基于RQFD強光爆震彈需求分析

季 頂，馬永忠

(1.武警工程大學 研究生大隊,西安 710086；2.武警工程大學 裝備管理與保障學院，西安 710086)

1 引言

強光爆震彈是目前武警部隊裝備的防暴彈藥中威力最大、震懾效果最好的一類防暴彈藥，其通過爆炸時產(chǎn)生的巨大聲響和強烈閃光，使人暫時致聾致盲，失去抵抗能力或干擾其行為，從而實現(xiàn)震懾、驅(qū)散、制服、干擾有生目標等目的[1-3]。近年來，武警部隊在執(zhí)行處突維穩(wěn)、反恐作戰(zhàn)任務時，強光爆震彈均能發(fā)揮其較好的戰(zhàn)術(shù)作用，實現(xiàn)既定的作戰(zhàn)效果，同時也為處理邊境沖突提供了更多新的實踐手段[4-5]。因此，針對強光爆震彈的科學化需求分析顯得尤為重要。

粗糙集理論是由波蘭學者Z.Pawlak于1982年提出的一種數(shù)據(jù)分析理論,它是一種新的用來處理不精確性、模糊性和不確定性的數(shù)學方法[6-7]?；诖植诩姆椒ㄟM行強光爆震彈需求分析能夠更好地找出作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)能力和技術(shù)指標間的關(guān)系，能夠科學、客觀、真實地反映當前強光爆震彈需求情況，同時此方法也是當前國內(nèi)外常用的一種需求分析方法。

2 強光爆震彈需求分析框架

構(gòu)建科學合理的強光爆震彈分析流程是需求分析的基礎(chǔ)。本文以面向作戰(zhàn)任務為基本依據(jù)，通過分解任務得到所屬任務單元和作戰(zhàn)任務清單，并對所屬單元任務進行分析,挑選出與強光爆震彈相關(guān)聯(lián)的作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)能力和性能指標，建立“任務—能力—指標”間的映射關(guān)系，進而得出最終需求方案[8]。具體分解過程如下：

首先應當依照國家法律法規(guī)和軍隊條例確定武警部隊所屬職能使命D；依照職能任務規(guī)劃作戰(zhàn)行動A；通過分解作戰(zhàn)行動，得出具體的作戰(zhàn)任務M，并生成作戰(zhàn)任務清單；由于并非所有任務都會用到強光爆震彈，因此需要結(jié)合任務方案將需要強光爆震彈的作戰(zhàn)任務R篩選出來，并生成強光爆震彈作戰(zhàn)任務清單；在分析強光爆震彈作戰(zhàn)任務的基礎(chǔ)上，找到其作戰(zhàn)能力E，并生成作戰(zhàn)能力清單；最后結(jié)合能力確定強光爆震彈性能指標C，形成強光爆震彈需求分析方案。如圖1所示。

圖1 強光爆震彈需求分析方案框圖Fig.1 Block diagram of requirement analysis scheme of strong light detonation bombs

3 基于RQFD強光爆震彈需求分析方法

質(zhì)量功能展開(QFD)，由日本質(zhì)量專家赤尾洋二于1966年首次提出，是一種由顧客需求驅(qū)動的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，有著堅實的理論基礎(chǔ)和廣泛的應用性[9]。但由于該方法在分析數(shù)據(jù)方面主觀性較強，使得結(jié)論可靠性不夠。而粗糙集的方法在處理不精確、不可靠數(shù)據(jù)上有較好的效果。因此，基于粗糙集的QFD方法，可利用粗糙集中屬性權(quán)重確定性強的特點，解決傳統(tǒng)方法或多或少存在的不確定、不客觀、不可靠的問題[10]。

