引言
現代高性能武器裝備在實戰領域的廣泛應用,對裝備質量管理提出了新的要求和挑戰。相比于裝備性能的專用質量特性,面向作戰適用性的通用質量特性往往是裝備用戶更為關注的質量指標,將直接影響裝備的實際戰斗力。現階段對于裝備的質量評價方法未遵循裝備通用質量特性的形成規律,缺乏面向全壽命周期的宏觀裝備質量評價體系,難以全面準確表征裝備的質量水平并有效指導裝備質量持續改進。因此,如何從裝備全特性、全壽命、全系統的三維立體視角實現裝備質量的量化評價,反映裝備對于用戶實際質量需求的適用程度,已經成為裝備質量評價新的研究熱點。
隨著裝備質量提升和新時代裝備質量管理體系建設的深入,目前裝備質量管理已逐步進入到全特性、全壽命、全系統的“三全”質量管理階段,要求從三個維度整體上進行質量管理和全局把握,既要關注功能性能更要強調使用效能;既要關注生產過程更要抓好設計和使用兩頭;既要關注裝備系統更要重視基礎零部件、元器件和軟件,通過系統工程方法持續提高裝備功能持續能力和保障能力。同時,針對裝備技術高新化、功能復雜化、環境多樣化等帶來技術質量問題頻發的現狀,用戶對于裝備的質量期望也逐漸從符合性質量向適用性質量進行轉變,更加強調裝備實戰化能力生成,這就要求在研制階段對性能和通用質量特性進行一體化設計,并在全壽命周期內開展面向適用性質量的質量控制、質量評價和質量改進,為科學化、定量化裝備質量管理提供支撐,持續提升裝備在實戰條件下的戰斗力和可用性。
為此,本文在建立面向全特性、全壽命、全系統的裝備適用性質量評價指標體系的基礎上,利用質量屋技術和層次分析法分解得到通用質量特性指標并計算權重,進而提出了用戶期望偏差度的計算方法和裝備適用性質量評價技術。
1裝備適用性質量評價基礎
1.1裝備適用性質量內涵
裝備適用性質量是指裝備在不同作戰環境和作戰態勢下滿足作戰要求的程度,直觀反映了裝備通用質量特性在復雜作戰環境中所能達到的水平,體現了裝備在實際作戰任務中的戰斗力。研制中忽視通用質量特性需求論證和設計的先天不足,生產過程中由工藝缺陷引入新的故障隱患,貯存階段受環境因素影響引起的性能退化等,都可能導致裝備在實際作戰環境中喪失或削弱戰斗力。目前,裝備研制過程普遍存在重視性能指標、輕視通用質量特性的現象,針對用戶關于裝備的通用質量特性需求往往是被動應付,而并未從適用性角度開展裝備質量綜合設計和評價。
根據裝備系統效能評估ADC模型,裝備系統效能由可用性(Availability)、可信性(Dependability)和固有能力(Capability)3個指標綜合得到,而可用性和可信性指標則由裝備的可靠性、維修性等通用質量特性所決定,因此,可靠性等通用質量特性被視為裝備系統效能的倍增器。在全壽命、全系統中充分識別和控制裝備通用質量特性,保證裝備具備按期望要求完成作戰任務的能力,是裝備適用性質量評價和提升的實質內容,其概念模型如圖1所示。
1.2面向全特性、全壽命、全系統的適用性質量評價指標體系
可靠性是設計出來的、制造出來的、管理出來的,這句話同樣也適用于其他通用質量特性。同時,越在裝備壽命階段的早期對通用質量特性進行評價和驗證,越能對裝備質量進行有效控制和提升。因此,建立面向全特性、全壽命、全系統的適用性質量評價指標體系,可以全面準確地對裝備質量進行評價,指導裝備質量提升。
