基于灰色系統(tǒng)理論的軍機(jī)維修性定性要求評價(jià)

祝華遠(yuǎn)，紀(jì)云飛，史鳳隆

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島266041)

維修性是指在規(guī)定的條件下和時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性是軍用飛機(jī)的一種固有屬性，是由維修性設(shè)計(jì)賦予的使其維修簡便、迅速和經(jīng)濟(jì)的內(nèi)在屬性，是一種設(shè)計(jì)決定的質(zhì)量屬性，對軍用飛機(jī)作戰(zhàn)使用有重要影響。軍用飛機(jī)維修性要求由定性要求和定量指標(biāo)兩部分構(gòu)成。做好軍用飛機(jī)滿足維修性定性要求程度的階段性評價(jià)工作，可以充分發(fā)揮評價(jià)的判斷功能，為提高其維修性提供重要而有效的輔助決策支持。

軍用飛機(jī)維修性定性要求多，在評價(jià)過程中，存在較多不確定因素?；疑到y(tǒng)理論是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法，以“部分信息已知，部分信息未知”的不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控［1—2］?；诖?，將灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用到軍用飛機(jī)維修性定性要求評價(jià)中，以使評價(jià)工作更為客觀有效。

1 軍機(jī)維修性定性要求評價(jià)指標(biāo)體系

維修性定性要求是維修簡便、迅速、經(jīng)濟(jì)的具體化。根據(jù)國內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，軍用飛機(jī)維修性定性要求可概括為以下幾個(gè)方面。

1)良好的維修可達(dá)性。維修可達(dá)性是指對軍機(jī)進(jìn)行維修時(shí)能夠到達(dá)維修部位的難易程度，即維修部位能夠看得見、夠得著，維修時(shí)不需要拆卸、移動(dòng)其他設(shè)備、機(jī)件等。如飛機(jī)機(jī)體應(yīng)具有較高的開敞率，機(jī)載各系統(tǒng)、設(shè)備、機(jī)件的檢測點(diǎn)、維修點(diǎn)的布局應(yīng)合理，盡量減少交叉作業(yè)等。

2)標(biāo)準(zhǔn)化和互換性程度。現(xiàn)代軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)，向通用化和模塊化方向發(fā)展，這不僅可以簡化維修，而且可以減輕保障裝備和航材備件的供應(yīng)負(fù)擔(dān)，有利于戰(zhàn)時(shí)拆拼修理。

3)具有完善的防差錯(cuò)措施和識別標(biāo)記。應(yīng)從機(jī)載設(shè)備、機(jī)件的結(jié)構(gòu)上消除產(chǎn)生維修差錯(cuò)的可能性，并設(shè)置鮮明的識別標(biāo)記，以防止維修差錯(cuò)發(fā)生。

4)保證維修作業(yè)安全。維修的安全性是指防止維修時(shí)傷害人員和損壞裝備的一種設(shè)計(jì)特性，特別是防火、防爆、防電擊、防輻射、防有害物質(zhì)損傷等。

5)檢測準(zhǔn)確、快速、簡便。應(yīng)充分考慮軍用飛機(jī)的測試性，利用先進(jìn)的檢測診斷技術(shù)，提高機(jī)載設(shè)備的自檢能力和地面檢測效率。

6)降低維修費(fèi)用，提高零部件特別是貴重件的可修復(fù)性。即在維修性設(shè)計(jì)時(shí)，使其具有可調(diào)整、可矯正、可焊接、可局部拆換、可進(jìn)行表面處理等性能，這樣既能節(jié)約維修費(fèi)用，又便于戰(zhàn)時(shí)修復(fù)，提高航空裝備作戰(zhàn)效能。

7)符合維修工作中的人素工程要求，充分考慮維修人員的各種生理因素、心理因素以及教育訓(xùn)練因素等，以提高維修質(zhì)量和維修工作效率，減少維修工作量和減輕人員疲勞等［3—6］。

