方案階段測試性評價指標體系構建

王佳祥

(陸軍航空兵學院,北京 101123)

0 引言

測試性是指裝備能及時準確地確定其狀態(可工作、不可工作或性能下降),并有效隔離其內部故障的一種設計特性[1]。直升機的研制是一個復雜的系統工程,涉及機電、航電、結構、動力等多個專業,測試性設計和驗證貫穿整個研制過程。測試性評價做得好,是提高產品質效、降低研制風險的有效手段。其他軍兵種早在2012年就開展了相關裝備的測試性評價問題研究[2-4]。但現行軍用標準和行業規范,缺少直升機方案階段測試性評價工作的指標體系。

針對以上問題,本文從裝備管理的角度出發,通過梳理方案階段測試性工作的主要工作、評審內容及評價要點,采用層次分析法構建直升機方案階段測試性評價體系。從設計之初開始規范、完善評價機制及評審過程管理,提高直升機方案階段測試性評價的客觀性、合理性。

1 方案階段測試性評價工作分析

按照GJB 2547A-2012《裝備測試性工作通用要求》的階段劃分,測試性管理涉及工作項目200系列、400系列、500系列的工作內容,其工作內容互有交叉耦合。測試性技術線、管理線各階段評價節點匯總如圖1所示[5-8]。

圖1 測試性相關評價節點匯總

結合陸軍航空裝備工程經驗,方案階段的測試性工作一般依據診斷方案、測試性設計準則、FMECA(Failure Mode Effects Criticality Analysis,故障模式、影響及危害性分析)等進行測試性建模,開展測試性虛擬仿真試驗,完善產品設計。在實際評審過程中,一般結合F轉C階段評審進行測試性核查,為下一階段的產品研制提供輸入文件和數據源。

方案階段測試性評價主要內容包含:裝備測試性及其工作項目要求的科學性和合理性;裝備測試性要求是否符合裝備診斷方案,診斷約束是否正確等內容。

通過梳理發現,軍方在整個測試性管理、監管過程中存在薄弱環節。項目管理機構和軍事代表機構的介入時機沒有明確;各評審節點的評審標準和原則沒有統一標準;尤其是在方案階段的測試性設計,是整個產品的設計輸入,對后續的產品設計影響較大。因此,在方案階段建立統一標準,嚴格進行測試性審核、評價,是提高工作質效的有效手段。

2 方案階段測試性評價指標體系構建

評價是反映測試性工作開展情況的關鍵因素,被評價的所有因素的集合就是指標體系[9]。評價就是判斷這些指標,以證實設定的目標是否達到。在一個科學的評價體系中,各評價指標相互獨立、互不干擾。這些指標從不同的方面反映評價目標,最終形成層次化的評價指標體系[10]。按照系統性、獨立性、完備性原則構建直升機方案階段測試性評價指標體系。

2.1 評價工作內容及影響因素分析

梳理方案階段測試性設計及驗證工作內容可見,方案階段測試性評價主要涉及故障模式、影響與危害性分析(FMECA)、產品功能說明、測試性診斷方案、BIT設計、BIT關鍵安全故障設計、BIT防虛警設計、外部測試設計、制定測試性設計準則、測試性設計準則符合性檢查、開展測試性建模、測試性建模功能構建、測試性建模結構關系構建、測試性建模故障信息構建、測試信息對照分析、測試性建模分析等15項工作內容。通過調研、專家咨詢,考慮評價階段為轉段評審,在設計準則符合性自查時發現的問題,應已得到有效的解決,故新增設計準則符合性檢查落實整改1項工作內容。

將以上16項測試性工作內容作為方案階段測試性評價影響因素,依據重要度等級進行打分:非常重要5分、比較重要4分、一般3分、不重要2分、非常不重要1分,匯總打分結果如表1所示。

表1 測試性評價工作重要度打分匯總表

對打分結果進行因子分析。首先進行KMO檢驗和Bartlett球形檢驗,數據分析結果為:KMO值為0.786,Bartlett的球形度檢驗近似卡方為1651.123;KMO值大于0.6(存在相關性),且P<0.05(有顯著性),符合因子分析要求。爾后,采用主成分分析方法進行相關性矩陣抽取,用最大方差法進行矩陣旋轉解輸出。系數顯示格式取消小格式,輸出得到總方差。抽取了4個影響因子,如表2所示。

