裝備健康度評估指標(biāo)體系構(gòu)建淺析

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摘要：為科學(xué)準(zhǔn)確的構(gòu)建裝備健康度評估指標(biāo)體系，提出一種基于適合通用裝備體系的構(gòu)建方法。根據(jù)陸軍通用武器裝備體系復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征，在分析裝備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與各部件和各子系統(tǒng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合其工作原理，構(gòu)建分層級的評估指標(biāo)，最后，建立綜合的裝備健康狀態(tài)評估指標(biāo)體系圖譜。結(jié)果表明：該綜合評估指標(biāo)體系科學(xué)有效，可為后期裝備健康度評估打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：裝備；健康度；評估；指標(biāo)體系

隨著裝備信息化程度的不斷提高，裝備健康狀態(tài)的好壞變得越來越重要，能否準(zhǔn)確評估裝備的健康狀態(tài)對完成各種作戰(zhàn)任務(wù)就顯得很有必要。因此，本文提出一種裝備健康度評估指標(biāo)體系構(gòu)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(biāo)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(biāo)體系和裝備的結(jié)構(gòu)及主要功能息息相關(guān)，由于裝備是由各種子系統(tǒng)和部件構(gòu)成的，所以，裝備健康度評估指標(biāo)體系是在裝備總體組成和各子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)成的。但是影響裝備健康的因素眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)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(yùn)行的基礎(chǔ)，而裝備的核心設(shè)備是發(fā)動機(jī)，因此發(fā)動機(jī)等硬件基礎(chǔ)的健康狀況對裝備整體的健康狀態(tài)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(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)決定著裝備能否發(fā)揮其主要功能，是否能夠協(xié)同完成某作戰(zhàn)任務(wù)。所以，各種子系統(tǒng)的正常運(yùn)行對裝備的健康狀態(tài)也有著重大影響；最后，由于裝備是在多個(gè)部件和多個(gè)子系統(tǒng)功能上互相作用而成，從而兩者之間的結(jié)合，以及因素之間的權(quán)重關(guān)系也是影響其評估的一大關(guān)鍵。綜上所述，本節(jié)將影響裝備健康狀態(tài)的因素分為總體、子系統(tǒng)以及兩者之間的工作機(jī)制對整體裝備健康狀態(tài)的影響，裝備的總體是裝備正常運(yùn)行的關(guān)鍵，而裝備的子系統(tǒng)是裝備實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)。如圖1所示。

2裝備健康度評估指標(biāo)的篩選

為建立科學(xué)合理準(zhǔn)確的裝備健康度評估指標(biāo)體系，首先對影響評估對象工作機(jī)制的因素進(jìn)行分析，而通常情況下影響評估對象工作運(yùn)行的因素有很多，為保證評估指標(biāo)體系構(gòu)建的合理性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性，在實(shí)際操作中將評估對象的全部影響因素都作為評估指標(biāo)是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)考慮影響因素的重要程度、各因素之間是否存在信息重復(fù)現(xiàn)象及影響因素?cái)?shù)據(jù)獲取的難易程度等情況，對評估對象眾多的影響因素進(jìn)行選擇。通常情況下，為保證評估指標(biāo)體系的科學(xué)合理，可以參照評估指標(biāo)體系構(gòu)建的原則對評估對象的眾多影響因素進(jìn)行選擇，對系統(tǒng)進(jìn)行分層，轉(zhuǎn)化成多個(gè)分系統(tǒng)，對應(yīng)的評估指標(biāo)也進(jìn)行逐級分析，保證每個(gè)指標(biāo)內(nèi)容清晰明確。首先，根據(jù)影響因素，初步確定體系框架，然后結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)對起初確定的評估體系進(jìn)行第二次篩選，用來增加其評估專業(yè)性。由此，本節(jié)提出裝備健康度評估指標(biāo)體系確定思路，如圖2所示。根據(jù)圖2所示，在選取總體硬件基礎(chǔ)指標(biāo)時(shí)：首先，需要對裝備整體功能表現(xiàn)，例如燃料、動力消耗，大中修次數(shù)，儲備消耗等諸多影響健康狀態(tài)的因素進(jìn)行分析；其次，按照評估指標(biāo)選取的一般原則對影響裝備總體健康狀態(tài)的諸多因素進(jìn)行篩選，初步確定裝備總體健康度評估指標(biāo)體系；最后，結(jié)合相關(guān)專家經(jīng)驗(yàn)，對初步確定的體系框架進(jìn)行修改完善，確定最終評估指標(biāo)。建立裝備每個(gè)功能特有的子系統(tǒng)健康度評估指標(biāo)體系時(shí)：首先，需要分析每個(gè)子系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，根據(jù)功能結(jié)構(gòu)找到每個(gè)子系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)；其次，需要找到影響各子系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的因素；然后按照評估指標(biāo)選取的一般原則對影響其運(yùn)行狀態(tài)的眾多因素進(jìn)行初步篩選，初步卻似那個(gè)每個(gè)子系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)，借鑒專家經(jīng)驗(yàn)，確定最終的子系統(tǒng)評估指標(biāo)體系；最后，所有關(guān)鍵子系統(tǒng)的評估指標(biāo)構(gòu)成裝備子系統(tǒng)健康度評估指標(biāo)體系。