基于以上論述和分析，為便于綜合評價(jià)，將軍用飛機(jī)定性要求分為“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素”、“維修保障因素”和“人員使用因素”三大類，即設(shè)立3個(gè)評價(jià)一級指標(biāo)。進(jìn)一步細(xì)分，在一級指標(biāo)“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素”下設(shè)“維修可達(dá)性”和“部件可修復(fù)性”2個(gè)二級指標(biāo)，以表征維修可達(dá)性和維修費(fèi)用因素。在一級指標(biāo)“維修保障因素”下設(shè)“標(biāo)準(zhǔn)化和互換性”和“測試性”2個(gè)二級指標(biāo)，以表征標(biāo)準(zhǔn)化和互換性程度、是否滿足檢測準(zhǔn)確快速簡便的要求;在一級指標(biāo)“人員使用因素”下設(shè)“作業(yè)安全”、“人素工程”和“差錯(cuò)預(yù)防”3個(gè)二級指標(biāo)，以表征對維修作業(yè)安全、人素工程和防差錯(cuò)措施等方面的要求。構(gòu)建的軍機(jī)維修性定性要求評價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 軍機(jī)維修性定性要求評價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Evaluation index of battleplan maintainance qualitative request

2 軍機(jī)維修性定性要求灰色聚類評價(jià)模型

灰色聚類是根據(jù)灰類的灰數(shù)和白化權(quán)函數(shù)，將一些實(shí)測指標(biāo)或?qū)崪y對象聚集成若干個(gè)可定義類別的方法。設(shè)有n個(gè)聚類對象，m個(gè)聚類指標(biāo)，s個(gè)不同灰類，根據(jù)第i(i=1，2，…，n)個(gè)對象關(guān)于j(j=1，2，…，m)指標(biāo)的觀測值xij(i=1，2，…，n;j=1，2，…，m)，將第i個(gè)對象歸入第k(k∈{1，2，…，s})個(gè)灰類，稱為灰色聚類。

灰色聚類通過部分已知信息來確定系統(tǒng)的其他未知信息，主要用于檢查觀測對象是否屬于事先設(shè)定的不同類別，具有計(jì)算簡單、使用靈活、適用范圍廣等特點(diǎn)。應(yīng)用灰色聚類相關(guān)理論方法，構(gòu)建軍機(jī)維修性定性要求灰色聚類評價(jià)模型如下［7—8］。

2.1 建立評價(jià)樣本矩陣X

對于二級指標(biāo)Aij，由p名專家進(jìn)行評價(jià)，假定第k(k=1，2，…，p)名專家的評價(jià)值為xkij(采用9級評語評價(jià)各二級指標(biāo)所表征的軍機(jī)維修性定性要求的實(shí)現(xiàn)程度，1～9分別表示差、次、中、良、優(yōu)，以及介于兩者之間的中值。如評價(jià)為優(yōu)，取值為9;介于優(yōu)、良之間，取值為8)，則評價(jià)樣本矩陣為:

2.2 確定聚類評價(jià)灰類e和白化權(quán)函數(shù)

考慮到軍機(jī)維修性定性要求綜合評價(jià)的準(zhǔn)確性和可操作性，選定5級評語，即將評價(jià)結(jié)果分為優(yōu)、良、中、次、差等5個(gè)評價(jià)等級，分別用聚類評價(jià)灰類e=1，2，…，5表示。

根據(jù)專家評價(jià)值范圍，建立二級指標(biāo)Aij分屬于e=1，2，…，5類的白化權(quán)函數(shù)如下［7—8］。

2.3 確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的方法較多，一般來講，根據(jù)計(jì)算權(quán)重時(shí)原始數(shù)據(jù)的來源不同，大致可以分為主觀賦權(quán)法(德爾菲法、層次分析法、專家調(diào)查法、循環(huán)打分法、二項(xiàng)系數(shù)法、重要性排序法等)、客觀賦權(quán)法(均方差法、主成分分析法、熵值法等)和綜合賦權(quán)法(綜合運(yùn)用主、客觀賦權(quán)法)等三大類［9—12］。

鑒于當(dāng)前缺乏足夠的有效數(shù)據(jù)支持及對上述評價(jià)指標(biāo)重要性的認(rèn)識還不盡統(tǒng)一，較難確定各評價(jià)指標(biāo)對滿足軍用飛機(jī)維修性定性要求的貢獻(xiàn)程度，即各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重。綜合運(yùn)用德爾菲法和層次分析法(AHP)確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，即邀請專家集中討論，集體采用1～9九標(biāo)度的專家賦值進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造層次分析法判斷矩陣。構(gòu)造的3個(gè)一級指標(biāo)(A1，A2，A3)判斷矩陣及解得的評價(jià)指標(biāo)權(quán)重W =(w1，w2，w3)=(0.30，0.54，0.16)，見表1。

