許誠, 孫爾蔓

(海軍航空工程學院 飛行器工程系, 山東 煙臺 264001)

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基于改進AHP的某自主防空作戰(zhàn)平臺技術(shù)成熟度評估

許誠, 孫爾蔓

(海軍航空工程學院 飛行器工程系, 山東 煙臺 264001)

摘要:為提高某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度,研究了技術(shù)成熟度評估方法。簡要介紹了技術(shù)成熟度的研究現(xiàn)狀,構(gòu)建了某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度評估模型,并運用改進的層次分析法對其技術(shù)成熟度等級進行了評估,從而為某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度評估和提高提供參考。

關(guān)鍵詞:防空作戰(zhàn)平臺; 層次分析法; 最優(yōu)傳遞矩陣; 技術(shù)成熟度評估

0引言

技術(shù)成熟度評估工作在武器裝備研制過程中一直扮演著重要角色。在實際工作中,由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和評估標準,不同單位、不同部門及個人很難對技術(shù)成熟度進行客觀評估,故得出的結(jié)論往往不夠準確,始終阻礙著武器裝備后期研制工作的順利進行。在武器研發(fā)過程中,對技術(shù)風險錯誤評估將對其進度、成本、最終定型狀態(tài)影響巨大。所以,在預研階段開展預研系統(tǒng)的技術(shù)成熟度等級(Technology Readiness Level,TRL)評估工作十分必要,在關(guān)鍵節(jié)點采用TRL對關(guān)鍵技術(shù)進行評估,可以確保相關(guān)技術(shù)符合要求而不影響后續(xù)工作,為下階段研制工作打下堅實的基礎。對評估工作來說,客觀判斷是至關(guān)重要的,它可以確保評估的準確性、有效性和科學性,避免技術(shù)脫節(jié)和資源浪費,從而不斷加快預研進程,使其早日裝備,這對日后系統(tǒng)集成和固化工作意義重大。

本文在廣泛研究國內(nèi)外技術(shù)成熟度評估(Technology Readiness Assessment, TRA)現(xiàn)狀并結(jié)合我國武器裝備研制規(guī)定的基礎上,構(gòu)建了某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)TRA指標體系,給出了該平臺技術(shù)成熟度等級定義及整套評估流程,建立了TRA模型,并通過實際算例演示,成功對某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度進行了評估,評估結(jié)果具有實際意義。

1技術(shù)成熟度研究現(xiàn)狀

技術(shù)成熟度最早是由美國NASA于1989年提出并用作評估工具的。20世紀70年代到90年代中期,是技術(shù)成熟度評估的探索應用階段,隨著時間的推移,技術(shù)成熟度這一概念在全世界已被廣泛使用。目前,ISO正在組織有關(guān)國家制定技術(shù)成熟度國際標準,國際技術(shù)成熟度協(xié)議也將由國際工作小組提出,這充分說明了技術(shù)成熟度的迅速發(fā)展及重要研究價值。

國內(nèi)在技術(shù)成熟度等級的研究方面也做了大量工作。2009年,我國推出了《科學技術(shù)研究項目評價通則》(GB/T 22900-2009)[1]。其中對TRL進行了定義,同時給出了包含基礎研究項目、開發(fā)研究項目以及應用研究項目在內(nèi)的9級標準。表1為2010年總裝發(fā)布的武器裝備技術(shù)成熟度9級標準。

表1　國內(nèi)武器裝備技術(shù)成熟度等級定義

裝備研制壽命周期中“四個一代”的完整內(nèi)容被表1中的TRL定義基本涵蓋,其對應關(guān)系如下:

(1)“探索一代”對應于TRL1～4 級;

(2)“預研一代”對應于TRL3～5 級;

(3)“研制一代”對應于TRL6～7 級;

(4)“生產(chǎn)一代”對應于TRL8～9 級。

2某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟

度評估

2.1技術(shù)成熟度評估概念

TRA是指利用TRL來評估項目或系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)元素(Critical Technology Elements, CTE)成熟度的過程,目標是通過分析實際研發(fā)中得到的相關(guān)數(shù)據(jù)、資料,從而確定項目中相關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)程度[2]。