3裝備健康度評估指標(biāo)體系的建立

根據(jù)圖2所示的評價(jià)指標(biāo)體系確定思路為指導(dǎo)，針對圖1所示的裝備健康狀態(tài)影響因素，本節(jié)建立裝備健康度綜合評價(jià)指標(biāo)體系。首先構(gòu)建裝備的總體硬件基礎(chǔ)的健康度—總體的健康度評估指標(biāo)；其次，構(gòu)建該裝備子系統(tǒng)健康度評估指標(biāo)；最后，結(jié)合該裝備實(shí)際工作方式，構(gòu)建總體和子系統(tǒng)相統(tǒng)一且層次清晰的裝備層次化的評價(jià)指標(biāo)體系。

3.1裝備總體健康度評估指標(biāo)體系

以裝備實(shí)際監(jiān)測采集的信息為基礎(chǔ)，綜合考慮影響裝備總體健康狀態(tài)的燃料、動力消耗，漏油、漏水、漏氣、漏電現(xiàn)象，大中修次數(shù)和當(dāng)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(qū)間，裝備技術(shù)狀況越穩(wěn)定，則平均完好率就越高。按照圖2所示的評估指標(biāo)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(biāo)體系。將該裝備總體健康度評價(jià)指標(biāo)劃分為兩個(gè)層次，分別為一級指標(biāo)和二級指標(biāo)。其中一級指標(biāo)指總體健康度；一級指標(biāo)下又包含燃料、動力消耗，漏油、漏水、漏氣、漏電現(xiàn)象，大中修次數(shù)和當(dāng)前儲備消耗等四個(gè)二級指標(biāo)。

3.2裝備子系統(tǒng)健康度評估指標(biāo)體系

裝備的子系統(tǒng)繁多，功能復(fù)雜，在建立其子系統(tǒng)健康度評估指標(biāo)體系之前，需對其主要功能和層級關(guān)系進(jìn)行分析：裝備的結(jié)構(gòu)由底盤系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、指揮信息系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)、觀察裝置組成。底盤系統(tǒng)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(fā)動機(jī)本體無裂紋，發(fā)動機(jī)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(jī)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(shí)無異常響聲，主離合器分離或結(jié)合功能正常等；操縱裝置主要是指主離合器操縱裝置實(shí)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(tǒng)主要包含火力系統(tǒng)和火控系統(tǒng)的檢查；指揮信息系統(tǒng)主要是指通信設(shè)備的檢查；電氣系統(tǒng)主要是電氣設(shè)備、用電裝置的檢查，例如蓄電池、啟動電動機(jī)等；防護(hù)系統(tǒng)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(zhǔn)鏡等。綜上所知，裝備子系統(tǒng)可以總結(jié)劃分為車體、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、行動裝置、觀瞄儀器、電氣設(shè)備、通信設(shè)備、武器系統(tǒng)和其他裝置等幾個(gè)子系統(tǒng)。按照圖2的構(gòu)建評估指標(biāo)體系的思路，確定裝備子系統(tǒng)的健康度評估指標(biāo)體系如圖4所示。將裝備子系統(tǒng)健康度評估指標(biāo)體系劃分為兩個(gè)層次，分別是評估指標(biāo)體系的一級指標(biāo)和二級指標(biāo)。其中，一級指標(biāo)是指子系統(tǒng)健康度；一級指標(biāo)又對應(yīng)包含車體、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、行動裝置、觀瞄儀器、電氣設(shè)備、通信設(shè)備、武器系統(tǒng)和其他裝置十個(gè)二級指標(biāo)。

3.3裝備健康度綜合評估指標(biāo)體系

在第2節(jié)中提到：影響裝備健康狀態(tài)的兩大因素分別是裝備的總體狀態(tài)和子系統(tǒng)的功能狀態(tài)，因此，這兩大影響因素均因體現(xiàn)在該裝備的健康度綜合評估指標(biāo)體系中。同時(shí)，由于裝備功能復(fù)雜的特點(diǎn)，在構(gòu)建其健康度綜合評估指標(biāo)體系時(shí)，需將裝備中各指標(biāo)的重要程度和層級關(guān)系梳理清楚。如圖5所示，裝備健康度綜合評估指標(biāo)體系由兩大類組成：裝備總體健康度和子系統(tǒng)健康度。裝備健康度指標(biāo)包含總體和子系統(tǒng)兩部分指標(biāo)，每個(gè)分指標(biāo)又包含若干子指標(biāo)，裝備整體的綜合健康度由這兩大部分共同構(gòu)成。其中，總體健康度對應(yīng)裝備的總體硬件基礎(chǔ)的影響因素，子系統(tǒng)健康度對應(yīng)裝備子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)這一影響因素，兩者之間相互關(guān)聯(lián)的工作機(jī)制對應(yīng)其第三影響因素。

