基于改进型层次分析法的装备测试性熟化问题研究

吕 荧，孙越林

（1. 海军装备部驻广州地区军事代表局，广州 510000；2. 中国人民解放军91872部队，北京102400）

基于改进型层次分析法的装备测试性熟化问题研究

吕 荧1，孙越林2

（1. 海军装备部驻广州地区军事代表局，广州 510000；2. 中国人民解放军91872部队，北京102400）

目前装备测试性诊断能力增长过程过长，为了对装备进行有效的熟化，分析了测试性熟化过程的影响因素：指标分配、测试点选择和故障诊断算法，并以指标分配为切入点，介绍了基于改进的层次分析法的测试性熟化问题研究，并以实例验证了方法的可行性。

测试性熟化 指标分配 层次分析法

0 引言

测试性是舰船装备的一项重要设计特性，装备良好的测试性可确保其具有较高的战备完好性和任务可靠性，而装备测试性熟化过程是测试性设计中的一项重要环节，因此开展装备测试性熟化问题研究对于提高装备测试性性能具有重要意义。

1 测试性熟化问题

测试性熟化过程是装备在通过试验和使用，发现问题，采取改进措施，使故障诊断能力得到增长的过程。装备产品的设计中，测试性

（Testability）和维修性（Maintainability）、可靠性（Reliability）一样，已经成为与性能同等重要的设计要求，测试性对装备系统的维修性、可靠性和安全性都有直接或间接的影响。装备初期使用时虚警率高而诊断能力低的现实说明，同可靠性增长类似，测试性设计也需要有一个鉴别缺陷、实施纠正，以达到规定的诊断水平的周期过程，即测试性熟化过程，或者叫测试性增长、诊断能力增长过程[1]。测试性设计完成之后，还需要在实践中进行检验。因此，一个产品设计出来之后，必须要经历一个成熟期，经过不断地收集数据，并将这数据反馈给设计单位，才能使产品的测试性水平不断提高[2-3]。

2 测试性熟化过程影响因素分析

测试性熟化过程所需要的周期取决于熟化工作的有效性，良好的测试性熟化措施可以使装备在短期内达到系统所规定的要求并提高装备的可维护性和测试效率。本文主要从以下三点对其影响因素进行分析：

1）测试性指标分配[4]

测试性指标是测试性需求分析最关键的输出内容。科学的测试性指标分配体系才能使测试性需求分析输出结果准确可信。测试性指标体系也反映了装备使用和维修阶段的测试性水平，是进行装备测试性设计的基础，也是对系统测试性水平进行验证的依据。然而，现阶段的测试性指标分配的有关方法，虽然已经从考虑单一影响因素向考虑多种复杂影响因素方向发展，但在准确度和精确度上不能完全有效的符合系统的设计要求，有时甚至存在较大的误差。在装备的不同工程阶段、不同结构层级以及不同任务需求下，测试性指标的要求值也不同，采用一个简单的测试性参数及单一的指标要求无法反映装备测试性特性需求和指标要求。

2）测试点的选择[5-6]

测试点的选择是测试性设计的一项重要工作，测试点设置的适当与否直接关系到装备的测试性水平、诊断测试时间和费用。众所周知，在进行装备的测试性研究时，往往需要布置多个测点。一般来说，测点越多，越能够更好地了解所测物理量的真实状况。但是，测试点越多，所需的外部仪器设备也就越多，工作量也会大大增加，也增加了装备维修的复杂性。人们一般希望用尽量少的测点，达到装备测试的目的，在试验工作量较小的情况下得到比较完整、合理的试验数据。目前，国外开展的研究中，主要的方法是通过嵌入到电子产品中的传感器收集和分析与故障密切相关的参数，利用关键参数的变化来诊断和预测故障，如利用焊接件焊点的电阻变化来预测电子产品的残余寿命，利用动态功耗来预测电路故障等。

3）故障诊断算法

一个有效的诊断搜索算法能够帮助维修人员在有限的时间内快速的定位并排除故障，可以正确地诊断出系统可能发生的各种故障，确保整个系统能够正常运行。因此搜索算法对测试性熟化过程有着极其重要的影响。国内外研究人员也对测试性诊断搜索算法开展了大量研究。但目前的大部分搜索算法尚不完善，有待改进。

