基于綜合模糊評(píng)價(jià)法的修復(fù)性維修備件確定優(yōu)化研究

卜新旺++張楊++楊一凡

摘要：本文著眼提高部隊(duì)備件保障水平，綜合運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)法和層次分析法等研究方法，對(duì)部隊(duì)修復(fù)性維修備件品種和數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化研究，確定更加符合信息化戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代要求的備件品種和數(shù)量，為我國(guó)新一代裝備備件的確定提供科學(xué)合理的依據(jù)。

Abstract： This paper focuses on how to improve the level of spare support of the troops， uses comprehensive fuzzy evaluation method and analytic hierarchy process and other research methods to optimize the variety and quantity of troops repairing maintenance spare parts， makes the variety and quantity of spare parts more in line with the requirements of the information age war， to provide a scientific and reasonable basis for the determination of the new generation of equipment spare parts in China.

關(guān)鍵詞：綜合模糊評(píng)價(jià)法；備件；修復(fù)性維修

Key words： comprehensive fuzzy evaluation method；spares；repair maintenance

中圖分類號(hào)：F224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）30-0125-04

0 引言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展軍事變革進(jìn)一步推進(jìn)。我軍新一代的主戰(zhàn)裝備陸續(xù)列裝部隊(duì)。但由于目前我軍裝備在研制過程中對(duì)保障考慮的不夠全面，導(dǎo)致在裝備列裝后很難在短時(shí)間內(nèi)形成保障能力，尤其是備件品種和數(shù)量的確定問題。

傳統(tǒng)的備件的供應(yīng)辦法，從建國(guó)初期集中管理、集中供應(yīng)[1]發(fā)展到當(dāng)前的實(shí)物供應(yīng)和經(jīng)費(fèi)供應(yīng)相結(jié)合的供應(yīng)辦法，在相應(yīng)的一定時(shí)期內(nèi)取得了很好的保障效果，保證了部隊(duì)維修工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，這種機(jī)械化戰(zhàn)爭(zhēng)期間形成的供應(yīng)模式與當(dāng)前信息化戰(zhàn)爭(zhēng)部隊(duì)建設(shè)的需要很難相適應(yīng)，往往導(dǎo)致備件的品種和數(shù)量總是不合理。有些備件大量積壓，而有些備件則總是保障不足，不利于我軍裝備保障建設(shè)。論文從預(yù)防性維修備件需求入手，運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)法確定備件的種類，再根據(jù)可修件和不可修件的計(jì)算模型確定備件的數(shù)量。

1 預(yù)防性維修備件確定的方法

備件需求確定方法研究是規(guī)劃備件供應(yīng)工作的前提。運(yùn)用科學(xué)合理的方法確定備件品種和數(shù)量有利于合理規(guī)劃和利用保障資源，使新裝配部隊(duì)的裝備能夠在短時(shí)間內(nèi)形成保障能力，老裝備能夠形成更加科學(xué)的保障體系，為部隊(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)的順利完成打下良好的基礎(chǔ)。備件的類型根據(jù)維修工作類型區(qū)分為預(yù)防性維修備件和修復(fù)性維修備件。論文主要研究預(yù)防性維修備件的確定方法。

1.1 預(yù)防性維修備件品種的確定方法

預(yù)防性維修備件的確定是以RCMA、MTA的工作以及預(yù)防性維修大綱為基本依據(jù)進(jìn)行的。針對(duì)維護(hù)規(guī)程，進(jìn)行詳細(xì)的分析，即可確定出預(yù)防性維修的備件品種。

不同裝備的預(yù)防性維修分為多少個(gè)等級(jí)，不同的等級(jí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)需做幾次，每一次維護(hù)要做哪些項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都需要檢查內(nèi)容，檢查時(shí)需要哪些備件，在維護(hù)規(guī)程中都做了明確規(guī)定。所以，從維護(hù)規(guī)程里面就能清楚的知曉預(yù)防性維修的備件品種[2]。

