基于質(zhì)量功能展開的艦艇消防指揮信息化設(shè)計及優(yōu)化*

張國旗 侯 岳

（海軍工程大學(xué)動力工程學(xué)院 武漢 430034）

1 引言

現(xiàn)代艦艇攜帶有各類油料、彈藥、電氣設(shè)備等眾多火災(zāi)危險源，并且艦艇艙室通道復(fù)雜，火災(zāi)煙氣會向多個維度蔓延，這給艦艇消防指揮帶來了很大的壓力。艦艇消防戰(zhàn)術(shù)包括的要素眾多，指揮員需要考慮器材應(yīng)用、兵力布設(shè)、攻擊路徑、艙室種類、危險影響、任務(wù)影響等諸多要素。在極其緊張的消防戰(zhàn)斗活動中，指揮員僅僅依靠幾張圖、幾部電話以及火災(zāi)報警臺等機械化手段，很難準(zhǔn)確地開展消防指揮。因此，如何面向消防指揮的戰(zhàn)術(shù)業(yè)務(wù)流程，開展消防指揮的信息化設(shè)計，縮短指揮決策的時間，提升消防指揮的效率，是目前迫切需要解決的實際問題。

勞森-摩斯環(huán)是1981 年Joel S.Lawson 提出的一種基于控制過程的指揮控制模型，目前在艦艇作戰(zhàn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛［1～2］。本文利用該模型，結(jié)合消防指揮的業(yè)務(wù)活動，建立了消防指控流程，明確了消防指揮的用戶需求。然后，使用質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）方法對消防指揮的信息化設(shè)計要素進行了分析，以保證滿足艦艇一線指揮員的使用需求。QFD 是一套以用戶需求為導(dǎo)向的質(zhì)量功能配置方法，目的是創(chuàng)造更高的使用者滿意度［3］。最后使用C#語言開發(fā)了消防指揮信息化軟件，有效解決了艦艇消防指揮決策的關(guān)鍵問題。

2 艦艇消防指揮的勞森-摩斯環(huán)模型

勞森-摩斯認為，指揮官會對環(huán)境進行“感知”和“比較”，然后將解決方案轉(zhuǎn)換成所期望的狀態(tài)并影響戰(zhàn)場環(huán)境。勞森-摩斯環(huán)由五個步驟組成：感知、處理、比較、決策和行動，可將多傳感器數(shù)據(jù)處理為可行的知識。勞森-摩斯環(huán)模型如圖1所示［4］。

圖1 勞森-摩斯環(huán)指控模型

下面結(jié)合艦艇消防的業(yè)務(wù)流程，結(jié)合勞森-摩斯環(huán)模型，建立消防指揮的指控模型，如圖2所示。

圖2 基于勞森-摩斯環(huán)的消防指控模型

下面對基于勞森-摩斯環(huán)的消防指控模型的各個要素詳細介紹如下。

1）“環(huán)境”，即是艦艇艙室環(huán)境。艦艇艙室環(huán)境復(fù)雜，并且是垂直交通制。艦艇艙室環(huán)境不僅影響了火災(zāi)的發(fā)展和蔓延，還將影響消防攻擊路徑以及人員安全撤離路徑。

2）“己方兵力”，即是艦艇的損管力量。艦艇損管力量體系性比較強，包括：損管隊（消防隊）、現(xiàn)場人員、區(qū)劃損管人員、損管指揮員等。

3）“傳感器”，即是火災(zāi)狀態(tài)調(diào)查。艦艇上的火情獲取一般有三種方式：各種火災(zāi)傳感器、艙室現(xiàn)場的人員報警以及消防人員的偵查。

4）“處理”，即是火災(zāi)態(tài)勢的研判。指揮員獲取火情信息后，需要對當(dāng)前的火災(zāi)態(tài)勢進行研判，這是制定消防目標(biāo)以及開展消防指揮的基礎(chǔ)。火災(zāi)態(tài)勢的研判要素包括：火災(zāi)的規(guī)模、火災(zāi)的蔓延方向、危險的蔓延方向、當(dāng)前火情可能造成的損失、對艦艇安全的影響程度、對艦艇任務(wù)能力的影響程度等。

