李勘

(海軍大連艦艇學(xué)院科研部,遼寧大連116018)

裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)研究

李勘

(海軍大連艦艇學(xué)院科研部,遼寧大連116018)

目的研究裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)及應(yīng)用。方法從可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)對裝備研制項(xiàng)目整體質(zhì)量的影響度出發(fā),對裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行特征歸類,分析現(xiàn)有裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警流程的局限性。結(jié)果提出了裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)的組織管理和權(quán)限建議,引入風(fēng)險(xiǎn)閾值理論優(yōu)化了裝備研制項(xiàng)目險(xiǎn)預(yù)警流程,并給出優(yōu)化流程中不同風(fēng)險(xiǎn)分析子集的模型應(yīng)用情景。結(jié)論研究提出的裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系框架和分析模型,可為可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警實(shí)踐提供理論支撐。

裝備研制;可靠性;風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

裝備(特指武器裝備)研制涉及的軍方、科研院所和工業(yè)部門多,它集高精尖、高投入、高密級和海量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)于一體,流程多、協(xié)調(diào)整合難度大,在裝備研制的整個(gè)生命周期中,每個(gè)階段都存在著不同的風(fēng)險(xiǎn),為此在裝備研制中引入可靠性這一概念。裝備研制項(xiàng)目可靠性是指在計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)和確定的條件下無故障完成裝備研制任務(wù)的概率,用于描述研制的可靠性水平。可靠性風(fēng)險(xiǎn)不僅制約著項(xiàng)目可靠性的提升,更直接影響著著裝備研制項(xiàng)目的整體質(zhì)量甚至是成敗[1]。為此,對裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)加以研究,探尋裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警新技術(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝備研制過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn),采取相應(yīng)的預(yù)控、規(guī)避、轉(zhuǎn)移或承擔(dān)等應(yīng)對措施,進(jìn)一步提高裝備研制項(xiàng)目的成功率。

目前,我國對裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)的研究還不成體系,國際上也缺少成熟的理論模型和專用工具。文中在已有的可靠性風(fēng)險(xiǎn)研究成果基礎(chǔ)上,探尋針對裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警技術(shù),完善裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)的理論體系和實(shí)用模型。

1 風(fēng)險(xiǎn)分析

裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)具有風(fēng)險(xiǎn)因素多、產(chǎn)生頻率高、風(fēng)險(xiǎn)危害大、克服難度大的特點(diǎn),建立和完善裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系,提高預(yù)警的針對性和精確度尤為必要。裝備研制過程中可能出現(xiàn)的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)已被業(yè)內(nèi)專家歸納為4大類共19種,這里按照可靠性的概念指向性進(jìn)行整合,可以將裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)歸結(jié)為以下3個(gè)方面[2—3]:

1.1 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是指研制項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間內(nèi),一定的經(jīng)費(fèi)保障條件下達(dá)不到戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求的可能性,或者說研制計(jì)劃的某個(gè)部分出現(xiàn)意想不到的結(jié)果,從而對整個(gè)系統(tǒng)效能產(chǎn)生有害影響的可能性及后果。影響技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素有武器裝備性能先進(jìn)程度、武器裝備自主創(chuàng)新程度、武器裝備技術(shù)復(fù)雜程度、研制人員的科研能力、武器裝備技術(shù)實(shí)施環(huán)境和武器裝備技術(shù)的成熟度。在武器裝備研制項(xiàng)目中,許多技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)往往都是由于對新系統(tǒng)和新設(shè)備提出了多項(xiàng)前所未有的性能要求造成的,設(shè)計(jì)人員和研制單位為實(shí)現(xiàn)具有綜合目的、能達(dá)到理想性能水平的有效設(shè)計(jì),每一項(xiàng)設(shè)計(jì)要求都可能成為一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源。

1.2 管理風(fēng)險(xiǎn)

管理風(fēng)險(xiǎn)是指在武器裝備研制過程中由于計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、控制不當(dāng)造成費(fèi)用增多、進(jìn)度延長、性能下降的后果。影響管理風(fēng)險(xiǎn)的主要因素有項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)人員的決策水平、項(xiàng)目組織的激勵(lì)體制、研制項(xiàng)目群的協(xié)調(diào)能力、項(xiàng)目組織后的勤保障能力、研制項(xiàng)目進(jìn)度的合理程度、組織對項(xiàng)目各種資源的整合能力、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)人員的變動情況等。武器裝備的研制過程是高度復(fù)雜的管理過程,協(xié)作面廣、涉及單位多、參與人員多,需要嚴(yán)格周密的科學(xué)管理才能保證研制工作的順利進(jìn)行。裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警是項(xiàng)目管理工作的重要方面,因任何一項(xiàng)管理不足都可能使得裝備研制不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成,研究經(jīng)費(fèi)大大超過預(yù)算,甚至導(dǎo)致項(xiàng)目的失敗。

