車輛裝備修理級別非經濟性分析

饒若曦，唐彥峰，周 剛

(1.軍事交通學院 研究生管理大隊,天津 300161； 2.軍事交通學院 軍用車輛系，天津 300161)

● 裝備保障 Equipment Support

車輛裝備修理級別非經濟性分析

饒若曦1，唐彥峰2，周 剛1

(1.軍事交通學院 研究生管理大隊,天津 300161； 2.軍事交通學院 軍用車輛系，天津 300161)

為科學、合理地確定車輛裝備修理級別，提高非經濟性分析的實用性和可操作性，針對現有方法操作性不強的問題，運用決策樹模型和基于熵權的方法確定評價因素的綜合權重，構建車輛裝備修理級別非經濟性分析決斷模型。

修理級別分析；非經濟性分析；邏輯決斷流程；車輛裝備

修理級別分析(level of repair analysis, LORA) 是一種權衡分析技術，是在裝備的壽命期間內，尤其是研制階段，對預計有故障的產品(一般指設備、組件和零件)進行非經濟性或經濟性分析，以確定可行的修理或者報廢級別的過程[1]。

開展修理級別分析第一步是要獲取基礎信息，以作為后續決策的評價指標。這些信息包括MTBF(平均故障間隔時間)、單元費用、保障設備和人力要求等。第二步是通過已知的基礎信息，判定待分析故障件是否存在優先因素執行非經濟性分析。當不存在優先因素時，則需要進行第三步經濟性分析。通過上述分析可作出修理級別決策，判定待分析部組件的修理級別或報廢。在LORA中，非經濟性分析是首要的考慮因素，約占修理級別分析工作的85%[2]，主要包括安全性、保密、法規或現行的維修方案、戰備完好性、裝卸運輸和運輸性、保障設備、人力與人員、設施、包裝和儲存等。

1 國內相關研究現狀

國內一些專家運用層次分析法對修理級別進行了非經濟性分析。如苗政等[3]提出運用層次分析法進行非經濟性分析，其目的是通過建立層次圖，運用層次分析法將非經濟性分析的定性分析轉化為定量分析，并建立判斷矩陣，計算目標權重，以確定待分析故障件的修理級別；基于該層次分析法，吳昊等[4]提出利用專家打分法將定性評價指標量化，運用灰色關聯分析對修理方案進行綜合排序；柴晉飛等[5]建立了兩級判斷矩陣，優化了層次分析法在非經濟性分析中的運用；王偉巖等[6]利用三標度簡化判斷矩陣并采用傳遞矩陣避免了一致性檢驗，改進了層次分析法模型；李鑫等[7]針對兩級修理模式，實現了模糊層次分析法和灰色關聯分析的修理級別綜合評估。

這些方法以層次分析法為基礎，將非經濟性分析的定性分析轉化為定量分析，運用數學模型進行計算，由于運算過程復雜，其在實際分析中操作性不強，影響了修理級別分析的準確性和實用性。本文通過建立基于決策樹的邏輯決斷流程，以非經濟性分析來確定車輛裝備的修理級別。

2 非經濟性分析決策樹模型基本理論

2.1 決策樹理論

決策樹(Decision Tree)法是以實例為基礎的歸納學習算法，具有靈活、直觀、清晰、運算效率高等特點。它是從一組無任何規則和秩序的數據中推導出一定規則進行分類，通常采用自上而下的遞歸方式，在決策樹的子節點進行特征值的比較，并根據所建立的不同分類規則從該節點向下分支，最后的子節點就是分類結果。

2.2 基于熵權的綜合權重確定

本文采用基于熵權的綜合賦權法計算非經濟性分析評價因素權重。熵(Entropy)是描述系統狀態所包含的平均不確定信息量的一種度量。基于熵權確定評價因素權重的方法，簡稱熵權法，其依據各因素傳輸信息量的大小，即因素的熵值確定客觀權重。具體賦權步驟如下：

(1)構造決策矩陣。假設非經濟性分析問題中，產品集為M=(M1，M2，…，Mm)，因素集為C=(C1，C2，…，Cn)。產品Mi對應的因素Cj的值為aij(i=1，2，…,m;j=1,2,…,n)，則該問題的決策矩陣A為

(1)

將決策矩陣標準化處理，建立標準化決策矩陣V=(vij)m×n，其中

(2)

(2)標準化決策矩陣歸一化。

(3)

(3)計算影響因素熵值Ej。

(4)

式中常數k與產品集總數m有關，且k=(lnm)-1，0≤E≤1。

(4)計算評價因素熵權w'j。

(5)

(5)計算影響因素綜合權重。將專家認為的主觀權重θj與熵權計算的客觀權重w'j相結合，計算評價因素綜合權重wj。

(6)

3 車輛裝備修理級別非經濟性分析決策樹模型構建

本文在修理級別分析流程的基礎上，建立系統評價體系，確定適用于車輛裝備的非經濟性評價因素，采用基于熵權的綜合賦權法確定評價因素權重，從而構建非經濟性分析決策樹模型。

3.1 建立評價因素集

為使評價因素全面科學合理，充分考慮車輛裝備特點，結合非經濟分析原則，從裝備的基本特性出發，參考GJB 2961—1997[8]，非經濟性分析方法選取安全性、保密性、戰備完好性、初始維修分配表、運輸性、保障設備、維修人力等7個因素進行評價，確定評價因素的分值，進而構建車輛裝備非經濟性分析的評價體系。