3.1 粗糙集相關(guān)定義

定義2：令P和Q為U中的等價關(guān)系，記P,Q?R,k=γP(Q)=card(POSP(Q))/card(U)，稱知識Q是k度依賴于P的。

定義3：記C為條件屬性集，D為決策屬性集，屬性子集C′?C關(guān)于D的重要性定義為：σCD(C′)=γC(D)-γC-C′(D)[11]。

【美國國家核軍工管理局網(wǎng)站2018年9月28日報道】 美國能源部(DOE)國家核軍工管理局(NNSA)2018年9月28日宣布，B61-12核航空炸彈的最終設(shè)計評審已經(jīng)完成，確認該航彈能夠滿足國防部的標準。軍工局擬于10月在潘得克斯工廠(Pantex Plant)啟動生產(chǎn)認證活動，目標是在2020年3月啟動首枚B61-12的生產(chǎn)。

3.2 基本步驟

本文以求取作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)能力、性能指標逐層級之間的映射關(guān)系為例，基本步驟如下：在進行強光爆震彈需求分析時，應首先根據(jù)分析框架篩選出相關(guān)作戰(zhàn)任務(R1,R2,…,Rn)，建立QFD的核心結(jié)構(gòu)，以“任務—能力”映射關(guān)系為例，質(zhì)量屋(HOQ)(見圖2)，其中1表示作戰(zhàn)任務，2表示能力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，3表示作戰(zhàn)能力列表，4表示作戰(zhàn)任務-作戰(zhàn)能力映射關(guān)系，5表示作戰(zhàn)任務重要度，6表示作戰(zhàn)能力重要度[12-13]。

圖2 HOQ基本結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of HOQ basic structure

1) 將作戰(zhàn)任務作為條件屬性，將任務能否滿足行動要求作為決策屬性，列出決策表。如表1所示。

表1 決策表Table 1 Decision table

2) 記Rn={rn|rn∈Rn}，條件屬性集C={r1,r2,…,rn}，決策屬性集D={d|d∈D}。根據(jù)決策表可以得到D的C正域POSc(D),可得

并計算出POSC-{rn}，得到各條件屬性的重要性σCD(rn)=k-POSC-{rn}。

3) 計算客觀權(quán)重qRn，同時結(jié)合專家意見得出主觀權(quán)重pRn，選擇偏好系數(shù)β，算出綜合權(quán)重，最終得到作戰(zhàn)任務重要度。

4) 針對作戰(zhàn)任務找到作戰(zhàn)能力，將作戰(zhàn)能力作為條件屬性，能否完成任務作為決策屬性，按照上述方法求得作戰(zhàn)能力重要度，并將作戰(zhàn)任務與作戰(zhàn)能力建的映射關(guān)系填入HOQ中，得出作戰(zhàn)能力重要度。

5) 再利用同樣的方法分析能力與指標之間的映射關(guān)系[14]，最終得出性能指標重要度，為具體的需求方案提供參考依據(jù)。

4 實例分析

群體性事件屬于突發(fā)事件的范疇，大多是因為群眾利益受損而引發(fā)的。近年來，群體性事件日趨規(guī)模化、組織化、激烈化，若處置不當，將造成嚴重的社會危害[15]。下面以處置群體性事件為例，采用RQFD的方法分析“任務-能力-性能”映射關(guān)系，并進行重要度排序。

4.1 構(gòu)造結(jié)構(gòu)框架

依照處置群體性事件相關(guān)法規(guī)政策及武警部隊任務實際，構(gòu)建強光爆震彈“作戰(zhàn)任務清單、作戰(zhàn)能力清單及需求方案”結(jié)構(gòu)。如圖3所示。

圖3 強光爆震彈需求方案結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Structure block diagram of the requirement scheme of strong light detonation bombs

4.2 分析強光爆震彈作戰(zhàn)任務重要度

根據(jù)結(jié)構(gòu)框架，結(jié)合近年來國內(nèi)外處置事件的案列分析，將強光爆震彈作戰(zhàn)任務作為條件屬性，將是否滿足作戰(zhàn)行動作為決策屬性，同時設(shè)定作戰(zhàn)任務分別為(R1，R2，R3，R4),組合情況8種(X1，…，X8)，且已有8個組合屬性對應的作戰(zhàn)任務能否滿足要求，構(gòu)建強光爆震彈作戰(zhàn)任務決策表。此處為確保分析的科學性，除強光爆震彈作戰(zhàn)任務外的其余任務均視為完成。如表2所示。