5）“比較”，即是制定消防目標(biāo)。就是參照期望狀態(tài)，檢查當(dāng)前環(huán)境狀況，幫助指揮官做出決策。對于艦艇而言，消防目標(biāo)需要結(jié)合當(dāng)前艦艇的作戰(zhàn)任務(wù)需求，合理調(diào)配人力資源，以做出最佳的判斷和決策。

6）“決策”，即是制定消防指揮方案，包括：滅火攻擊路徑、滅火的方法、滅火人力分配方案、防火邊界設(shè)置方案、防控?zé)煼桨浮⑴艧煼桨傅取?/p>

7）“行動”，即是現(xiàn)場的滅火戰(zhàn)術(shù)行為，包括：使用各類滅火器材、滅火設(shè)備滅火，火場破拆、火場搜救、噴淋降溫，布設(shè)防煙排煙器材等。

值得提出的是，消防指揮決策是一個不斷循環(huán)的反饋過程。例如，行動（Act）實施之后，將會對當(dāng)前的火災(zāi)態(tài)勢造成影響，會繼續(xù)反饋到“環(huán)境”要素中，形成新的態(tài)勢，并按照勞森-摩斯環(huán)模型進行循環(huán)，直到火災(zāi)完全被消除。

3 基于QFD 理論的消防指揮信息化設(shè)計

根據(jù)前文建立的消防指控“勞森-摩斯環(huán)”模型，根據(jù)消防損管指揮員的用戶需求，使用QFD 理論對消防指揮的信息化設(shè)計進行分析。通過QFD理論的應(yīng)用，使消防指揮信息化工具在需求分析階段就緊貼用戶需求，進一步將用戶需求轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)開發(fā)人員能夠理解的具體信息，能準(zhǔn)確、有效、快速地實現(xiàn)部隊需求與研發(fā)人員的轉(zhuǎn)換。

3.1 QFD的基本理論模型

質(zhì)量功能展開（QFD）可以說是“一種有系統(tǒng)的技術(shù)方法，從掌握顧客需求，轉(zhuǎn)換成代用特性，來制定產(chǎn)品設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)［5～6］。QFD 的核心內(nèi)容是需求轉(zhuǎn)換，采用的是質(zhì)量屋（House of Quality）形式，它是一種直觀的矩陣框架表達形式，是QFD 方法的工具［7～9］。典型的質(zhì)量屋如圖3所示。

圖3 質(zhì)量屋結(jié)構(gòu)形式

通過建立質(zhì)量屋的基本框架，給以輸入信息，通過分析評價得到輸出信息，從而實現(xiàn)一種需求轉(zhuǎn)換［10］。在使用質(zhì)量屋時，可以根據(jù)需求對結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)牟眉簟?/p>

3.2 基于QFD 的消防指揮信息化工具需求分析方法

結(jié)合本工具的開發(fā)，主要分析方案設(shè)計質(zhì)量屋的以下幾個要素：需求指標(biāo)及權(quán)重、性能要求及關(guān)聯(lián)度、關(guān)系矩陣［11～12］。建立的方案設(shè)計質(zhì)量屋，如表1 所示。根據(jù)消防指控“勞森-摩斯環(huán)”模型，將火災(zāi)狀態(tài)調(diào)查、火災(zāi)態(tài)勢的研判、制定消防目標(biāo)、制定消防指揮方案、組織現(xiàn)場滅火行動五個要素作為消防指揮員的需求指標(biāo)［13～14］。

表1 消防指揮信息化設(shè)計質(zhì)量屋

使用QFD 分析法，得出消防指揮信息化工具的特性設(shè)計包括：火災(zāi)報警信息管理設(shè)計、消防器材管理信息化設(shè)計、艙室總布置信息化設(shè)計、消防系統(tǒng)監(jiān)控點信息化設(shè)計、平臺網(wǎng)監(jiān)控點信息化設(shè)計、消防兵力管理信息化設(shè)計以及損管條令應(yīng)用的信息化設(shè)計7個方面［15］。表1中的取值是根據(jù)對消防指揮員調(diào)查分析得到。

