

(空军勤务学院航空四站系 徐州 221000)



基于TOPSIS的航空四站装备维修质量评价研究*

胡宗顺 黄之杰 朱 倩 吴潇洁

(空军勤务学院航空四站系 徐州 221000)

针对航空四站装备维修性质量综合评价需求，分析了影响航空四站装备维修质量的主要因素，构建了航空四站维修质量指标体系，并建立了相应的TOPSIS模型。运用TOPSIS法对装备的维修质量进行量化分析，评估了装备维修质量的优先顺序。实例分析表明，该方法为航空四站装备维修质量的评估提供了一种新的定量分析手段，对保证装备维修质量，提高连续作战能力具有重要现实意义。

航空四站装备; TOPSIS; 维修质量; 评价

Class Number TP391.9

1 引言

装备维修质量评估是装备管理的重要组成部分和关键环节。同其他装备一样，航空四站维修质量评估作为装备系统寿命管理的一项重要内容，受到诸多因素影响，具有复杂性[1]。维修质量的好坏不仅影响装备可靠性，也会影响使用安全。因此，开展装备维修质量评估的理论及方法研究具有重要的现实意义。

2 四站装备维修质量评估的现状

维修质量评估作为航空四站装备系统全寿命管理的一项重要内容，也是保证维修质量与装备可靠性的一个重要手段。当前，航空四站装备维修质量评价具有以下特点[2]：

1) 航空四站装备类型多，不同装备维修质量评估指标不统一，内容不完善，没有形成一套完整的维修质量评估系统。

2) 已有的航空四站装备维修质量评估的内容和方法，主要是凭经验进行评估。具有片面、单一、针对性不强等特点。

3) 一些维修质量评估课题的研究，主要从装备修后使用过程中反映可靠性状况的参数指标来评估修理质量，其评定结果具有一定的局限性。

目前，航空四站装备维修性评价缺乏一定的评价标准，照搬装备生产过程的经验方法进行维修质量评价，不仅不能取得效果，反而浪费大量人力物。因此，用科学合理的定量分析方法对航空四站装备维修质量评估显得尤为重要。

3 装备维修质量评估指标构建

现役的航空四站装备有几十个型号，数量多达几千台(套)，考虑到飞机训练作战的保障，根据对装备维修质量影响因素的分析，对四站装备参数的分析权衡，把装备的维修质量评估参数分为四个方面：装备总体性能,装备一般技术要求,装备修后可靠性,装备修后配套性[3]。

3.1 装备总体性能

恢复四站装备的性能是维修活动的根本目的，因此通过与四站装备总体性能相关的参数来反映装备维修质量具有一定可行度。选取主要性能指标下降率和能耗升高率，对四站装备维修质量进行评估。

主要性能指标下降率，是指在维修活动结束后装备主要性能指标的测量值相对于理论值下降情况的度量。由于在使用过程中和维修结束后航空四站装备性将低于理论值，并且对于一个装备，它的主要性能指标往往不只一个，为方便计算，认为各指标对于装备的重要程度相当，取它们的平均值为最后的主要性能指标下降率[4]。计算公式如下：

(1)

(2)

其中：WT为四站装备某一性能指标下降程度；F为装备某一性能指标的理论值；Fs为维修活动结束后某一性能指标的测量值；WE为装备主要性能下降率；WTm为装备每项主要性能指标的下降程度；n为装备经过测量的主要性能指标数目。

能耗升高率是指维修活动结束后所测定的装备的比能耗升高值与额定的比能耗值之比。这里的比能耗是指在单位时间内产生单位功所消耗的能源，能源可以是汽油、煤油、柴油等燃料油，也可以是电能等能源。

此参数与性能指标下降率有相似之处，都是装备在使用过程中和维修结束后的一种典型性能表现形式；数据都需要在维修后通过测量才能够确定。航空四站装备经过一段时间使用，零部件老化、磨损导致装备的能耗上升，即油耗、电耗上升，通过维修或者更换零部件，能够降低能耗的上升，但是依然有可能超出了额定值[5]。计算公式为

(3)