目前,TRA方法眾多,其中基于TRL的評估方法[3-4]因?qū)嶋H使用效果顯著而被廣泛應用。TRL評估經(jīng)英美兩國持續(xù)深入研究后逐漸被國際上大多數(shù)國家認可并采用,應用群體涵蓋了從硬件到軟件、從單項技術(shù)到整個系統(tǒng)等各個方面。TRL評估作為技術(shù)管理工具和項目管理工具,給出了統(tǒng)一的評估各類技術(shù)的標準。TRL評估工作是項目研發(fā)的先期工作,通過評估項目的技術(shù)狀態(tài)在整個生命周期中的位置得到定位,從而使技術(shù)風險得到有效控制。

2.2技術(shù)成熟度等級定義

由于不同項目的特殊性,制定具體化TRL定義時須給出能反映項目實際特點的具體化定義。本文依據(jù)我國裝備TRL定義并參考文獻[5],結(jié)合某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)特征,給出了TRL及相關(guān)定義,如表2所示。

表2　某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度等級定義

2.3技術(shù)成熟度評估流程

根據(jù)我國武器裝備TRL評估流程,某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)評估流程主要步驟如下:

(1)按系統(tǒng)、分系統(tǒng)及子系統(tǒng)級別對平臺系統(tǒng)進行技術(shù)結(jié)構(gòu)分解;

(2)識別并確定平臺各分系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)并將其作為評估對象;

(3)承研單位根據(jù)評估標準制定評估細則,提交總體單位審核并進行相應修改;

(4)組織專家對各關(guān)鍵技術(shù)進行評估打分并合理確定各分系統(tǒng)成熟度等級;

(5)匯總修改并形成評估報告,同時給出后續(xù)工作建議和調(diào)整方向。

具體的評價流程如圖1所示。

圖1　某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)TRA流程圖Fig.1　Flow chart of the air defense combat platform’s TRA

2.4技術(shù)成熟度評估方法

2.4.1建立評估指標體系

建立評估指標體系是評估工作不可缺少的環(huán)節(jié),是研制工作前進方向的指南[6]。作為新生事物,某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)復雜,關(guān)鍵技術(shù)種類繁多,所以,本文在廣泛調(diào)研咨詢和對各分系統(tǒng)進行剖析、分析關(guān)鍵技術(shù)要素的基礎上,建立了某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)的TRA指標體系。該體系頂層是系統(tǒng)總體技術(shù)成熟度,中間層是總體的分系統(tǒng),最底層是滿足評估目標要求的結(jié)構(gòu)。評估指標按最底層結(jié)構(gòu)分析獲得,如表3所示。

表3　某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)TRA指標體系

2.4.2確立評估指標集和評估等級集

按照表3給出的TRA指標體系可知:一級指標的評估指標集為U={U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9};二級指標的評估指標集為V1={V11,V12,V13},V2={V21,V22,V23},V3={V31,V32,V33},V4={V41,V42,V43},V5={V51,V52,V53},V6={V61,V62,V63},V7={V71,V72,V73},V8={V81,V82,V83},V9={V91,V92,V93,V94}。其評估等級集為E={TRL1,TRL2,…,TRL9}。

2.4.3建立隸屬度矩陣

2.4.4運用改進的層析分析法確定評估指標的

權(quán)重向量

(1)依據(jù)基本AHP構(gòu)造各級遞階結(jié)構(gòu)模型。

(2)依據(jù)基本AHP構(gòu)造判斷矩陣W=(wij)m×n。

(3)通過bij=lgwij將W變換成反對稱陣、傳遞陣B。原理如下:由wij=1/wji可知W是互反矩陣,如果W滿足一致性,那么可以證明B=lg W是反對稱陣且是傳遞的。同理,如果B滿足傳遞性,那么W=10B就滿足一致性。據(jù)此,將W變換為反對稱陣、傳遞陣B[8]。

(5)進行W*=10C變換,從而得到W的擬優(yōu)一致矩陣W*。原理為:由C為B的最優(yōu)傳遞矩陣,可將W*看作W的擬優(yōu)一致矩陣。所以,由W*可以得到其權(quán)重值,即為W*的特征值,不再需要對其進行一致性檢驗。

