許誠(chéng), 孫爾蔓

(海軍航空工程學(xué)院 飛行器工程系, 山東 煙臺(tái) 264001)

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基于改進(jìn)AHP的某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)技術(shù)成熟度評(píng)估

許誠(chéng), 孫爾蔓

(海軍航空工程學(xué)院 飛行器工程系, 山東 煙臺(tái) 264001)

摘要:為提高某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度,研究了技術(shù)成熟度評(píng)估方法。簡(jiǎn)要介紹了技術(shù)成熟度的研究現(xiàn)狀,構(gòu)建了某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度評(píng)估模型,并運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法對(duì)其技術(shù)成熟度等級(jí)進(jìn)行了評(píng)估,從而為某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度評(píng)估和提高提供參考。

關(guān)鍵詞:防空作戰(zhàn)平臺(tái); 層次分析法; 最優(yōu)傳遞矩陣; 技術(shù)成熟度評(píng)估

0引言

技術(shù)成熟度評(píng)估工作在武器裝備研制過(guò)程中一直扮演著重要角色。在實(shí)際工作中,由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),不同單位、不同部門及個(gè)人很難對(duì)技術(shù)成熟度進(jìn)行客觀評(píng)估,故得出的結(jié)論往往不夠準(zhǔn)確,始終阻礙著武器裝備后期研制工作的順利進(jìn)行。在武器研發(fā)過(guò)程中,對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)錯(cuò)誤評(píng)估將對(duì)其進(jìn)度、成本、最終定型狀態(tài)影響巨大。所以,在預(yù)研階段開展預(yù)研系統(tǒng)的技術(shù)成熟度等級(jí)(Technology Readiness Level,TRL)評(píng)估工作十分必要,在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用TRL對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行評(píng)估,可以確保相關(guān)技術(shù)符合要求而不影響后續(xù)工作,為下階段研制工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)評(píng)估工作來(lái)說(shuō),客觀判斷是至關(guān)重要的,它可以確保評(píng)估的準(zhǔn)確性、有效性和科學(xué)性,避免技術(shù)脫節(jié)和資源浪費(fèi),從而不斷加快預(yù)研進(jìn)程,使其早日裝備,這對(duì)日后系統(tǒng)集成和固化工作意義重大。

本文在廣泛研究國(guó)內(nèi)外技術(shù)成熟度評(píng)估(Technology Readiness Assessment, TRA)現(xiàn)狀并結(jié)合我國(guó)武器裝備研制規(guī)定的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)TRA指標(biāo)體系,給出了該平臺(tái)技術(shù)成熟度等級(jí)定義及整套評(píng)估流程,建立了TRA模型,并通過(guò)實(shí)際算例演示,成功對(duì)某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度進(jìn)行了評(píng)估,評(píng)估結(jié)果具有實(shí)際意義。

1技術(shù)成熟度研究現(xiàn)狀

技術(shù)成熟度最早是由美國(guó)NASA于1989年提出并用作評(píng)估工具的。20世紀(jì)70年代到90年代中期,是技術(shù)成熟度評(píng)估的探索應(yīng)用階段,隨著時(shí)間的推移,技術(shù)成熟度這一概念在全世界已被廣泛使用。目前,ISO正在組織有關(guān)國(guó)家制定技術(shù)成熟度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際技術(shù)成熟度協(xié)議也將由國(guó)際工作小組提出,這充分說(shuō)明了技術(shù)成熟度的迅速發(fā)展及重要研究?jī)r(jià)值。

國(guó)內(nèi)在技術(shù)成熟度等級(jí)的研究方面也做了大量工作。2009年,我國(guó)推出了《科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目評(píng)價(jià)通則》(GB/T 22900-2009)[1]。其中對(duì)TRL進(jìn)行了定義,同時(shí)給出了包含基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、開發(fā)研究項(xiàng)目以及應(yīng)用研究項(xiàng)目在內(nèi)的9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。表1為2010年總裝發(fā)布的武器裝備技術(shù)成熟度9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表1　國(guó)內(nèi)武器裝備技術(shù)成熟度等級(jí)定義

裝備研制壽命周期中“四個(gè)一代”的完整內(nèi)容被表1中的TRL定義基本涵蓋,其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:

(1)“探索一代”對(duì)應(yīng)于TRL1～4 級(jí);

(2)“預(yù)研一代”對(duì)應(yīng)于TRL3～5 級(jí);

(3)“研制一代”對(duì)應(yīng)于TRL6～7 級(jí);

