基于云模型的綜合保障評估方法研究

劉偉　韓莉

摘 要：綜合保障是一項(xiàng)復(fù)雜浩大的工程，其評估要素涉及規(guī)劃維修、人力人員、供應(yīng)保障、等十個(gè)方面。文章結(jié)合試飛實(shí)際，建立綜合保障評估體系，提出應(yīng)用云模型進(jìn)行綜合保障評估的方法，使評估結(jié)果具有說服力和直觀性。研究為試飛階段綜合保障評估提供了切實(shí)有效的評估方法，為發(fā)現(xiàn)試飛階段綜合保障的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)而指導(dǎo)綜合保障設(shè)計(jì)和提高綜合保障水平奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：試飛階段；綜合保障；評估；云模型

1 概述

隨著現(xiàn)代裝備的復(fù)雜程度和單位容積所占有的元器件數(shù)量的大大提高，裝備的保障也越來越龐大和復(fù)雜。多數(shù)大型武器裝備都面臨著使用保障費(fèi)用高和戰(zhàn)備完好性差的難題。為解決這個(gè)難題，國外大力開展裝備綜合保障研究（Integrated Logistic Support， ILS）。通過對綜合保障工程多年的研究和實(shí)踐，美國及西歐國家在縮短研制周期、減少壽命周期費(fèi)用和提高武器系統(tǒng)戰(zhàn)備完好率等方面收到了明顯效果。我國在上世紀(jì)80年代引入綜合保障的相關(guān)概念，為了和傳統(tǒng)的后勤觀念相區(qū)分，將綜合后勤保障改為綜合保障。綜合保障貫穿裝備壽命周期全過程，文章針對我國航空裝備在設(shè)計(jì)定型試飛階段存在的大量保障問題，如保障資源配置不均、備件種類多需求量過大、保障能力不佳等。綜合保障評估是實(shí)現(xiàn)裝備綜合保障目標(biāo)的重要有效的監(jiān)督和控制手段，通過對實(shí)際保障情況進(jìn)行度量，以評定試飛階段綜合保障工作的效果，使主裝備與保障系統(tǒng)相匹配，最大限度發(fā)揮裝備的性能，同時(shí)發(fā)現(xiàn)綜合保障的薄弱環(huán)節(jié)，用以合理指導(dǎo)綜合保障設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供支持，提高試飛階段和使用試飛的綜合保障效果。

綜合保障資源由十個(gè)要素組成，分別是規(guī)劃維修，人力人員，供應(yīng)保障，保障設(shè)備，訓(xùn)練與訓(xùn)練保障，技術(shù)資料，保障設(shè)施，計(jì)算機(jī)資源，包裝、拆卸、儲存與運(yùn)輸，設(shè)計(jì)接口。裝備綜合保障系統(tǒng)評估指標(biāo)數(shù)據(jù)存在模糊性和不確定性問題，以往的評估方法常采用層次分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色關(guān)聯(lián)分析理論等方法，這些方法對數(shù)據(jù)精度要求高，在評估過程中被轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)值，對評估過程中的不確定因素考慮不足，具有一定的局限性，難以直接用于裝備綜合保障的評估。文章提出的云模型評估方法，旨在利用云模型實(shí)現(xiàn)定性與定量數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換，對裝備的綜合保障水平做出科學(xué)合理的評估。

2 云模型介紹

2.1 云模型概述和應(yīng)用

云模型是在概率論和模糊數(shù)學(xué)理論兩者交互的基礎(chǔ)上，以自然語言值為切入點(diǎn)，通過特定的算法形成的定性概念與其定量之間的轉(zhuǎn)換模型。云模型不但反映了自然語言中概念的不確定性，而且反映了隨機(jī)性和模糊性之間的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)成定性和定量間的相互映射。目前廣泛應(yīng)用于威脅等級評估、信任評價(jià)、裝備維修性評估、裝備保障訓(xùn)練效果評估等領(lǐng)域，已經(jīng)成為評價(jià)多層次、多指標(biāo)、評價(jià)指標(biāo)的描述具有很強(qiáng)的模糊性和隨機(jī)性的綜合評價(jià)問題的有力工具。

2.2 云模型理論[1]

2.3 云的數(shù)字特征

云的數(shù)字特征[2][3]用來反映概念的整體特性。云用期望Ex、熵En、超熵He三個(gè)數(shù)字特征來整體表征一個(gè)概念，如圖1所示，給出了Ex=0、En=1、He=0.1的正態(tài)云示意圖。

1）期望Ex：云滴在論域空間分布的期望，是概念在論域空間的中心值，是最能夠代表定性概念的點(diǎn)。

2）熵En：是定性概念不確定性的度量，是由定性概念的隨機(jī)性和模糊性共同決定的。反映了代表這個(gè)定性概念的云滴的離散程度；同時(shí)反映了論域空間中可被定性概念接受的云滴的取值范圍，是對定性概念模糊性的度量。熵越大，定性概念所接受的云滴的取值范圍就越大，定性概念也就越模糊。

