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[摘 要]针对装甲车辆PHM系统性能水平难以度量的问题,采用模糊层次分析法对装甲车辆PHM系统的性能进行评估,该方法在专家知识和经验的基础上增加了模糊数学的理论,评估结果更加科学可靠。首先通过深入研究装甲车辆PHM系统的应用现状和影响因素,建立装甲车辆PHM系统性能度量指标体系,然后采用层次分析法确定指标权重,最后采用模糊综合评判分析计算8套装甲车辆PHM系统性能状态。综合评价结果表明,不但有效的区分了不同装甲车辆PHM系统性能的优劣,同时还为装甲车辆PHM系统的研究与改进提供了参考方向。
[关键词]装甲车辆、PHM系统、性能评估、模糊层次分析法
中图分类号:U456 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)46-0284-02
0 引言
在新型装甲车辆的研制过程中,装甲车辆在线维修保障问题日益突出,而预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)技术的出现可以大大提高装甲车辆关键部件的安全性、可靠性和维修保障性,进而提高装甲车辆的戰备完好率和任务成功率,因此,装甲车辆PHM系统的研究与实现将对我国装甲装备的发展起到积极的推进作用。但是随着PHM技术研究的不断深入,大量具备PHM功能的系统涌现出来,如何有效评价这些PHM系统性能的优劣,并从中选择出适合装甲车辆的系统成为面临的首要问题。
1 模糊层次分析法基本原理
层次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)把人的主观判断过程层次化、数学化,为多属性决策问题提供了一种简便的决策方法,但是,在实施过程中忽略了定性评价指标的模糊性和人为评价的倾向性。模糊层次分析法(Fuzzy analysis hierarchy process, FAHP)是在层次分析法的基础上融合了模糊理论,充分考虑了评价者的主观判断、决策及偏好本身的模糊性,使得决策结果更加客观合理。
1.1 评价指标体系构建
评价指标体系是综合评价的基础,本文采用层次分析法,在明确评估目标的前提下,深入分析评估对象,梳理相关影响指标,按照不同的属性分为若干层次,根据最上层为目标层、中间层为指标层、最底层为决策层的顺序,形成自上而下支配关系的递阶层次模型。
1.2 评价指标权重确定
本文采用层次分析法把问题层次化,并把系统的分析归结为最底层指标相对最高层指标的相对重要性权值的确定或者相对优劣次序的排序问题,权重计算流程如下:1)构造判断矩阵,2)层次单排序向量,3)一致性验证,4)层次总排序向量。
1.3 模糊综合评判
模糊综合评判以模糊数学为理论依据,用数学工具来解决边界不清和不易定量等模糊问题,从多个指标对被评价目标隶属状况进行综合评价,能够克服打分弹性较大的弊端,避免了定性判断的主观随意性,主要包括以下几个方面:1)因素集的确定,2)评价集的确定,3)计算模糊判断矩阵。
2 装甲车辆PHM系统性能评估
2.1 体系构建
装甲车辆PHM系统按照组成可划分为车载终端、通信设备和地面服务器三个部分,在对装甲车辆PHM系统应用和使用状态进行全面了解后,建立装甲车辆PHM系统性能评估体系,如图1所示。
2.2 评价指标权重确定
通过指标之间对于其上一层指标的重要性进行两两比较得到判断矩阵,并由前述计算方法求得层次单排序向量、最大特征值以及一致性比例。
2.3 模糊综合评判
本文将评价集划分为5个等级,即={优,良,中,一般,差},定性的指标经过专家评分,定量的指标通过计算获得,最终得到8套系统各个指标及整个系统的评价值,最终结果如表1所示
由上表可以看出系统G的评价等级为中,其他7套系统的评价等级都为良,系统B的综合评价结果最好,其通信设备性能和地面服务器性能评价值在这8套系统中都比较高,系统A的总体性能和车载终端性能也比较突出,这两套系统值得借鉴学习。横向比较各个系统的性能评价值,地面服务器的分值普遍偏低,诊断性能、预测性能以及数据库的相关技术研究需要进一步加强。总的来看,现有装甲车辆PHM系统性能大体水平为良,距离广泛应用推广到装甲车辆上并应用到战场环境中还有很大的提升空间。
3 结论
本文采用模糊层次分析法对8套装甲车辆PHM系统的性能进行了评估,同时考虑了定量指标计算和定性指标评估,克服了主观随意性,减少了不确定因素和人为因素造成的不利影响,有效的区分了不同装甲车辆PHM系统性能的优劣,为军方进一步选择和研制装甲车辆PHM系统提供了参考依据,同时也为现有的装甲车辆PHM系统的改进提供了指导方向。
参考文献
[1] 穆永铮,鲁宗相,乔颖,等.基于多算子层次分析模糊评价的电网安全与效益综合评价指标体系[J].电网技术,2015,39(1):23-28.