1.2 預(yù)防性維修備件數(shù)量的確定方法

預(yù)防性維修備件數(shù)量的確定相對(duì)于備件品種的確定就復(fù)雜得多，需要根據(jù)裝備維修工作類型分別進(jìn)行計(jì)算。定時(shí)報(bào)廢的零部件備件數(shù)量的計(jì)算時(shí)，一般根據(jù)不可修件的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算；定時(shí)拆修的備件數(shù)量的計(jì)算則根據(jù)具體情況區(qū)分可修與不可修，再分別進(jìn)行計(jì)算。

針對(duì)不同裝備的維護(hù)保養(yǎng)的規(guī)程，可以容易的得出所需的備件品種，再根據(jù)不同單位具體的裝備數(shù)量、需更換零件的單機(jī)件數(shù)、所提供的備件數(shù)量要求覆蓋的時(shí)間跨度等，即可根據(jù)不可修零部件備件數(shù)確定模型或者可修零部件備件數(shù)確定模型確定出備件數(shù)量。

2 修復(fù)性維修備件的確定方法

裝備都是由成千上萬(wàn)個(gè)零部件構(gòu)成的，每種零部件都可能發(fā)生故障，因此每種零部件都應(yīng)該有備品。但是，實(shí)際情況并非如此。由于各零部件的故障率大小不盡相同，而且對(duì)裝備的影響程度也相差甚遠(yuǎn)，再加上費(fèi)用方面的原因，不可能為一個(gè)裝備的所有零部件都提供備件?；谝陨系脑?，在確定修復(fù)性維修備件品種時(shí)，需要制定相應(yīng)的原則，按照原則對(duì)備品需求進(jìn)行判定。一般運(yùn)用專家打分法和綜合模糊評(píng)判法對(duì)影響備件的重要因素進(jìn)行權(quán)衡分析并通過定量計(jì)算來(lái)權(quán)衡處理，最后得出所需備件的品種。

2.1 備件品種的確定方法

2.1.1 綜合模糊評(píng)判方法確定備件品種概述[3]

對(duì)于某型裝備而言，影響備件品種確定的因素是多種多樣的，既有備件耗損性的影響，又有零部件相對(duì)裝備而言重要程度和關(guān)鍵性的影響，還有經(jīng)濟(jì)性的影響等等。這些影響因素有的不易量化，并且與備件品種的關(guān)系是一種模糊的關(guān)系。此外，某一零部件是否應(yīng)該設(shè)置備件，本質(zhì)上是取決于設(shè)置該類備件是否能夠達(dá)到所期望的效果。然而，效果的衡量也帶有模糊性。綜上，采用綜合模糊評(píng)判法來(lái)確定修復(fù)性維修備件品種是科學(xué)且合理的。

綜合模糊評(píng)判法首先就是需要確定評(píng)語(yǔ)集，再進(jìn)行評(píng)價(jià)因素的判定并進(jìn)行權(quán)重分配，最后通過模糊矩陣計(jì)算設(shè)置備件效果的好壞程度來(lái)判斷是否為該零部件設(shè)置為備件。

2.1.2 專家打分法確定備件品種概述[3]

根據(jù)備件的復(fù)雜程度，可以分為結(jié)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件和成品三大類。產(chǎn)品的故障、失效，與本身的質(zhì)量特性、安裝特性、環(huán)境特性、使用及維修特性有著密切的關(guān)聯(lián)，從不同角度對(duì)結(jié)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件和成品提出需要備件影響的各種因素，邀請(qǐng)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家對(duì)各種因素的影響程度進(jìn)行打分，再對(duì)所得分值進(jìn)行處理，即可定量確定出備件需求，這種方法就是“專家打分法”。

