呂 熒，孫越林

（1. 海軍裝備部駐廣州地區(qū)軍事代表局，廣州 510000；2. 中國人民解放軍91872部隊，北京102400）

基于改進型層次分析法的裝備測試性熟化問題研究

呂 熒1，孫越林2

（1. 海軍裝備部駐廣州地區(qū)軍事代表局，廣州 510000；2. 中國人民解放軍91872部隊，北京102400）

目前裝備測試性診斷能力增長過程過長，為了對裝備進行有效的熟化，分析了測試性熟化過程的影響因素：指標分配、測試點選擇和故障診斷算法，并以指標分配為切入點，介紹了基于改進的層次分析法的測試性熟化問題研究，并以實例驗證了方法的可行性。

測試性熟化 指標分配 層次分析法

0 引言

測試性是艦船裝備的一項重要設計特性，裝備良好的測試性可確保其具有較高的戰(zhàn)備完好性和任務可靠性，而裝備測試性熟化過程是測試性設計中的一項重要環(huán)節(jié)，因此開展裝備測試性熟化問題研究對于提高裝備測試性性能具有重要意義。

1 測試性熟化問題

測試性熟化過程是裝備在通過試驗和使用，發(fā)現問題，采取改進措施，使故障診斷能力得到增長的過程。裝備產品的設計中，測試性

（Testability）和維修性（Maintainability）、可靠性（Reliability）一樣，已經成為與性能同等重要的設計要求，測試性對裝備系統(tǒng)的維修性、可靠性和安全性都有直接或間接的影響。裝備初期使用時虛警率高而診斷能力低的現實說明，同可靠性增長類似，測試性設計也需要有一個鑒別缺陷、實施糾正，以達到規(guī)定的診斷水平的周期過程，即測試性熟化過程，或者叫測試性增長、診斷能力增長過程[1]。測試性設計完成之后，還需要在實踐中進行檢驗。因此，一個產品設計出來之后，必須要經歷一個成熟期，經過不斷地收集數據，并將這數據反饋給設計單位，才能使產品的測試性水平不斷提高[2-3]。

2 測試性熟化過程影響因素分析

測試性熟化過程所需要的周期取決于熟化工作的有效性，良好的測試性熟化措施可以使裝備在短期內達到系統(tǒng)所規(guī)定的要求并提高裝備的可維護性和測試效率。本文主要從以下三點對其影響因素進行分析：

1）測試性指標分配[4]

測試性指標是測試性需求分析最關鍵的輸出內容?？茖W的測試性指標分配體系才能使測試性需求分析輸出結果準確可信。測試性指標體系也反映了裝備使用和維修階段的測試性水平，是進行裝備測試性設計的基礎，也是對系統(tǒng)測試性水平進行驗證的依據。然而，現階段的測試性指標分配的有關方法，雖然已經從考慮單一影響因素向考慮多種復雜影響因素方向發(fā)展，但在準確度和精確度上不能完全有效的符合系統(tǒng)的設計要求，有時甚至存在較大的誤差。在裝備的不同工程階段、不同結構層級以及不同任務需求下，測試性指標的要求值也不同，采用一個簡單的測試性參數及單一的指標要求無法反映裝備測試性特性需求和指標要求。

2）測試點的選擇[5-6]

測試點的選擇是測試性設計的一項重要工作，測試點設置的適當與否直接關系到裝備的測試性水平、診斷測試時間和費用。眾所周知，在進行裝備的測試性研究時，往往需要布置多個測點。一般來說，測點越多，越能夠更好地了解所測物理量的真實狀況。但是，測試點越多，所需的外部儀器設備也就越多，工作量也會大大增加，也增加了裝備維修的復雜性。人們一般希望用盡量少的測點，達到裝備測試的目的，在試驗工作量較小的情況下得到比較完整、合理的試驗數據。目前，國外開展的研究中，主要的方法是通過嵌入到電子產品中的傳感器收集和分析與故障密切相關的參數，利用關鍵參數的變化來診斷和預測故障，如利用焊接件焊點的電阻變化來預測電子產品的殘余壽命，利用動態(tài)功耗來預測電路故障等。

3）故障診斷算法

一個有效的診斷搜索算法能夠幫助維修人員在有限的時間內快速的定位并排除故障，可以正確地診斷出系統(tǒng)可能發(fā)生的各種故障，確保整個系統(tǒng)能夠正常運行。因此搜索算法對測試性熟化過程有著極其重要的影響。國內外研究人員也對測試性診斷搜索算法開展了大量研究。但目前的大部分搜索算法尚不完善，有待改進。

