装备健康度评估指标体系构建浅析

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摘要：为科学准确的构建装备健康度评估指标体系，提出一种基于适合通用装备体系的构建方法。根据陆军通用武器装备体系复杂的结构特征，在分析装备结构特点与各部件和各子系统关系的基础上，结合其工作原理，构建分层级的评估指标，最后，建立综合的装备健康状态评估指标体系图谱。结果表明：该综合评估指标体系科学有效，可为后期装备健康度评估打下基础。

关键词：装备；健康度；评估；指标体系

随着装备信息化程度的不断提高，装备健康状态的好坏变得越来越重要，能否准确评估装备的健康状态对完成各种作战任务就显得很有必要。因此，本文提出一种装备健康度评估指标体系构建思路和方法，为装备健康度评估方法的提出提供评估指标和模型参考。

1影响装备健康度的主要因素分析

装备的健康度评估指标体系和装备的结构及主要功能息息相关，由于装备是由各种子系统和部件构成的，所以，装备健康度评估指标体系是在装备总体组成和各子系统的基础上构成的。但是影响装备健康的因素众多且结构复杂，必须从中理清主要因素。首先，装备的总体完好是装备能够正常运行的基础，而装备的核心设备是发动机，因此发动机等硬件基础的健康状况对装备整体的健康状态有着重大影响；其次，在装备核心部件正常工作的情况下，各种子系统的运行状态决定着装备能否发挥其主要功能，是否能够协同完成某作战任务。所以，各种子系统的正常运行对装备的健康状态也有着重大影响；最后，由于装备是在多个部件和多个子系统功能上互相作用而成，从而两者之间的结合，以及因素之间的权重关系也是影响其评估的一大关键。综上所述，本节将影响装备健康状态的因素分为总体、子系统以及两者之间的工作机制对整体装备健康状态的影响，装备的总体是装备正常运行的关键，而装备的子系统是装备实现其功能的基础。如图1所示。

2装备健康度评估指标的筛选

为建立科学合理准确的装备健康度评估指标体系，首先对影响评估对象工作机制的因素进行分析，而通常情况下影响评估对象工作运行的因素有很多，为保证评估指标体系构建的合理性、科学性和准确性，在实际操作中将评估对象的全部影响因素都作为评估指标是不现实的，应考虑影响因素的重要程度、各因素之间是否存在信息重复现象及影响因素数据获取的难易程度等情况，对评估对象众多的影响因素进行选择。通常情况下，为保证评估指标体系的科学合理，可以参照评估指标体系构建的原则对评估对象的众多影响因素进行选择，对系统进行分层，转化成多个分系统，对应的评估指标也进行逐级分析，保证每个指标内容清晰明确。首先，根据影响因素，初步确定体系框架，然后结合专家经验对起初确定的评估体系进行第二次筛选，用来增加其评估专业性。由此，本节提出装备健康度评估指标体系确定思路，如图2所示。根据图2所示，在选取总体硬件基础指标时：首先，需要对装备整体功能表现，例如燃料、动力消耗，大中修次数，储备消耗等诸多影响健康状态的因素进行分析；其次，按照评估指标选取的一般原则对影响装备总体健康状态的诸多因素进行筛选，初步确定装备总体健康度评估指标体系；最后，结合相关专家经验，对初步确定的体系框架进行修改完善，确定最终评估指标。建立装备每个功能特有的子系统健康度评估指标体系时：首先，需要分析每个子系统的功能结构，根据功能结构找到每个子系统的关键点；其次，需要找到影响各子系统功能实现的因素；然后按照评估指标选取的一般原则对影响其运行状态的众多因素进行初步筛选，初步却似那个每个子系统的评价指标，同时，借鉴专家经验，确定最终的子系统评估指标体系；最后，所有关键子系统的评估指标构成装备子系统健康度评估指标体系。

3装备健康度评估指标体系的建立

根据图2所示的评价指标体系确定思路为指导，针对图1所示的装备健康状态影响因素，本节建立装备健康度综合评价指标体系。首先构建装备的总体硬件基础的健康度—总体的健康度评估指标；其次，构建该装备子系统健康度评估指标；最后，结合该装备实际工作方式，构建总体和子系统相统一且层次清晰的装备层次化的评价指标体系。

3.1装备总体健康度评估指标体系

以装备实际监测采集的信息为基础，综合考虑影响装备总体健康状态的燃料、动力消耗，漏油、漏水、漏气、漏电现象，大中修次数和当前储备消耗等众多因素，例如，装备的储备消耗控制在合理区间，装备技术状况越稳定，则平均完好率就越高。按照图2所示的评估指标体系确定思路，建立如图3所示的装备总体健康度评估指标体系。将该装备总体健康度评价指标划分为两个层次，分别为一级指标和二级指标。其中一级指标指总体健康度；一级指标下又包含燃料、动力消耗，漏油、漏水、漏气、漏电现象，大中修次数和当前储备消耗等四个二级指标。

