管壯根 黃 棟 周 樂

（1.海軍工程大學(xué)服務(wù)保障中心 武漢 430033）（2.海軍工程大學(xué)管理工程與裝備經(jīng)濟系 武漢 430033）（3.中國人民解放軍91395部隊 北京 102443）

1 引言

在新一輪科技革命的推動下，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、量子通信等前沿科技在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各種無人化、智能化無人裝備呈現(xiàn)出井噴式發(fā)展勢頭，在未來戰(zhàn)爭中將發(fā)揮著越來重要的作用，甚至改變戰(zhàn)場勝負規(guī)則［1］。無人智能化武器等各類高技術(shù)武器裝備的加速發(fā)展，對傳統(tǒng)的武器裝備質(zhì)量和安全管理帶來嚴峻挑戰(zhàn)。在機械化、信息化戰(zhàn)爭時代，武器裝備的智能化程度嚴格限制在“物”的水平，裝備質(zhì)量和安全管理的重心主要是控制好“物”——單個元器件、組件、設(shè)備、分系統(tǒng)或產(chǎn)品的質(zhì)量。而在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的智能化戰(zhàn)爭時代，武器裝備已經(jīng)基本脫離傳統(tǒng)“物”的范疇與束縛，成為具有不同類型智能的“智慧體”。此時，武器裝備一旦失去控制或者出現(xiàn)各種意想不到的質(zhì)量問題，就有可能對自身和戰(zhàn)爭勝負帶來嚴重后果［2］。因此現(xiàn)代高技術(shù)武器裝備相較于常規(guī)武器裝備，對其自身固有的質(zhì)量特性以及供應(yīng)鏈質(zhì)量保證能力等均提出了更高的標準和更嚴苛的要求。在經(jīng)濟全球化和市場經(jīng)濟不斷深入的供應(yīng)鏈環(huán)境下，產(chǎn)業(yè)分工越來越精細，面對新形勢的發(fā)展需求，做好智能化無人裝備研制、生產(chǎn)和使用保障全過程的供應(yīng)鏈質(zhì)量保證體系需求分析與論證，對提高裝備質(zhì)量與可靠性水平有非常重要意義［3］。

當(dāng)前智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制存在過程管理滯后和精度不高的問題，對此，本文提出基于QFD 和體系工程“雙V”模型理論的智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制模型，首先分析了智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量管理需求，然后采用優(yōu)化尋優(yōu)方法，將質(zhì)量控制模型引入到智能化無人裝備采購全過程的質(zhì)量逐級轉(zhuǎn)化體系中，實現(xiàn)為對裝備總體、分系統(tǒng)、零組件及基礎(chǔ)元素的設(shè)計技術(shù)特性及質(zhì)量要求，最后進行仿真測試分析，展示了本文方法在提高智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制精度方面的優(yōu)越性能。

2 基于QFD 模型的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理需求分析

質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment，QFD），亦稱“質(zhì)量屋”，它是一種從質(zhì)量保證的角度出發(fā)，按照一定程序獲取并理解用戶需求，然后將需求分解到產(chǎn)品開發(fā)的各個階段和職能部門，再通過協(xié)調(diào)各個部門的工作來保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的質(zhì)量控制方法。該理論于20世紀70年代由日本的赤尾洋二、水野滋教授提出，后來逐步受到歐美發(fā)達國家的重視并得到廣泛應(yīng)用。QFD 理論的核心特征是傾聽和理解用戶的要求，該方法將用戶需求的分解過程優(yōu)化改進為4 個階段，即產(chǎn)品規(guī)劃、零件配置、工藝設(shè)計和生產(chǎn)控制，被稱作美國ASI 模式（如圖1）。QFD 理論通過將傳統(tǒng)的后期質(zhì)量管理提前到產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)階段，融合了宏觀的質(zhì)量理念，成功得將前端的市場需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)框架，進而展開為具體的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理要求。

圖1 ASI四階段模式

ASI 四階段模式作為一種有效識別用戶需求，并進行系統(tǒng)轉(zhuǎn)化、分解展開的多層次演繹分析方法，有助于人們理解上下游間的決策及資源配置關(guān)系，已經(jīng)成為企業(yè)和軍方開展并行工程研究，加強裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量管理，實現(xiàn)質(zhì)量保證的一種有效手段。長期以來，我國在武器裝備的研制方面缺乏明確的需求牽引，頂層軍事戰(zhàn)略的引導(dǎo)作用發(fā)揮不明顯。以往的武器裝備體系更多是以技術(shù)創(chuàng)新為主要驅(qū)動力，并由工業(yè)部門的技術(shù)與產(chǎn)品經(jīng)“自下而上”的堆積而形成，造成系統(tǒng)集成協(xié)調(diào)不暢，難以實現(xiàn)互聯(lián)互通及體系化，裝備質(zhì)量保證體系整體建設(shè)水平同國外相比有較大差距［4］?；贏SI四階段模式，可以對智能化無人裝備進行“自上而下”的展開分解，構(gòu)建智能化無人裝備的供應(yīng)鏈質(zhì)量要求傳導(dǎo)模型，如圖2所示。