2.2 備件數(shù)量的確定方法

修復(fù)性維修備件的品種的確定通過專家打分法或綜合模糊評(píng)判法可得，得出的備件的具體數(shù)量則可以根據(jù)可修和不可修模型進(jìn)行計(jì)算確定（可修和不可修計(jì)算模型根據(jù)泊松分布原理導(dǎo)出）。大量統(tǒng)計(jì)表明，備件消耗服從泊松分布規(guī)律。

通過查閱相關(guān)資料，我們得出MTBUR和MTBF的關(guān)系：MTBUR=（0.8～0.9）MTBF。由于目前條件下MTBF要比MTBUR容易獲得。我國(guó)的保障性工程研究起步相對(duì)較晚，MTBUR的原始數(shù)據(jù)相對(duì)較少，所以利用上述得到的關(guān)系式便可由MTBF計(jì)算得出MTBUR。因此在這里使用了MTBUR=（0.8～0.9）MTBF這一關(guān)系式來(lái)解決無(wú)MTBUR數(shù)值的問題。為保守起見，一般采用MTBUR=0.8MTBF這一等式進(jìn)行備件數(shù)量的計(jì)算。

假如備件的壽命分布函數(shù)已知（符合指數(shù)分布或正態(tài)分布等），便可應(yīng)用相關(guān)的計(jì)算模型，確定出備件的數(shù)量。

3 基于綜合模糊評(píng)價(jià)法的修復(fù)性維修備件確定模型

通過綜合模糊評(píng)判法確定備件品種時(shí)是以零部件的ABC分類為基礎(chǔ)的。并且ABC分類法相對(duì)比較成熟，在確定修復(fù)性維修備件品種時(shí)所需的數(shù)據(jù)信息容易獲取，分析計(jì)算工作方法非常簡(jiǎn)便，更便于在實(shí)際確定過程中應(yīng)用。因此，綜合模糊評(píng)判法對(duì)于修復(fù)性維修備件的確定有著重要的價(jià)值。

首先，運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)法確定修復(fù)性維修備件的品種，然后運(yùn)用可修和不可修模型計(jì)算得出各個(gè)品種備件的需求量。最后運(yùn)用權(quán)衡模型對(duì)得出的結(jié)果進(jìn)行權(quán)衡判斷，得出最終的修復(fù)性維修備件的品種和數(shù)量。

3.1 備件品種的確定

綜合模糊評(píng)價(jià)法能夠巧妙的將一些定性的描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎康拿枋?，并?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理實(shí)現(xiàn)對(duì)定性事件進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的目的。而修復(fù)性維修備件品種的確定正是一種定性的模糊的描述事件，運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)法就能比較好的解決品種確定的問題。這種方法運(yùn)用于這個(gè)問題的具體步驟如下：

3.1.1 確定評(píng)價(jià)的評(píng)語(yǔ)集

確定某種零部件是否需要備件，實(shí)質(zhì)上是判斷該類備件的設(shè)置對(duì)裝備保障的效果如何。效果好則應(yīng)該設(shè)置，效果不好則可不設(shè)置。我們將評(píng)語(yǔ)集定為：

V={效果好，效果一般，效果差}。

但是，由于效果的好壞是一個(gè)相對(duì)模糊的概念。如果說(shuō)效果好，那么這個(gè)好的程度很難把握；如果說(shuō)不好，那么不好的程度同樣也很難把握。因此，需要對(duì)模糊的定性的概念進(jìn)行定量描述：V=（x，y，z）={效果好，效果一般，效果差}。

3.1.2 明確評(píng)價(jià)因素集

影響備件品種確定的因素很多，通過綜合的考慮，從其中選取主要的因素進(jìn)行分析?，F(xiàn)選取零部件的關(guān)鍵性、零部件的耗損性、零部件的經(jīng)濟(jì)性三個(gè)主要的影響備件對(duì)裝備保障的效果的因素。