4確定評估標(biāo)準(zhǔn)，量化指標(biāo)

本節(jié)針對如圖5所示的裝備健康度綜合評估指標(biāo)體系中最底層有直接數(shù)據(jù)來源的評估指標(biāo)確定評估等級和評分標(biāo)準(zhǔn)，以便將實(shí)際的數(shù)據(jù)指標(biāo)量化成具體分?jǐn)?shù)值。裝備健康度指標(biāo)評估標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算主要思路是采用分層計(jì)向上的評估方法，其對應(yīng)的裝備健康狀態(tài)按照五個(gè)等級進(jìn)行劃分，分別是優(yōu)、良、中、差、故障，取值依次為0～4。通過每一層給出的分?jǐn)?shù)，依次按照權(quán)重計(jì)算分?jǐn)?shù)，再結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)所確定的指標(biāo)權(quán)重與評估標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算裝備的健康度得分。具體計(jì)算方法如下：（1）首先，按照評估標(biāo)準(zhǔn)，對第層指標(biāo)進(jìn)行健康度評分。由于每種指標(biāo)數(shù)據(jù)采集時(shí)，量綱各不相同，所以無法放在同一維度進(jìn)行評估，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要對所有指標(biāo)進(jìn)行量化。其中，定性指標(biāo)原材料、燃料、動力（正常/不正常），漏油、漏水、漏氣現(xiàn)象（有/無），大中修次數(shù)（0/1/2/3＞3）通常具有較高優(yōu)先級，根據(jù)是否有無進(jìn)行定性的0和1打分，而大中修次數(shù)則按照實(shí)際情況進(jìn)行定性打分。而定量指標(biāo)如車體、儲備消耗、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、行動裝置、觀瞄儀器、電氣設(shè)備、通信設(shè)備、武器系統(tǒng)、其他裝置等通過量化的方式進(jìn)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(tǒng)，則固定取值為0。（2）按所得第一層指標(biāo)的分?jǐn)?shù)與專家權(quán)重結(jié)合計(jì)算上一層的分?jǐn)?shù)。其基本標(biāo)準(zhǔn)是：①燃料、動力消耗正常，無漏油、漏水、漏氣、漏電現(xiàn)象，大中修次數(shù)為0，各子系統(tǒng)全部良以上，至少一半為優(yōu)（各子系統(tǒng)得分之和≤5），則裝備總體健康度評價(jià)為優(yōu)；②燃料、動力消耗正常，無漏油、漏水、漏氣、漏電現(xiàn)象，大中修次數(shù)＜3，各子系統(tǒng)全部中以上（各子系統(tǒng)得分之和≤10），則裝備總體健康度評價(jià)為良；③燃料、動力消耗正常，無漏油、漏水、漏氣、漏電現(xiàn)象，大中修次數(shù)≥3或各子系統(tǒng)得分之和＞10且至少1項(xiàng)得分為3，且各子系統(tǒng)中沒有一項(xiàng)得分＞3，則裝備總體健康度評價(jià)為中；④燃料、動力消耗不正常，或有漏油、漏水、漏氣、漏電現(xiàn)象，或各子系統(tǒng)中至少有1項(xiàng)得分為4，則裝備總體健康度評價(jià)為差；⑤否則裝備評價(jià)為差。結(jié)合（1）與（2）中的定性定量指標(biāo)的計(jì)算方法依次向上層指標(biāo)計(jì)算，直到得到裝備綜合健康度等級。針對定量和定性相結(jié)合得出采樣數(shù)據(jù)如表1所示。

5結(jié)語

本文研究了裝備健康度評估指標(biāo)體系的構(gòu)建方法，建立其綜合評估指標(biāo)體系。首先，分析了裝備的健康狀態(tài)影響因素，將其歸納為裝備總體因素和裝備各子系統(tǒng)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(biāo)體系和子系統(tǒng)評估指標(biāo)體系，并結(jié)合裝備運(yùn)行工作的特點(diǎn)，將總體和子系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)體系的評估標(biāo)準(zhǔn)，在考慮評價(jià)指標(biāo)優(yōu)先級的基礎(chǔ)上，征求專家意見，結(jié)合定性分析與定量分析的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和歸納總結(jié)，并與裝備實(shí)際運(yùn)行工作機(jī)制相聯(lián)合，確定最終的裝備健康度評估指標(biāo)體系，為裝備健康度綜合評估方法的提出打下基礎(chǔ)。

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作者:呂婷婷 凌海風(fēng) 朱濤 江蕾 單位:陸軍工程大學(xué) 野戰(zhàn)工程學(xué)院