式为：WG能耗升高率;Ps维修结束后测量的装备的比能耗;P装备的比能耗额定值。

3.2 装备一般技术要求

对航空四站装备进行维修，不仅要恢复装备的主要性能，也要保证一般技术要求。虽然它与装备的主要性能相比，处于次要的地位，但也是装备维修中不可忽视的一个方面，因此可以通过对一般技术要求的考察来评估航空四站装备维修质量。由于航空四站装备结构复杂、组成单元繁多，能反映其性能特点的指标众多，实际评估过程仅选取外观质量，密封、绝缘性，运行正常性，更换条件的完好率四个影响突出的指标[6]。

采用模糊综合评价法对航空四站装备技术性能进行评价[7]，实施过程如下：

1) 选取n项指标组成评判因素集：

A=(a1,a2,a3，…,an)

(4)

2) 利用AHP法确定各评价指标的权重：

(5)

3) 建立综合评价集：

B=(β1,β2,β3,β4,β5)

(6)

其中β1～β5对应分值为：90，70，50，30，10。

4) 采用专家评分法对n项指标进行评价，得到隶属度向量Ri和隶属度矩阵R：

(7)

其中rij(i=1，…，n,j=1,…,5)指多个评价主体对某个评价对象在αi方面作出βj评定的可能性程度，即第i项因素对应第j个等级的隶属关系。

5) 计算综合隶属度向量S，S=W·R=(b1,b2,b3,b4,b5)，根据模糊综合评价原理，最大分量bi所对应的评价等级βj即为综合评价的最终结果。

6) 量化分析评价结果G,G=S·BT。

3.3 装备修后可靠性

固有可靠性是描述产品的设计和制造的可靠性水平。对于航空四站装备来说，修后可靠性综合反映修理过程中的装配、维修、调整、零部件选配、紧固的质量水平。以修后试验故障率、平均故障间隔时间(MTBF)、致命性故障间的任务时间(MTBCF)三个方面进行判定[8～9]。

设定系数ε,β,γ,ε+β+r=1，则

Di=εX+βγ+rz

(8)

式中：Di为装备修后可靠性；X为修后试验故障率；Y为平均故障间隔时间；Z为致命性故障间的任务时间。

3.4 装备修后配套性

从航空四站装备的性能、可靠性、维修过程等方面评估装备的维修质量，可以反映维修质量中存在的大多数问题，但是并不全面。

因此将装备的包装质量，工具、备品、附件配套齐全率和维修登记情况作为评价因素。这些参数不仅能作为装备维修质量的标准，也能提高维修单位对装备勤务保障的重视。

建立对航空四站装备修后配套性进行综合评价的评判集：

E=(e1,e2,e3,e4,e5)=(优，良，一般，差，很差)。

4 维修质量的TOPSIS综合评估

要对航空四站装备维修质量作出最终评价结果，需要将这些单项评价结果进行综合，得到一个确定的定量结果，就是判断被评对象距离合理标准的程度。若被评对象与理想系统非常接近，则称该系统为最好的[10～12]。

1) 选取n型航空四站装备作为研究对象，考虑m项影响维修质量的主要因素，xij为第i型装备中第j个参数的得分原始值，参评数据列为

X=(xij),(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

2) 理想数据列作为参评数据的参考比较标准，理想数据列是由各个评价参数的理想值组成的数据列：

(9)

3) 由于维修质量指标体系中各因素的得分情况通常有不同量纲和数量级，不能直接进行比较和运算，为了保证结果的可靠性，对原始数据进行规范化处理。考虑到装备维修质量得分的特点，采用极值法处理：

(10)

(11)

(12)

(13)

5) 评价对象与理想解的相对接近度为：

(14)

Ci按从大到小排序，Ci越大候选方案越接近于理想解，值最大者为最优方案。

5 实例验证

假设现需要对五个型号的充氧车中修质量进行评估，并对维修质量优劣进行排序。中修工作是在设施、设备较完善的四站修理厂内进行，工作环境较为良好且维修人员具有三年以上的维修工作经验，即不考虑维修环境对充氧车维修质量的影响。装备的五类指标值如表1所示。

