一种船舶综合保障方案评价方法与流程

1.本发明涉及船舶设计技术，尤其涉及一种船舶综合保障方案评价方法。


背景技术：

2.船舶综合保障方案的评价与权衡分析是保障性分析最复杂的一项分析工作。该分析的主要目的是优化船舶综合保障方案，同时参与备选方案的权衡分析来影响装备设计，以便在费用、进度、作战性能、战备完好性和保障性之间达到最佳平衡。
3.从现有文献来看，对船舶综合保障方案的评价方法可归纳总结为三大类：第一类是主观评价法，其基本原理是采用主观赋权方法对指标体系进行赋权,然后将数据标准化后加权汇总，简单易行，虽然反映了决策者的主观判断和直觉，但是决策者对方案的排序具有很大的随意性；第二类是客观评价法，即采用客观赋权法确定指标权重，然后进行加权汇总，具有对已知信息客观处理的优点，但是不能充分体现决策者对不同指标的主观认知程度；第三类是无赋权的系统方法，虽然不需要确定权重，但需要大量的训练样本或者完全依赖样本数据，一旦数据存在误差，将严重影响评价结果。船舶综合保障方案评价问题具有非线性、难定量和制约因素多的特点，需要一种合理、准确的装备船舶综合保障方案评价方法。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种船舶综合保障方案评价方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶综合保障方案评价方法，包括以下步骤：
6.步骤1)建立船舶综合保障方案评价指标体系；
7.所述船舶综合保障方案评价指标体系包括保障方案的及时性、有效性以及部署性；
8.保障方案的及时性包括以下指标：平均使用保障资源获取时间tgro、平均预防性维修保障资源获取时间tgrpm、平均修复性维修保障资源获取时间tgrcm、平均使用保障活动时间tos、平均预防性维修保障活动时间tpms、平均修复性维修保障活动时间tcms；
9.保障方案的有效性包括以下指标：保障设备满足率frse、保障设施满足率frsf、备件保障概率frsp、保障设备利用率urse、保障设施利用率ursf、备件利用率ursp；
10.保障方案的部署性包括以下指标：保障规模lf；
11.步骤2)计算各评价指标数值；
12.各指标计算如下：
13.2.1)平均使用保障资源获取时间tgro为在规定的期间内，获取使用保障资源的总时间与使用保障活动总数之比；计算公式如下：
[0014][0015]
2.2)平均预防性维修保障资源获取时间tgrpm为在规定的期间内，获取预防性维修保障资源的总时间与预防性维修保障活动总数之比；计算公式如下：
[0016][0017]
2.3)平均修复性维修保障资源获取时间tgrcm为在规定的期间内，获取修复性维修保障资源的总时间与修复性维修保障活动总数之比；计算公式如下：
[0018][0019]
2.4)平均使用保障活动时间tos为在规定的期间内，使用保障活动的总时间与使用保障活动总数之比；计算公式如下：
[0020][0021]
2.5)平均预防性维修保障活动时间tpms为在规定的期间内，预防性维修保障活动的总时间与预防性维修保障活动总数比；计算公式如下：
[0022][0023]
2.6)平均修复性维修保障活动时间tcms为在规定的期间内，修复性维修保障活动的总时间与修复性维修保障活动总数之比；计算公式如下：
[0024][0025]
2.7)保障设备满足率frse为在规定的时间内，提出需求时能提供使用的保障设备数之和与需求的保障设备总数之比；计算公式如下：
[0026][0027]
2.8)保障设施满足率frsf为在规定的期间内，保障设施能满足保障需求的次数与保障设施需求总次数之比；计算公式如下：
[0028][0029]
2.9)备件保障概率frsp为在规定的时间内，需要备件时不缺备件的概率；
[0030]
2.10)保障设备利用率urse为在规定的期间内，保障设备的实际工作时间占总拥有时间的比值；计算公式如下：
[0031][0032]
2.11)保障设施利用率ursf为在规定的期间内，保障设施的实际工作时间占总拥
有时间的比值；计算公式如下：
[0033][0034]
2.12)备件利用率ursp为在规定的期间内，备件实际使用数量与配置的备件数量之比；计算公式如下：
[0035][0036]
2.13)保障规模lf计算公式如下：
[0037][0038]
其中，表示四舍五入取整；
[0039]
步骤3)利用层次分析法和熵值法分别对指标进行权重赋值；
[0040]
步骤4)根据待评价的n个保障方案，利用组合评价法，综合层次分析法得到的权重u，u＝(u1,u2,
……
,um)和熵值法得到的权重v，v＝(v1,v2,
……
,vm)，得出组合权重赋值w；
[0041][0042]
式中：e＝[1,1,
…
,1]；w＝[w1,w2,
…
,wm]；
[0043][0044]zij
表示保障方案i中指标j的数值，n为船舶综合保障方案的数量；m为评价指标的数量；
[0045]
步骤5)根据组合权重获得评价分值，得出最终评价结果。
[0046]
本发明产生的有益效果是：
[0047]
1、本发明的组合评价法的赋权方法对指标体系进行赋权,避免了决策者的主观判断和直觉；
[0048]
2、本发明一种基于组合评价法的船舶综合保障方案评价方法，可充分利用各种方法的有用信息，不需要大量的训练样本，避免了主观性,增加了合理性,使评价结果更为准确的反映客观事实，直观易懂。
