装备质量特性度量理论模型的建立方法

专利名称：装备质量特性度量理论模型的建立方法
技术领域：
本发明提供一种装备质量特性度量理论模型的建立方法，属于装备质量综合设计 技术领域。
背景技术：
装备是用以实施和保障军事行动的武器、武器系统和其他军事技术器材的统称， 主要指武器力量编制内的武器、弹药、车辆、机械、器材、装具等。装备质量的好坏，既反映了 军工企业设计和生产的水平，反映了我国军品开发的基础，同时也反映了部队的战斗力，体 现了国防实力。现代武器装备质量，本质上是全系统全特性全过程的质量。装备质量特性是产品的自然属性，是指装备具有使用价值的属性、性能、功能和特 征，即装备总体所表现出的综合的性能、功能和特征。装备的质量特性分为综合质量特性和 单项质量特性。综合质量特性是反映武器装备系统综合能力的特性，是装备体系或装备系 统受到作战任务、作战安排、外界使用环境等多方面因素的影响，反应给用户(或指挥员) 的综合特性，如战备完好性、任务成功性等；单项质量特性是反映武器装备某一方面能力或 品质的特性，是可用于产品设计的特性，如可靠性、维修性、性能等。多方面单项质量特性综 合作用才能够体现出装备的综合质量特性。装备的单项质量特性又分为通用质量特性和专 用质量特性。通用质量特性反映各类装备均具有的特征，如可靠性、维修性、测试性、保障 性、安全性、环境适应性、电磁兼容性、人机工效性等，属可靠性工程设计领域范畴；专用特 性反映不同装备的个性特征，如速度、射程、精度、威力等，属性能设计领域范畴。装备质量 通用特性与专用特性是协调统一、相互促进、不断发展的关系。专用特性是装备发展的核心 和动力，通用特性是装备发展的基础和保证，它们都是衡量装备是否先进实用的重要标准。在武器装备论证工作中，为了论证、研究和评价新型装备的系统方案的优劣，必须 采用某种定量尺度去度量系统方案的各类质量特性，如度量总体质量特性就是度量系统效 能。这种定量尺度称为质量特性参数或质量特性量度。也就是说，装备质量特性度量提供 了一种定量化的方法以控制装备研制工程和提高装备质量，同时它贯穿于装备研制的整个 生命周期，对装备研制的各个阶段进行评估和控制，帮助人们客观地分析评估装备设计、生 产和使用情况，并能够预测其发展趋势，这对于改进并提高装备质量具有非常重要的意义。进一步的，军事装备自身是一个复杂而庞大的系统，具有复杂的质量属性，其研 制、生产过程也颇为复杂，这就给其质量特性度量工作带来了很大的困难，因此我们首先需 要从概念、内涵、层次、维度及过程等各个方面对装备质量特性的度量进行清晰的认识，建 立完善的质量特性度量理论模型，从而更好的开展装备质量特性的度量。

发明内容
(一)目的本发明的目的是提供一种建立装备质量特性度量理论模型的方法，从而为实现复 杂装备质量特性的度量提供支持。
( 二)技术方案本发明一种建立装备质量特性度量理论模型的方法。其步骤如下步骤1 构建装备质量特性度量理论模型架构。构建装备质量特性度量理论模型 架构即明确装备质量特性度量理论模型所包含的内容，及各部分内容的关系装备质量特 性度量理论模型应包含装备质量特性度量的定义与内涵、概念模型、度量体系和过程模型， 其中装备质量特性度量的定义与内涵是基础，装备质量特性度量概念模型、装备质量特性 度量体系和装备质量特性度量过程模型应围绕其进行建立。步骤2 明确度量的定义及内涵。从度量的定义出发，对其进行描述，从而明确其 内涵。步骤3 建立装备质量特性度量概念模型。在明确度量的定义及内涵的基础上，进 一步明确针对装备质量特性进行度量的层次和各层次的关系。步骤4 构建装备质量特性度量体系。以度量概念模型为基础，从需要考虑的各个 维度，构建全面的、完整的度量体系。步骤5 建立装备质量特性度量过程模型。明确装备质量特性度量的整个过程，并 对其中的各个步骤进行流程化的表示。