侯 炜，韦国军，齐分岭，孙 金，何能波，朱佳辰

（航天工程大学航天保障系，北京 102200）

0 引言

近年来，我国装备试验鉴定领域发生了重大调整和变化，装备试验鉴定体系重新塑形，初步建立了新的装备试验鉴定管理体制。新装备在全寿命周期的试验分为性能试验、作战试验和在役考核3 个类型[1]，装备在全寿命周期的试验鉴定工作划分为性能试验—状态鉴定、作战试验—列装定型和在役考核—改进升级3 个环路，和改革调整之前的试验鉴定工作相比，装备试验鉴定工作内容更广、标准更高。

航天装备是用于实施和保障各类航天活动的系统、设备、设施和器材的统称，主要包括各类卫星和其运行控制系统、应用系统，以及空间武器系统及航天运输等相关保障系统[2]。航天器发射入轨后，需要对航天器各个分系统在轨的性能状态进行评估，这是航天器在轨测试的前提和在役考核的基础。部分航天装备试验鉴定指标项目多、测试方法复杂、测试周期长，严重制约后续工作的开展，如不同程度存在测试指标与研制部门设计验证性能试验项目重复、部分测试项目测试结果远远优于指标要求、用固定门限衡量动态指标和特殊航天器执行特殊任务能力相关指标缺乏等问题。

针对航天装备试验中指标体系存在的诸多问题，应从航天装备战术技术指标构设理论层级研究，从航天产品工程化和技术成熟度的技术角度，结合航天装备的任务使命，按照“使命—任务—能力—指标”的方法，构设航天装备指标体系，分析指标合理性，计算各个指标对航天器可靠性贡献度，确定装备指标优先级或确定指标门限。同时结合任务场景，区分环境敏感和使用敏感的指标，按使用环境和装备运行方式约束，明确航天器指标的动态变化范围。

1 指标与指标体系

1.1 指标

装备性能和装备效能是装备试验鉴定的主要试验内容，一般用指标来表示。

（1）指标是对装备的本质特征、结构及其构成要素的客观描述和准确表达，是度量事物属性或事物之间关系的一种量化准则。更形象地说，指标是试验鉴定工作者认识装备、表达装备、相互交流的通用语言。

（2）基础指标是指可以直接度量的指标，如航行速度、打击范围、飞行距离等。

（3）派生指标是基础指标通过一定的关系运算得到的指标，如命中概率、毁伤概率等。通常指标体系中的基础指标（包括部分派生指标）都有具体的物理含义。当对其赋予确定的数值时，往往就成为表示系统某个或某方面固有属性的性能指标，如导弹的射程为600 km。而作战试验需要通过作战行动来评估装备效能，此时的基础指标的数值与作战试验设定的作战任务和作战环境有关，尽管与相应的性能指标物理意义相同，但数值是不同的。因此，不能简单地认为武器装备的性能指标就是效能指标体系中的基础指标。

通常情况下效能指标不能通过直接测量获得，而需要由基础指标按照预先构造的模型计算获得。这个模型被称作效能度量模型。尽管通过效能度量模型，可以计算得到效能的确切数值。但这个数值往往对应的是效能的某个区间。例如，可以将效能度量值对应为“好”“中”“差”3 档，或再细分成9 档等。所以，效能指标的数值反映的是装备完成某任务的程度，是一个相对值或概率值，与性能指标有明显的区别。

1.2 效能、单项效能、系统效能与适用性

（1）效能：在规定条件下，确定系统效能指标、建立度量模型、估算系统效能值和对系统能力与效果进行分析与评价的过程，通常通过解析法、统计法和仿真法3 种评估方法估算。

（2）单项效能：在一定条件下装备系统完成单一使用目标的程度，如侦察探测效能、火力打击效能、指挥控制效能、信息传输效能等。

（3）系统效能：在一定条件下，装备系统被用来执行规定任务所能达到预期目标的程度[3]。

（4）适用性：系统在使用时的满意程度，包括可用性、运输适应性、互操作性、可靠性、可使用率、可维修性、安全性、人的因素、人力保障性、后勤支持性、文件保障性等[4]。

1.3 指标设置

完成任务是装备存在的意义，装备完成规定任务的能力是首要考虑因素，用任务效能度量。将全寿命周期的装备试验统一规范为性能试验、作战试验和在役考核三大类，在此统称为装备的在役适用性。装备要适应战场，要贴近实战，在实际任务中发挥作用，也就是要确保装备“好用”，这个指标可以用任务适用性来度量。

