趙 翀 杜荔紅 趙 靖
(火箭軍工程大學(xué) 西安 710025)
對于當(dāng)今世界水面艦艇而言,面臨著海洋環(huán)境陌生而復(fù)雜多變、任務(wù)多樣且周期長以及遠(yuǎn)離岸基保障等多方面的挑戰(zhàn)。在實(shí)際執(zhí)行任務(wù)過程中,通信裝備可以說是艦艇的“嘴巴和耳朵”,具有時效要求高,速率要求快,保障難度大,運(yùn)行時間長等特點(diǎn)。隨著我軍裝備保障能力的提升,艦員對于裝備的風(fēng)險預(yù)測能力也大大加強(qiáng)。而對于艦艇通信裝備的狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險評價,能夠及時發(fā)現(xiàn)裝備運(yùn)行隱患,大幅降低裝備保障成本,顯著提高任務(wù)執(zhí)行效率,具有非常好的實(shí)際借鑒意義。并且,在實(shí)際任務(wù)過程中,通信裝備的運(yùn)行還是有諸多不確定性,給艦艇戰(zhàn)斗力生成帶來了一定的風(fēng)險,對艦艇所擔(dān)負(fù)任務(wù)的順利進(jìn)行構(gòu)成了相當(dāng)大的影響。
當(dāng)前針對艦艇通信裝備狀態(tài)風(fēng)險評價的研究處于空白狀態(tài)。對于狀態(tài)風(fēng)險評價的研究主要集中在裝備、工程項(xiàng)目領(lǐng)域,其主要研究成果集中在以下兩方面:第一,裝備項(xiàng)目指標(biāo)體系評估研究。蔡秋慧等[1]從技術(shù)風(fēng)險、管理風(fēng)險、人力風(fēng)險等角度構(gòu)建了航天項(xiàng)目風(fēng)險評價指標(biāo)體系,包括4個一級指標(biāo)及11個二級指標(biāo)。藺志強(qiáng)等[2]從主戰(zhàn)裝備保障能力、作戰(zhàn)保障裝備保障能力以及防護(hù)裝備保障能力等4個方面構(gòu)建了特種破襲戰(zhàn)斗裝備作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系。望佳等[3]采用層次分析法、熵值法、模糊綜合評價法等運(yùn)籌學(xué)的基本方法構(gòu)建了航空裝備試飛風(fēng)險評價指標(biāo)體系,包括人員因素、飛機(jī)因素、管理因素和環(huán)境因素4個一級指標(biāo)以及評估過后的39個二級指標(biāo)。第二方面,裝備風(fēng)險評價模型應(yīng)用研究。夏亮等[4]運(yùn)用故障樹分析方法對大型相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析,并轉(zhuǎn)化為定量貝葉斯網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險評價模型,最后利用軟件進(jìn)行仿真模擬。張樺等[5]運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對裝備采購項(xiàng)目進(jìn)行了風(fēng)險評價模型構(gòu)建,并實(shí)例運(yùn)用到某采購項(xiàng)目中,驗(yàn)證了此方法對項(xiàng)目風(fēng)險管理的可行性。鄒樹梁等[6]運(yùn)用灰色網(wǎng)絡(luò)分析法建立海上浮動式核電站建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險評價模型,并為相關(guān)建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險規(guī)避提供了策略。
