任 旭， 杜占龍， 高 崎

(1. 陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū) 裝備指揮與管理系， 河北 石家莊 050003；2. 中國(guó)人民解放軍32183部隊(duì)， 遼寧 錦州 121000； 3. 中國(guó)人民解放軍32200部隊(duì)， 遼寧 錦州 121000)

0 引 言

裝備試驗(yàn)鑒定工作轉(zhuǎn)型后， 作戰(zhàn)試驗(yàn)作為全壽命試驗(yàn)周期的重要環(huán)節(jié)， 主要用于檢驗(yàn)裝備體系的作戰(zhàn)使命任務(wù)完成度、 作戰(zhàn)效能、 作戰(zhàn)適用性等[1]. 在裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)中， 待檢驗(yàn)裝備體系的評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建是試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作[2-4]. 如何通過(guò)構(gòu)建合理、 準(zhǔn)確的評(píng)估指標(biāo)體系， 保證對(duì)裝備體系滿足作戰(zhàn)需求的程度作出科學(xué)全面的評(píng)價(jià)， 是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)重難點(diǎn)問(wèn)題. 現(xiàn)行的指標(biāo)體系建立通常由專家直接確定， 此種方式包含許多不確定性、 隨機(jī)性和模糊性， 直接影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性. 為此需要探索定性與定量相結(jié)合的指標(biāo)體系分析方法， 指導(dǎo)指標(biāo)體系的構(gòu)建.

質(zhì)量功能展開(kāi)(Quality Function Deployment， QFD)是一種用戶驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法[5]， 目前已被應(yīng)用于武器裝備需求論證中[6-8]， 具體做法是將使命任務(wù)需求映射到能力需求， 再由能力需求映射到武器裝備需求， 即通過(guò)需求之間的層層映射分析得到對(duì)武器裝備的功能結(jié)構(gòu)需求， 是一種由作戰(zhàn)空間到武器裝備空間轉(zhuǎn)化的重要方法. 與裝備需求論證過(guò)程相似， 裝備體系檢驗(yàn)指標(biāo)體系的構(gòu)建同樣是一種從回答滿足作戰(zhàn)使命任務(wù)程度等檢驗(yàn)需求到檢驗(yàn)指標(biāo)的映射過(guò)程， 可以探索將QFD理論應(yīng)用于裝備檢驗(yàn)需求論證過(guò)程， 提高檢驗(yàn)內(nèi)容和指標(biāo)體系設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性.

1 QFD理論基礎(chǔ)

QFD的核心內(nèi)容是以滿足客戶需求為目標(biāo)， 在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等階段考慮生產(chǎn)問(wèn)題， 盡量將產(chǎn)品生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題提前揭露出來(lái)， 從而將客戶的需求很好地融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中， 并最終完成客戶的需求轉(zhuǎn)換. 通過(guò)研究“做什么”和“怎么做”， 將“模糊”的客戶需求轉(zhuǎn)化為容易理解的產(chǎn)品特性或指標(biāo)， 并將其應(yīng)用到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中， 使所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品符合客戶需求. 該方法的核心內(nèi)容是需求轉(zhuǎn)換， 采用的是質(zhì)量屋形式， 它是一種直觀的矩陣框架表達(dá)形式， 是QFD方法的工具[9-10]， 由于其結(jié)構(gòu)形式很像房屋而得名， 它由7個(gè)部分組成， 結(jié)構(gòu)如圖 1 所示， 具體含義為：

1) A： 左墻， 表示需求， 可以為檢驗(yàn)需求論證中的作戰(zhàn)使命任務(wù)(或待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力等)；

2) B： 左墻， 表示需求重要度， 可以為檢驗(yàn)需求論證中的作戰(zhàn)使命任務(wù)(或待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力等)的權(quán)重；

3) C： 天花板， 表示需求的對(duì)應(yīng)措施， 可以為與作戰(zhàn)使命任務(wù)對(duì)應(yīng)的具體待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力(或與待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)指標(biāo)等)；

4) D： 房間， 表示需求與對(duì)應(yīng)措施的關(guān)系矩陣， 可以為作戰(zhàn)使命任務(wù)與對(duì)應(yīng)的具體待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力(或待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力與對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)指標(biāo)等)之間的關(guān)聯(lián)矩陣；

5) E： 屋頂， 表示對(duì)應(yīng)措施的自相關(guān)矩陣， 可以為作戰(zhàn)使命任務(wù)(或待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力等)的自相關(guān)矩陣；

6) F： 地板， 表示對(duì)應(yīng)措施的重要度， 可以為計(jì)算得出的作戰(zhàn)使命任務(wù)(或待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力等)的重要度；

7) G： 右墻， 可行性評(píng)價(jià)矩陣.

