祝華遠,紀云飛,史鳳隆
(海軍航空工程學院青島校區(qū),山東青島266041)
維修性是指在規(guī)定的條件下和時間內,按規(guī)定的程序和方法進行維修時,保持或恢復到規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性是軍用飛機的一種固有屬性,是由維修性設計賦予的使其維修簡便、迅速和經濟的內在屬性,是一種設計決定的質量屬性,對軍用飛機作戰(zhàn)使用有重要影響。軍用飛機維修性要求由定性要求和定量指標兩部分構成。做好軍用飛機滿足維修性定性要求程度的階段性評價工作,可以充分發(fā)揮評價的判斷功能,為提高其維修性提供重要而有效的輔助決策支持。
軍用飛機維修性定性要求多,在評價過程中,存在較多不確定因素?;疑到y(tǒng)理論是一種研究少數據、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),提取有價值的信息,實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控[1—2]?;诖耍瑢⒒疑到y(tǒng)理論應用到軍用飛機維修性定性要求評價中,以使評價工作更為客觀有效。
維修性定性要求是維修簡便、迅速、經濟的具體化。根據國內外的實踐經驗,軍用飛機維修性定性要求可概括為以下幾個方面。
1)良好的維修可達性。維修可達性是指對軍機進行維修時能夠到達維修部位的難易程度,即維修部位能夠看得見、夠得著,維修時不需要拆卸、移動其他設備、機件等。如飛機機體應具有較高的開敞率,機載各系統(tǒng)、設備、機件的檢測點、維修點的布局應合理,盡量減少交叉作業(yè)等。
2)標準化和互換性程度?,F(xiàn)代軍用飛機結構,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負擔,有利于戰(zhàn)時拆拼修理。
3)具有完善的防差錯措施和識別標記。應從機載設備、機件的結構上消除產生維修差錯的可能性,并設置鮮明的識別標記,以防止維修差錯發(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傷害人員和損壞裝備的一種設計特性,特別是防火、防爆、防電擊、防輻射、防有害物質損傷等。
5)檢測準確、快速、簡便。應充分考慮軍用飛機的測試性,利用先進的檢測診斷技術,提高機載設備的自檢能力和地面檢測效率。
6)降低維修費用,提高零部件特別是貴重件的可修復性。即在維修性設計時,使其具有可調整、可矯正、可焊接、可局部拆換、可進行表面處理等性能,這樣既能節(jié)約維修費用,又便于戰(zhàn)時修復,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練因素等,以提高維修質量和維修工作效率,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,將軍用飛機定性要求分為“結構設計因素”、“維修保障因素”和“人員使用因素”三大類,即設立3個評價一級指標。進一步細分,在一級指標“結構設計因素”下設“維修可達性”和“部件可修復性”2個二級指標,以表征維修可達性和維修費用因素。在一級指標“維修保障因素”下設“標準化和互換性”和“測試性”2個二級指標,以表征標準化和互換性程度、是否滿足檢測準確快速簡便的要求;在一級指標“人員使用因素”下設“作業(yè)安全”、“人素工程”和“差錯預防”3個二級指標,以表征對維修作業(yè)安全、人素工程和防差錯措施等方面的要求。構建的軍機維修性定性要求評價指標體系如圖1所示。
圖1 軍機維修性定性要求評價指標體系Fig.1 Evaluation index of battleplan maintainance qualitative request
灰色聚類是根據灰類的灰數和白化權函數,將一些實測指標或實測對象聚集成若干個可定義類別的方法。設有n個聚類對象,m個聚類指標,s個不同灰類,根據第i(i=1,2,…,n)個對象關于j(j=1,2,…,m)指標的觀測值xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),將第i個對象歸入第k(k∈{1,2,…,s})個灰類,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定的不同類別,具有計算簡單、使用靈活、適用范圍廣等特點。應用灰色聚類相關理論方法,構建軍機維修性定性要求灰色聚類評價模型如下[7—8]。