1.3 條件風(fēng)險(xiǎn)

條件風(fēng)險(xiǎn)是指在裝備研制項(xiàng)目開展的過程中,各參研單位為其提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)施設(shè)備、人力資源和經(jīng)費(fèi)保障不夠充分,從不同方面阻礙了項(xiàng)目正常有序的開展,這類外部條件的風(fēng)險(xiǎn)直接影響著裝備研制項(xiàng)目可靠性[4—6]。影響條件風(fēng)險(xiǎn)的主要因素集中在研制費(fèi)用方面,研制費(fèi)用需求的不確定性越大,就越會導(dǎo)致武器裝備研制項(xiàng)目績效達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。當(dāng)項(xiàng)目需要增加投資時(shí),或者項(xiàng)目預(yù)算不能滿足要求時(shí),保障和追加投資的能力低也會導(dǎo)致武器裝備研制項(xiàng)目績效達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。資金在全壽命周期中分配、使用上的不確定性高,同樣會導(dǎo)致武器裝備研制項(xiàng)目績效達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)[7]。

2 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系的建立和運(yùn)用

基于對裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)種類和產(chǎn)生原因分析的基礎(chǔ)上,從可靠性風(fēng)險(xiǎn)自身特點(diǎn)出發(fā),選擇合適的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù),明確裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)的組織管理、預(yù)警流程和模型應(yīng)用。

2.1 組織管理

裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理應(yīng)須設(shè)立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)職能是風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測、發(fā)布預(yù)警消息、臨時(shí)叫停項(xiàng)目,保障裝備研制項(xiàng)目的安全性,維護(hù)裝備研制團(tuán)隊(duì)和軍方雙方的利益[8—10]。在決策層、總師單位、配套單位和一般項(xiàng)目組中建立多級風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警部門,完全獨(dú)立于各級行政和技術(shù)管理組織,具有自主權(quán),可以協(xié)調(diào)軍代表與裝備研制團(tuán)隊(duì),并根據(jù)軍代表的要求制定相應(yīng)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)。在設(shè)計(jì)和裝備研制過程中,保持實(shí)時(shí)監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測,機(jī)構(gòu)內(nèi)部能夠信息暢通,人員權(quán)限清晰,能夠?qū)崟r(shí)將風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)反饋給設(shè)計(jì)和執(zhí)行部門。發(fā)現(xiàn)可靠性風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到或超過預(yù)警指標(biāo)時(shí),立即執(zhí)行預(yù)案或叫停項(xiàng)目,并建議決策層安排相關(guān)專業(yè)人員加入方案改進(jìn)小組提供專業(yè)意見。為保證風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)的權(quán)力不被濫用或者不作為,還必須在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)內(nèi)部建立完善的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)限體系,每一級的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警部門都有自己的權(quán)限范圍,如果超過權(quán)限范圍,向上級主管部門匯報(bào)情況后由上級部門決定。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)權(quán)限和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級見表1。

表1 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)構(gòu)權(quán)限和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級對照Table 1 Limitation of risk pre-warning agency and level of risk pre-warning

2.2 流程優(yōu)化

裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警流程是預(yù)警體系中的重要組成部分,風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警流程是否合理將直接影響可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系的實(shí)用性和有效性。當(dāng)前裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警流程還習(xí)慣于“回溯型”的管理模式(如圖1所示),應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)時(shí)往往處于被動,在重大研制項(xiàng)目預(yù)警中往往應(yīng)對不及,威脅到整個(gè)裝備研制項(xiàng)目的安全。為了避免這個(gè)弊端,在綜合分析和實(shí)踐糾偏的基礎(chǔ)上改進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警流程(如圖2所示)。首先建立風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)體系,對裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面評估,之后設(shè)立項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)閾值,當(dāng)可靠性風(fēng)險(xiǎn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)度超過閾值時(shí)立即采取風(fēng)險(xiǎn)處理措施,重新進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)分析。如果綜合風(fēng)險(xiǎn)度在閾值下,則進(jìn)入到下一個(gè)階段,再次重復(fù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警流程,直至項(xiàng)目完成。通過這種及時(shí)評估、及時(shí)反饋、及時(shí)調(diào)整的機(jī)制,可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)潛在的可靠性風(fēng)險(xiǎn),在風(fēng)險(xiǎn)剛剛發(fā)生時(shí)就采取有效解決措施,避免風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步提升,確保裝備研制項(xiàng)目在低風(fēng)險(xiǎn)的情況下開展[11—12]。