圖1 質(zhì)量屋結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of quality house

2 基于QFD的指標(biāo)體系構(gòu)建方法

指標(biāo)體系的構(gòu)建通常采用分層次的結(jié)構(gòu)， 是一種基于需求自上而下逐層分解映射的綜合集成論證方法， 指標(biāo)體系構(gòu)建過(guò)程與QFD方法中由需求到措施的映射過(guò)程相同， 可以利用QFD方法構(gòu)建此種分層結(jié)構(gòu)的指標(biāo)體系.

2.1 指標(biāo)體系分解

首先將檢驗(yàn)需求論證逐層分解為幾個(gè)域， 并與QFD方法中的域?qū)?yīng). 圖 2 所示為按照“使命任務(wù)—待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力—檢驗(yàn)指標(biāo)”順序逐層分解的指標(biāo)體系， 映射過(guò)程為： 第1個(gè)域用于將待檢驗(yàn)裝備的使命任務(wù)映射到待檢驗(yàn)的作戰(zhàn)能力， 即完成裝備的使命任務(wù)需要具備哪些作戰(zhàn)能力； 第2個(gè)域用于將第1個(gè)域的待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力映射到具體的檢驗(yàn)指標(biāo)； 第3個(gè)域的使用時(shí)機(jī)為： 若檢驗(yàn)指標(biāo)較多， 需要分級(jí)分層， 則需要將第2個(gè)域的檢驗(yàn)指標(biāo)分解映射為次級(jí)檢驗(yàn)指標(biāo)； 根據(jù)需要， 可繼續(xù)向下進(jìn)行映射. 需要說(shuō)明的是， 只有第1個(gè)域中的需求重要度B通過(guò)專家賦權(quán)或?qū)哟畏治龇ù_定， 其他重要度均通過(guò)計(jì)算獲取， 不需人為確定， 減少主觀因素的影響.

下面以圖 2 中第1個(gè)域的使命任務(wù)映射到待檢作戰(zhàn)能力為例， 說(shuō)明基于QFD方法的指標(biāo)體系分解步驟， 具體如下. 第2、 3個(gè)域的分解步驟參照第1個(gè)域執(zhí)行.

1) 映射域指標(biāo)集確定

確定質(zhì)量屋左墻A中的n個(gè)具體使命任務(wù)， 以及天花板C中的可以回答使命任務(wù)完成度的m個(gè)待檢作戰(zhàn)能力.

圖2 基于QFD的3個(gè)域映射過(guò)程

2) 需求重要度確定

通過(guò)層次分析、 專家賦權(quán)等方法確定左墻B中需求重要度W=(w1,w2,…,wn)， 其中n為左墻需求的數(shù)量，wi為第i個(gè)需求的權(quán)重. 這里需要注意的是， 只需通過(guò)人工方式確定第1個(gè)域的左墻B中需求重要度， 第2、 3個(gè)域的左墻需求重要度不需要人工方式確定， 而是通過(guò)計(jì)算獲取， 具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)步驟4). 需要人工確定的內(nèi)容包括第1個(gè)域的使命任務(wù)重要度、 使命任務(wù)與待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力的關(guān)系矩陣， 第2個(gè)域的待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力與檢驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)系矩陣， 第3個(gè)域的檢驗(yàn)指標(biāo)與次級(jí)檢驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)系矩陣.

3) 關(guān)系矩陣確定

通過(guò)分析確定需求(使命任務(wù))與對(duì)應(yīng)措施(待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力)的關(guān)系矩陣D

(1)

式中：dij為需求i與對(duì)應(yīng)措施j之間的相關(guān)度；dij為p級(jí)標(biāo)度， 通常取p=9， 也可用符號(hào)表示關(guān)系度等級(jí)， 依次用“△”“◇”“□”“☆”“▲”“◆”“■”“★”“●”表示1～9， 空白表示0， 數(shù)值越大， 相關(guān)度越高.

考慮對(duì)應(yīng)措施(待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力)的自相關(guān)矩陣A

(2)

式中：aij表示對(duì)應(yīng)措施i與對(duì)應(yīng)措施j之間的相關(guān)度， “+”表示1， 為正相關(guān)， “-”表示-1， 為負(fù)相關(guān)， 空白表示0， 為不相關(guān).經(jīng)過(guò)自相關(guān)矩陣A修正后的關(guān)系矩陣D*為

(3)

4) 對(duì)應(yīng)措施的重要度計(jì)算

m個(gè)待檢作戰(zhàn)能力的重要度T=(t1,t2,…,tm)為

T=W×D*，

(4)

其中， 第j個(gè)待檢作戰(zhàn)能力的重要度為

(5)

得到的m個(gè)待檢作戰(zhàn)能力的重要度即為其對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)， 可為各級(jí)指標(biāo)的重要度排序提供參考， 從而確定關(guān)鍵指標(biāo). 將第1個(gè)域計(jì)算得到的措施重要度T作為第2個(gè)域的需求重要度， 重復(fù)步驟1)～4)， 即可完成第2個(gè)域的指標(biāo)體系分解映射.