(4)“生產(chǎn)一代”對(duì)應(yīng)于TRL8～9 級(jí)。

2某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟

度評(píng)估

2.1技術(shù)成熟度評(píng)估概念

TRA是指利用TRL來(lái)評(píng)估項(xiàng)目或系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)元素(Critical Technology Elements, CTE)成熟度的過(guò)程,目標(biāo)是通過(guò)分析實(shí)際研發(fā)中得到的相關(guān)數(shù)據(jù)、資料,從而確定項(xiàng)目中相關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)程度[2]。

目前,TRA方法眾多,其中基于TRL的評(píng)估方法[3-4]因?qū)嶋H使用效果顯著而被廣泛應(yīng)用。TRL評(píng)估經(jīng)英美兩國(guó)持續(xù)深入研究后逐漸被國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家認(rèn)可并采用,應(yīng)用群體涵蓋了從硬件到軟件、從單項(xiàng)技術(shù)到整個(gè)系統(tǒng)等各個(gè)方面。TRL評(píng)估作為技術(shù)管理工具和項(xiàng)目管理工具,給出了統(tǒng)一的評(píng)估各類技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。TRL評(píng)估工作是項(xiàng)目研發(fā)的先期工作,通過(guò)評(píng)估項(xiàng)目的技術(shù)狀態(tài)在整個(gè)生命周期中的位置得到定位,從而使技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制。

2.2技術(shù)成熟度等級(jí)定義

由于不同項(xiàng)目的特殊性,制定具體化TRL定義時(shí)須給出能反映項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)的具體化定義。本文依據(jù)我國(guó)裝備TRL定義并參考文獻(xiàn)[5],結(jié)合某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)特征,給出了TRL及相關(guān)定義,如表2所示。

表2　某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度等級(jí)定義

2.3技術(shù)成熟度評(píng)估流程

根據(jù)我國(guó)武器裝備TRL評(píng)估流程,某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)評(píng)估流程主要步驟如下:

(1)按系統(tǒng)、分系統(tǒng)及子系統(tǒng)級(jí)別對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)結(jié)構(gòu)分解;

(2)識(shí)別并確定平臺(tái)各分系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)并將其作為評(píng)估對(duì)象;

(3)承研單位根據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)制定評(píng)估細(xì)則,提交總體單位審核并進(jìn)行相應(yīng)修改;

(4)組織專家對(duì)各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行評(píng)估打分并合理確定各分系統(tǒng)成熟度等級(jí);

(5)匯總修改并形成評(píng)估報(bào)告,同時(shí)給出后續(xù)工作建議和調(diào)整方向。

具體的評(píng)價(jià)流程如圖1所示。

圖1　某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)TRA流程圖Fig.1　Flow chart of the air defense combat platform’s TRA

2.4技術(shù)成熟度評(píng)估方法

2.4.1建立評(píng)估指標(biāo)體系

建立評(píng)估指標(biāo)體系是評(píng)估工作不可缺少的環(huán)節(jié),是研制工作前進(jìn)方向的指南[6]。作為新生事物,某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,關(guān)鍵技術(shù)種類繁多,所以,本文在廣泛調(diào)研咨詢和對(duì)各分系統(tǒng)進(jìn)行剖析、分析關(guān)鍵技術(shù)要素的基礎(chǔ)上,建立了某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)的TRA指標(biāo)體系。該體系頂層是系統(tǒng)總體技術(shù)成熟度,中間層是總體的分系統(tǒng),最底層是滿足評(píng)估目標(biāo)要求的結(jié)構(gòu)。評(píng)估指標(biāo)按最底層結(jié)構(gòu)分析獲得,如表3所示。

表3　某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)TRA指標(biāo)體系

2.4.2確立評(píng)估指標(biāo)集和評(píng)估等級(jí)集

按照表3給出的TRA指標(biāo)體系可知:一級(jí)指標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)集為U={U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9};二級(jí)指標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)集為V1={V11,V12,V13},V2={V21,V22,V23},V3={V31,V32,V33},V4={V41,V42,V43},V5={V51,V52,V53},V6={V61,V62,V63},V7={V71,V72,V73},V8={V81,V82,V83},V9={V91,V92,V93,V94}。其評(píng)估等級(jí)集為E={TRL1,TRL2,…,TRL9}。