現(xiàn)階段在風(fēng)險評價方面的研究方法,大部分采用了層次分析法(AHP)或模糊綜合評價法,這兩類研究方法需要依賴專家的經(jīng)驗(yàn)去進(jìn)行判斷,主觀性較強(qiáng)且具有不確定性;也有部分學(xué)者使用了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法進(jìn)行研究,此類方法雖在一定程度上提高了計(jì)算精度,但對于數(shù)據(jù)的精確性要求相對較高,需要大量的數(shù)據(jù)樣本支撐。鑒于艦艇通信裝備運(yùn)行情況及特點(diǎn),本文選用基于證據(jù)推理算法的置信規(guī)則庫推理方法(Belief Rule-Base Inference Methodology Using the Evidential Reasoning Ap?proach,RIMER)進(jìn)行風(fēng)險評價。
本文在構(gòu)建風(fēng)險評價指標(biāo)體系時以提升艦艇通信裝備維護(hù)水平為研究的出發(fā)點(diǎn),根據(jù)《海軍裝備使用保養(yǎng)規(guī)定》、《武器裝備質(zhì)量管理?xiàng)l例》等法規(guī)制度,以4M1E原理為依據(jù),結(jié)合艦艇通信專家、艦艇通信部門干部以及軍工企業(yè)負(fù)責(zé)人,在科學(xué)、系統(tǒng)、有效的構(gòu)建方法指導(dǎo)下,構(gòu)建艦艇通信裝備狀態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系,如圖1所示。艦艇通信裝備狀態(tài)風(fēng)險評價體系主要由人員風(fēng)險、設(shè)備風(fēng)險、管理風(fēng)險、協(xié)同風(fēng)險、環(huán)境風(fēng)險5個主要指標(biāo)及15個二級指標(biāo)構(gòu)成。
圖1 風(fēng)險評價指標(biāo)體系
艦艇通信裝備操作人員是艦艇通信的關(guān)鍵因素。人員風(fēng)險包括以下四方面:第一,操作人員的專業(yè)能力水平對通信裝備的效能發(fā)揮具有至關(guān)重要的作用,若其操作能力、專業(yè)素質(zhì)不全面、不過硬,未按規(guī)章或條令規(guī)范操作,很容易造成通信不暢。第二,應(yīng)急處置能力不夠也決定著任務(wù)的成功與否。信息化條件下的戰(zhàn)場環(huán)境瞬息萬變,應(yīng)急情況隨時可能發(fā)生,而對于應(yīng)急演練方案不熟悉、操作不熟練則可能會發(fā)生誤操作損壞裝備的情況,嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致指令傳遞失敗決定戰(zhàn)場勝負(fù)。第三,通信部門涉及到大量的軍事秘密信息,而一些年輕職手的保密意識相對較為淡薄,保密紀(jì)律執(zhí)行不到位,造成軍事秘密泄露,而這會對戰(zhàn)場勝負(fù)構(gòu)成直接且嚴(yán)重威脅。第四,操作人員在長期任務(wù)環(huán)境下面臨著疲勞、暈船、壓力大等思想問題,艦艇長時間航行,值勤人員工作單一枯燥,很容易產(chǎn)生疲勞感,這種疲勞感既來自于身體上的,也有心理上的。這對于裝備操作尤其是應(yīng)急情況處置是非常不利的,操作手疲勞作業(yè)所導(dǎo)致的操作失誤,會直接導(dǎo)致裝備運(yùn)行風(fēng)險隱患加大,影響通信裝備運(yùn)行。
艦艇通信裝備以及各類輔助設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性,決定著能否完成收發(fā)信息任務(wù),是戰(zhàn)場信息傳遞的重要支撐。設(shè)備風(fēng)險主要有以下兩方面風(fēng)險因素:一方面,任務(wù)艦艇所裝配的通信設(shè)備如果性能不穩(wěn)定,質(zhì)量不可靠,易發(fā)生故障問題,對戰(zhàn)備任務(wù)的完成質(zhì)量進(jìn)度有著非常大的影響。另一方面,艦艇通信裝備長期處于高工況運(yùn)行狀態(tài),若裝備質(zhì)量不達(dá)標(biāo),長時間的作戰(zhàn)環(huán)境會導(dǎo)致其性能下降,若裝備使用管理者沒有按照保養(yǎng)規(guī)定進(jìn)行定期維護(hù)和故障排查,那么通信設(shè)備的故障發(fā)生率將會大大升高。