具體來說,全特性可以分為專用特性和通用特性,專用特性是反映不同裝備性能功能自身特點的個性特征,通用特性則是反映不同裝備安全可靠、好用耐用等均應具有的共性特征,可靠性、安全性、維修性、測試性、保障性、環境適應性等就是典型的通用質量特性;全壽命是指包括論證階段、工程研制階段、設計定型階段、生產階段、使用階段和保障階段在內的裝備全壽命周期,在不同壽命階段會具有不同的適用性質量特性指標;全系統是指各種質量特性所依附的對象,包括從元器件、零部件到設備系統到裝備,從硬件到軟件,從主裝備到保障系統,從單一裝備到裝備體系等各個產品層次和類別。所謂的“三全質量觀”,就是要從全特性、全壽命、全系統三個維度整體上對裝備適用性質量進行綜合管理和全局把握。
借鑒公理化設計理論(Axiomatic)design)中對于設計空間四個域之間“目標→實現”的邏輯思維,將域間的關聯映射模型應用于裝備適用性質量評價指標體系的構建過程。具體來說,就是從用戶的裝備適用性質量需求出發,提煉出質量全特性中通用質量特性的特征,進而映射轉化為在全壽命周期各階段的管理要求,最后映射分解為全系統各結構層次的參數指標,其構建過程如圖2所示。
在建立裝備的適用性質量評價指標體系時,需要注意以下幾個要求:
1)分析全面。裝備適用性質量指標應當嚴格按照全特性、全壽命、全系統的邏輯體系進行分析和梳理,全面覆蓋影響裝備質量的通用質量特性;
2)表征準確。通用質量特性可能會對應多項質量指標,所篩選出的質量指標需要能準確表征質量特性的內涵,突出裝備的適用性質量特征;
3)適用性強。建立適用性質量評價指標體系的根本目的是用于裝備適用性質量評價,因此指標體系的建立要以滿足用戶的裝備效能需求為導向,貼近裝備作戰任務的實際場景;
4)客觀量化。適用性質量指標需要滿足客觀可量化的要求,便于對裝備整體的質量水平進行量化評價,避免主觀評價差異化的影響。
1.3面向裝備適用性質量的用戶期望偏差度內涵
裝備是一類面向復雜作戰任務要求的特殊產品,其質量要求不僅包含對于性能指標合格與否的度量,更包含在多變作戰任務剖面發揮出應有功能的能力,即適用性質量水平。本文以用戶期望偏差度作為度量指標,以表征通用質量特性指標相對于用戶期望值的偏差對于裝備適用性質量的影響。
首先,用戶對于通用質量特性的目標閾值或可接受范圍即是對于裝備通用質量特性的期望,裝備在實際作戰任務中所表現出來的通用質量特性指標與期望之間的差值即為該特性的實際偏差值,即
2基于用戶期望偏差度的裝備適用性質量評價流程
2.1評價步驟
基于上述對于裝備適用性質量和用戶期望偏差度內涵的剖析,建立用戶期望偏差度的評價流程,具體步驟如圖3所示。
1)質量需求梳理與確認。從裝備用戶的視角,對實際作戰任務剖面下的裝備質量需求進行梳理和分析,確定影響裝備適用性質量的通用質量特性。
2)建立裝備適用性質量評價指標體系。從全特性、全壽命、全系統的三個維度對影響裝備適用性質量的通用質量特性指標進行梳理和分解。
3)建立裝備質量需求分解質量屋模型。利用層次分析法計算用戶各項通用質量特性需求的權重值,建立裝備質量需求分解質量屋。
4)確定指標權重。根據質量屋中用戶需求對于裝備各項通用質量特性要求的重要度指標,及通用質量特性與質量指標的關聯關系,計算各質量指標對于裝備總體適用性質量的影響權重。
5)計算各通用質量特性指標偏差值。基于裝備在壽命周期內關于通用質量特性指標的實際質量數據,計算各質量指標和用戶質量期望的實際偏差值,并進行歸一化處理。
6)計算用戶期望偏差度?;诟魍ㄓ觅|量特性指標的偏差值和影響權重,并考慮正負偏差對于裝備適用性質量的不同影響,加權得到用戶期望偏差度。