附图说明
[0049]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0050]
图1是本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0051]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0052]
如图1所示，一种船舶综合保障方案评价方法，包括以下步骤：
[0053]
步骤1)建立船舶综合保障方案评价指标体系；
[0054]
所述船舶综合保障方案评价指标体系包括保障方案的及时性、有效性以及部署性；
[0055]
保障方案的及时性包括以下指标：平均使用保障资源获取时间tgro、平均预防性维修保障资源获取时间tgrpm、平均修复性维修保障资源获取时间tgrcm、平均使用保障活动时间tos、平均预防性维修保障活动时间tpms、平均修复性维修保障活动时间tcms；
[0056]
保障方案的有效性包括以下指标：保障设备满足率frse、保障设施满足率frsf、备件保障概率frsp、保障设备利用率urse、保障设施利用率ursf、备件利用率ursp；
[0057]
保障方案的部署性包括以下指标：保障规模lf；
[0058]
步骤2)计算各评价指标数值；
[0059]
各指标计算如下：
[0060]
2.1)平均使用保障资源获取时间tgro为在规定的期间内，获取使用保障资源的总时间与使用保障活动总数之比；计算公式如下：
[0061][0062]
2.2)平均预防性维修保障资源获取时间tgrpm为在规定的期间内，获取预防性维修保障资源的总时间与预防性维修保障活动总数之比；计算公式如下：
[0063][0064]
2.3)平均修复性维修保障资源获取时间tgrcm为在规定的期间内，获取修复性维修保障资源的总时间与修复性维修保障活动总数之比；计算公式如下：
[0065][0066]
2.4)平均使用保障活动时间tos为在规定的期间内，使用保障活动的总时间与使用保障活动总数之比；计算公式如下：
[0067][0068]
2.5)平均预防性维修保障活动时间tpms为在规定的期间内，预防性维修保障活动的总时间与预防性维修保障活动总数比；计算公式如下：
[0069][0070]
2.6)平均修复性维修保障活动时间tcms为在规定的期间内，修复性维修保障活动
的总时间与修复性维修保障活动总数之比；计算公式如下：
[0071][0072]
2.7)保障设备满足率frse为在规定的时间内，提出需求时能提供使用的保障设备数之和与需求的保障设备总数之比；计算公式如下：
[0073][0074]
2.8)保障设施满足率frsf为在规定的期间内，保障设施能满足保障需求的次数与保障设施需求总次数之比；计算公式如下：
[0075][0076]
2.9)备件保障概率frsp为在规定的时间内，需要备件时不缺备件的概率；
[0077]
2.10)保障设备利用率urse为在规定的期间内，保障设备的实际工作时间占总拥有时间的比值；计算公式如下：
[0078][0079]
2.11)保障设施利用率ursf为在规定的期间内，保障设施的实际工作时间占总拥有时间的比值；计算公式如下：
[0080][0081]
2.12)备件利用率ursp为在规定的期间内，备件实际使用数量与配置的备件数量之比；计算公式如下：
[0082][0083]
2.13)保障规模lf计算公式如下：
[0084][0085]
其中，表示四舍五入取整；
[0086]
步骤3)利用层次分析法和熵值法分别对指标进行权重赋值；
[0087]
步骤4)根据待评价的n个保障方案，利用组合评价法，综合层次分析法得到的权重u，u＝(u1,u2,
……
,um)和熵值法得到的权重v，v＝(v1,v2,
……
,vm)，得出组合权重赋值w；
[0088]
[0089]
式中：e＝[1,1,
…
,1]；w＝[w1,w2,
…
,wm]；
[0090][0091]zij
表示保障方案i中指标j的数值，n为船舶综合保障方案的数量；m为评价指标的数量；
[0092]
步骤5)根据组合权重获得评价分值，得出最终评价结果。
[0093]
也可使用组合权重和理想点法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，topsis)构造备选方案间的优先关系，得出评价结果。
[0094]
本实施例提出一种基于组合评价法的船舶综合保障方案评价方法，以某5份船舶综合保障方案为分析对象，对所提出的基于组合评价法的船舶综合保障方案评价方法进行验证。
[0095]
步骤1建立船舶综合保障方案评价指标体系，考虑保障系统的及时性、有效性和部署性。船舶综合保障方案的评价参数如表1所示。
[0096]
表1保障系统评价指标体系
[0097]
[0098][0099]
某一装备现有五个备选的船舶综合保障方案，每个船舶综合保障方案的系统整体设计特性评价参数的原始数据如表2所示
[0100]
表2船舶综合保障方案评价参数原始数据
[0101]