合理的艦艇通信裝備管理規(guī)章制度和裝備管理責(zé)任人科學(xué)的管理方法對艦艇通信裝備效能發(fā)揮起著決定性的作用。結(jié)合當(dāng)前裝備管理現(xiàn)狀,艦艇通信裝備的管理風(fēng)險主要包括以下三方面:第一,對艦艇通信裝備的管理制度計(jì)劃性差、針對性不強(qiáng)、可操作性差,無法為實(shí)際使用提供科學(xué)的維護(hù)保養(yǎng),不利于實(shí)際作戰(zhàn)運(yùn)用。第二,通信裝備管理者由于對維修保養(yǎng)的時間利用率不高,針對不同運(yùn)行狀態(tài)的保養(yǎng)計(jì)劃方案缺乏適應(yīng)性,對突發(fā)情況的準(zhǔn)備不充分,管理者對關(guān)鍵時間點(diǎn)檢查不及時,易造成裝備帶故障運(yùn)行甚至裝備損毀。最后,由于裝備出廠時疏于監(jiān)管與管理,會導(dǎo)致裝備存在缺陷,質(zhì)量不合格導(dǎo)致技術(shù)性能不達(dá)標(biāo),后期上艦調(diào)試安裝后存在運(yùn)行風(fēng)險,需要重新返廠維修,影響艦艇裝備完好率。
軍工企業(yè)和軍方對裝備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝調(diào)試、維修等過程形成有效的配合協(xié)作,達(dá)成高效合作,對裝備升級或維修對通信裝備效能發(fā)揮是非常關(guān)鍵的。關(guān)于協(xié)同風(fēng)險主要包括以下三個方面:首先,軍方與企業(yè)由于從屬關(guān)系的區(qū)別,在層級結(jié)構(gòu)、管理方式、人員意識等方面有較大差異,管理理念和使命任務(wù)的不同會導(dǎo)致軍地雙方艦艇通信裝備在研制過程中可能會出現(xiàn)進(jìn)度偏差與觀念分歧,對于整個裝備項(xiàng)目合作的深度和有效性影響巨大。其次,軍地雙方在合同擬制、條款細(xì)則等方面沒有界定清晰,可能會在后續(xù)合作中關(guān)系到雙方核心利益的環(huán)節(jié)上出現(xiàn)分歧,導(dǎo)致整個項(xiàng)目出現(xiàn)糾紛。最后,軍地雙方協(xié)同是一項(xiàng)技術(shù)與管理兼顧的合作活動,若其中一方過于強(qiáng)調(diào)自身立場而不考慮對方實(shí)際,項(xiàng)目很難推動運(yùn)行。特別是軍工企業(yè)作為技術(shù)密集型企業(yè),若對于所生產(chǎn)研發(fā)裝備的技術(shù)有所保留,那么對作戰(zhàn)效能發(fā)揮影響是非常大的,也很容易發(fā)生機(jī)會主義等不道德行為。
運(yùn)行環(huán)境是艦艇通信裝備順利完成任務(wù)的重要保障。環(huán)境風(fēng)險主要表現(xiàn)在以下三個方面問題:首先,艦艇通信裝備作為一種長時間運(yùn)行的裝備在運(yùn)行過程中面臨著高鹽、高濕度、高溫等惡劣的外部環(huán)境因素,導(dǎo)致設(shè)備遭受嚴(yán)重?fù)p壞,無法正常使用的情況,影響裝備運(yùn)行。其次,長時間航行任務(wù),會致使裝備得不到充分的維護(hù)保養(yǎng)、停機(jī)檢修工作,出現(xiàn)故障停機(jī)問題。最后,艦艇通信裝備的零部件、備件在市場中較為稀少,會使得維修保障所必需的原材料及儀器設(shè)備的維修難度升高,裝備不能得到及時的維修更換。
RIMER是曼徹斯特大學(xué)YANG教授提出的一種方法,其整合集成了D-S證據(jù)理論、多屬性決策理論、模糊理論及傳統(tǒng)IF-THEN規(guī)則庫理論[7~8]。該方法可在數(shù)據(jù)信息較少且具有一定模糊性的情況下,結(jié)合證據(jù)推理合成方法,最大程度克服信息不確定性影響,提高風(fēng)險評價的準(zhǔn)確性、科學(xué)性及合理性[9~11],共包括以下5個步驟。
置信規(guī)則庫由“If-Then”規(guī)則組成,其運(yùn)用統(tǒng)一的框架結(jié)構(gòu)展示各個指標(biāo)的區(qū)間范圍及取值[12],可有效反映輸入信息與輸出結(jié)果的關(guān)系。