圖2 智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量要求傳導(dǎo)模型

該模型實質(zhì)是一種系統(tǒng)質(zhì)量保證的方法，明確了裝備內(nèi)各系統(tǒng)要素間的關(guān)系，并且把這種關(guān)系定量化。通過“質(zhì)量屋”層級矩陣將軍方對武器裝備的質(zhì)量需求準確得轉(zhuǎn)化為對裝備的系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、零組件及元器件等中間產(chǎn)品的技術(shù)、工藝與質(zhì)量要求，實現(xiàn)裝備層級質(zhì)量要求在供應(yīng)鏈的逆向傳導(dǎo)［5］。

3 智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的“3V”模型

3.1 模型總體構(gòu)架

工程實踐中，為更好地把握智能化無人裝備全壽命周期過程的供應(yīng)鏈質(zhì)量保證要求，需要綜合運用體系工程理論與方法，建立智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制模型，采用“自上而下”的分解模式，以效能為目標，流程為紐帶，把供應(yīng)鏈中的各承制單位、分系統(tǒng)串聯(lián)起來，實現(xiàn)不同系統(tǒng)集成質(zhì)量的最優(yōu)化［6］。本文基于QFD 理論與體系工程“雙V”模型，利用各模型的特征優(yōu)勢進行集成創(chuàng)新，構(gòu)建智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量體系需求“3V”模型。該模型從智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量保證體系的分解與集成、要求與驗證、傳導(dǎo)與形成的全過程，以更立體的視角更清晰地展現(xiàn)在供應(yīng)鏈生產(chǎn)環(huán)境中，體系需求與測試驗證工作及質(zhì)量管理工作的一體化，從而方便裝備發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃與研制設(shè)計部門把握智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量需求體系的重點，提高智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量保證體系的規(guī)劃設(shè)計水平，如圖3所示。

圖3 智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制“3V”模型示意圖

3.2 無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制實體V模型

實體V 模型描述了裝備各個層級產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)的全過程，展現(xiàn)了每個具體要素和單元的功能是如何實現(xiàn)的。每一層產(chǎn)品的承制單位或企業(yè)根據(jù)任務(wù)分工，首先進行層級需求的定義，分析具體的功能、性能要求及戰(zhàn)技術(shù)指標；然后開展技術(shù)的規(guī)范工作，明確相應(yīng)的標準及接口要求；最后開展產(chǎn)品的詳細設(shè)計，深入到本層級的單個具體獨立構(gòu)成單元，各層級產(chǎn)品間以一定的接口進行信息的交互，經(jīng)結(jié)合實現(xiàn)特定的功能［7］，如圖4所示。

圖4 實體“V”模型示意圖

3.3 智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制質(zhì)量V模型

質(zhì)量V模型（見圖5）描述了裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量要求在供應(yīng)鏈中的傳導(dǎo)與綜合形成過程。在裝備體系規(guī)劃層主要是由軍方主導(dǎo)，負責(zé)對裝備體系集成質(zhì)量的綜合評估，在系統(tǒng)層、分（子）系統(tǒng)層、單機設(shè)備層及零組件層等，其開發(fā)過程主要由工業(yè)部門主導(dǎo)，并由承制單位和企業(yè)具體負責(zé)層級產(chǎn)品的質(zhì)量。企業(yè)間質(zhì)量需求體系通過對分布在整個供應(yīng)鏈范圍內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量的實現(xiàn)過程進行整合和協(xié)同管理，能夠協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈各方的質(zhì)量管理活動，互相監(jiān)督和觀測體系內(nèi)成員單位的行為，提升最終產(chǎn)品質(zhì)量控制和質(zhì)量保證能力，降低成本，提高管理效率［8］，改進績效并達到顧客滿意。

圖5 質(zhì)量“V”模型示意圖

在應(yīng)用該模型時，首先需要明確供應(yīng)鏈質(zhì)量體系的映射、層次關(guān)系，對供應(yīng)鏈體系質(zhì)量的生成規(guī)律、演化規(guī)律有深刻的認識。其次在體系質(zhì)量形成前，將體系需求映射到體系的功能和性能要求，再分解到對各系統(tǒng)的研制質(zhì)量要求，這其中必然涉及到多個專家集群、多種學(xué)科專業(yè)及多類組織機構(gòu)。最后是進行多系統(tǒng)質(zhì)量的綜合集成，通過采用“自下而上”的模式來設(shè)計集成架構(gòu)，協(xié)調(diào)控制模式及兼容接口，實現(xiàn)在供應(yīng)鏈體系質(zhì)量目標下的各系統(tǒng)分工協(xié)作及能力的綜合實現(xiàn)。

