多指標可拓預測方法在航空裝備技術保障質量預測中的應用

王 豐，顧佼佼,徐宇茹

(海軍航空大學， 山東 煙臺 264001)

隨著我國航空兵部隊的快速發展及一系列先進航空裝備的陸續列裝，部隊對航空裝備技術保障[1～2]質量的要求和標準越來越高，其技術保障質量標準高低將直接影響航空兵戰斗力的生成。如何對航空裝備技術保障質量進行準確、客觀預測，并根據預測結果輔助決策者對航空裝備的日常維護、技術保障等工作做科學、有效的優化，將具有重要的理論參考價值和實踐應用意義。

目前，航空裝備技術保障質量評估預測的方法有層次分析法[3]、灰色關聯分析方法[4]等。本文全面分析影響航空裝備技術保障質量標準的影響因素，篩選、總結出航空裝備技術保障質量的預測指標，利用熵值法、層次分析法和均方差法的綜合賦權法客觀確定各預測指標的權系數，以減小主觀因素對確定指標權重系數的影響，以此為基礎，利用可拓判別方法對航空裝備技術保障的質量進行綜合預測。為航空裝備技術保障質量評估預測提供了一個新模型，為及時發現技術保障弱項，不斷優化日常維護、保障工作提供了科學的理論依據，也為航空兵部隊航空裝備保障體系的全面實施奠定了堅實的基礎。

1 航空裝備技術保障質量可拓預測模型

1.1 航空裝備技術保障質量可拓預測的流程

梳理航空裝備技術保障質量[5]可拓預測的流程，如圖1所示。

圖1 航空裝備技術保障質量可拓預測的流程

物元模型作為可拓學的邏輯細胞，是可拓學[6]研究的基礎。其把質與量、動作與關系的相應特征統一在一個三元組N=(O，C，V)中。為了利用可拓學形式化刻畫航空裝備技術保障的狀態及質量預測，給出保障元概念。

定義1 物元

(1)

稱為航空裝備技術保障質量的保障元。其中，O為航空裝備技術保障質量的級別，c1,c2,c3,…,cn為航空裝備技術保障質量的預測指標，v1,v2,v3,…,vn為各預測指標的量值或量值域[7]。

1.2 可拓預測模型的建立

1) 篩選預測指標

航空裝備在設計、生產、列裝部隊后，其良好的質量狀態很大程度上依賴于日常維護、技術保障工作。航空裝備技術保障的質量涉及因素多[2,3,8-10]、范圍廣、標準要求高，不但包括技術準備、物資儲備、設備、人員配置，還包括管理制度、規定的執行等多個方面。按照科學性、系統性、可操作性等原則，參考技術保障工作已有研究成果，對影響因素進行歸納、篩選、總結，構建航空裝備技術保障質量預測的指標體系，為保障人員指標、保障設施指標、保障環境指標、保障物資指標和保障制度指標等5個指標，分別簡記為c1,c2,c3,c4,c5。保障人員指標是技術保障組織實施的主體，主要指技術人員的技術水平及決策者的管理能力、指揮決策水平等。保障設施指標指開展技術保障工作所具備的設備、器材、設施等，是技術保障工作的設備物資基礎。保障環境指標指技術保障工作的外在環境因素，包括地理環境、天氣環境、電磁干擾、戰場環境等。保障物資指標主要指航材、油、氣、航空彈藥等工作的保障情況。保障制度指標主要包括為航空裝備技術保障工作制定的制度、規定、法規的科學性、合理性及執行情況。

2) 建立經典域值模型

在預測指標基礎上，根據航空兵部隊制定的航空裝備技術保障質量[11]級別管理有關制定和法規性文件，結合技術保障專家組建議，將航空裝備技術保障質量級別劃分成r個級別，并用模型式(1)刻畫為