表1 層次分析法判斷矩陣及評價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 1 Judgmentmatrix and index weight(AHP)

采取同樣方法，確定3個(gè)一級指標(biāo)所屬二級指標(biāo)權(quán)重，分別為W1=(0.77，0.23)，W2=(0.36，0.64)，W3=(0.29，0.30，0.41)。

2.4 計(jì)算灰色聚類評價(jià)值［13—15］

計(jì)算二級指標(biāo)Aij屬于第e個(gè)灰類的灰色評價(jià)權(quán)系數(shù)rije(e=1，2，…，5)，計(jì)算公式為:

對于e個(gè)評價(jià)灰類，二級指標(biāo)Aij的灰色評價(jià)權(quán)向量為:

一級指標(biāo)Ai對于e個(gè)評價(jià)灰類的灰色評價(jià)權(quán)矩陣為:

其中，n為各一級指標(biāo)Ai所屬二級指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

對一級指標(biāo)Ai作綜合評價(jià)，其灰色聚類評價(jià)值為:

其中，Wi為第i個(gè)一級指標(biāo)所屬的二級指標(biāo)權(quán)重。

軍用飛機(jī)維修性定性要求灰色聚類綜合評價(jià)值為:

其中，W=(w1，w2，w3)，B=(B1，B2，B3)分別為3個(gè)一級指標(biāo)權(quán)重及其灰色聚類評價(jià)值。

在灰色聚類綜合評價(jià)值E中，取最大值e*= max(ei)，即可得軍用飛機(jī)滿足維修性定性要求的評價(jià)等級為第i個(gè)灰類。

3 評價(jià)應(yīng)用實(shí)例

1)建立評價(jià)樣本矩陣。由5名專家依據(jù)軍用飛機(jī)維修性定性要求，對某型軍用飛機(jī)滿足維修性定性要求的程度進(jìn)行評價(jià)，得評價(jià)樣本矩陣為:

2)計(jì)算一級指標(biāo)灰色聚類評價(jià)值。根據(jù)公式(2)—(5)，計(jì)算得一級指標(biāo)A1(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素)對于e個(gè)評價(jià)灰類的灰色評價(jià)權(quán)矩陣為:

根據(jù)公式(6)，對一級指標(biāo)A1作綜合評價(jià)，其灰色聚類評價(jià)值為:

B1=W1×R1=［0.2659，0.3367，0.3313，0.00662，0］

同樣方法可得，一級指標(biāo)A2(維修保障因素)和A3(人員使用因素)的灰色聚類評價(jià)值為:

3)計(jì)算灰色聚類綜合評價(jià)值。根據(jù)公式(7)，灰色聚類綜合評價(jià)值為:

在灰色聚類綜合評價(jià)值E中，e*=e2=max(e1，e2，e3，e4，e5)，即得該型軍用飛機(jī)滿足維修性定性要求的評價(jià)等級為第2個(gè)灰類，即該型軍用飛機(jī)滿足維修性定性要求的程度為“良”。評價(jià)專家認(rèn)為，評價(jià)結(jié)果與該型飛機(jī)滿足維修性定性要求的程度基本相符，可以較為客觀地表征其維修性設(shè)計(jì)和研制水平。

4 結(jié)語

基于灰色系統(tǒng)理論研究探討了軍用飛機(jī)維修性定性要求的評價(jià)問題。首先系統(tǒng)構(gòu)建了軍用飛機(jī)維修性定性要求評價(jià)指標(biāo)體系，解決了軍用飛機(jī)維修性定性要求多且交叉約束的問題;其次綜合運(yùn)用德爾菲法和層次分析法確定了評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，克服了評價(jià)中主觀因素影響大的問題;最后建立了灰色聚類評價(jià)模型，較好解決了不確定因素多所帶來的諸多綜合評價(jià)難題，評價(jià)結(jié)果直觀明了。由此可見，灰色聚類評價(jià)方法可用于軍用飛機(jī)維修性定性要求評價(jià)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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