圖1 “回溯型”風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理流程Fig.1 Backtracking risk pre-warning management process

圖2 新型風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理流程Fig.2 New risk pre-warning management process

2.3 風(fēng)險(xiǎn)分析子集的適應(yīng)性模型情景分析

基于裝備研制項(xiàng)目可靠性的概念屬性和流程優(yōu)化后的風(fēng)險(xiǎn)分析子集特性,必須將項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、條件風(fēng)險(xiǎn)子集分析和綜合風(fēng)險(xiǎn)度的確定作為預(yù)警的核心。風(fēng)險(xiǎn)分析領(lǐng)域中有許多種類的分析評估方法,都有各自的適應(yīng)性。在建立一個(gè)可靠性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)模型的時(shí)候,如果風(fēng)險(xiǎn)分析評估方法不匹配,會將缺陷無限放大,不利于實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警目標(biāo),因此確定各風(fēng)險(xiǎn)分析子集的適應(yīng)性模型突顯重要。文中充分考慮各種風(fēng)險(xiǎn)分析評估方法,經(jīng)過對數(shù)理理論、統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算機(jī)模擬三大類14種典型模型的對比分析和驗(yàn)證,為了得到一個(gè)相對準(zhǔn)確的綜合風(fēng)險(xiǎn)度預(yù)警信息,現(xiàn)建立如下模型應(yīng)用情景[13—14]。

1)基于Topsis評價(jià)法的預(yù)警技術(shù)模型應(yīng)用于項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)子集分析。TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)評價(jià)法是有限方案多目標(biāo)決策分析的一種科學(xué)方法,其基本原理是在基于歸一化后的原始矩陣中,找出有限方案中的最優(yōu)方案和最劣方案(分別用最優(yōu)向量和最劣向量表示),然后分別計(jì)算出評價(jià)對象與最優(yōu)方案和最劣方案間的距離,獲得該評價(jià)對象與最優(yōu)方案的相對接近程度,以此作為評價(jià)優(yōu)劣的依據(jù)。其基本模型為:

2)基于集對分析評價(jià)法的預(yù)警技術(shù)模型應(yīng)用于項(xiàng)目管理風(fēng)險(xiǎn)子集分析。集對分析是把不確定性與確定性作為一個(gè)系統(tǒng)來加以研究,根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度W的需要對集對H的特性展開分析,共得到N個(gè)特性,其中有S個(gè)為集對H中的2個(gè)集合所共有,這兩個(gè)集合在其中P個(gè)特性上相對立,在其余的F=N-SP個(gè)特性上既不對立,又不統(tǒng)一,即其性質(zhì)不確定,則稱比值:S/N為這兩個(gè)集合在問題W下的同一度,F/N為這兩個(gè)集合在問題W下的差異度,P/N為這兩個(gè)集合在問題W下的對立度。這樣建立起在制定問題背景下的一個(gè)聯(lián)系度表達(dá)式:

式中:N表示集對特性總數(shù);S表示集對相同的特性數(shù);P表示集對中相反的特性數(shù);F表示集對中既不相同又不相反的特性數(shù),F=N-S-P;i表示差異度標(biāo)示數(shù),i∈[-1,1];j表示對立度標(biāo)示數(shù),一般j= -1。其決策思路是取“理想方案”與可行方案為一集合對子,對這集合對子做同異反決策分析,尋找與“理想方案”最近的那個(gè)方案,從而給出項(xiàng)目進(jìn)度可行性方案的優(yōu)劣排序。集對分析法能有效地刻畫確定不確定系統(tǒng)的對立統(tǒng)一關(guān)系,評價(jià)結(jié)果直觀、準(zhǔn)確可靠、信息利用率高[15],與決策水平、激勵(lì)體制、協(xié)調(diào)能力、后勤保障、項(xiàng)目進(jìn)度、資源整合、人員變動情況等項(xiàng)目管理風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)適應(yīng)性良好。

