多指标可拓预测方法在航空装备技术保障质量预测中的应用

王 丰，顾佼佼,徐宇茹

(海军航空大学， 山东 烟台 264001)

随着我国航空兵部队的快速发展及一系列先进航空装备的陆续列装，部队对航空装备技术保障[1～2]质量的要求和标准越来越高，其技术保障质量标准高低将直接影响航空兵战斗力的生成。如何对航空装备技术保障质量进行准确、客观预测，并根据预测结果辅助决策者对航空装备的日常维护、技术保障等工作做科学、有效的优化，将具有重要的理论参考价值和实践应用意义。

目前，航空装备技术保障质量评估预测的方法有层次分析法[3]、灰色关联分析方法[4]等。本文全面分析影响航空装备技术保障质量标准的影响因素，筛选、总结出航空装备技术保障质量的预测指标，利用熵值法、层次分析法和均方差法的综合赋权法客观确定各预测指标的权系数，以减小主观因素对确定指标权重系数的影响，以此为基础，利用可拓判别方法对航空装备技术保障的质量进行综合预测。为航空装备技术保障质量评估预测提供了一个新模型，为及时发现技术保障弱项，不断优化日常维护、保障工作提供了科学的理论依据，也为航空兵部队航空装备保障体系的全面实施奠定了坚实的基础。

1 航空装备技术保障质量可拓预测模型

1.1 航空装备技术保障质量可拓预测的流程

梳理航空装备技术保障质量[5]可拓预测的流程，如图1所示。

图1 航空装备技术保障质量可拓预测的流程

物元模型作为可拓学的逻辑细胞，是可拓学[6]研究的基础。其把质与量、动作与关系的相应特征统一在一个三元组N=(O，C，V)中。为了利用可拓学形式化刻画航空装备技术保障的状态及质量预测，给出保障元概念。

定义1 物元

(1)

称为航空装备技术保障质量的保障元。其中，O为航空装备技术保障质量的级别，c1,c2,c3,…,cn为航空装备技术保障质量的预测指标，v1,v2,v3,…,vn为各预测指标的量值或量值域[7]。

1.2 可拓预测模型的建立

1) 筛选预测指标

航空装备在设计、生产、列装部队后，其良好的质量状态很大程度上依赖于日常维护、技术保障工作。航空装备技术保障的质量涉及因素多[2,3,8-10]、范围广、标准要求高，不但包括技术准备、物资储备、设备、人员配置，还包括管理制度、规定的执行等多个方面。按照科学性、系统性、可操作性等原则，参考技术保障工作已有研究成果，对影响因素进行归纳、筛选、总结，构建航空装备技术保障质量预测的指标体系，为保障人员指标、保障设施指标、保障环境指标、保障物资指标和保障制度指标等5个指标，分别简记为c1,c2,c3,c4,c5。保障人员指标是技术保障组织实施的主体，主要指技术人员的技术水平及决策者的管理能力、指挥决策水平等。保障设施指标指开展技术保障工作所具备的设备、器材、设施等，是技术保障工作的设备物资基础。保障环境指标指技术保障工作的外在环境因素，包括地理环境、天气环境、电磁干扰、战场环境等。保障物资指标主要指航材、油、气、航空弹药等工作的保障情况。保障制度指标主要包括为航空装备技术保障工作制定的制度、规定、法规的科学性、合理性及执行情况。

2) 建立经典域值模型

在预测指标基础上，根据航空兵部队制定的航空装备技术保障质量[11]级别管理有关制定和法规性文件，结合技术保障专家组建议，将航空装备技术保障质量级别划分成r个级别，并用模型式(1)刻画为

其中，Oi(i=1,2,…,r)表示航空装备技术保障质量的r个级别，C={c1,c2,c3,c4,c5}表示提取的5个预测指标，Vij=〈xij,yij〉，(i=1,2,…,r;j=1,2,3,4,5)为预测指标cj(j=1,2,3,4,5)关于保障质量级别i的经典域值[6]。

3) 建立节域值模型

4) 建立待预测航空装备保障元模型

构建待预测航空装备Og的保障元模型为

其中，v1,v2,v3,v4,v5表示待预测航空装备Og关于预测指标C={c1,c2,c3,c4,c5}的量值。

5) 确定预测指标的权重系数

不同的预测指标对航空装备技术保障质量预测结果的影响程度也不同，以权重系数刻画其影响程度大小。采用主客观综合赋权的方法确定权重系数[12]。

根据几何平均值法[12]，求得客观权重向量为

其中，

(2)

根据加法集成法，得到各预测指标的综合权重向量系数为

其中，

(3)

(4)

(l,n,o,p,d∈{1,2,…,5})，

(5)

6) 建立关联函数

(6)

(7)

建立航空装备技术保障质量级别i的关联度函数[6,11]为

(8)

7) 计算综合关联度

利用式(9)计算将待预测航空准备Og技术保障的质量级别：

(9)

根据航空装备技术保障质量级别的预测结果，相关决策者能够及时发现技术保障中的弱项，不断优化日常保障工作、制度规范性等环节，为提高航空装备技术保障工作的科学、合理、规范性奠定坚实的理论基础。

2 算例分析

假设某6次复杂环境联合模拟演习中， 6个不同的保障分队负责航空装备的技术保障工作，将该6次的航空装备技术保障工作简记为g1,g2,g3,g4,g5,g6。根据航空兵部队制定的航空装备技术保障[15～17]质量级别管理有关制定和法规性文件，结合技术保障专家组建议，将航空装备技术保障质量级别划分为一，二，三，四，五5个级别，一级质量最差，五级质量最好。同时依然筛选保障人员指标、保障设施指标、保障环境指标、保障物资指标和保障制度指标5个质量预测指标，简记为c1,c2,c3,c4,c5。用保障元模型式(1)将5个保障级别分别描述为

其中，各经典域量值均经过了数量级的统一处理。

航空装备技术保障质量预测等级的节域模型为

根据专家组收集的6个保障分队数据资料，得到6个保障分队关于装备技术质量保障的5个预测指标量值，如表1所示。

表1 6个保障分队关于5个预测指标的量值

根据熵值方法，得到的各预测指标的权重向量为

根据层次分析方法得到的各预测指标的权重向量为

利用均方差法得到的各预测指标的权重向量为

根据式(2)，计算得到客观权重向量为

WK=(0.24,0.19,0.2,0.19,0.18)

根据式(3)～式(5)，得到各预测指标的综合权重向量系数[12]为

W=(0.21,0.22,0.2,0.18,0.19)

依照式(6)～式(9)及表1数据，通过MATLAB仿真，得到6个保障分队关于装备技术质量保障级别结果的仿真图，如图2所示。

图2 6个保障分队关于装备技术质量 保障各级别仿真结果

从图2得到：6个保障分队关于航空装备技术质量保障分别隶属于三级、四级、三级、三级、四级、三级。

3 结论

通过分析、筛选影响航空装备技术保障质量的因素，构建了预测指标体系，利用主客观综合赋权法确定预测指标的权重向量系数，根据可拓判别方法，对航空装备技术保障的质量进行预测。为航空装备技术保障质量的预测提供了新的模型。将根据航空兵部队日常保障工作中的实际情况和数据，不断完善经典域值和节域值范围确定的准确度，提高本方法在航空兵部队的实际使用效果，也为技术保障预测系统的研发奠定理论基础。