宋 星，賈紅麗，趙汝東，李正映

(陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)， 石家莊 050003)

高技術(shù)條件下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭，裝備保障的重要性愈加凸顯，是否擁有較高的裝備保障效能，成為制約戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要因素之一。合成旅是軍隊改革后組建的新型作戰(zhàn)力量，是我軍適應(yīng)信息化時代陸軍建設(shè)模式和運用方式的重要探索。

對合成旅的裝備保障效能評估，能夠及時有效地掌握新型作戰(zhàn)力量的裝備保障系統(tǒng)現(xiàn)狀，為裝備保障建設(shè)提供科學(xué)的信息支持，對指導(dǎo)新編制體制下裝備保障工作具有重大戰(zhàn)略意義。裝備保障效能評估[1]就是在一定的條件下和一定的時間內(nèi)，按照一定的客觀標(biāo)準(zhǔn)，對裝備保障過程及其組成部分的保障模式、完成保障任務(wù)的好壞、保障反應(yīng)速度的快慢、保障系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)程度等等作出定量描述與評估的一種活動。

目前經(jīng)典的評估方法有：結(jié)構(gòu)分析法(ADC)、系統(tǒng)效能分析法(SEA)、層次分析法(AHP)、模糊綜合評估法、指數(shù)法等。與其他方法相比，結(jié)構(gòu)分析法(ADC)考慮了裝備結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)技術(shù)特性之間的相關(guān)性，強調(diào)了裝備的整體性，能夠較為全面地反映武器系統(tǒng)狀態(tài)及隨時間變化的多項指標(biāo)，具有層次分明、結(jié)構(gòu)簡單、易于理解等優(yōu)點[2]。

文獻[3]以裝備可用度為指標(biāo)，采用蒙特卡洛仿真方法對裝甲裝備的裝備保障效能進行了仿真優(yōu)化；文獻[4]采用ADC方法，對通信裝備保障系統(tǒng)能力進行效能評估建模與分析；文獻[5]在流水網(wǎng)絡(luò)計劃(FNP)技術(shù)框架下應(yīng)用ADC模型對彈藥調(diào)度系統(tǒng)保障效能進行了評估。以上評估多是對一種裝備或系統(tǒng)的效能評估，而合成旅是軍改后組建的新型作戰(zhàn)力量，國內(nèi)對于其裝備保障效能評估的研究尚處于初始階段，沒有形成成熟的方法和手段。

ADC方法作為典型的效能評估方法，具有計算簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點，在相關(guān)系統(tǒng)效能評價中應(yīng)用較為廣泛。因此，本文采用結(jié)構(gòu)分析法(ADC)對裝備保障效能進行評估。

1 結(jié)構(gòu)分析法(ADC)

ADC方法又稱為ADC效能模型，是由美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會WSEIAC(Weapon System Effectiveness Industry Advisory Committee)提出的一個經(jīng)典的武器系統(tǒng)效能模型。該模型通過對系統(tǒng)中起作用的三個性能要素A、D、C進行分析，而后確定其內(nèi)部的耦合關(guān)系，最后根據(jù)E=A×D×C計算武器系統(tǒng)效能[6]。

其中，矩陣A(Availability)表示待評估系統(tǒng)的可用度(有效性)，是對系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時處于不同狀態(tài)的概論。一般表達(dá)式為A=[a1,a2,…,an]，其中ai表示開始執(zhí)行任務(wù)時處于狀態(tài)i的概率。

矩陣D(Dependability)表示待評估系統(tǒng)的可信度指標(biāo)，是對系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)處于某一狀態(tài)而結(jié)束時處于另一狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移性指標(biāo)的表述[7]。一般的，表示為：

dij表示在執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)由i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的概率。

矩陣C(Capability)代表系統(tǒng)的固有能力，是系統(tǒng)在可用并可信的狀態(tài)下，能達(dá)到任務(wù)目標(biāo)的能力度量。一般表示為：

cij表示系統(tǒng)在i狀態(tài)下達(dá)到j(luò)項要求的能力。

2 合成旅裝備保障效能評估

從基于任務(wù)的角度來看，合成旅裝備保障系統(tǒng)的可用度和可信度能夠通過其完成主要任務(wù)的可用度和可信度來體現(xiàn)，即通過合成旅在完成任務(wù)過程中裝備的平均可用度和可信度來反映。

2.1 可用度A

(1)

式(1)中，MTBF表示該裝備的平均故障間隔時間；MTTR表示該裝備的平均修復(fù)時間；MLDT表示平均保障延誤時間[8]。

(2)

用a1,a2分別表示保障系統(tǒng)在任務(wù)開始時所處兩種狀態(tài)的概率，得到可用度向量A=[a1,a2]。其中，

(3)

(4)

2.2 可信度D

根據(jù)合成旅各主戰(zhàn)裝備系統(tǒng)的狀態(tài)，可信度矩陣由4個元素組成，表示為：

(5)

當(dāng)MTBF和MTTR服從指數(shù)分布時，設(shè)t為任務(wù)持續(xù)時間，則：

(6)