现代化战争的本质是体系与体系的对抗，形成基于信息系统的体系作战能力是军队信息化建设的根本出发点和落脚点，装备发展理念开始由研制性能先进的单一装备，向构建功能完备、实力强大的装备系统和装备体系转变。因此，影响装备效能的主要因素还有装备的体系适用性。

综上所述，可以将任务效能、任务适用性、在役适用性和体系适用性这4 个综合性指标作为表征装备效能的一级指标（图1）。

图1 装备效能指标设置与定义

2 航天装备效能指标设置

根据图1 的装备效能4 个顶层指标结合航天装备共有特性进行进一步分解，得到航天装备指标体系框架。

（1）任务效能分解：任务效能反映的是装备完成特任任务的能力。首先，完成任务为首要条件，将其称为“完成核心任务能力”；其次，装备要完成使命任务，还必须具备“快速响应能力”“生存能力”“指挥与控制能力”“机动能力”。

（2）任务适用性指标分解：根据任务适用性定义，可以从满足任务要求的角度和适应任务环境的角度对任务适用性指标进行分解。其主要影响因素有：可靠性、维修性、测试性、标准化、安全性、保障性和人机适用性等。因此，任务适用性可以分解为：装备可靠性、装备维修性、装备测试性、装备标准化、装备保障性、人机适用性和环境适用性等。

（3）在役适用性指标分解：①从装备性能和状态保持方面；②从装备与人、装备与装备的合理性方面；③从服役期经济性方面。因此，在役适用性指标可分解为：稳定运行状况、适应任务程度、服役期经济性等。

（4）体系适用性指标分解：主要考虑装备在特定装备体系中的融合能力和贡献率，因此将其下一级指标分解为体系融合度和体系贡献率。

（5）指标体系框架：根据对任务效能、任务适用性、在役适用性和体系适用性的影响因素分析，分解除了上述指标的下一层指标，得到如图2 所示的航天装备试验指标体系框架。

图2 航天装备试验指标体系框架

3 装备可靠性指标优化方法

航天装备指标多而且复杂，其效能指标呈现混合数据类型的状态，以可靠性指标如何优化为例进行对比分析。近年来，粒子群优化算法、拉格朗日乘数法、人工免疫算法等广泛应用于可靠性指标分配领域[5]。结合复杂多阶段任务的航天系统可靠性设计与分析工作特点，综合考虑航天装备系统复杂程度等因素，针对系统可靠性指标分配问题，试用权衡分析进行可靠性指标分配。

3.1 可靠性指标分配方法

目前已有很多实用的可靠性指标分配方法，如AGREE 分配法、等分配法、加权分配法、评分分配法等，综合以上方法进行方法描述和比较（表1）。航天装备的系统可靠性分配指标与多种因素相关，要考虑到航天系统复杂程度、技术成熟度、重要程度、环境条件、任务时间等因素更加准确地进行各分系统可靠性指标权衡优化[6]。以上方法各有所长，但也都存在不足，有些方法没有考虑系统之间的差异，难以支撑型号可靠性分配实际工作。

表1 可靠性指标分配方法对比

3.2 加权

本文在普遍评分分配法的基础上，加入了基于权衡分析的加权因子，不再单从各单元或子系统所占总分值比例角度判断子系统重要程度。先设置一组交叉影响矩阵（图3）。

图3 交叉影响矩阵

P1，P2，…，Pn是装备系统关键子系统，k 为比例系数。由于各子系统自身不产生自扰，所以矩阵对角线元素均为零。对比时两子系统和为10，较为重要的子系统得分应大于5 即：

将矩阵中每行进行相加得ωi，则该行子系统加权系数：

其中，S 为被测装备关键子系统的数量；ωi为各比例系数数值之和；为所有行比例系数之和。

航天装备以实际测试开始为基准，主要用于分配整个被测装备的基本可靠性，通常用于体系指标细化至各子系统指标的阶段，也是方案设计阶段。

4 实例分析

以某型航天器系统为例，假设该航天器由结构分系统、机构分系统、热控分系统、电源分系统、测控分系统和动力分系统组成，综合权衡分析各种关键子系统的相互重要程度，并将整个航天器的可靠性指标分配给各关键子系统（表2）。

表2 某航天器子系统评分

计算结构分系统和机构分系统之间加权分数所占比例系数：

以此方法依次算出其他子系统的比例系数，构成优先程度评估矩阵（表3）。

表3 某航天器子系统优点程度矩阵

带入式（2）进行计算，得出结构分系统W1=0.21，W2=0.19，W3=0.18，W4=0.16，W5=0.15，W6=0.11，由此得出该航天器6 个分系统可靠性指标分配权重。

5 结论

按照航天器4 个顶层指标来划分航天器指标的合理性，利用权衡分析进行可靠性指标分配具有借鉴意义。