3)基于模糊評價(jià)法的預(yù)警技術(shù)模型應(yīng)用于項(xiàng)目條件風(fēng)險(xiǎn)子集分析。模糊評價(jià)法利用數(shù)學(xué)方法將模糊信息定量化分析,可以更加科學(xué)化和準(zhǔn)確化地對費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行分析評估,得出的預(yù)警信息較為科學(xué)和準(zhǔn)確,其基本原理是首先確定可靠性風(fēng)險(xiǎn)因素(指標(biāo))集U=(x1,x2,…,xm)和評價(jià)集V=(v1,v2,…,vn),其中xi為各單項(xiàng)指標(biāo),vi為對xi的評價(jià)等級層次,一般可分為5個(gè)等級(好、較好、一般、較差、差),再確定權(quán)重及隸屬度向量,獲得模糊評判矩陣,最后把模糊評判矩陣與因素的權(quán)重集進(jìn)行模糊運(yùn)算并進(jìn)行歸一化,得到模糊評價(jià)綜合結(jié)果。裝備研制的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)施設(shè)備、人力資源和經(jīng)費(fèi)保障等因素的標(biāo)準(zhǔn)界定相對模糊,影響因子多,而模糊評價(jià)模型就適用于不是絕對肯定或絕對否定的模糊風(fēng)險(xiǎn)因素的預(yù)警,與項(xiàng)目條件風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的適應(yīng)性良好。

4)基于功效系數(shù)法的預(yù)警技術(shù)模型應(yīng)用于綜合風(fēng)險(xiǎn)度的確定。功效系數(shù)法是綜合評價(jià)及多目標(biāo)決策的一種有效方法。用該法根據(jù)綜合風(fēng)險(xiǎn)度目標(biāo)規(guī)劃,首先確定各類指標(biāo)的滿意值與不允許值,然后以滿意值為上限,以不允許值為下限,計(jì)算各指標(biāo)的滿意程度,并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的評價(jià)分?jǐn)?shù)即功效系數(shù),再對各指標(biāo)的功效系數(shù)按其權(quán)數(shù)經(jīng)加權(quán)幾何平均得出綜合評價(jià)分?jǐn)?shù),對綜合風(fēng)險(xiǎn)度的狀況做出評估。綜合功效分?jǐn)?shù)越大,表明綜合風(fēng)險(xiǎn)度越低,其數(shù)學(xué)模型為:

式中:di表示第i個(gè)指標(biāo)的功效系數(shù);D表示評價(jià)對象的綜合功效系數(shù);Xi,Xsi,Xhi分別表示某指標(biāo)的實(shí)際值、不允許值及滿意值;pi表示某指標(biāo)的權(quán)重。功效系數(shù)法是按人們習(xí)慣的百分制評分方法給出百分制的綜合分?jǐn)?shù),含意明確,易于理解,評價(jià)指標(biāo)的選擇沒有較大的限制,強(qiáng)相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)也適應(yīng),對指標(biāo)的處理保持了方向的一致性,不需要將逆向指標(biāo)轉(zhuǎn)向,并且靈敏度高,與研制項(xiàng)目綜合風(fēng)險(xiǎn)度評價(jià)的適應(yīng)性良好。

3 結(jié)語

防范裝備研制項(xiàng)目可靠性風(fēng)險(xiǎn)需要風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的建立和完善,只有規(guī)范了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的組織管理,完善了預(yù)警流程,綜合選擇基于不同分析方法的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)模型,才能提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的可靠性、及時(shí)性、準(zhǔn)確性,幫助裝備研制項(xiàng)目降低可靠性風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)一步提高裝備研制項(xiàng)目的成功率。

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Research on Pre-warning Technology for Reliability Risk of Equipment Research Project

LI Kan
(Department of Scientific Research,Dlian Naval Academy,Dalian 116018,China)

ObjectiveTo study the pre-warning technology for reliability risk of equipment research project and its application.MethodsStarting from the influence of pre-warning technology for reliability risk on the whole quality of equipment research project,this paper classified the reliability risk of equipment research project based on characteristics,and analyzed the limitations of the current pre-warning process for reliability risk of equipment research project as well.ResultsThis paper proposed the organization management of pre-warning provider for reliability risk and limits of authority,and introduced the risk threshold theory to optimize the pre-warning process of risk for equipment research project,and suggested the model application of different risk analysis subset in the optimization process.ConclusionThe architecture framework and analysis model of pre-warning system for reliability risk of equipment research project proposed in this research could provide theoretical support for pre-warning technology for reliability risk in practice.

equipment research project;reliability;risk pre-warning

10.7643/issn.1672-9242.2014.04.025

E241

:A

1672-9242(2014)04-0125-06

2014-04-10;

2014-04-16

Received:2014-04-10;Revised:2014-04-16

李勘(1969—),男,遼寧沈陽人,博士,副研究員,主要研究方向?yàn)槲淦餮b備研制的風(fēng)險(xiǎn)管理。

Biography:LI Kan(1969—),Male,from Shenyang,Liaoning,Ph.D.,Associate researcher,Research focus:risk management of weapon and equipment development.