[2] 杜栋,庞庆华,吴炎.现代综合评价方法与案例精选[M].清华大学出版社,2015:6-8.
[3] 陈希祥,邱静,刘冠军.基于层次分析法与模糊综合评判的测试设备选择方法研究[J].兵工学报,2010,31(1):68-73.
[关键词]装甲车辆、PHM系统、性能评估、模糊层次分析法
中图分类号:U456 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)46-0284-02
0 引言
在新型装甲车辆的研制过程中,装甲车辆在线维修保障问题日益突出,而预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)技术的出现可以大大提高装甲车辆关键部件的安全性、可靠性和维修保障性,进而提高装甲车辆的戰备完好率和任务成功率,因此,装甲车辆PHM系统的研究与实现将对我国装甲装备的发展起到积极的推进作用。但是随着PHM技术研究的不断深入,大量具备PHM功能的系统涌现出来,如何有效评价这些PHM系统性能的优劣,并从中选择出适合装甲车辆的系统成为面临的首要问题。
1 模糊层次分析法基本原理
层次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)把人的主观判断过程层次化、数学化,为多属性决策问题提供了一种简便的决策方法,但是,在实施过程中忽略了定性评价指标的模糊性和人为评价的倾向性。模糊层次分析法(Fuzzy analysis hierarchy process, FAHP)是在层次分析法的基础上融合了模糊理论,充分考虑了评价者的主观判断、决策及偏好本身的模糊性,使得决策结果更加客观合理。
1.1 评价指标体系构建
评价指标体系是综合评价的基础,本文采用层次分析法,在明确评估目标的前提下,深入分析评估对象,梳理相关影响指标,按照不同的属性分为若干层次,根据最上层为目标层、中间层为指标层、最底层为决策层的顺序,形成自上而下支配关系的递阶层次模型。
1.2 评价指标权重确定
本文采用层次分析法把问题层次化,并把系统的分析归结为最底层指标相对最高层指标的相对重要性权值的确定或者相对优劣次序的排序问题,权重计算流程如下:1)构造判断矩阵,2)层次单排序向量,3)一致性验证,4)层次总排序向量。
1.3 模糊综合评判
模糊综合评判以模糊数学为理论依据,用数学工具来解决边界不清和不易定量等模糊问题,从多个指标对被评价目标隶属状况进行综合评价,能够克服打分弹性较大的弊端,避免了定性判断的主观随意性,主要包括以下几个方面:1)因素集的确定,2)评价集的确定,3)计算模糊判断矩阵。
2 装甲车辆PHM系统性能评估
2.1 体系构建
装甲车辆PHM系统按照组成可划分为车载终端、通信设备和地面服务器三个部分,在对装甲车辆PHM系统应用和使用状态进行全面了解后,建立装甲车辆PHM系统性能评估体系,如图1所示。
2.2 评价指标权重确定
通过指标之间对于其上一层指标的重要性进行两两比较得到判断矩阵,并由前述计算方法求得层次单排序向量、最大特征值以及一致性比例。
2.3 模糊综合评判
本文将评价集划分为5个等级,即={优,良,中,一般,差},定性的指标经过专家评分,定量的指标通过计算获得,最终得到8套系统各个指标及整个系统的评价值,最终结果如表1所示
由上表可以看出系统G的评价等级为中,其他7套系统的评价等级都为良,系统B的综合评价结果最好,其通信设备性能和地面服务器性能评价值在这8套系统中都比较高,系统A的总体性能和车载终端性能也比较突出,这两套系统值得借鉴学习。横向比较各个系统的性能评价值,地面服务器的分值普遍偏低,诊断性能、预测性能以及数据库的相关技术研究需要进一步加强。总的来看,现有装甲车辆PHM系统性能大体水平为良,距离广泛应用推广到装甲车辆上并应用到战场环境中还有很大的提升空间。
3 结论
本文采用模糊层次分析法对8套装甲车辆PHM系统的性能进行了评估,同时考虑了定量指标计算和定性指标评估,克服了主观随意性,减少了不确定因素和人为因素造成的不利影响,有效的区分了不同装甲车辆PHM系统性能的优劣,为军方进一步选择和研制装甲车辆PHM系统提供了参考依据,同时也为现有的装甲车辆PHM系统的改进提供了指导方向。
参考文献
[1] 穆永铮,鲁宗相,乔颖,等.基于多算子层次分析模糊评价的电网安全与效益综合评价指标体系[J].电网技术,2015,39(1):23-28.
[2] 杜栋,庞庆华,吴炎.现代综合评价方法与案例精选[M].清华大学出版社,2015:6-8.
[3] 陈希祥,邱静,刘冠军.基于层次分析法与模糊综合评判的测试设备选择方法研究[J].兵工学报,2010,31(1):68-73.