論文中用分別表示零部件的關(guān)鍵性、耗損性、經(jīng)濟(jì)性，確定評(píng)價(jià)因素集為：

U={U1，U2，U3}={關(guān)鍵性，耗損性，經(jīng)濟(jì)性}

3.1.3 利用層次分析法進(jìn)行權(quán)重分配

零部件設(shè)置備件的關(guān)鍵性、耗損性和經(jīng)濟(jì)性都是影響保障效果的重要因素，但是這三者并不是一個(gè)等價(jià)的關(guān)系。也就是三者對(duì)保障效果的影響程度是不同的。下面利用層次分析法對(duì)三個(gè)因素進(jìn)行分析后得三個(gè)影響因素的權(quán)重。首先，建立層次結(jié)構(gòu)模型（圖1）。

然后，對(duì)因素的重要性比較構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行計(jì)算，所得判斷矩陣（表1）及相應(yīng)計(jì)算的步驟如下。

根據(jù)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。如果通過一致性檢驗(yàn)，則W1、W2、W3分別為關(guān)鍵性、耗損性、經(jīng)濟(jì)性的權(quán)重。如果沒有通過，則需要對(duì)重要性進(jìn)行調(diào)整，直到符合一致性檢驗(yàn)。

3.1.4 確定模糊矩陣

①評(píng)價(jià)因素的分類。

隸屬度函數(shù)是確定模糊矩陣的關(guān)鍵。函數(shù)必須反映各零部件三大屬性對(duì)確定備件品種的影響程度。首先，將各影響因素進(jìn)行A，B，C分類：

1）關(guān)鍵性因素。

根據(jù)零部件的故障嚴(yán)酷度來(lái)確定關(guān)鍵性程度，而零部件故障的嚴(yán)酷度可以由FMECA或RCMA邏輯決斷來(lái)得到。嚴(yán)酷度越大，關(guān)鍵性越高，設(shè)置備件對(duì)裝備保障的效果越好。根據(jù)FMECA將嚴(yán)酷度分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ四級(jí)。當(dāng)我們定義關(guān)鍵性中A類對(duì)應(yīng)于嚴(yán)酷度較大，而C類對(duì)應(yīng)于嚴(yán)酷度較小的時(shí)候。它們與嚴(yán)酷度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

2）耗損性因素。

零部件的耗損性則可以根據(jù)產(chǎn)品的消耗量來(lái)衡量。顯然，耗損越多的零部件，設(shè)置備件的必要性越大，反之，則必要性越小。耗損性我們同樣按照A，B，C進(jìn)行分類。由于新研制裝備的耗損性沒法通過實(shí)際統(tǒng)計(jì)情況快速獲得，這里利用FMECA的數(shù)據(jù)，計(jì)算出零部件預(yù)計(jì)年耗損率（E），然后依據(jù)年耗損率進(jìn)行分類。對(duì)于已經(jīng)裝配部隊(duì)的裝備則可根據(jù)使用期間統(tǒng)計(jì)的耗損量進(jìn)行分類。分類標(biāo)準(zhǔn)：

其中，E1=0.6～0.7，E2=0.3～0.4，為保守期間，應(yīng)取E1=0.7，E2=0.4。

3）經(jīng)濟(jì)性因素。

按照上述規(guī)律，同樣將經(jīng)濟(jì)性分為A，B，C三類，定義A類零部件花費(fèi)最低，C類花費(fèi)最高。根據(jù)查閱資料我們獲得一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律：占全部消耗零部件70%左右的低價(jià)產(chǎn)品，只需要花費(fèi)全部花費(fèi)金額的10%左右，而占全部零部件10%左右的高價(jià)產(chǎn)品，需要花費(fèi)占70%左右的總金額。根據(jù)規(guī)律，可得出經(jīng)濟(jì)性分類的兩個(gè)準(zhǔn)則，如表3所示。