2.2 指標(biāo)體系合理性檢驗(yàn)

指標(biāo)體系構(gòu)建過(guò)程包含了需求論證人員的主觀因素， 不同需求論證人員可能會(huì)構(gòu)建不同的需求分解樹(shù)， 導(dǎo)致需求表述不一致. 在指標(biāo)體系構(gòu)建過(guò)程中檢查需求分解的合理性， 確保對(duì)檢驗(yàn)需求描述的一致性， 是保證QFD方法正確應(yīng)用的關(guān)鍵. 需求論證人員利用QFD構(gòu)建需求映射質(zhì)量屋后， 通過(guò)對(duì)質(zhì)量屋進(jìn)行檢驗(yàn)來(lái)輔助分析需求分解的合理性. 質(zhì)量屋的不合理性表現(xiàn)可以總結(jié)為10條現(xiàn)象， 若發(fā)現(xiàn)不合理性現(xiàn)象， 應(yīng)分析需求分解中的不合理問(wèn)題， 重新調(diào)整質(zhì)量屋的左墻需求、 天花板對(duì)應(yīng)措施、 需求與對(duì)應(yīng)措施的關(guān)系矩陣. 下面以使命任務(wù)映射到待檢作戰(zhàn)能力為例， 10條不合理現(xiàn)象如圖 3 所示.

圖3 QFD質(zhì)量屋關(guān)系矩陣的合理性檢驗(yàn)圖例Fig.3 Legend of rationality test for QFD quality houserelation matrix

1) 關(guān)系矩陣中存在空行. 如圖 3(a) 所示， 表示能力指標(biāo)中沒(méi)有可以滿足使命任務(wù)4的相應(yīng)能力， 說(shuō)明在能力需求分解過(guò)程中缺少了相應(yīng)的能力指標(biāo)， 應(yīng)有針對(duì)性得重新構(gòu)建能力需求分解空間.

2) 關(guān)系矩陣中存在空列. 如圖 3(b) 所示， 表示能力需求空間中的能力6對(duì)于使命任務(wù)空間而言是多余的， 能力6這一需求指標(biāo)應(yīng)刪除.

3) 關(guān)系矩陣中無(wú)“強(qiáng)相關(guān)”符號(hào). 如圖 3(c) 所示， 說(shuō)明當(dāng)前能力指標(biāo)空間很難滿足作戰(zhàn)使命任務(wù)需求， 應(yīng)該重新對(duì)能力需求進(jìn)行分解， 重新構(gòu)建能力指標(biāo).

4) 關(guān)系矩陣中符號(hào)集中于對(duì)角線上. 如圖 3(d) 所示， 在能力需求分解過(guò)程中誤把使命任務(wù)需求當(dāng)做能力需求， 應(yīng)該分析是否存在上述問(wèn)題， 如果存在需重新確定能力需求空間.

5) 關(guān)系矩陣中某幾行關(guān)系符號(hào)完全相同. 如圖 3(e) 所示， 在使命任務(wù)需求分解過(guò)程中， 產(chǎn)生了相同的任務(wù)基本單元， 出現(xiàn)這種情況應(yīng)該刪除一個(gè)重復(fù)的任務(wù)基本單元.

6) 關(guān)系矩陣中某幾列關(guān)系符號(hào)完全相同. 如圖 3(f) 所示， 在能力分解過(guò)程中， 產(chǎn)生了相同的能力單元， 出現(xiàn)這種情況應(yīng)該刪除或合并重復(fù)的能力元. 這里需要注意的是， 對(duì)于底層指標(biāo)分解， 通常需要多個(gè)檢驗(yàn)指標(biāo)回答同一個(gè)作戰(zhàn)能力或上級(jí)檢驗(yàn)指標(biāo)， 若關(guān)系符號(hào)相同列的檢驗(yàn)指標(biāo)無(wú)法合并或刪除時(shí)， 可不處理.