表2 強光爆震彈作戰(zhàn)任務決策表Table 2 High-light detonation bomb combat mission decision table

按照第二節(jié)所述，得到D的C正域：

POSC(D)={X1,X2,X3,X4,X7,X8}

可得：C粗糙(部分)依賴于D。

POSC-{ r1}(D) ={X2,X4,X7,X8}

POSC-{ r2}(D) ={X3,X4,X7}

POSC-{ r4}(D) ={X1,X2,X3,X4,X7}

POSC-{ r4}(D) ={X1,X2,X3,X4,X7}

各作戰(zhàn)任務的重要性為：

σCD(r1)=3/4-4/8=1/4

σCD(r2)=3/4-3/8=3/8

σCD(r3)=3/4-6/8=0

σCD(r4)=3/4-5/8=1/8

客觀權(quán)重為：

采用專家打分法，通過對多個總隊下屬支隊的部分一線指揮員進行問卷調(diào)查，將統(tǒng)計結(jié)果進行加權(quán)平均，計算出主觀權(quán)重為：

pR1=0.2pR2=0.3pR3=0.2pR1=0.3

選取偏好系數(shù)β=0.5?？傻镁C合權(quán)重為：

得出作戰(zhàn)任務重要度R2>R1>R4>R3。

4.3 分析強光爆震彈作戰(zhàn)能力重要度

在得出作戰(zhàn)任務重要度和權(quán)重后，針對各作戰(zhàn)任務，對作戰(zhàn)能力進行分析。即構(gòu)建強光爆震彈作戰(zhàn)能力決策表。如表3所示。

表3 強光爆震彈作戰(zhàn)能力決策表Table 3 Strong light detonation bomb combat capability decision table

采用如前所示求解作戰(zhàn)任務重要度的屬性權(quán)重確定方法對作戰(zhàn)能力進行求解，分別算出作戰(zhàn)能力E1～E4，在作戰(zhàn)任務R1～R4中的客觀權(quán)重，建立矩陣QE。

結(jié)合專家打分得出主觀權(quán)重矩陣PE。

選取偏好系數(shù)β=0.5

可得綜合權(quán)重，

WE=β×QE+(1-β)×PE

填入HOQ的中，得到“任務—能力”映射關(guān)系。如表4所示。

表4 質(zhì)量屋Table 4 HOQ

得出作戰(zhàn)能力重要度E2>E4>E1>E3。

4.4 分析強光爆震彈性能指標重要度

在得出作戰(zhàn)能力重要度和權(quán)重后，針對強光爆震彈作戰(zhàn)能力，對性能指標進行分析。即把強光爆震彈性能指標作為條件屬性，性能是否滿足能力需要作為決策屬性，構(gòu)建強光爆震彈性能指標決策表。并采用上述方法得到“能力—性能”的映射關(guān)系，最終得出性能指標重要度C1>C3>C2>C4。

5 結(jié)論

通過RQFD的需求分析方法，從客觀角度對強光爆震彈作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)能力和性能指標重要度進行分析，結(jié)合專家打分，獲得主觀權(quán)重，將客觀與主觀權(quán)重綜合考慮，并以處置群體性事件為例，最終得出強光爆震彈安全性最重要，可靠性其次，適用性次之，保障性最后。

下一步，在優(yōu)化、研制強光爆震彈過程中，針對處置群體性事件方面，要重點考慮其安全性和可靠性指標。如針對現(xiàn)役爆震彈在服務基層中所反饋的延期時間固定、早爆瞬爆及破片殺傷等問題具體做出解決。通過加強彈藥的安全性、可靠性等方面不斷提高遂行任務的能力。