經(jīng)濟(jì)性分類依照的原則是：以費(fèi)用準(zhǔn)則為主，兼顧考慮數(shù)量準(zhǔn)則。

根據(jù)準(zhǔn)則，可以確定三類零部件的金額分界值，并進(jìn)行分類：

②確定隸屬度。

根據(jù)上述A、B、C分類原則，A類零部件屬于效果好的隸屬度大，而屬于效果差的隸屬度小。C類零部件屬于效果好的隸屬度小，屬于效果差的隸屬度大。再根據(jù)相關(guān)模糊數(shù)學(xué)原理，確定出各類零部件影響效果的隸屬度如下：

A類：Ra=（0.6，0.3，0.1）

B類：Rb=（0.2，0.6，0.2）

C類：Rc=（0.1，0.3，0.6）

我們可以看出，位于矩陣第一位的是隸屬效果好的程度，處于中間的是效果一般的程度，而第三位的是隸屬效果差的程度，所以，隸屬度對(duì)應(yīng)著效果評(píng)語(yǔ)集。

③確定模糊矩陣。

Ru1-關(guān)鍵性隸屬度向量，表示該零部件隸屬效果好壞的程度；

Ru2-耗損性隸屬度向量；

Ru3-經(jīng)濟(jì)性隸屬度向量。

④綜合評(píng)判矩陣的計(jì)算。

由三大影響因素的權(quán)重A和模糊矩陣R便可計(jì)算得出評(píng)判矩陣B：

式中b1，b2，b3分別表示效果好，效果一般和效果差的程度。

3.2 備件數(shù)量的確定

運(yùn)用綜合模糊評(píng)判法確定出的修復(fù)性維修備件數(shù)量時(shí)，其具體計(jì)算模型一般區(qū)分可修件和不可修件進(jìn)行計(jì)算的。

對(duì)于不可修件的計(jì)算模型為：

λ=（W·F·H·T）/MTBUR（2）

其中，λ表示不可修零部件消耗量的數(shù)學(xué)期望；W表示裝備數(shù)量；F表示零件單機(jī)（車）件數(shù)；H表示裝備年工作時(shí)間（小時(shí)/年）；T表示時(shí)間跨度（年）；MTBUR表示平均不定期更換時(shí)間（小時(shí)）。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們得知MTBUR=0.8MTBF。再將λ代入下式中即可求出備件數(shù)量：

其中，s表示備件數(shù)量；p表示備件獲得概率；

對(duì)于可修零部件的計(jì)算模型為：

其中，λ表示可修零部件消耗量的數(shù)學(xué)期望；MTTR表示平均修理時(shí)間（天）；TAT表示維修周轉(zhuǎn)時(shí)間（天）；W、F、H、T同式（2）；

同理，將λ代入式（3）中即可求出備件數(shù)量。

當(dāng)考慮零件維修后能繼續(xù)使用概率r時(shí)，需要在公式（3）計(jì)算出備件數(shù)量s的基礎(chǔ)上再按下式計(jì)算備件數(shù)量：

其中，N表示考慮了r后的備件數(shù)量；s表示經(jīng)式（3）計(jì)算出的備件數(shù)量；r表示經(jīng)修復(fù)能使零件恢復(fù)到可繼續(xù)使用的概率。

以上兩個(gè)計(jì)算模型都是根據(jù)泊松分布導(dǎo)出。統(tǒng)計(jì)表明，備件消耗服從泊松分布規(guī)律。

3.3 權(quán)衡和并歸處理

上面介紹了用綜合模糊評(píng)判法來(lái)確定備件品種和數(shù)量的步驟和方法，現(xiàn)規(guī)定具體操作時(shí)依據(jù)的準(zhǔn)則：

①當(dāng)b1+b2？叟0.90時(shí)，則該零部件應(yīng)該設(shè)置一定數(shù)量的數(shù)量備件。

②當(dāng)0.90>b1+b2？叟0.70時(shí)，則該零部件即可以設(shè)置備件也可以不設(shè)置備件，具體情況可以根據(jù)用戶自己需求確定。