上式中,Pik表示在第k條規(guī)則中第i個條件的取值;Tk表示前提條件的個數(shù),βlk表示第k條規(guī)則的前提條件成立時結(jié)論為rl的信度,且若βlk等于1,表明第k條規(guī)則是完整的,反之則是不完整的。σ1表示第k條規(guī)則的第i個條件的權(quán)重,可反映此條件下的數(shù)值相較于其他數(shù)值的重要程度。
aij表示輸入指標(biāo)xi對屬性Pij的匹配程度,Pij是第i個指標(biāo)的第j個參考值,ψ(xi,pij)表示輸入值xi與參考值Pij的相似程度。由于數(shù)據(jù)類型的不同,ψ(xi,pij)的計(jì)算分為以下三種情況。
當(dāng)規(guī)則前提項(xiàng)為離散序列時,其計(jì)算公式為
若輸入值為某個單點(diǎn),則其匹配度為
上式中,[p,q]表示輸入數(shù)據(jù)的取值范圍。若為1;當(dāng)xi遠(yuǎn)離會遞減。
若輸入值為專家學(xué)者的主觀經(jīng)驗(yàn)判斷,其匹配度也就是其信度,即aij=εi。
設(shè)輸入數(shù)據(jù)所對應(yīng)的第k條規(guī)則可轉(zhuǎn)換為,且所有的前提條件均可用“^”進(jìn)行連接,則表示輸入信息對第k條規(guī)則的前提項(xiàng)的匹配程度。?i表示相對權(quán)重,其計(jì)算公式如下:
對pk進(jìn)行歸一化處理即可求得激活權(quán)重ωk,而θk表示第k條規(guī)則對于前提條件m的相對權(quán)重。
基本可信數(shù)的構(gòu)造公式如下:
公式中ml,k是第k條規(guī)則的第l個結(jié)論的基本可信數(shù),表示與權(quán)重有關(guān)的不確定性,而指由數(shù)據(jù)不完備信息所引起的不確定性,且
經(jīng)過上述計(jì)算,假設(shè)置信規(guī)則庫中有S條規(guī)則被激活,由式(8)可求得以 及βl、βR、βT,其分別表示低風(fēng)險、中風(fēng)險及高風(fēng)險。
某驅(qū)逐艦支隊(duì)擁有我軍目前最先進(jìn)的主戰(zhàn)艦艇,該單位下轄多艘最先進(jìn)的導(dǎo)彈驅(qū)逐艦和導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦。近年來,隨著海軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的深入,由近海防御戰(zhàn)略轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)海防衛(wèi),該單位的艦艇執(zhí)行任務(wù)更為多樣,具有任務(wù)多,時間長,強(qiáng)度大的特點(diǎn),而該單位也具有相當(dāng)強(qiáng)的艦艇通信裝備使用經(jīng)驗(yàn)和通信裝備業(yè)務(wù)專家,因此,本案例以該單位的某型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦通信部門為依托,進(jìn)行通信裝備狀態(tài)風(fēng)險評價模型的實(shí)際應(yīng)用。
該艦艇通信裝備風(fēng)險指標(biāo)包括定性類以及定量類,各個指標(biāo)的取值范圍如表1所示。
經(jīng)過調(diào)研考察,邀請專家進(jìn)行打分,各項(xiàng)指標(biāo)的具體得分如表2所示。
4.1.1 置信規(guī)則庫構(gòu)造
根據(jù)專家給出的各個指標(biāo)的概率參數(shù)可相應(yīng)構(gòu)建置信規(guī)則庫。此處以設(shè)備風(fēng)險為例分析,假設(shè)各條規(guī)則的初始權(quán)重及前提屬性的相對權(quán)重相等,均為1,則其置信規(guī)則庫如表2所示。
4.1.2 輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