2.4.3建立隸屬度矩陣

2.4.4運(yùn)用改進(jìn)的層析分析法確定評(píng)估指標(biāo)的

權(quán)重向量

(1)依據(jù)基本AHP構(gòu)造各級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型。

(2)依據(jù)基本AHP構(gòu)造判斷矩陣W=(wij)m×n。

(3)通過(guò)bij=lgwij將W變換成反對(duì)稱陣、傳遞陣B。原理如下:由wij=1/wji可知W是互反矩陣,如果W滿足一致性,那么可以證明B=lg W是反對(duì)稱陣且是傳遞的。同理,如果B滿足傳遞性,那么W=10B就滿足一致性。據(jù)此,將W變換為反對(duì)稱陣、傳遞陣B[8]。

(5)進(jìn)行W*=10C變換,從而得到W的擬優(yōu)一致矩陣W*。原理為:由C為B的最優(yōu)傳遞矩陣,可將W*看作W的擬優(yōu)一致矩陣。所以,由W*可以得到其權(quán)重值,即為W*的特征值,不再需要對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

(6)計(jì)算綜合評(píng)定向量

3實(shí)際算例

某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)是新生事物,須要克服的各種技術(shù)難題種類繁多,研制進(jìn)度受到技術(shù)成熟度的制約,故對(duì)其進(jìn)行技術(shù)成熟度評(píng)估極為重要。按照前文所述模型及步驟,采用改進(jìn)的層次分析法對(duì)該系統(tǒng)開展評(píng)估,步驟如下。

(1)建立評(píng)估指標(biāo)體系。表3給出了按照目標(biāo)層L(系統(tǒng)級(jí))、中間層Ui(1級(jí))和基本層Vij(2級(jí))的形式排列得到的三層次體系結(jié)構(gòu)。

(2)確定評(píng)估指標(biāo)集和評(píng)估等級(jí)集。

(3)建立隸屬度矩陣。組織25位專家對(duì)某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度進(jìn)行評(píng)估打分,匯總專家評(píng)分表,計(jì)算結(jié)果如下:

R1=

R2=

R3=

R4=

R5=

R6=

R7=

R8=

R9=

(4)確定Ui和Vij的權(quán)重系數(shù),并據(jù)此得到權(quán)重向量。運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法編程并計(jì)算,結(jié)果如下:

(5)計(jì)算綜合評(píng)定向量：

(6)計(jì)算綜合評(píng)定值：

取D=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]T,則L=B×D=5.578 8,取6。即某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)成熟度等級(jí)為6級(jí),滿足演示驗(yàn)證立項(xiàng)要求。

通過(guò)以上分析和計(jì)算過(guò)程可以看出,用改進(jìn)的層次分析法對(duì)某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度進(jìn)行評(píng)估,計(jì)算科學(xué)簡(jiǎn)便,降低了主觀成分對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響,從而提升了技術(shù)成熟度等級(jí)評(píng)估的精確性與實(shí)用性。

4結(jié)束語(yǔ)

本文在研究技術(shù)成熟度評(píng)估方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合平臺(tái)項(xiàng)目實(shí)際,構(gòu)建了某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)的TRA指標(biāo)體系。此外,采用改進(jìn)的層次分析法建立了TRA模型,在理論上實(shí)現(xiàn)了客觀合理地對(duì)某自主防空作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)成熟度的評(píng)估工作。本文給出的模型結(jié)合實(shí)際、科學(xué)合理,具有較強(qiáng)的可行性和可操作性,便于找出技術(shù)薄弱環(huán)節(jié),從而在整體上提高性能,并可對(duì)各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析評(píng)估,從而為后期研制階段技術(shù)的改進(jìn)和集成優(yōu)化提供參考。

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(編輯：崔立峰)

Technology readiness assessment for an air defense combat platform based on modified AHP

XU Cheng, SUN Er-man

(Department of Airborne Vehicle Engineering, NAEI, Yantai 264001, China)

Abstract:Technology readiness assessment method for an independent air defense combat platform is studied to enhance its technology readiness level. This paper briefly introduces the studies on technology readiness level, builds the assessment model of technology readiness for the air defense combat platform and evaluates the technology readiness level with modified AHP, which offers a reference for the air defense combat platform’s technology readiness assessment and its improvement.

Key words:air defense combat platform; AHP; optimal transferring matrix; technology readiness assessment

中圖分類號(hào)：E925.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-0853(2016)01-0085-05

作者簡(jiǎn)介:許誠(chéng)(1958-)，男，四川會(huì)理人，教授，研究方向?yàn)閷?dǎo)彈武器系統(tǒng)工程、系統(tǒng)管理與決策；孫爾蔓(1990-)，女，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向?yàn)橄到y(tǒng)規(guī)劃與管理決策。

收稿日期:2015-05-20;

修訂日期:2015-08-11; 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2015-09-22 15:36