③當(dāng)b1+b2<0.70時(shí)，則該零部件不考慮在基層級(jí)設(shè)置備件，等待其發(fā)生故障后再對(duì)備件供應(yīng)目錄進(jìn)行調(diào)整。

4 案例分析

通過查閱相關(guān)資料我們知道構(gòu)成主離合器的零部件有主動(dòng)鼓、被動(dòng)鼓、連接齒套、彈簧、起動(dòng)齒圈、外齒摩擦片、內(nèi)齒摩擦片、連接齒輪、壓縮輪盤、主動(dòng)軸蓋、密封環(huán)、活動(dòng)盤、注油管、固定螺帽、活動(dòng)盤分離環(huán)、分離彈子、固定盤分離環(huán)、調(diào)整墊、密封襯套、套筒、活動(dòng)盤拉臂、彈簧銷314軸承、60722軸承、壓板、軸承座、接合盤、固定螺栓、氈墊、氈墊蓋等等[4]。為了確定主離合器哪些零部件需要設(shè)置備件，需要對(duì)以上零部件進(jìn)行分析。但是，分析所有零件的工作量過大，所以選取前10種零件進(jìn)行研究來(lái)證明方法的可行性。

4.1 確定備件品種

首先應(yīng)用綜合模糊評(píng)判法進(jìn)行分析：邀請(qǐng)相關(guān)專家和技術(shù)人員20人，對(duì)主離合器進(jìn)行分析判定。

第一步，確定權(quán)重集A和各零部件的A，B，C屬性

根據(jù)層次分析法可以得出A1=（w11，w12，w13）=（0.42，0.2，0.38）。

按照此方法，分別計(jì)算出選出的10個(gè)零部件的權(quán)重集；再依據(jù)第3節(jié)介紹的原則，分別10個(gè)零部件的關(guān)鍵性、耗損性和經(jīng)濟(jì)性屬性進(jìn)行分析判斷，得到各零部件的分類。然后確定出權(quán)重集和分類如表4所示。

第二步，確定模糊矩陣

根據(jù)A，B，C相對(duì)于保障效果好壞的模糊判斷（A類：Ra=（0.6，0.3，0.1），B類：Rb=（0.2，0.6，0.2），C類：Rc=（0.1，0.3，0.6）），再結(jié)合零部件的權(quán)重集，由公式（1），即可得出各零部件的綜合模糊評(píng)判結(jié)果，如表5所示。

4.2 修復(fù)性維修備件數(shù)量確定

通過以上方法已經(jīng)得到了需要設(shè)置備件的零部件，對(duì)于可修的零部件，可以通過公式（2）-（5）計(jì)算出來(lái)。計(jì)算結(jié)果如表6。其中，W表示裝備數(shù)量用；T表示裝備使用保證期（年）；TAT表示周轉(zhuǎn)時(shí)間（天）；MTTR表示平均修理時(shí)間（天）；MTBF表示平均故障間隔時(shí)間（小時(shí)）；P表示保障概率用。

5 結(jié)束語(yǔ)

論文運(yùn)用系統(tǒng)的思維和方法為裝備備件品種和數(shù)量的確定提供了科學(xué)可行的方案。新的方法有效的解決了傳統(tǒng)備件供應(yīng)中不合理的現(xiàn)象，在保障維修正常進(jìn)行的同時(shí)，減少了資源的浪費(fèi)，能夠更好的適應(yīng)信息化裝備的需求，更好的為打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)提供備件保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]單志偉.裝備管理[M].北京：裝甲兵工程學(xué)院，1996.

[2]伍書劍.備件品種和數(shù)量確定方法研究[D].北京：裝甲兵工程學(xué)院，1997.

[3]陳慶華，李曉松.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

[4]孫偉.裝甲車輛構(gòu)造[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2006：30-30.