裝備健康度評估指標體系構建

呂婷婷，凌海風＊，朱濤，2，江蕾

（1.陸軍工程大學野戰工程學院；2.94778部隊，江蘇 南京 210000）

隨著裝備信息化程度的不斷提高，裝備健康狀態的好壞變得越來越重要，能否準確評估裝備的健康狀態對完成各種作戰任務就顯得很有必要。因此，本文提出一種裝備健康度評估指標體系構建思路和方法，為裝備健康度評估方法的提出提供評估指標和模型參考。

1 影響裝備健康度的主要因素分析

裝備的健康度評估指標體系和裝備的結構及主要功能息息相關，由于裝備是由各種子系統和部件構成的，所以，裝備健康度評估指標體系是在裝備總體組成和各子系統的基礎上構成的。但是影響裝備健康的因素眾多且結構復雜，必須從中理清主要因素。首先，裝備的總體完好是裝備能夠正常運行的基礎，而裝備的核心設備是發動機，因此發動機等硬件基礎的健康狀況對裝備整體的健康狀態有著重大影響；其次，在裝備核心部件正常工作的情況下，各種子系統的運行狀態決定著裝備能否發揮其主要功能，是否能夠協同完成某作戰任務。所以，各種子系統的正常運行對裝備的健康狀態也有著重大影響；最后，由于裝備是在多個部件和多個子系統功能上互相作用而成，從而兩者之間的結合，以及因素之間的權重關系也是影響其評估的一大關鍵。

綜上所述，本節將影響裝備健康狀態的因素分為總體、子系統以及兩者之間的工作機制對整體裝備健康狀態的影響，裝備的總體是裝備正常運行的關鍵，而裝備的子系統是裝備實現其功能的基礎。如圖1所示。

圖1 裝備健康狀態的影響因素

2 裝備健康度評估指標的篩選

為建立科學合理準確的裝備健康度評估指標體系，首先對影響評估對象工作機制的因素進行分析，而通常情況下影響評估對象工作運行的因素有很多，為保證評估指標體系構建的合理性、科學性和準確性，在實際操作中將評估對象的全部影響因素都作為評估指標是不現實的，應考慮影響因素的重要程度、各因素之間是否存在信息重復現象及影響因素數據獲取的難易程度等情況，對評估對象眾多的影響因素進行選擇。

通常情況下，為保證評估指標體系的科學合理，可以參照評估指標體系構建的原則對評估對象的眾多影響因素進行選擇，對系統進行分層，轉化成多個分系統，對應的評估指標也進行逐級分析，保證每個指標內容清晰明確。首先，根據影響因素，初步確定體系框架，然后結合專家經驗對起初確定的評估體系進行第二次篩選，用來增加其評估專業性。

由此，本節提出裝備健康度評估指標體系確定思路，如圖2所示。

圖2 裝備健康度評估指標體系確定思路

根據圖2所示，在選取總體硬件基礎指標時：首先，需要對裝備整體功能表現，例如燃料、動力消耗，大中修次數，儲備消耗等諸多影響健康狀態的因素進行分析；其次，按照評估指標選取的一般原則對影響裝備總體健康狀態的諸多因素進行篩選，初步確定裝備總體健康度評估指標體系；最后，結合相關專家經驗，對初步確定的體系框架進行修改完善，確定最終評估指標。

建立裝備每個功能特有的子系統健康度評估指標體系時：首先，需要分析每個子系統的功能結構，根據功能結構找到每個子系統的關鍵點；其次，需要找到影響各子系統功能實現的因素；然后按照評估指標選取的一般原則對影響其運行狀態的眾多因素進行初步篩選，初步卻似那個每個子系統的評價指標，同時，借鑒專家經驗，確定最終的子系統評估指標體系；最后，所有關鍵子系統的評估指標構成裝備子系統健康度評估指標體系。

3 裝備健康度評估指標體系的建立

根據圖2所示的評價指標體系確定思路為指導，針對圖1所示的裝備健康狀態影響因素，本節建立裝備健康度綜合評價指標體系。首先構建裝備的總體硬件基礎的健康度—總體的健康度評估指標；其次，構建該裝備子系統健康度評估指標；最后，結合該裝備實際工作方式，構建總體和子系統相統一且層次清晰的裝備層次化的評價指標體系。

3．1 裝備總體健康度評估指標體系

以裝備實際監測采集的信息為基礎，綜合考慮影響裝備總體健康狀態的燃料、動力消耗，漏油、漏水、漏氣、漏電現象，大中修次數和當前儲備消耗等眾多因素，例如，裝備的儲備消耗控制在合理區間，裝備技術狀況越穩定，則平均完好率就越高。按照圖2所示的評估指標體系確定思路，建立如圖3所示的裝備總體健康度評估指標體系。

圖3 裝備總體健康度評估指標體系

將該裝備總體健康度評價指標劃分為兩個層次，分別為一級指標和二級指標。其中一級指標指總體健康度；一級指標下又包含燃料、動力消耗，漏油、漏水、漏氣、漏電現象，大中修次數和當前儲備消耗等四個二級指標。