為便于進行評價并保證評價準確度，根據各評價因素對非經濟性分析的重要程度分為4個等級，為專家、專業技術人員和操作人員進行評分提供了直觀的標準。評分標準見表1[9]。

(1)安全性。該因素通過考慮產品在修理中存在的危險因素以確定修理級別。

(2)保密性。該因素通過考慮產品在修理中存在的保密限制以確定修理級別。

(3)戰備完好性。該因素通過考慮產品在修理中存在的戰備完好性參數以確定修理級別，主要包括使用可用度和完好率。使用可用度指裝備隨時可用的程度，考慮除改進之外的所有不能工作時間；完好率即完好裝備數占總裝備數的比率。

(4)初始維修分配表。即裝備在出廠時廠家為裝備部分組(部)件制訂的初始修理級別。

(5)運輸性。該因素通過考慮產品在修理中存在的運輸限制以確定修理級別。

(6)保障設備。該因素通過考慮產品在修理中存在的設備限制以確定修理級別。設備限制主要包括特殊工具和產品靈敏度限制。特殊工具限制指修理所需要的特殊工具將產品修理限定在特定的修理級別；產品靈敏度限制即在特定修理級別所需的產品靈敏度。

(7)維修人力。該因素通過考慮產品在修理中存在的人力限制以確定修理級別。人力限制主要包括熟練度和工作負荷。熟練度指在某一特定的修理級別對熟練維修人員數量的要求；工作負荷指在某一特定的修理級別對維修人員工作負荷的影響。

3.2 確定評價因素的綜合權重

按照本文提出的基于熵權的綜合權重確定方法和評分標準，由6名專家和維修技術人員首先對7個主要評價因素進行權重評分。數據經取整處理后得到決策矩陣，計算各評價因素熵值和權重(見表2)。

表2 評價因素決策矩陣及權重

3.3 構建基于決策樹的邏輯決斷模型

評價因素權重越大，評價因素在邏輯決斷中優先級越高。在GJB 2961—1997的基礎上，參考RCM邏輯決斷流程，使用非經濟性分析評價因素構建決策樹模型的邏輯決策模型(如圖1所示)。決策樹模型由一系列的方框和矢線組成，決斷的流程始于決斷圖的頂部，然后對問題回答“是”和“否”確定分析流程的方向，其邏輯決斷流程為：

對待分析故障件進行修理級別分析時，首先判斷是否存在優先因素進行非經濟性分析，如果不存在，進入經濟性分析決斷；如果存在，進入非經濟性分析決斷。在非經濟性分析決斷中，按照評價因素的權重大小進行邏輯優先順序排列，對于每一級評價因素若能確定修理級別即終止決斷，并將分析數據輸入至非經濟性分析數據庫；若不能確定修理級別，即進入下一級的邏輯決斷，直至所有評價因素都不能確立修理級別，再進行經濟性分析。

圖1 車輛裝備修理級別非經濟性分析邏輯決斷

4 結 語

本文構建適用于車輛裝備非經濟性分析的評價體系，確立評價因素權重，建立了基于決策樹的修理級別非經濟性分析決策模型。該模型確立了非經濟性分析的邏輯決策流程，提高了實用性和操作性，為修理級別分析提供了新的思路。

[1] 馬麟.保障性設計分析與評價[M]．北京：國防工業出版社，2012:134-152.

[2] 耿俊豹,金家善. 模塊化裝備修理級別分析技術的研究[J]. 中國修船,2002(1):42-44.

[3] 苗政，單志偉.層次分析法在修理級別分析中的應用[J].裝甲兵工程學院學報，2004,18(4)：84-86.

[4] 吳昊,左洪福.基于改進層次分析法的民用飛機修理級別非經濟性分析[J].飛機設計，2008,28(6)：46-49.

[5] 柴晉飛，劉慶華.高機動雷達修理級別分析的評估[J].電子工程，2009(2)：18-21.

[6] 王偉巖，馬宇.基于改進層次分析法的艦載無人機系統修理級別分析研究[J].艦船電子工程，2011(4)：143-146.

[7] 李鑫，蔡景.兩級修理模式下民機修理級別非經濟性分析研究[J].火力與指揮控制，2015(7)：8-11.

[8] 國防科學技術工業委員會.修理級別分析：GJB 2961—1997[S].北京：國防科學技術工業委員會，1997.

[9] 閆旭.車輛裝備狀態維修對象及參數確定方法研究[D].天津：軍事交通學院，2015.

(編輯：孫協勝)

Level of Repair Non-economic Analysis for Vehicle Equipment

RAO Ruoxi1, TANG Yanfeng2, ZHOU Gang1

(1.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Military Vehicle Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to determine level of repair for vehicle equipment scientifically and reasonably, and to improve the practicality and operability of non-economic analysis, considering the inferior operability of current method, the paper firstly determines the comprehensive weight of evaluation factors with entropy-based method and decision tree model. Then, it establishes a non-economic decision model for vehicle equipment.

level of repair analysis; non-economic analysis; logic decision process; vehicle equipment

2017-04-23；

2017-05-10． 作者簡介： 饒若曦(1989—)，男，碩士研究生； 唐彥峰(1962—)，男，碩士，教授，碩士研究生導師．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.07.006

E246

A

1674-2192(2017)07- 0022- 04