其中，在步骤2中所述的度量的定义是指作为名词来讲，它是一个函数，它的输 入是装备数据，输出是单一的数值，能用以解释所具有的一个给定属性对装备质量影响的 程度。其中，在步骤2中所述的度量的描述是指将其描述为一个三元组(Q，M，N)，其中1)经验关系系统(Empirical Relation System) Q= (Q，R)，是对被度量事物属性 的刻画。Q为被度量客体的集合，R = {Rl，R2，...，1 }为Q上的一系列关系，Ri描述被度 量事物属性的性质。2)数值关系系统(Numerical Relation System) N = (N, P)。N 为数值或者符号 的一个集合，P = {P1,P2, ... , Pn}为N上的一系列关系。3)映射M:Q — N，M(X)为客体x( e Q)在被度量属性方面的度量值。其中，在步骤3中所述的装备质量特性度量是指对影响装备质量的属性所进行的
定量测量。其中，在步骤3中所述的装备质量特性进行度量的层次和各层次的关系是指将装 备质量的概念分为两个主要层次综合特性层次和单项特性层次。并在最底层特性引入数 量化的指标，即度量元。通过度量元来实现装备经验关系系统至数值关系系统的映射。该 综合特性反映的装备满足需求的能力，是装备外在质量的直接体现，是能被使用者直接感 知的。单项特性是与装备设计密切相关的可度量的设计属性，是设计人员用以对产品开展 设计的。其中，在步骤4中所述的装备质量特性度量体系是指为论证、描述装备全面质量 特性而确定的具有层次化特点的装备各属性的集合总称。该体系顶层的总目标一般只有一 个(如系统效能)，通常比较笼统、抽象，不便于量化、比较、判断，为此要将总目标分解为各 级子目标，逐步具体，直到可以直接或间接地使用装备及其组成单元本身的特性参数(如 飞机速度、雷达探测距离等)来表征的层次为止。在装备质量特性的层次结构中，下层质量 特性一般比上层质量特性更加具体、更便于测算。下层质量特性可作为描述上层质量特性的手段，即下层质量特性要保证上层质量特性的实现，下层质量特性之间应相互独立，但亦 可能相关。其中，在步骤4中所述的需要考虑的维度是指系统维、特性维以及过程维这三个 维度。在进行装备质量特性的度量时，综合考虑这三个维度，可实现装备质量特性度量参数 集的全面性和完整性。(三)本发明优点和功效(1)将度量运用数学模型进行描述，使得度量的内涵和规则更加明确；(2)建立了装备质量特性度量概念模型，它是装备质量特性度量评价体系中的关 键技术，为开展度量提供基础；通过度量概念模型可以建立装备外在表现特性与内部设计 特性之间的客观联系，尽量减少主观因素的干扰，使评价结果更加符合装备的实际质量状 态；(3)考虑各个维度，建立了装备质量特性度量体系，并对其特性进行描述，为得到 全面的、合理的装备质量特性度量参数集提供支持；(4)通过装备质量特性度量过程模型的建立，可以明确整个度量的工作流程，为实 现度量提供指导。
四

图1为装备质量特性度量理论模型架构；图2为装备质量特性度量概念模型；
图3为装备质量特性度量体系模型；图4装备质量特性度量体系特性描述；图5为装备质量特性度量过程模型；
五具体实施例方式本发明一种装备质量特性度量理论模型的建立方法，其具体实施步骤如下步骤1 构建装备质量特性度量理论模型架构。装备质量特性度量理论应该从装备质量特性度量的定义出发，围绕装备质量特性 度量概念模型、装备质量特性度量体系、装备质量特性度量过程模型等多方面进行建立，如 图1所示。步骤2 明确度量的定义及内涵。弄清任意一个度量都必须具备的四大要素1)被度量的客体或事物2)被度量客体的属性3)赋予客体的数值或者符号4)客体与数值相联系的映射并运用三元组(Q，M, N)的描述方法明确这四大要素的关联。步骤3 建立装备质量特性度量概念模型。该模型应是一个三层的层次结构模型综合特性层次、单项特性层次和最底层特 性数量化的指标，即度量元。如图2所示。