3 基于改进的层次分析法的熟化问题解决

通过以上的因素分析，本文以指标分配为切入点，通过改进的层次分析法对测试性熟化过程进行研究。

层次分析法[7]（Analytic of Hierarchy Process，AHP）是一种科学的决策方法，该方法的基本思路是将复杂问题分解为若干层次，逐层进行分析，通过分析若干个因素对同一个目标的影响，确定各因素在目标集合中的比重，将决策者的主观判读用量化的形式来表达，把定性分析和定量分析结合起来。其基本步骤如下[8-9]：

①明确要评估的问题，确定待评估的方案（待评项），评估目标；

②深入分析待评估系统的各个影响因素，建立系统的层次结构模型；

③给出同层因素相对上一层次的、有连接的因素的相对重要性（两两比较），从而构造出各层次中的所有判断矩阵；

④检验各个判断矩阵的一致性；

⑤计算层次单排序，得到同层因素相对上一层次因素的权重，即计算各个判断矩阵的特征向量；

⑥检验总体的一致性并计算层次总排序，即计算待评估方案相对评估目标的权重，根据最终的层次总排序权重来决定最终的方案选择。

在第③步，层次分析法一般用1-9标度来确定判断矩阵，1-9标度的重要性含义如表1所示。

表1 重要性标度含义表

但这种最初的层次分析法在利用1-9标度建立判断矩阵时存在一定的理论到实际的错位。例如某两位专家对两种影响因素的判断分别为5和1/5，而其期望为2.6，而实际上两种重要度相抵，其期望应为0。因此本文对层次分析法的1-9标度进行了改进，使其更加接近实际。具体改进方法如下：在确定判断矩阵时，对于专家的判断，先把1-9标度转化为-9-9标度，具体的转换标准如表2所示。计算转化后的矩阵的每一行向量的和，并把其和再转化为1-9标度计算相应的单排序权重和总排序权重，最终确定相应的方案。此改进方法能够实现期望值在理论和实际上达到一致。

表2 重要性标度转换表

4 实例分析

某系统由5个LRU组成，其功能层次图和故障率数据见图1，要求系统故障检测率为0.95，要求最高故障检测率为0.98，用改进的层次分析法对指标进行分析，可得分配结果如表3所示。

图1 系统功能层次图

表3 测试性分配工作表

通过以上的实例分析可以看出，改进的层次分析法分析所得数据能够达到系统的要求，并能够有效地对测试性指标进行合理的分配。而且其理论简单、不需要高深的理论知识。使用者只需要对决策问题有一定的认识。无需进行复杂的科学计算，也无需提供详细的问题数据，提供的主要是对决策问题各个因素的选择和判断信息。这种方法具有较强的工程实用性，能够做出定量和定性分析，统一测度主观和客观，定量和非定量的因素，从而有机的结合了定性和定量因素，有效的达到系统的要求，进而在指定的时间内可以高效的完成测试性熟化过程，提高系统的测试性水平。

5 结束语

测试性熟化问题在装备测试性中占有重要的作用。而测试性指标分配是测试性熟化过程中的一项重要环节。如果能够做到测试性指标的有效分配，测试性熟化过程将会大大缩短，本文分析了测试性熟化过程的影响因素，以指标分配为切入点，研究了基于改进的层次分析法的测试性熟化问题，并用具体实例验证了其可行性，为以后的测试性熟化问题的研究奠定了理论基础。

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Maturation Questions of the Testability of the Armament by Improved AHP

Lyu Ying1, Sun Yuelin2

(1. Guangzhou Military Representatives Bureau of Navy Equipment Department, Guangzhou 510000, China; 2. No. 91872 Unit of PLA, Beijing 102400, China)

The growth period of equipment testability is too long at present. In order to improve the maturation of the testability, this paper studies the influencing factors of testability maturation, including testability allocation, test point selection and determination of diagnosis strategy. It introduces the research on the maturation questions of the testability based on improved AHP, and proves its effectiveness with an example.

testability maturation; testability allocation; AHP

TP206

A

1003-4862（2015）08-0014-03

2014-07-22

吕荧（1988-），女，助理工程师。研究方向：舰船作战系统工程。