3）超熵He：是對熵的不確定性的度量，是熵的熵，反映了在論域空間代表該語言值的所有點(diǎn)的不確定度的凝聚性，它的大小間接地反映了云的厚度。

云滴的確定度反映了云滴能夠代表該定性概念的程度，云滴的確定度越大，則云滴對概念的貢獻(xiàn)也越大。

2.4 云發(fā)生器

給定云的三個(gè)數(shù)字特征Ex、En、He和特定的x值（x=P0），產(chǎn)生滿足上述條件的云滴的drop（P0，yi）的模塊稱為X條件云發(fā)生器。X條件云發(fā)生器實(shí)際上表達(dá)了這樣一個(gè)概念：對于由Ex、En、He表征的一個(gè)概念而言，每一個(gè)特定的數(shù)據(jù)P0隸屬于此概念的程度。X條件云發(fā)生器的最大特點(diǎn)是對于相同的輸入值P0都會得到不同的、有細(xì)微變化的某概念程度大小的不同看法，使得模糊性與隨機(jī)性得到了很好地結(jié)合。

2.5 云合并算法

3 綜合保障評估指標(biāo)體系建立

3.1 建立綜合保障評估指標(biāo)體系

文章依據(jù)綜合保障在航空裝備試飛過程中的實(shí)際，參考綜合保障的十大保障要素，研究總結(jié)出影響試飛階段的綜合保障的主要因素，建立相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)如圖2、圖2（續(xù)）所示。

3.2 確定評估指標(biāo)的權(quán)重

在綜合決策中，指標(biāo)因素的權(quán)重處于非常重要的地位，它反映了各個(gè)指標(biāo)因素在綜合決策過程中所起的作用，直接影響到綜合決策的結(jié)果。文章采用三角模糊評判方法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，詳細(xì)的計(jì)算方法見文獻(xiàn)[5]。

依照上述計(jì)算方法，文章指標(biāo)層權(quán)重系數(shù)如表1所示。從表中可以看出按照專家打分的結(jié)果所得到的供應(yīng)保障所占有的權(quán)重最大，供應(yīng)保障主要是指故障用備件的及時(shí)供應(yīng)。這主要是和試飛階段維修保障的模式有關(guān)，試飛階段故障維修主要以換件為主，因此充足合理的供應(yīng)保障是保證定型試飛順利進(jìn)行的提前。隨著航空裝備日趨復(fù)雜，主戰(zhàn)裝備對保障設(shè)備的依賴性也越來越強(qiáng)、要求越來越高。保障設(shè)備在試飛階段同樣也發(fā)揮著重要作用，是裝備使用維護(hù)不可缺少的保障資源，并且保障設(shè)備的可靠性、與主裝備之間的相容性也影響著裝備的出動率和試飛鑒定的效率。維修規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)備完好性的重要工作，是各種保障活動的集合，用以指導(dǎo)試飛和使用的維修保障活動，其有效合理性直接影響了人力人員、供應(yīng)保障等的有效性。通過分析認(rèn)為得到的權(quán)重系數(shù)與實(shí)際情況較為符合。

4 基于云模型的綜合保障評估

4.1 確定評估指標(biāo)評語等級

評估語即定性評估指標(biāo)的取值，定性評估一般的取值有5種：很好、較好、一般、差、很差。通過征求專家意見確定評語集為V={V1，V2，V3，V4，V5}，其中V1=（0，0.4）表示“很差”，V2=（0.4，0.6）表示“差”，V3=（0.6，0.8）表示“一般”，V4=（0.8，0.9）表示“較好”，V5=（0.9，1）表示“很好”。利用公式（3）來近似云模型的3個(gè)數(shù)字特征，將專家打分的綜合保障指標(biāo)評語轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的云模型：“很差”V1（0，0.013，0.04）， “差”V2（0.50，0.033，0.0099），“一般”V3（0.70，0.033，0.0099），“較好”V4（0.85，0.017，0.0017）， “很好”V5（1.0，0.033，0.0033）。

利用正向云發(fā)生器，根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的云數(shù)字特征得到云模型如圖3所示。可以看出維修規(guī)劃該項(xiàng)指標(biāo)有部分云滴落在“差”區(qū)間內(nèi)，大部分指標(biāo)的云滴在“一般”區(qū)間，供應(yīng)保障、技術(shù)資料和保障設(shè)施指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果更加趨向于“好”。由評估結(jié)果看應(yīng)加強(qiáng)維修規(guī)劃、設(shè)計(jì)接口，保障設(shè)備等保障要素在試飛階段的建設(shè)，提高綜合保障水平。

對10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行云合并，得到的云模型如圖4所示。由圖五可知，綜合評估結(jié)果隸屬云的期望Ex=0.76，位于5個(gè)評估等級中“一般”區(qū)間內(nèi)。由圖中云滴的分布可以看出，除了大部分云滴落在“一般”區(qū)間內(nèi)，還有一部分落在“好”區(qū)間內(nèi)。因此，更準(zhǔn)確地說，該綜合保障效能的評估結(jié)果位于“一般”和“好”之間，而更加偏向于“一般”。

5 結(jié)束語

文章針對試飛階段的綜合保障評估，建立了評價(jià)準(zhǔn)則，應(yīng)用三角模糊法計(jì)算準(zhǔn)則層和指標(biāo)層各項(xiàng)內(nèi)容的權(quán)重。采用的云模型方法將專家評價(jià)的結(jié)果進(jìn)行云模型表示，降低了專家評價(jià)的主觀性，并對評價(jià)語言進(jìn)行了模糊處理，使得模糊性和隨機(jī)性能夠進(jìn)行定量化運(yùn)算，提高了定性評價(jià)的精準(zhǔn)性，為決策提供了更加客觀的參考標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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