2.2基于質量屋的通用質量特性指標識別
2.3質量指標預處理
裝備的通用質量特性指標眾多,且量綱不盡相同,因此需要首先對不同質量指標的數據進行預處理。而無論裝備的通用質量特性指標屬于望大特性指標或望小特性指標,用戶均會根據實際作戰需求產生期望值和可接受閾值,因此,根據通用質量特性指標的類型劃分,對偏差值進行無量綱轉換??紤]到望目特性處理相對簡單,在此不作贅述。
2.4用戶期望偏差度計算
為了更好地反映全壽命周期內裝備通用質量特性指標滿足用戶作戰期望質量要求的程度,體現各指標對于裝備適用性質量的不同影響,本文提出了“用戶期望偏差度”的概念及計算方法,以表征裝備全特性、全壽命、全系統中通用質量特性指標和用戶需求之間的偏差程度。
對于裝備質量評價,其所構成的通用質量特性指標眾多,同時每項指標及其正負偏差對于裝備適用性質量評價的影響不盡相同。因此,裝備用戶期望偏差度指標需要在描述各項通用質量特性指標相對用戶期望值的偏移程度的基礎上,表征實際偏差值對于裝備適用性質量評價的影響。
具體計算公式為
3案例分析
本部分結合某型號軍用飛機裝備適用性質量評價活動,將該型號裝備在論證、工程研制、設計定型、生產、使用和保障階段的全周期質量數據作為數據基礎,建立該型號裝備的適用性質量評價指標體系,基于用戶期望偏差度的計算對其適用性質量進行評價,驗證本文提出評價方法的可行性和正確性。
3.1某型號裝備適用性質量評價指標體系
首先明確用戶(軍方)對于該型號裝備的質量需求,特別是通用質量特性需求,進而在需求域、特性域、壽命域和系統域之間建立域間關聯映射模型,面向全特性、全壽命、全系統構建裝備適用性質量評價指標體系,結果如圖5所示。
3.2構建裝備質量屋
利用層次分析法計算用戶適用性質量需求指標權重,根據用戶在1~9標度下的打分情況,計算得到各項適用性質量需求的權重值,進一步對特性目標進行質量屋分解,得到各通用質量特性指標的權重值,結果如表1和圖6所示。
3.3用戶期望偏差度計算及裝備適用性質量水平綜合評價
收集該型號裝備在研制生產和實際使用過程中的質量數據,并由裝備用戶給出各項通用質量需求的期望值和最低可接受值,根據式(4),(5)計算各項通用質量特性指標的偏差值,結果如圖7所示。
由圖6質量屋分解得到的各指標權重,結合裝備用戶針對各項通用質量特性需求給出的正負偏差系數,根據式(6)計算該型號裝備的用戶質量偏差度,并與其他裝備質量綜合評價指標對比,結果如表2所示。
由對比結果可以看出,該型裝備用戶期望偏差度大、適用性質量偏低。用戶期望偏差度指標同時考慮用戶需求對于裝備質量評價的導向作用和不同指標正負偏差系數差異的影響,能夠及時發現裝備通用質量特性不足,可有效促進以滿足用戶需求為中心的裝備適用性質量持續改進。
4結束語
本文研究了一種基于用戶期望偏差度的裝備適用性質量評價方法,其主要優勢如下:
1)建立了將用戶適用性質量需求分解為通用質量特性指標的流程方法,并定量計算各項指標的權重值,實現了對于用戶質量期望的分解和準確表征;
2)提出了用戶期望偏差度計算方法,可有效表征關鍵通用質量特性指標偏差對于裝備質量評價的突出影響,并通過正負偏差系數對于不同類型指標偏差的差異化表征和計算,得到較為科學客觀的偏差系數和綜合質量評價結果。
基于用戶期望偏差度的裝備適用性質量評價方法,可以在新時代裝備質量管理體系建設的大背景下,實現面向用戶適用性質量需求的裝備質量精準量化評價,可為裝備質量綜合評價和持續改進提供重要決策依據和技術參考。