(7)

(8)

(9)

式(6)～(9)中，m為合成旅主戰(zhàn)裝備數(shù)量；λ為裝備故障率；μ為修復(fù)率。

2.3 固有能力C

固有能力C的計算多采用AHP、品質(zhì)效用函數(shù)或直接給出估值的方法，同以上方法相比，模糊綜合評判可以做到定性和定量因素相結(jié)合，擴大信息量，使評價數(shù)提高、評價結(jié)論可信，很好地解決了判斷的模糊性和不確定性問題[8]。因此，這里采用模糊綜合評判的方法，對系統(tǒng)的裝備保障能力C1進行評估，得到裝備保障系統(tǒng)固有能力C1。其步驟如下：

步驟1根據(jù)裝備保障的定義及裝備保障任務(wù)區(qū)分，建立合成旅裝備保障系統(tǒng)能力評價指標(biāo)體系，見表1。

表1 裝備保障能力因素集

步驟2分別確定一級、二級指標(biāo)的因素集為：

U=[u1,u2,…,um]

Ui=[ui1,ui2,…,uik]

步驟3選取二級指標(biāo)評價集V={v1,v2,…,vn}，將合成旅的裝備保障能力分為v1(優(yōu))、v2(良)、v3(中)、v4(差)四個等級。

步驟4用AHP法和熵權(quán)法分別確定一級、二級指標(biāo)的權(quán)重集為：

W={w1,w2,…,wm}

Wi={wi1,wi2,…,wik}

步驟5確定二級指標(biāo)的評判矩陣為Ri=[rlj]k×n,l=1,2,…,k;指標(biāo)rlj對于不同評語的模糊子集可由隸屬函數(shù)確定，用指派方法[9]，四個等級分別屬于偏大型、中間型、中間型、偏小型，采用梯形分布，設(shè)定隸屬度函數(shù)為：

(10)

(11)

(12)

(13)

步驟6綜合評判求B：B=W°R；

模糊合成運算“° ”一般有四種計算模型，分別為:取大取小型、乘積取大型、取小上界和型及乘積求和型，需要根據(jù)具體實際來選取合成運算的計算方式[10]。

2.4 裝備保障效能E

根據(jù)E=A×D×C求出系統(tǒng)的裝備保障效能，并分析結(jié)果，得出意見建議。

3 實例分析

應(yīng)用上述評估模型對某合成旅裝備保障效能進行評估。由于合成旅主戰(zhàn)裝備數(shù)量等數(shù)據(jù)較多，不能全部列出，本文僅給出部分必要數(shù)據(jù)。

3.1 可用度和可信用計算

根據(jù)某合成旅各主戰(zhàn)裝備平均故障間隔時間MTBF和平均修復(fù)時間MTTR，平均保障延誤時間MLDT，利用式(1)～式(4)計算出相應(yīng)可用度向量為：

A=[0.998 0, 0.002 0]

根據(jù)式(6)～式(9)計算得到可信度矩陣D為：

3.2 固有能力C計算

3.2.1獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)

通過“裝備云”數(shù)據(jù)平臺獲取該旅裝備保障相關(guān)數(shù)據(jù)，并對指標(biāo)進行歸一化處理，對于定性指標(biāo)采用專家打分法(0～1)確定其最終值。指標(biāo)數(shù)據(jù)見表2。

3.2.2確定權(quán)重集和隸屬度

用AHP法和熵權(quán)法分別確定一、二級權(quán)重，由式(10)～式(13)計算各級隸屬度，表3、表4和表5分別是最終確定的權(quán)重值和隸屬度向量。

表2 歸一化后的裝備保障指標(biāo)數(shù)值

表3 一級指標(biāo)權(quán)重值

表4 二級指標(biāo)權(quán)重值

表5 隸屬度向量

3.2.3計算總目標(biāo)的隸屬度向量和裝備保障能力

根據(jù)B=W°R計算總目標(biāo)的隸屬度向量，歸一化后結(jié)果如下：

從計算結(jié)果可以看出，該合成旅裝備保障固有能力為良好以上，處于較高水平。

對照表6的評分表，計算該旅裝備保障能力得分S=0.832。

表6 保障能力評分標(biāo)準(zhǔn)

3.3 裝備保障效能E計算

E=A×D×C計算得到裝備保障效能：E=0.752。從計算結(jié)果來看，該旅裝備保障的固有能力得到了較大程度發(fā)揮，效能較高。但仍有較大提升空間，需要提高裝備保障固有能力和裝備維修水平。

4 結(jié)論

針對合成旅裝備保障工作中的效能評估問題，在ADC效能評估的基礎(chǔ)上運用模糊綜合評判法計算裝備保障能力C。以某合成旅裝備保障相關(guān)數(shù)據(jù)為例，進行裝備保障效能評估，驗證了模型的有效性。結(jié)果表明，該旅裝備保障固有能力較高，但實際發(fā)揮的效能不夠，仍有較大提升空間，需要針對薄弱環(huán)節(jié)進一步加強訓(xùn)練，以提高裝備保障效能。