4 供應(yīng)鏈質(zhì)量控制算法設(shè)計

在上述構(gòu)建了智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量的3V 模型基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、零組件及元器件等中間產(chǎn)品的質(zhì)量分布為約束指標對象，構(gòu)建供應(yīng)鏈中的業(yè)務(wù)流、物流、信息流的動態(tài)規(guī)劃模型［9］，得到一個有向圖模型δ(t-Tm-τmk)表示智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量狀態(tài)分布空間參數(shù)，其中V 為智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量的多域云組合特征量，采用智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的幾何域重構(gòu)，其中V={ν1，ν2，...，νN}，結(jié)合特征重建方法得到智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量的關(guān)聯(lián)規(guī)則集用aj表示，則智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級劃分的簡化數(shù)學(xué)模型可以用下述公式進行描述：

其中，Gj和Gk都具有較強的關(guān)聯(lián)性，表示智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級評價數(shù)據(jù)的偏差限制和諧波分量，Gj是智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級特征分布的主成分，根據(jù)對智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級分布的狀態(tài)參數(shù)，得到智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量分布的模糊聚類分布模型為

通過架構(gòu)V 模型，能夠清晰地將智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量保證的模糊核函數(shù)，表示為k(xi，xj)，裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量要求在供應(yīng)鏈中的傳導(dǎo)等級劃分函數(shù)為

分析了智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量管理需求，構(gòu)建了“3V”質(zhì)量控制模型，建立智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的約束指標體系，得到質(zhì)量控制等級劃分的優(yōu)化函數(shù)為

采用優(yōu)化尋優(yōu)方法，將質(zhì)量控制模型引入到智能化無人裝備采購全過程的質(zhì)量逐級轉(zhuǎn)化體系中，實現(xiàn)為對裝備總體、分系統(tǒng)、零組件及基礎(chǔ)元素的設(shè)計技術(shù)特性及質(zhì)量要求評價，對裝備體系集成質(zhì)量的綜合評估［10～12］。

5 仿真測試與應(yīng)用分析

以某無人隱身高速艇供應(yīng)鏈質(zhì)量控制為例，其研制生產(chǎn)是一個系統(tǒng)工程，需要供應(yīng)鏈上各承制單位根據(jù)總方案要求分工合作，加強信息溝通，最后由總承制單位進行總裝、調(diào)試及試驗。運用QFD方法分別對不同承制單位和企業(yè)進行具體方案的設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)，構(gòu)建系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，進行智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制仿真，智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的描述性統(tǒng)計分析結(jié)果見表1。

表1 智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制描述性統(tǒng)計分析結(jié)果

以表1 的數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計分析值，為保證高速艇研究設(shè)計直至生產(chǎn)使用全過程供應(yīng)鏈質(zhì)量的穩(wěn)定可靠，在艦載高速艇的工程樣機試制試驗及評審定型過程中，承制單位要嚴格按照研制任務(wù)書要求編制試驗與試訓(xùn)大綱，并結(jié)合參數(shù)數(shù)據(jù)融合結(jié)果，得到智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級分布如圖6所示。

圖6 用戶信用等級分布

分析圖6 得知，本文方法能有效實現(xiàn)對智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量控制和等級劃分，測試控制收斂性，得到收斂曲線對比結(jié)果如圖7所示，分析圖7得知，本文方法對智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級控制的收斂性較好。

圖7 智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量等級控制的收斂性測試

6 結(jié)語

QFD 理論和體系工程“雙V”模型理論的綜合運用，改變了傳統(tǒng)的質(zhì)量管理思想，將后期的反應(yīng)式質(zhì)量管理向早期的預(yù)防式質(zhì)量管理轉(zhuǎn)變。通過構(gòu)建智能化無人裝備供應(yīng)鏈質(zhì)量體系需求“質(zhì)量屋”和“3V”控制模型，將“體系”要求通過質(zhì)量屋在供應(yīng)鏈上實現(xiàn)層級展開，逐步轉(zhuǎn)化為裝備各層級產(chǎn)品的詳細設(shè)計方案和具體工藝技術(shù)及質(zhì)量要求。該模型能夠為確定系統(tǒng)總承包商、分系統(tǒng)承包商、核心零組件制造商、原材料供應(yīng)商等上下游企業(yè)單位的責(zé)任歸屬，實現(xiàn)層級產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)先控制提供科學(xué)依據(jù)，對加強智能化無人裝備的供應(yīng)鏈質(zhì)量保證體系建設(shè)具有重要意義。