3.2装备子系统健康度评估指标体系

装备的子系统繁多，功能复杂，在建立其子系统健康度评估指标体系之前，需对其主要功能和层级关系进行分析：装备的结构由底盘系统、武器系统、指挥信息系统、电气系统、防护系统、观察装置组成。底盘系统主要包含动力装置、传动装置、操纵装置和行动装置等功能。其中，动力装置主要包含发动机本体无裂纹，发动机各附件固定牢靠，螺栓无变形或缺少，各电路线束、油管、气管、水管、机械连接牢靠无松动等；传动装置主要包含传动箱无裂纹、支架无开焊、工作室时无异常响声，主离合器分离或结合功能正常等；操纵装置主要是指主离合器操纵装置实际测量、变速箱原地及行使检查和变速操纵装置挂挡操作检查等；行动装置主要包含履带或车轮等行动部分正常工作；武器系统主要包含火力系统和火控系统的检查；指挥信息系统主要是指通信设备的检查；电气系统主要是电气设备、用电装置的检查，例如蓄电池、启动电动机等；防护系统主要包含车体、塔炮、驾驶座椅等检查；观察装置主要是指潜望镜、夜视仪观察镜或瞄准镜等。综上所知，装备子系统可以总结划分为车体、动力系统、传动系统、操纵系统、行动装置、观瞄仪器、电气设备、通信设备、武器系统和其他装置等几个子系统。按照图2的构建评估指标体系的思路，确定装备子系统的健康度评估指标体系如图4所示。将装备子系统健康度评估指标体系划分为两个层次，分别是评估指标体系的一级指标和二级指标。其中，一级指标是指子系统健康度；一级指标又对应包含车体、动力系统、传动系统、操纵系统、行动装置、观瞄仪器、电气设备、通信设备、武器系统和其他装置十个二级指标。

3.3装备健康度综合评估指标体系

在第2节中提到：影响装备健康状态的两大因素分别是装备的总体状态和子系统的功能状态，因此，这两大影响因素均因体现在该装备的健康度综合评估指标体系中。同时，由于装备功能复杂的特点，在构建其健康度综合评估指标体系时，需将装备中各指标的重要程度和层级关系梳理清楚。如图5所示，装备健康度综合评估指标体系由两大类组成：装备总体健康度和子系统健康度。装备健康度指标包含总体和子系统两部分指标，每个分指标又包含若干子指标，装备整体的综合健康度由这两大部分共同构成。其中，总体健康度对应装备的总体硬件基础的影响因素，子系统健康度对应装备子系统功能的实现这一影响因素，两者之间相互关联的工作机制对应其第三影响因素。

4确定评估标准，量化指标

本节针对如图5所示的装备健康度综合评估指标体系中最底层有直接数据来源的评估指标确定评估等级和评分标准，以便将实际的数据指标量化成具体分数值。装备健康度指标评估标准的计算主要思路是采用分层计向上的评估方法，其对应的装备健康状态按照五个等级进行划分，分别是优、良、中、差、故障，取值依次为0～4。通过每一层给出的分数，依次按照权重计算分数，再结合专家经验所确定的指标权重与评估标准，计算装备的健康度得分。具体计算方法如下：（1）首先，按照评估标准，对第层指标进行健康度评分。由于每种指标数据采集时，量纲各不相同，所以无法放在同一维度进行评估，为统一标准，需要对所有指标进行量化。其中，定性指标原材料、燃料、动力（正常/不正常），漏油、漏水、漏气现象（有/无），大中修次数（0/1/2/3＞3）通常具有较高优先级，根据是否有无进行定性的0和1打分，而大中修次数则按照实际情况进行定性打分。而定量指标如车体、储备消耗、动力系统、传动系统、操纵系统、行动装置、观瞄仪器、电气设备、通信设备、武器系统、其他装置等通过量化的方式进行打分。例如，储备消耗＞90%打分为0；70%～90%打分为1；50%～70%打分为2；30%～50%打分为3；10%～30%打分为4；＜10%打分为5，若某一装备不具有该子系统，则固定取值为0。（2）按所得第一层指标的分数与专家权重结合计算上一层的分数。其基本标准是：①燃料、动力消耗正常，无漏油、漏水、漏气、漏电现象，大中修次数为0，各子系统全部良以上，至少一半为优（各子系统得分之和≤5），则装备总体健康度评价为优；②燃料、动力消耗正常，无漏油、漏水、漏气、漏电现象，大中修次数＜3，各子系统全部中以上（各子系统得分之和≤10），则装备总体健康度评价为良；③燃料、动力消耗正常，无漏油、漏水、漏气、漏电现象，大中修次数≥3或各子系统得分之和＞10且至少1项得分为3，且各子系统中没有一项得分＞3，则装备总体健康度评价为中；④燃料、动力消耗不正常，或有漏油、漏水、漏气、漏电现象，或各子系统中至少有1项得分为4，则装备总体健康度评价为差；⑤否则装备评价为差。结合（1）与（2）中的定性定量指标的计算方法依次向上层指标计算，直到得到装备综合健康度等级。针对定量和定性相结合得出采样数据如表1所示。

5结语

本文研究了装备健康度评估指标体系的构建方法，建立其综合评估指标体系。首先，分析了装备的健康状态影响因素，将其归纳为装备总体因素和装备各子系统功能的因素；随后针对三大影响因素，相继建立了装备的总体健康度评估指标体系和子系统评估指标体系，并结合装备运行工作的特点，将总体和子系统进行融合，形成综合评估体系；最后分析了装备健康度评估指标体系的评估标准，在考虑评价指标优先级的基础上，征求专家意见，结合定性分析与定量分析的方法进行统计处理和归纳总结，并与装备实际运行工作机制相联合，确定最终的装备健康度评估指标体系，为装备健康度综合评估方法的提出打下基础。

参考文献：

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[2]杨洁.基于机器学习的智能电网调度控制系统在线健康度评价研究[D].北京邮电大学,2019.

[3]胡涛.装备健康维护关键技术研究与验证[D].电子科技大学，2016.

[4]孙堂慧.基于D-S证据理论的装备健康度评估[D].西安工业大学，2021.

作者:吕婷婷 凌海风 朱涛 江蕾 单位:陆军工程大学 野战工程学院