7) 關(guān)系矩陣中某行關(guān)系符號(hào)太多. 如圖 3(g) 所示， 為使命任務(wù)需求分解不一致造成， 如示例中的使命任務(wù)2并沒(méi)有分解到最小的基本使命任務(wù)， 其可能包含若干其他基本任務(wù)， 導(dǎo)致同時(shí)多個(gè)能力指標(biāo)與其相互關(guān)聯(lián). 出現(xiàn)這種情況應(yīng)該對(duì)使命任務(wù)2進(jìn)行進(jìn)一步分解.

8) 關(guān)系矩陣中某列關(guān)系符號(hào)太多. 如圖 3(h) 所示， 為能力需求分解不一致造成， 如示例中的能力5并沒(méi)有分解到最小能力單元， 其可能包含若干最小能力單元， 導(dǎo)致同時(shí)多項(xiàng)使命任務(wù)與其相互關(guān)聯(lián). 出現(xiàn)這種情況應(yīng)對(duì)能力5進(jìn)行進(jìn)一步分解.

9) 關(guān)系矩陣中“弱相關(guān)”符號(hào)太多. 如圖 3(i) 所示， 在能力需求分解與描述過(guò)程中并沒(méi)有把裝備作戰(zhàn)使命任務(wù)緊密相關(guān)的能力指標(biāo)分解出來(lái)， 應(yīng)該至少保證一項(xiàng)基本使命任務(wù)與一項(xiàng)能力指標(biāo)“強(qiáng)相關(guān)”.

10) 關(guān)系矩陣中關(guān)系符號(hào)太少. 如圖 3(j) 所示， 使命任務(wù)需求沒(méi)有完全覆蓋能力需求空間， 應(yīng)該檢驗(yàn)作戰(zhàn)使命任務(wù)需求分解與描述是否完整.

3 QFD在構(gòu)建裝備體系檢驗(yàn)指標(biāo)體系的應(yīng)用

以某合成部隊(duì)裝備體系為例， 說(shuō)明指標(biāo)體系構(gòu)建過(guò)程. 根據(jù)該部隊(duì)裝備體系的建設(shè)目標(biāo)和實(shí)際任務(wù)， 確定包含4項(xiàng)使命任務(wù)， 為回答使命任務(wù)的完成程度， 逐層分解構(gòu)建“使命任務(wù)—待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力—檢驗(yàn)指標(biāo)”的指標(biāo)體系， 建立“使命任務(wù)—待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力” “待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力—檢驗(yàn)指標(biāo)”2個(gè) QFD映射域.

3.1 使命任務(wù)—待檢作戰(zhàn)能力的映射

3.1.1 映射域內(nèi)容確定

檢驗(yàn)需求包括4項(xiàng)使命任務(wù)， 為回答檢驗(yàn)需求， 通過(guò)分析確定對(duì)應(yīng)的待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力共10項(xiàng).

3.1.2 需求重要度確定

通過(guò)專家賦權(quán)方法， 確定歸一化后的使命任務(wù)的重要度W=(0.3,0.4,0.2,0.1).

3.1.3 關(guān)系矩陣確定

通過(guò)分析使命任務(wù)與待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力之間的關(guān)聯(lián)程度， 確定關(guān)系矩陣D1， 如表 1 所示.

表 1 使命任務(wù)與待檢作戰(zhàn)能力關(guān)系矩陣(初始)Tab.1 Relationship matrix between mission and operational capability under testing (initial)

3.1.4 映射合理性檢驗(yàn)

對(duì)于表 1 中的關(guān)系矩陣， 利用2.2節(jié)中列出的10條不合理現(xiàn)象， 逐條對(duì)照檢查， 發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)需求與待檢作戰(zhàn)能力映射過(guò)程的不合理問(wèn)題. 通過(guò)檢查， 發(fā)現(xiàn)存在10條不合理現(xiàn)象中的第6～8條問(wèn)題， 問(wèn)題現(xiàn)象及對(duì)應(yīng)修改如下：

1) 關(guān)系矩陣中我情掌控能力、 我情上報(bào)能力、 我情更新能力的關(guān)系符號(hào)完全相同， 敵情感知能力、 敵情上報(bào)能力、 敵情更新能力的關(guān)系符號(hào)完全相同， 應(yīng)該合并重復(fù)的能力單元， 為此， 將我情掌控能力、 我情上報(bào)能力、 我情更新能力合并為我情掌控能力， 將敵情感知能力、 敵情上報(bào)能力、 敵情更新能力合并為敵情感知能力.