對于二級指標Aij,由p名專家進行評價,假定第k(k=1,2,…,p)名專家的評價值為xkij(采用9級評語評價各二級指標所表征的軍機維修性定性要求的實現(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。如評價為優(yōu),取值為9;介于優(yōu)、良之間,取值為8),則評價樣本矩陣為:
考慮到軍機維修性定性要求綜合評價的準確性和可操作性,選定5級評語,即將評價結果分為優(yōu)、良、中、次、差等5個評價等級,分別用聚類評價灰類e=1,2,…,5表示。
根據專家評價值范圍,建立二級指標Aij分屬于e=1,2,…,5類的白化權函數如下[7—8]。
確定評價指標權重的方法較多,一般來講,根據計算權重時原始數據的來源不同,大致可以分為主觀賦權法(德爾菲法、層次分析法、專家調查法、循環(huán)打分法、二項系數法、重要性排序法等)、客觀賦權法(均方差法、主成分分析法、熵值法等)和綜合賦權法(綜合運用主、客觀賦權法)等三大類[9—12]。
鑒于當前缺乏足夠的有效數據支持及對上述評價指標重要性的認識還不盡統(tǒng)一,較難確定各評價指標對滿足軍用飛機維修性定性要求的貢獻程度,即各評價指標權重。綜合運用德爾菲法和層次分析法(AHP)確定評價指標權重,即邀請專家集中討論,集體采用1~9九標度的專家賦值進行兩兩比較,構造層次分析法判斷矩陣。構造的3個一級指標(A1,A2,A3)判斷矩陣及解得的評價指標權重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指標權重Table 1 Judgmentmatrix and index weight(AHP)
采取同樣方法,確定3個一級指標所屬二級指標權重,分別為W1=(0.77,0.23),W2=(0.36,0.64),W3=(0.29,0.30,0.41)。
計算二級指標Aij屬于第e個灰類的灰色評價權系數rije(e=1,2,…,5),計算公式為:
對于e個評價灰類,二級指標Aij的灰色評價權向量為:
一級指標Ai對于e個評價灰類的灰色評價權矩陣為:
其中,n為各一級指標Ai所屬二級指標的個數。
對一級指標Ai作綜合評價,其灰色聚類評價值為:
其中,Wi為第i個一級指標所屬的二級指標權重。
軍用飛機維修性定性要求灰色聚類綜合評價值為:
其中,W=(w1,w2,w3),B=(B1,B2,B3)分別為3個一級指標權重及其灰色聚類評價值。
在灰色聚類綜合評價值E中,取最大值e*= max(ei),即可得軍用飛機滿足維修性定性要求的評價等級為第i個灰類。
1)建立評價樣本矩陣。由5名專家依據軍用飛機維修性定性要求,對某型軍用飛機滿足維修性定性要求的程度進行評價,得評價樣本矩陣為:
2)計算一級指標灰色聚類評價值。根據公式(2)—(5),計算得一級指標A1(結構設計因素)對于e個評價灰類的灰色評價權矩陣為:
根據公式(6),對一級指標A1作綜合評價,其灰色聚類評價值為:
B1=W1×R1=[0.2659,0.3367,0.3313,0.00662,0]
同樣方法可得,一級指標A2(維修保障因素)和A3(人員使用因素)的灰色聚類評價值為:
3)計算灰色聚類綜合評價值。根據公式(7),灰色聚類綜合評價值為:
在灰色聚類綜合評價值E中,e*=e2=max(e1,e2,e3,e4,e5),即得該型軍用飛機滿足維修性定性要求的評價等級為第2個灰類,即該型軍用飛機滿足維修性定性要求的程度為“良”。評價專家認為,評價結果與該型飛機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計和研制水平。
基于灰色系統(tǒng)理論研究探討了軍用飛機維修性定性要求的評價問題。首先系統(tǒng)構建了軍用飛機維修性定性要求評價指標體系,解決了軍用飛機維修性定性要求多且交叉約束的問題;其次綜合運用德爾菲法和層次分析法確定了評價指標權重,克服了評價中主觀因素影響大的問題;最后建立了灰色聚類評價模型,較好解決了不確定因素多所帶來的諸多綜合評價難題,評價結果直觀明了。由此可見,灰色聚類評價方法可用于軍用飛機維修性定性要求評價,具有較高的推廣應用價值。
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