3．2 裝備子系統健康度評估指標體系

裝備的子系統繁多，功能復雜，在建立其子系統健康度評估指標體系之前，需對其主要功能和層級關系進行分析：裝備的結構由底盤系統、武器系統、指揮信息系統、電氣系統、防護系統、觀察裝置組成。底盤系統主要包含動力裝置、傳動裝置、操縱裝置和行動裝置等功能。其中，動力裝置主要包含發動機本體無裂紋，發動機各附件固定牢靠，螺栓無變形或缺少，各電路線束、油管、氣管、水管、機械連接牢靠無松動等；傳動裝置主要包含傳動箱無裂紋、支架無開焊、工作室時無異常響聲，主離合器分離或結合功能正常等；操縱裝置主要是指主離合器操縱裝置實際測量、變速箱原地及行使檢查和變速操縱裝置掛擋操作檢查等；行動裝置主要包含履帶或車輪等行動部分正常工作；武器系統主要包含火力系統和火控系統的檢查；指揮信息系統主要是指通信設備的檢查；電氣系統主要是電氣設備、用電裝置的檢查，例如蓄電池、啟動電動機等；防護系統主要包含車體、塔炮、駕駛座椅等檢查；觀察裝置主要是指潛望鏡、夜視儀觀察鏡或瞄準鏡等。

綜上所知，裝備子系統可以總結劃分為車體、動力系統、傳動系統、操縱系統、行動裝置、觀瞄儀器、電氣設備、通信設備、武器系統和其他裝置等幾個子系統。按照圖2的構建評估指標體系的思路，確定裝備子系統的健康度評估指標體系如圖4所示。

圖4 裝備子系統健康度評估指標體系

將裝備子系統健康度評估指標體系劃分為兩個層次，分別是評估指標體系的一級指標和二級指標。其中，一級指標是指子系統健康度；一級指標又對應包含車體、動力系統、傳動系統、操縱系統、行動裝置、觀瞄儀器、電氣設備、通信設備、武器系統和其他裝置十個二級指標。

3．3 裝備健康度綜合評估指標體系

在第2節中提到：影響裝備健康狀態的兩大因素分別是裝備的總體狀態和子系統的功能狀態，因此，這兩大影響因素均因體現在該裝備的健康度綜合評估指標體系中。同時，由于裝備功能復雜的特點，在構建其健康度綜合評估指標體系時，需將裝備中各指標的重要程度和層級關系梳理清楚。

如圖5所示，裝備健康度綜合評估指標體系由兩大類組成：裝備總體健康度和子系統健康度。

圖5 裝備健康度綜合評估指標體系

裝備健康度指標包含總體和子系統兩部分指標，每個分指標又包含若干子指標，裝備整體的綜合健康度由這兩大部分共同構成。其中，總體健康度對應裝備的總體硬件基礎的影響因素，子系統健康度對應裝備子系統功能的實現這一影響因素，兩者之間相互關聯的工作機制對應其第三影響因素。

4 確定評估標準，量化指標

本節針對如圖5所示的裝備健康度綜合評估指標體系中最底層有直接數據來源的評估指標確定評估等級和評分標準，以便將實際的數據指標量化成具體分數值。

裝備健康度指標評估標準的計算主要思路是采用分層計向上的評估方法，其對應的裝備健康狀態按照五個等級進行劃分，分別是優、良、中、差、故障，取值依次為0～4。通過每一層給出的分數，依次按照權重計算分數，再結合專家經驗所確定的指標權重與評估標準，計算裝備的健康度得分。具體計算方法如下：

（1）首先，按照評估標準，對第層指標進行健康度評分。由于每種指標數據采集時，量綱各不相同，所以無法放在同一維度進行評估，為統一標準，需要對所有指標進行量化。其中，定性指標原材料、燃料、動力（正常/不正常），漏油、漏水、漏氣現象（有/無），大中修次數（0/1/2/3＞3）通常具有較高優先級，根據是否有無進行定性的0和1打分，而大中修次數則按照實際情況進行定性打分。而定量指標如車體、儲備消耗、動力系統、傳動系統、操縱系統、行動裝置、觀瞄儀器、電氣設備、通信設備、武器系統、其他裝置等通過量化的方式進行打分。例如，儲備消耗＞90%打分為0；70%～90%打分為1；50%～70%打分為2；30%～50%打分為3；10%～30%打分為4；＜10%打分為5，若某一裝備不具有該子系統，則固定取值為0。

（2）按所得第一層指標的分數與專家權重結合計算上一層的分數。其基本標準是：①燃料、動力消耗正常，無漏油、漏水、漏氣、漏電現象，大中修次數為0，各子系統全部良以上，至少一半為優（各子系統得分之和≤5），則裝備總體健康度評價為優；②燃料、動力消耗正常，無漏油、漏水、漏氣、漏電現象，大中修次數＜3，各子系統全部中以上（各子系統得分之和≤10），則裝備總體健康度評價為良；③燃料、動力消耗正常，無漏油、漏水、漏氣、漏電現象，大中修次數≥3或各子系統得分之和＞10且至少1項得分為3，且各子系統中沒有一項得分＞3，則裝備總體健康度評價為中；④燃料、動力消耗不正常，或有漏油、漏水、漏氣、漏電現象，或各子系統中至少有1項得分為4，則裝備總體健康度評價為差；⑤否則裝備評價為差。

結合（1）與（2）中的定性定量指標的計算方法依次向上層指標計算，直到得到裝備綜合健康度等級。

針對定量和定性相結合得出采樣數據如表1所示。

表1 裝備健康度評估采集數據示例表

5 結語

本文研究了裝備健康度評估指標體系的構建方法，建立其綜合評估指標體系。首先，分析了裝備的健康狀態影響因素，將其歸納為裝備總體因素和裝備各子系統功能的因素；隨后針對三大影響因素，相繼建立了裝備的總體健康度評估指標體系和子系統評估指標體系，并結合裝備運行工作的特點，將總體和子系統進行融合，形成綜合評估體系；最后分析了裝備健康度評估指標體系的評估標準，在考慮評價指標優先級的基礎上，征求專家意見，結合定性分析與定量分析的方法進行統計處理和歸納總結，并與裝備實際運行工作機制相聯合，確定最終的裝備健康度評估指標體系，為裝備健康度綜合評估方法的提出打下基礎。