方案12345tgro108301610tgrpm121020208tgrcm121225258tos108151520tpms1225101215tcms1010101230lf77567frse0.850.820.650.780.8frsf0.780.80.60.80.8frsp0.880.850.720.80.82
urse0.50.550.780.50.48ursf0.480.50.70.480.5ursp0.540.580.780.50.5
[0102]
步骤2数据规范化处理。在评价参数属性中，tgro、tgrpm、tgrcm、tos、tpms、tcms、lf为成本型属性；frse、frsf、frsp、urse、ursf、ursp为效益型属性。对于成本型指标，记mj为其理想值；对于效益型指标，记mj为其理想值。理想值的获取可以通过原始数据，把极值作为理想值，即令mj＝min(x
ij
)、mj＝max(x
ij
)。利用下列公式将原始数据规范化
[0103][0104]
则规范后的参数矩阵为：
[0105]
步骤3)综合运用三种多指标评价方法对船舶综合保障方案进行评价：用ahp和熵值法对船舶综合保障方案进行赋权，并确定指标的组合权重；
[0106]
步骤3.1计算ahp法权向量
[0107]
用层次分析法，首先请专家根据属性之间相对重要性的判断，建立判断矩阵b。然后求出b的归一化最大特征根及所对应的特征向量u＝(0.101，0.07，0.031，0.153，0.055，0.116，0.082，0.015，0.142，0.041，0.104，0.042，0.050)。最后做一致性检验,cr＝0.019《0.1,表明b通过了一致性检验。
[0108]
步骤3.2计算熵值法权向量
[0109]
熵值法通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重。依据熵的概念与性质，把各被评方案包含的固有信息和决策者经验判断的主观信息进行量化综合，进而建立基于熵的多目标评价模型。
[0110]
具体步骤如下
[0111]
(1)计算接近度与信息熵
[0112]
定义d
ij
为x
ij’对于理想值的接近度，对于正向指标d
ij
＝x
ij’/mj，对于负向指标d
ij
＝mj/x
ij’。
[0113]
由熵的定义，评价指标j对被评方案的相对重要性的不确定性可由下列的信息熵
来度量：
[0114]
式中：
[0115]
由熵的极值性，用最大信息熵lnm对上式进行归一化处理，即得表征评价指标j的评价决策重要性的熵值：
[0116][0117]
(2)计算指标的客观权重vj
[0118]
为便于综合评价，由e(dj)确定评价指标j的客观权重为：vj＝θj/∑θj[0119]
式中
[0120]
根据规范的数据矩阵x’得到熵权法的指标权向量为：v＝(0.096，0.081，0.036，0.130，0.047，0.098，0.086，0.021，0.187，0.037，0.098，0.038，0.045)。
[0121]
步骤3.3计算组合评价的权向量
[0122]
根据上述得到的主观权重u和客观权重v，u＝(0.101，0.07，0.031，0.153，0.055，0.116，0.082，0.015，0.142，0.041，0.104，0.042，0.050)，v＝(0.096，0.081，0.036，0.130，0.047，0.098，0.086，0.021，0.187，0.037，0.098，0.038，0.045)。代入下式：
[0123][0124]
得出组合权重w＝(0.098，0.075，0.037，0.127，0.045，0.078，0.094，0.028，0.185，0.049，0.087，0.048，0.049)。
[0125]
步骤4)用理想点法构造备选方案间的优先关系，运用topsis方法评价方案的优劣；
[0126]
首先确定各项指标的正理想值和负理想值，所谓正理想解是一设想的最好值(方案)，它的各个属性值都达到各候选方案中最好的值，而负理想解是另一设想的最坏值(方案)，然后求出各个方案与理想值、负理想值之间的加权欧氏距离，由此得出各方案与最优方案的接近程度，作为评价方案优劣的标准。
[0127]
由组合权重向量可得加权标准化矩阵
[0128]
f＝(wjx
ij’)mn＝(f)mn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0129]
根据加权判断矩阵获取评估目标的正负理想解为：
[0130][0131]
其中，j*为正向型指标，j’为逆向型指标。
[0132]
计算各目标值与理想值之间的欧氏距离：
[0133][0134]
各方案的评价权值是
[0135]
topsis法评价权向量：h’＝(h1’,h2，,
…
,hn’)。归一化评价权向量是：h＝(h1,h2,
…
,hn)。这里根据规范的数据矩阵x’得到h＝(0.144，0.270，0.257，0.172，0.189)。
[0136]
上述分析表明，5种船舶综合保障方案的评价排序结果是：船舶综合保障方案2》船舶综合保障方案3》船舶综合保障方案5》船舶综合保障方案4》船舶综合保障方案1。
[0137]
综上所述，本发明一种基于组合评价法的船舶综合保障方案评价方法的有效性得到验证。
[0138]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。