2) 關(guān)系矩陣中我情掌控能力、 通聯(lián)能力的列關(guān)系符號(hào)太多， 需要將能力進(jìn)一步分解. 為此， 將我情掌控能力分解為我情掌控能力(作戰(zhàn))、 我情掌控能力(保障)2項(xiàng)； 將通聯(lián)能力分解為通聯(lián)能力(本級(jí))、 通聯(lián)能力(協(xié)同)、 通聯(lián)能力(保障)3項(xiàng).

3) 映射內(nèi)容經(jīng)過(guò)1), 2) 調(diào)整后， 關(guān)系矩陣中指揮控制的關(guān)系符號(hào)太多的問(wèn)題消失.

經(jīng)過(guò)映射合理性檢驗(yàn)后的關(guān)系矩陣如表 2 所示， 待檢作戰(zhàn)能力經(jīng)調(diào)整后由10項(xiàng)變?yōu)?項(xiàng)， 且部分內(nèi)容改變， 最終確定的待檢作戰(zhàn)能力共9項(xiàng).

表 2 使命任務(wù)與待檢作戰(zhàn)能力關(guān)系矩陣(合理性檢驗(yàn)后修改)Tab.2 Relationship matrix between mission and operational capability under testing (modified after rationality test)

3.1.5 待檢作戰(zhàn)能力重要度計(jì)算

3.2 待檢驗(yàn)作戰(zhàn)能力—檢驗(yàn)指標(biāo)的映射

3.2.1 映射域內(nèi)容確定

待檢作戰(zhàn)能力為表 2 中確定的9項(xiàng)作戰(zhàn)能力， 通過(guò)分析確定對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)指標(biāo)， 見(jiàn)圖 5.

3.2.2 待檢作戰(zhàn)能力重要度確定

3.2.3 關(guān)系矩陣確定

通過(guò)分析確定待檢作戰(zhàn)能力與檢驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)系矩陣D2， 如圖 5 所示.

3.2.4 映射合理性檢驗(yàn)

對(duì)于圖 5 中的關(guān)系矩陣， 利用2.2節(jié)中列出的10條不合理現(xiàn)象， 進(jìn)行對(duì)照檢查， 僅出現(xiàn)“關(guān)系矩陣中某幾列關(guān)系符號(hào)完全相同”現(xiàn)象， 分析其原因?yàn)槊總€(gè)待檢作戰(zhàn)能力對(duì)應(yīng)多項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)， 如我情掌控能力(作戰(zhàn))對(duì)應(yīng)我情態(tài)勢(shì)掌控率、 我情態(tài)勢(shì)掌控層級(jí)2個(gè)指標(biāo)， 即需要多個(gè)檢驗(yàn)指標(biāo)反映同一個(gè)作戰(zhàn)能力， 針對(duì)這種現(xiàn)象不進(jìn)行調(diào)整， 關(guān)系矩陣通過(guò)合理性檢驗(yàn).

圖4 檢驗(yàn)需求向待檢作戰(zhàn)能力映射

圖5 待檢作戰(zhàn)能力向檢驗(yàn)指標(biāo)映射Fig.5 Mapping of operational capability under testing to test index

3.2.5 檢驗(yàn)指標(biāo)重要度計(jì)算

待檢作戰(zhàn)能力與檢驗(yàn)指標(biāo)之間的質(zhì)量屋如圖 5 所示， 根據(jù)式(4)計(jì)算檢驗(yàn)指標(biāo)的重要度， 并進(jìn)行歸一化， 其中檢驗(yàn)指標(biāo)敵情感知時(shí)間、 協(xié)同通聯(lián)時(shí)延、 火力反應(yīng)時(shí)間的重要度較高， 分別為0.13, 0.12, 0.18， 說(shuō)明這些指標(biāo)需要重點(diǎn)采集， 與實(shí)際情況相符.

4 結(jié) 語(yǔ)

基于QFD的檢驗(yàn)指標(biāo)體系構(gòu)建方法可以建立作戰(zhàn)需求到檢驗(yàn)指標(biāo)的映射關(guān)系， 該方法操作簡(jiǎn)便、 可理解性強(qiáng). 相比于現(xiàn)有的基于專家知識(shí)構(gòu)建指標(biāo)體系的方法， 可以克服其主觀性強(qiáng)的問(wèn)題， 為構(gòu)建基于作戰(zhàn)使命任務(wù)的檢驗(yàn)指標(biāo)體系提供新思路， 適用于裝備體系作戰(zhàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的指標(biāo)體系構(gòu)建環(huán)節(jié)， 同時(shí)也可為裝備性能試驗(yàn)、 在役考核設(shè)計(jì)中的指標(biāo)體系構(gòu)建提供參考. 后續(xù)還需要在基于QFD方法評(píng)估裝備體系任務(wù)完成程度等方面開(kāi)展研究.