根據(jù)QFD 的基本理論，需求指標(biāo)重要度Ki（i=1，2，…，5）可取下列5個等級，如表2所示。

表2 需求指標(biāo)重要度分級

關(guān)系矩陣即關(guān)系度rij（i=1，2，…，5，j=1，2，…，6）可以采用1，3，5，7，9等關(guān)系度等級，如表3所示。

表3 關(guān)系度分級

針對各個性能要求，通過加權(quán)可以得出其對應(yīng)的重要度hj。

hj=∑（Ki·rij）（i=1，2，…，5，j=1，2，…，7）。各個信息化設(shè)計要素的重要度在表1 中的括號內(nèi)都有表示。

根據(jù)計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)艙室總布置信息化設(shè)計最為重要（重要度為124），其次是火災(zāi)報警信息管理設(shè)計（重要度為118），這兩個要素都是與消防指揮的空間態(tài)勢相關(guān)。這說明，在消防指揮信息化系統(tǒng)設(shè)計時，要突出消防空間態(tài)勢信息化的設(shè)計［16］。另外，損管兵力管理信息化設(shè)計的重要度水平也比較高，這是以往消防指揮信息化研究所忽略的。因為根據(jù)國外實戰(zhàn)的消防指揮經(jīng)驗，多次出現(xiàn)消防人員不足的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢。因此，必須加強對消防兵力信息化的設(shè)計［17～18］。通過分析發(fā)現(xiàn)，損管器材管理信息化設(shè)計的重要度最低，這是因為艦艇消防人員都是訓(xùn)練有素的，對消防器材的布置位置很為熟悉，并且消防器材在現(xiàn)場的調(diào)度都是非常靈活的，需要指揮員現(xiàn)場進行調(diào)度，對信息化水平的要求較低，這也與對艦艇人員的調(diào)研結(jié)果一致。

根據(jù)QFD 的基本理論，對于性能要求的關(guān)聯(lián)度而言，“相關(guān)”指的是兩個（或多個）變量之間存在相關(guān)關(guān)系，不是完全的函數(shù)確定關(guān)系，并可以以相關(guān)度去表示相關(guān)的性質(zhì)（正相關(guān)或負相關(guān)）和相關(guān)的程度（強相關(guān)或弱相關(guān)）［19～20］。性能指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度如表4所示。

表4 性能關(guān)聯(lián)度分析

通過QFD 的關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，艙室總布置信息化設(shè)計與其他要素的關(guān)聯(lián)性最強。這對信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。艙室總布置信息化數(shù)據(jù)庫字段包括：艙室火災(zāi)危險程度、艙室功能重要度、艙室消防器材、艙室固定式消防設(shè)備、艙室戰(zhàn)位人員、艙室布置鄰接關(guān)系以及封艙隔離遙控點。在實際開發(fā)時，以艙室總布置數(shù)據(jù)庫為核心，各個字段與其他信息化模塊之間的關(guān)系如圖4所示。

圖4 總布置信息化設(shè)計關(guān)聯(lián)圖

4 消防指揮信息化系統(tǒng)的實現(xiàn)案例

通過消防指控“勞森-摩斯環(huán)”模型和QFD 開發(fā)管理理論的綜合應(yīng)用，自主研制了艦艇消防指揮信息化系統(tǒng)，并取得了較好的應(yīng)用效益。主要應(yīng)用功能界面如圖5所示。

圖5 艦艇消防指揮信息化系統(tǒng)主界面

5 結(jié)語

由于艦艇火災(zāi)及消防指揮的特殊性，僅僅依靠人員進行指揮決策是比較困難的。在開發(fā)消防指揮信息化系統(tǒng)時，必須緊密結(jié)合消防指揮員的需求，準(zhǔn)確的分析消防指揮任務(wù)與信息化設(shè)計之間的關(guān)系，以確保信息化系統(tǒng)的針對性和實用性。本文首先構(gòu)建了消防指控“勞森-摩斯環(huán)”模型，明確了信息化系統(tǒng)設(shè)計的需求指標(biāo)；然后，使用QFD 開發(fā)管理理論，建立了“需求指標(biāo)-信息化設(shè)計”的質(zhì)量屋，并且分析了信息化模塊的重要度以及關(guān)聯(lián)度，得出了指導(dǎo)信息化設(shè)計的重要結(jié)論，有效提高了信息化系統(tǒng)開發(fā)的效率，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了有利的質(zhì)量控制依據(jù)。