其中，Oi(i=1,2,…,r)表示航空裝備技術保障質量的r個級別，C={c1,c2,c3,c4,c5}表示提取的5個預測指標，Vij=〈xij,yij〉，(i=1,2,…,r;j=1,2,3,4,5)為預測指標cj(j=1,2,3,4,5)關于保障質量級別i的經典域值[6]。

3) 建立節域值模型

4) 建立待預測航空裝備保障元模型

構建待預測航空裝備Og的保障元模型為

其中，v1,v2,v3,v4,v5表示待預測航空裝備Og關于預測指標C={c1,c2,c3,c4,c5}的量值。

5) 確定預測指標的權重系數

不同的預測指標對航空裝備技術保障質量預測結果的影響程度也不同，以權重系數刻畫其影響程度大小。采用主客觀綜合賦權的方法確定權重系數[12]。

根據幾何平均值法[12]，求得客觀權重向量為

其中，

(2)

根據加法集成法，得到各預測指標的綜合權重向量系數為

其中，

(3)

(4)

(l,n,o,p,d∈{1,2,…,5})，

(5)

6) 建立關聯函數

(6)

(7)

建立航空裝備技術保障質量級別i的關聯度函數[6,11]為

(8)

7) 計算綜合關聯度

利用式(9)計算將待預測航空準備Og技術保障的質量級別：

(9)

根據航空裝備技術保障質量級別的預測結果，相關決策者能夠及時發現技術保障中的弱項，不斷優化日常保障工作、制度規范性等環節，為提高航空裝備技術保障工作的科學、合理、規范性奠定堅實的理論基礎。

2 算例分析

假設某6次復雜環境聯合模擬演習中， 6個不同的保障分隊負責航空裝備的技術保障工作，將該6次的航空裝備技術保障工作簡記為g1,g2,g3,g4,g5,g6。根據航空兵部隊制定的航空裝備技術保障[15～17]質量級別管理有關制定和法規性文件，結合技術保障專家組建議，將航空裝備技術保障質量級別劃分為一，二，三，四，五5個級別，一級質量最差，五級質量最好。同時依然篩選保障人員指標、保障設施指標、保障環境指標、保障物資指標和保障制度指標5個質量預測指標，簡記為c1,c2,c3,c4,c5。用保障元模型式(1)將5個保障級別分別描述為

其中，各經典域量值均經過了數量級的統一處理。

航空裝備技術保障質量預測等級的節域模型為

根據專家組收集的6個保障分隊數據資料，得到6個保障分隊關于裝備技術質量保障的5個預測指標量值，如表1所示。

表1 6個保障分隊關于5個預測指標的量值

根據熵值方法，得到的各預測指標的權重向量為

根據層次分析方法得到的各預測指標的權重向量為

利用均方差法得到的各預測指標的權重向量為

根據式(2)，計算得到客觀權重向量為

WK=(0.24,0.19,0.2,0.19,0.18)

根據式(3)～式(5)，得到各預測指標的綜合權重向量系數[12]為

W=(0.21,0.22,0.2,0.18,0.19)

依照式(6)～式(9)及表1數據，通過MATLAB仿真，得到6個保障分隊關于裝備技術質量保障級別結果的仿真圖，如圖2所示。

圖2 6個保障分隊關于裝備技術質量 保障各級別仿真結果

從圖2得到：6個保障分隊關于航空裝備技術質量保障分別隸屬于三級、四級、三級、三級、四級、三級。

3 結論

通過分析、篩選影響航空裝備技術保障質量的因素，構建了預測指標體系，利用主客觀綜合賦權法確定預測指標的權重向量系數，根據可拓判別方法，對航空裝備技術保障的質量進行預測。為航空裝備技術保障質量的預測提供了新的模型。將根據航空兵部隊日常保障工作中的實際情況和數據，不斷完善經典域值和節域值范圍確定的準確度，提高本方法在航空兵部隊的實際使用效果，也為技術保障預測系統的研發奠定理論基礎。