综合特性由多个单项特性所反映，可以分解为多个单项特性的组合，同时也可以有自己的度量元。根据不同层次度量对象的特点，及其所处 的不同的研制阶段，选择适合自己的相应的质量特性，即可构建装备完备的质量特性度量 体系。步骤4 构建装备质量特性度量体系。以度量概念模型为基础，从系统维、特性维以及过程维三个维度，对装备质量特性 进行系统分析，构建全面完整的度量体系，如图3所示。其中，特性维是质量特性度量概念模型的基础，因此针对系统维和过程维的每一 个坐标构建质量特性度量概念模型，形成整体的度量体系。依据该度量体系，按照步骤2中已构建的度量概念模型，首先分析确定模型中的 质量特性，然后对每一个质量特性设计度量元。以效能这一综合特性为例，对装备质量特性度量体系特性进行描述，如图4所示。图中上半部分为综合特性，包括效能、全寿命周期费用、费效比以及战备完好性、 任务成功性、综合能力等特性。其中，效能可根据装备任务以及目的、对象的不同，分为单项 效能、系统效能和作战效能。单项效能，是指运用装备系统时，达到单一使用目标的程度，它 对应的作战行动是目标单一的行动。系统效能，是指装备系统在一定条件下，满足一组特定 任务要求的可能程度，它是对武器装备系统效能的综合评价，又称为综合效能。它与可用 性、可信性直接相关，是其自身能力的刻画和体现。当考虑装备的体系、质量、数量、编配四 大要素的影响时，应使用作战效能来进行度量。下半部分的单项特性包括通用特性和专用特性两大类。通用特性反映各类装备均 具有的特征，包括可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、耐久性、电磁兼容性、环境适应 性、经济性和人机功效性共十个部分；专用特性反映不同装备的个性特征，包括速度、射程、 精度、威力等。度量元，是对装备综合特性和单项特性的最底层特性给予的定量度量参数(或指 标)。为通过这些度量元能够全面合理的描述装备质量，则应按照如下原则进行装备质量特 性指标集的确定。1)完备性。所选定的指标组合在一起能够完整地描述系统指标要求的各个方面。2)阶段性。根据任务分析，将系统任务过程划分为不同的阶段，对每一个任务阶段 应有相应的技术指标和指标值，不同阶段的指标使用不同的指标值。3)适用性。指标应与系统的工作性质相对应。4)层次性。复杂系统，一般由若干个不同功能的子系统构成，子系统由许多子功能 组成，每个子系统又可以依据其功能继续分解。对于每个功能所在的子系统，都需要给出相 应的指标体系。5)可达性。指标对系统的设计、实施和实现起指导作用，确定的指标值与实际系统 的(现有)水平基本相符，使系统达到所规定的要求。6)不唯一性。可以用相互联系的不同的指标描述系统在某一方面的指标的具体要 求。这个不唯一性并不影响指标集的完备性。7)递进性。指标集不是一成不变的，随着技术和手段的发展，其必须适应新系统发 展的要求。针对不同特性，可分别设计度量元如下
表1通用特性度量元(部分)
权利要求
1.一种装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于该方法步骤如下步骤1 构建装备质量特性度量理论模型架构，即明确装备质量特性度量理论模型所包含的内容，及各部分内容的关系装备质量特性度量理论模型应包含装备质量特性度量 的定义与内涵、概念模型、度量体系和过程模型，其中装备质量特性度量的定义与内涵是基 础，装备质量特性度量概念模型、装备质量特性度量体系和装备质量特性度量过程模型应 围绕其进行建立；步骤2 明确度量的定义及内涵从度量的定义出发，对其进行描述，从而明确其内涵；步骤3 建立装备质量特性度量概念模型，这需要在明确度量的定义及内涵的基础上， 进一步明确针对装备质量特性进行度量的层次和各层次的关系；步骤4 构建装备质量特性度量体系以度量概念模型为基础，从需要考虑的各个维 度，构建全面的、完整的度量体系；步骤5 建立装备质量特性度量过程模型明确装备质量特性度量的整个过程，并对其 中的各个步骤进行流程化的表示。