2.2 目標層指標的選取

通過影響因素分析可見,4個影響因子累計方差總計81.932%,影響因子分析有效。綜合考慮裝備研制特點,對這4個主影響因子進行分析歸類,形成評價目標層,并重新命名。

影響因子一,涉及的為:故障模式、影響與危害性分析(FMECA)、產品功能說明,均為產品在在測試性工作開展設計之前進行的產品功能結構分解,是設計的輸入和依據,可將其命名為“設計依據”。

影響因子二,涉及的為:測試性診斷方案、BIT設計、BIT關鍵安全故障設計、BIT防虛警設計、外部測試設計,均為在產品開展測試性設計時的關鍵工作項目,可將其命名為“測試性設計”。

影響因子三,涉及的為:制定測試性設計準則、測試性設計準則符合性檢查、設計準則符合性檢查落實整改,均是圍繞測試性準則開展的活動,可將其命名為“測試性設計準則及符合性檢查”。

影響因子四,涉及的為:開展測試性建模、測試性建模功能構建、測試性建模結構關系構建、測試性建模故障信息構建、測試信息對照分析、測試性建模分析,均是圍繞測試性建模、預計和測試性分析開展的活動,可將其命名為“測試性建模與分析”。

2.3 準則層指標的選取

準則層是依據目標層的分項目標所開展的具體工作。依據前文梳理的方案階段測試性工作16項內容及測試性評價影響因素分析,將其16項指標分類納入各一級指標的下級指標,作為評價體系的準則層。

2.4 指標層指標的選取

指標層指標為準則層項目開展工作內容的關鍵評價點。例如,故障模式、影響與危害性分析(FMECA)的評價要點主要包含:①產品約定層次劃分的正確性和FMECA報告的配套符合性審查;②故障模式、故障原因及故障影響分析的充分性和一致性核查;③FMECA報告的內容完整性審查;④故障判據、嚴酷度定義、故障判據和故障影響核查;⑤故障影響描述符合性核查;⑥故障檢測方法可行性;⑦FMECA分析效果評價。可以將評價要點作為評價準則層的指標,來評價準則層工作的開展情況。

據此,共計分解59項評價要點,作為三級指標層評價指標。初步形成方案階段測試性評價指標體系,如圖2所示。

圖2 測試性評價初步指標體系

2.5 指標體系完善

依據測試性評價初步指標體系開展問卷調查。問卷調查對象為陸軍航空裝備以往型號設計研究所、裝備承制承研單位。所調研單位涉及裝備論證、直升機設計、標準化研究、成品制造、直升機總裝等多種類型軍地單位,覆蓋整個裝備研制周期。共計發放問卷40份,收回38份,有效問卷34份,有效率為89.47%。

使用SPSS 22對收回的34份有效問卷調查進行統計分析,對數據的有效性、一致性進行分析評估。經SPSS數據信度分析,克隆巴赫系數為0.987,置信度良好。

經數據匯總分析,所有指標重要評分3分以上都在75%至90%,均為重要指標。同時,依據反饋意見,考慮機電產品及結構件的測試性設計,新增狀態監控設計和預測設計部分的15項指標層評價指標,爾后進行第2輪問卷調查。

根據問卷調查結果,所有指標重要評分3分以上都在70%～95%。同時,提出調整二級指標狀態監控設計E1與測試性預測設計E2,考慮部分結構部分不適宜開展狀態監控和預測設計,必要性和可行性分析需單獨形成指標項。

2.6 方案階段評價指標體系形成

通過兩輪問卷調查,對評價指標進行細化和調整,匯總形成直升機方案階段測試性評價指標體系。受篇幅限制,僅列出新增內容,見圖3。

圖3 測試性評價指標體系(新增部分)

3 小結

本文開展了直升機方案階段測試性評價指標體系構建研究,將測試性管理工作與測試性技術工作的交叉內容、評價時機和工作內容進行融合,利用主成分分析法提取關鍵因素,確定目標層、準則層和指標層評價指標,初步形成測試性評價指標體系;通過兩輪問卷調查對評價指標體系進一步細化和完善,最終形成直升機方案階段測試性評價指標體系,為有效開展直升機方案階段測試性評價工作奠定了基礎。