表1 五种充氧车的四类指标值

首先对数据进行量化和标准化处理： 1) 装备修后配套性评价分为优，良，一般，差，很差五个级别，依次赋分95、80、60、30和10； 2) 装备总体性能、装备修后可靠性指标采用式(11)处理，装备一般技术要求、装备修后配套性指标采用式(10)处理。

表2 5种充氧车的4类指标值处理结果

由于各组指标数据参数，可知：

X′=(0,1,0,1),X0=(1,0,1,0)

表3 基于TOPSIS法的指标处理结果

依据TOPSIS综合评价原理，Ci取值越大越好，所以五个型号的充氧车中修质量由优到差分别是装备2、装备3、装备1、装备4、装备5。

6 结语

影响航空四站装备维修质量的因素众多，不同的装备在维修质量上反应在不同的方面，并且反应强烈程度不同。采用TOPSIS分析法，综合考虑了多种因素，对装备的维修质量顺序进行客观定量地评判排序，并用实例验证了本方法是可靠性，可为航空四站装备系统寿命管理提供参考。

[1] 胡连桃,周俊.四站保障学[M].徐州:蓝天出版社,2014:85-87.

[2] 王琳,卢峰, 崔高仑.基于模糊综合评估法的航空四站装备保障能力评估研究[J].海军航空工程学院青岛分院学报,2011,55(3):62-65.

[3] 孙志学.武器装备可靠性与维修性指标体系[J].四川兵工学报,1994,15(4):182-184.

[4] 陈淑红,刘政波,李智,等.导弹装备维修性指标体系构建方法研究[J].战术导弹技术,2010,1 (17):57-62.

[5] 于魁龙,李军,张宇,等.基于模糊聚类的保障装备模块化设计[J].装甲兵工程学院学报,2015, 29(1):18-24.

[6] 杜军乐,夏良华,齐伟伟,等.面向健康管理的复杂装备维修模糊聚类[J].计算机应用,2012,32 (7):53-55.

[7] 汪应洛.系统工程[M].4版.北京:机械工业出版社,2008:120-126.

[8] 可靠性维修性保障性总论[M].北京:国防工业出版社,1995:45-57.

[9] 黄德所,李琴,李俊,等.装备维修性定性评价指标体系构建研究[J].工程设计学报,2015,22 (2):101-105.

[10] 徐达,李闯,李洋,等.基于TOPSIS的装备维修性定性指标综合评价研究[J].航天控制,2014, 32(5):92-96.

[11] 陈婷婷,宋永发.基于AHP-TOPSIS的地铁车站施工方案比选[J].工程管理学报,2012,26 (2):33-36.

[12] Masuma Guseyn Mammadova, Zarifa Gasim Jabrailova. Application of TOPSIS Method in Support of Decisions Made in Staff Management Issues[J]. Computer Technology and Application,2013,23(6):307-316.

Quality Evaluation of Aerospace Equipments Maintenance Based on TOPSIS

HU Zongshun HUANG Zhijie ZHU Qian WU Xiaojie

(Department of Aviation Four Stations, Air Force Logistics College, Xuzhou 221000)

Aiming at the requirements of the quality of aerospace ground equipments maintenance, the primary influencing factors were analysed, the indicator system and the corresponding TOPSIS model were established. Then the quantitative analysis of the quality of maintenance was carried ,and the priorities were got. According to the example, it provided a new method of quantitative analysis for the quality of maintenance of aerospace ground equipments. It was also an effective approach to guarantee the quality of the maintenance and the reliability of the aerospace ground equipments. So, to study the basic theories and the methods was of great significance.

aerospace ground equipments, TOPSIS, maintenance quality, evaluation

2016年5月10日,

2016年6月28日

胡宗顺,男,硕士研究生,研究方向：航空四站保障技术与信息化。黄之杰,男,副教授，硕士生导师,研究方向：航空四站保障技术与信息化。朱倩,男,副教授，硕士生导师，研究方向：航空四站保障技术与信息化。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.029