(6)計算綜合評定向量

3實際算例

某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)是新生事物,須要克服的各種技術(shù)難題種類繁多,研制進度受到技術(shù)成熟度的制約,故對其進行技術(shù)成熟度評估極為重要。按照前文所述模型及步驟,采用改進的層次分析法對該系統(tǒng)開展評估,步驟如下。

(1)建立評估指標體系。表3給出了按照目標層L(系統(tǒng)級)、中間層Ui(1級)和基本層Vij(2級)的形式排列得到的三層次體系結(jié)構(gòu)。

(2)確定評估指標集和評估等級集。

(3)建立隸屬度矩陣。組織25位專家對某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度進行評估打分,匯總專家評分表,計算結(jié)果如下:

R1=

R2=

R3=

R4=

R5=

R6=

R7=

R8=

R9=

(4)確定Ui和Vij的權(quán)重系數(shù),并據(jù)此得到權(quán)重向量。運用改進的層次分析法編程并計算,結(jié)果如下:

(5)計算綜合評定向量：

(6)計算綜合評定值：

取D=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]T,則L=B×D=5.578 8,取6。即某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)的技術(shù)成熟度等級為6級,滿足演示驗證立項要求。

通過以上分析和計算過程可以看出,用改進的層次分析法對某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度進行評估,計算科學簡便,降低了主觀成分對評估結(jié)果的影響,從而提升了技術(shù)成熟度等級評估的精確性與實用性。

4結(jié)束語

本文在研究技術(shù)成熟度評估方法的基礎上,結(jié)合平臺項目實際,構(gòu)建了某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)的TRA指標體系。此外,采用改進的層次分析法建立了TRA模型,在理論上實現(xiàn)了客觀合理地對某自主防空作戰(zhàn)平臺系統(tǒng)技術(shù)成熟度的評估工作。本文給出的模型結(jié)合實際、科學合理,具有較強的可行性和可操作性,便于找出技術(shù)薄弱環(huán)節(jié),從而在整體上提高性能,并可對各關(guān)鍵技術(shù)進行分析評估,從而為后期研制階段技術(shù)的改進和集成優(yōu)化提供參考。

參考文獻：

[1]中國標準化研究院,中國電子科技集團公司,北京加值巨龍管理咨詢有限公司.科學技術(shù)研究項目評價通則GB/T 22900-2009[S].濟南:山東省標準化研究院,2009.

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[3]Britt B L,Berry M W,Browne M,et al.Document classification technique for automated technology readiness level analysis [J].Journal of the American Society for Information Science and Technology,2008(59):675-680.

[4]Altunok T, Cakmak T.A technology readiness level (TRLs) calculator software for system engineering and technology management tool [J].Advances in Engineering Software,2010(4):769-778.

[5]張新國.國防裝備系統(tǒng)工程中的成熟度理論與應用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2013:67-73.

[6]楊建軍.武器裝備發(fā)展系統(tǒng)理論與方法[M].北京:國防工業(yè)出版社,2008:204-205.

[7]汪應洛.系統(tǒng)工程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010:131-134.

[8]郭道勸.基于TRL的技術(shù)成熟度模型及評估研究[D].長沙:國防科學技術(shù)大學,2010:60-61.

(編輯：崔立峰)

Technology readiness assessment for an air defense combat platform based on modified AHP

XU Cheng, SUN Er-man

(Department of Airborne Vehicle Engineering, NAEI, Yantai 264001, China)

Abstract:Technology readiness assessment method for an independent air defense combat platform is studied to enhance its technology readiness level. This paper briefly introduces the studies on technology readiness level, builds the assessment model of technology readiness for the air defense combat platform and evaluates the technology readiness level with modified AHP, which offers a reference for the air defense combat platform’s technology readiness assessment and its improvement.

Key words:air defense combat platform; AHP; optimal transferring matrix; technology readiness assessment

中圖分類號：E925.2

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0853(2016)01-0085-05

作者簡介:許誠(1958-)，男，四川會理人，教授，研究方向為導彈武器系統(tǒng)工程、系統(tǒng)管理與決策；孫爾蔓(1990-)，女，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向為系統(tǒng)規(guī)劃與管理決策。

收稿日期:2015-05-20;

修訂日期:2015-08-11; 網(wǎng)絡出版時間:2015-09-22 15:36