3 基于改進的層次分析法的熟化問題解決

通過以上的因素分析，本文以指標分配為切入點，通過改進的層次分析法對測試性熟化過程進行研究。

層次分析法[7]（Analytic of Hierarchy Process，AHP）是一種科學的決策方法，該方法的基本思路是將復雜問題分解為若干層次，逐層進行分析，通過分析若干個因素對同一個目標的影響，確定各因素在目標集合中的比重，將決策者的主觀判讀用量化的形式來表達，把定性分析和定量分析結合起來。其基本步驟如下[8-9]：

①明確要評估的問題，確定待評估的方案（待評項），評估目標；

②深入分析待評估系統(tǒng)的各個影響因素，建立系統(tǒng)的層次結構模型；

③給出同層因素相對上一層次的、有連接的因素的相對重要性（兩兩比較），從而構造出各層次中的所有判斷矩陣；

④檢驗各個判斷矩陣的一致性；

⑤計算層次單排序，得到同層因素相對上一層次因素的權重，即計算各個判斷矩陣的特征向量；

⑥檢驗總體的一致性并計算層次總排序，即計算待評估方案相對評估目標的權重，根據最終的層次總排序權重來決定最終的方案選擇。

在第③步，層次分析法一般用1-9標度來確定判斷矩陣，1-9標度的重要性含義如表1所示。

表1 重要性標度含義表

但這種最初的層次分析法在利用1-9標度建立判斷矩陣時存在一定的理論到實際的錯位。例如某兩位專家對兩種影響因素的判斷分別為5和1/5，而其期望為2.6，而實際上兩種重要度相抵，其期望應為0。因此本文對層次分析法的1-9標度進行了改進，使其更加接近實際。具體改進方法如下：在確定判斷矩陣時，對于專家的判斷，先把1-9標度轉化為-9-9標度，具體的轉換標準如表2所示。計算轉化后的矩陣的每一行向量的和，并把其和再轉化為1-9標度計算相應的單排序權重和總排序權重，最終確定相應的方案。此改進方法能夠實現期望值在理論和實際上達到一致。

表2 重要性標度轉換表

4 實例分析

某系統(tǒng)由5個LRU組成，其功能層次圖和故障率數據見圖1，要求系統(tǒng)故障檢測率為0.95，要求最高故障檢測率為0.98，用改進的層次分析法對指標進行分析，可得分配結果如表3所示。

圖1 系統(tǒng)功能層次圖

表3 測試性分配工作表

通過以上的實例分析可以看出，改進的層次分析法分析所得數據能夠達到系統(tǒng)的要求，并能夠有效地對測試性指標進行合理的分配。而且其理論簡單、不需要高深的理論知識。使用者只需要對決策問題有一定的認識。無需進行復雜的科學計算，也無需提供詳細的問題數據，提供的主要是對決策問題各個因素的選擇和判斷信息。這種方法具有較強的工程實用性，能夠做出定量和定性分析，統(tǒng)一測度主觀和客觀，定量和非定量的因素，從而有機的結合了定性和定量因素，有效的達到系統(tǒng)的要求，進而在指定的時間內可以高效的完成測試性熟化過程，提高系統(tǒng)的測試性水平。

5 結束語

測試性熟化問題在裝備測試性中占有重要的作用。而測試性指標分配是測試性熟化過程中的一項重要環(huán)節(jié)。如果能夠做到測試性指標的有效分配，測試性熟化過程將會大大縮短，本文分析了測試性熟化過程的影響因素，以指標分配為切入點，研究了基于改進的層次分析法的測試性熟化問題，并用具體實例驗證了其可行性，為以后的測試性熟化問題的研究奠定了理論基礎。

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Maturation Questions of the Testability of the Armament by Improved AHP

Lyu Ying1, Sun Yuelin2

(1. Guangzhou Military Representatives Bureau of Navy Equipment Department, Guangzhou 510000, China; 2. No. 91872 Unit of PLA, Beijing 102400, China)

The growth period of equipment testability is too long at present. In order to improve the maturation of the testability, this paper studies the influencing factors of testability maturation, including testability allocation, test point selection and determination of diagnosis strategy. It introduces the research on the maturation questions of the testability based on improved AHP, and proves its effectiveness with an example.

testability maturation; testability allocation; AHP

TP206

A

1003-4862（2015）08-0014-03

2014-07-22

呂熒（1988-），女，助理工程師。研究方向：艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)工程。