2.根据权利要求1所述的装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于在步 骤2中所述的度量的定义是指作为名词来讲，它是一个函数，它的输入是装备数据，输出 是单一的数值，能用以解释所具有的一个给定属性对装备质量影响的程度。
3.根据权利要求1所述的装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于在步 骤2中所述的度量的描述是指将其描述为一个三元组，即Q、M和N，其中1)经验关系系统Q=(Q，R)，是对被度量事物属性的刻画；Q为被度量客体的集合，R = {Rl，R2，· · ·，1 }为Q上的一系列关系，Ri描述被度量事物属性的性质；2)数值关系系统N=(N，P)。N为数值或者符号的一个集合，P= {Pl，P2，...，Pn}为 N上的一系列关系；3)映射M—N，M(X)为客体x(e Q)在被度量属性方面的度量值。
4.根据权利要求1所述的装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于在步 骤3中所述的装备质量特性度量是指对影响装备质量的属性所进行的定量测量。
5.根据权利要求1所述的装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于在步 骤3中所述的装备质量特性进行度量的层次和各层次的关系是指将装备质量的概念分为 两个主要层次综合特性层次和单项特性层次，并在最底层特性引入数量化的指标，即度量 元，通过度量元来实现装备经验关系系统至数值关系系统的映射。
6.根据权利要求1所述的装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于在步 骤4中所述的装备质量特性度量体系是指为论证、描述装备全面质量特性而确定的具有层 次化特点的装备各属性的集合总称，该体系顶层的总目标一般只有一个，如系统效能，通常 比较笼统、抽象，不便于量化、比较、判断，为此要将总目标分解为各级子目标，逐步具体，直 到可以直接或间接地使用装备及其组成单元本身的特性参数来表征的层次为止；在装备质 量特性的层次结构中，下层质量特性一般比上层质量特性更加具体、更便于测算，下层质量 特性作为描述上层质量特性的手段，即下层质量特性要保证上层质量特性的实现，下层质 量特性之间应相互独立，但亦可能相关。
7.根据权利要求1所述的装备质量特性度量理论模型的建立方法，其特征在于在步 骤4中所述的需要考虑的维度是指系统维、特性维以及过程维这三个维度，在进行装备质量特性的度量时，综合考虑这三个维度，可实现装备质量特性度量参数集的全面性和完整 性。
全文摘要
一种装备质量特性度量理论模型的建立方法，其步骤如下(1)构建装备质量特性度量理论模型架构；(2)明确度量的定义及内涵从度量的定义出发，对其进行描述，从而明确其内涵；(3)建立装备质量特性度量概念模型；(4)构建装备质量特性度量体系以度量概念模型为基础，从需要考虑的各个维度，构建全面的、完整的度量体系；(5)建立装备质量特性度量过程模型明确装备质量特性度量的整个过程，并对其中的各个步骤进行流程化的表示。该方法建立的模型结构清晰、简单，能将装备质量特性度量理论的各方面内容进行清晰、全面的理解和梳理，这为实现复杂装备质量特性的度量提供了有力的支持。
文档编号G06F17/50GK102103648SQ20111005687
公开日2011年6月22日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者吕川, 孙宇锋, 覃彤, 赵广燕 申请人:北京航空航天大学