此處以設(shè)備風(fēng)險為例計(jì)算,已知其兩項(xiàng)指標(biāo)的打 分 結(jié) 果 分 別 為U21=(優(yōu),0.2)(良,0.8)),U22=(88%,1),將其代入式(3)、式(4)可得,ψ21(優(yōu),良,一般)=(0.2,0.8,0),ψ22(88%,100%)=0.4 ,ψ22(88%,80%)=0.6。
表1 艦艇通信裝備狀態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)
表2 設(shè)備風(fēng)險置信規(guī)則庫
4.1.3 激活權(quán)重計(jì)算
根據(jù)求得的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)果可知,表2中的第1、2、4及第5條規(guī)則被激活,運(yùn)用式(5)、(6)可求得各條規(guī)則歸一化后的激活程度ωk,ω1=0.36,ω2=0.24,ω4=0.24,ω5=0.16。
4.1.4 計(jì)算基本可信數(shù)
利用式(7)求得設(shè)備風(fēng)險的基本可信數(shù),具體結(jié)果如下。
4.1.5 置信度計(jì)算
通過式(8)可求得其置信度,具體如下。
由結(jié)果可知,設(shè)備風(fēng)險發(fā)生高風(fēng)險、中風(fēng)險及低風(fēng)險的概率分別為15.61%,30.73%,53.66%。同理,人員風(fēng)險、管理風(fēng)險、協(xié)同風(fēng)險、環(huán)境風(fēng)險及總體風(fēng)險等級也可求得。限于文章篇幅,此處不做具體展開,僅展示最終結(jié)果,如表3所示。
表3 風(fēng)險指標(biāo)的信度
根據(jù)以上結(jié)果可得,風(fēng)險等級最高的一級指標(biāo)為協(xié)同風(fēng)險,該指標(biāo)所顯示產(chǎn)生的風(fēng)險級別較高,對艦艇通信裝備運(yùn)行影響較大,可能會加速運(yùn)行過程中風(fēng)險故障的發(fā)生率,應(yīng)將其列為重點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行管理。綜合可信度計(jì)算結(jié)果,該艦艇通信裝備風(fēng)險總體上屬于中風(fēng)險。
根據(jù)運(yùn)算結(jié)果,針對性地提出如下對策建議:對裝備運(yùn)行風(fēng)險而言,協(xié)同風(fēng)險與管理風(fēng)險所體現(xiàn)的關(guān)聯(lián)度較高,對裝備運(yùn)行具有較大影響,應(yīng)采取有效的措施,及資源進(jìn)行強(qiáng)有力的風(fēng)險管理。關(guān)于軍地雙方的協(xié)同風(fēng)險,軍工企業(yè)與軍方應(yīng)加強(qiáng)溝通,互利互信,本著對武器裝備戰(zhàn)斗力負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行裝備的生產(chǎn)驗(yàn)收;在企業(yè)中構(gòu)建黨委領(lǐng)導(dǎo)下的風(fēng)險管控組織,使管理人員分工明確,權(quán)責(zé)統(tǒng)一,將軍地雙方領(lǐng)導(dǎo)納入進(jìn)來,共同面對裝備生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題;同時簽訂更為科學(xué)、完備的生產(chǎn)合同條款,明確軍地雙方所應(yīng)負(fù)責(zé)的內(nèi)容;并在保證不影響企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)等雙方核心利益的前提下,增強(qiáng)裝備軍地雙方維護(hù)保養(yǎng)技能及廠家技術(shù)的交流與互動,提高裝備使用者科學(xué)操作、維護(hù)裝備的習(xí)慣,同時也促進(jìn)軍地雙方彼此的學(xué)習(xí)與進(jìn)步,發(fā)揮各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢,達(dá)到資源互通、信息共享和成果共贏的目標(biāo),不斷提升合作深度,提高裝備質(zhì)量和效益。針對管理風(fēng)險,駐場軍事代表應(yīng)加強(qiáng)裝備生產(chǎn)的監(jiān)督與控制,定期或不定期地對裝備質(zhì)量進(jìn)行抽查以及項(xiàng)目進(jìn)度檢查等,把生產(chǎn)管理工作落實(shí)、落細(xì),確保所生產(chǎn)的通信裝備可以按照既定的質(zhì)量性能、商定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在規(guī)定的技戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)予以交付,以保證裝備最大限度的發(fā)揮其效能;裝備使用管理人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循維修保養(yǎng)相關(guān)的規(guī)章制度要求定期維護(hù),科學(xué)制定保養(yǎng)計(jì)劃,達(dá)到裝備性能的長久保持。
相比以上兩者風(fēng)險指標(biāo),環(huán)境風(fēng)險、人員風(fēng)險及設(shè)備風(fēng)險的風(fēng)險等級較低,但根據(jù)裝備使用實(shí)際也應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)管理。針對環(huán)境風(fēng)險,由于裝備自身具有一定的抗腐蝕性、防水密封性,故障的發(fā)生頻率與概率相對較低,應(yīng)做好日常保養(yǎng)維護(hù),而對于更加重要的管理維護(hù)環(huán)境及市場環(huán)境而言,裝備管理操作人員應(yīng)密切關(guān)注裝備運(yùn)行情況、維護(hù)保養(yǎng)時間等內(nèi)外部關(guān)鍵信息,增強(qiáng)對于裝備可能出現(xiàn)的風(fēng)險隱患的敏感性,在任務(wù)間隙和關(guān)鍵運(yùn)行過程對裝備保養(yǎng)工作做好落實(shí);裝備管理責(zé)任人應(yīng)利用管理工具制定科學(xué)合理的風(fēng)險應(yīng)對方案與應(yīng)急預(yù)案,充分預(yù)估運(yùn)行過程中可能遇到的風(fēng)險,形成具有可操作性和預(yù)判性的風(fēng)險管理方案。應(yīng)堅(jiān)持定期檢查制度和裝備巡檢制度,廠家對于易發(fā)生故障的裝備,應(yīng)定期指派專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行檢查與維修,將風(fēng)險扼殺于萌芽狀態(tài),避免裝備帶故障運(yùn)行的情況。關(guān)于人員風(fēng)險,應(yīng)定期對所屬人員進(jìn)行培訓(xùn)教育、專業(yè)知識考試,其中主要包括保密教育、方案預(yù)案學(xué)習(xí)、應(yīng)急情況處置等方面,定期開展通信部門的操演訓(xùn)練,不斷提高通信裝備操作管理人員的應(yīng)急處理能力和風(fēng)險防范意識,樹立全員風(fēng)險管理意識,增強(qiáng)風(fēng)險防范的責(zé)任感和自覺性,形成規(guī)范化、制度化的風(fēng)險監(jiān)督與安全操作機(jī)制。
隨著對戰(zhàn)場態(tài)勢感知重要性的提高,艦艇通信裝備的狀態(tài)運(yùn)行評價將是未來艦艇保障的發(fā)展趨勢。本文所構(gòu)建的基于RIMER的風(fēng)險評價體系可為艦艇通信裝備的維修、保障提供新的思路,為快速發(fā)展的艦艇通信裝備提供狀態(tài)評估的理論依據(jù)。本文所研究的方法通過實(shí)例驗(yàn)證表明具有一定的可行性,可以為各型艦艇通信裝備的風(fēng)險評估提供參考。