中国指挥与控制学会会刊 
在国际和周边局势动荡多变的时代背景下,装备研制项目成为关系到国家安全和发展利益的重要基石。鉴于这类项目往往具有研制周期长、技术难度大、投资风险高等特点,对全过程质量评估影响因素进行准确分析显得尤为关键,它是确保装备研制项目质量评估全面、有效的核心环节。
传统的质量评估方法往往缺乏系统性和全面性,难以准确捕捉所有影响因素以及因素间的相互关系。基于此,本文从全过程出发,通过二维质量管理坐标系和对抗解释结构模型(adversarial interpretive structure model,简称AISM)[1],揭示出复杂系统中各因素的内在联系和相互作用,旨在为装备研制项目质量管理提供参考。
1 装备研制项目全过程质量评估影响因素分析原则
装备研制项目是极其复杂且高度专业的项目,其全过程影响因素并非简单地将一系列因素堆砌或随意拼凑,而是基于特定原则构建而成,并能反映装备研制项目全过程质量状况的集合。设计全过程质量评估影响因素应遵循以下原则。
1.1 系统全面性
1.2 客观科学性
设计质量评估影响因素必须以科学理论为基础,选取的各因素在概念上要科学准确,能够客观反映装备研制项目全过程的特征和评估对象的真实情况,减少评估人员对项目全过程的主观性。不论运用何种评估手段或构建何种数学模型,其影响因素都必须基于客观现实的描述与表达[4]。
1.3 可量化
装备研制项目全过程质量是一个涉及多维度、多层次影响因素的抽象概念,要保证最终能够通过数学模型进行准确评估,所有影响因素必须是可量化的。因此,研究人员在分析影响因素时,选取的定性因素必须能够按照某种标准赋值,使其在正确反映影响因素性质的同时转化为可测、可量化因素,便于后续的评估工作。
2 装备研制项目全过程质量评估影响因素分析
2.1 建立二维质量管理坐标系
在进行影响因素分析时,研究人员应当以系统化的思路和方法作为指导。二维质量管理坐标系就是基于系统工程思想而建立的一种全过程质量管理模型。
本文通过构建二维质量管理坐标系,可以将装备研制项目全过程中可能出现的所有影响因素集成在一个直角坐标系中。该坐标系的所有坐标轴均从原点展开,且两个坐标轴共同界定了项目全过程周期的空间范围,这意味着所有影响因素最终都对项目整体产生作用。在这一坐标系内,每个点都是独立的,每个阶段都有其对应的影响因素,且每个影响因素都能得到精准定位与深入分析。实际上,质量管理坐标系的构建过程本身就是一个对影响因素进行分析、整理和归纳的逻辑过程。该坐标系为整个项目质量评估影响因素的识别与分析提供了清晰的逻辑框架,是构建质量评估影响因素的有力工具。
2.2 引入影响因素分析统计表
基于二维质量管理坐标系,本文将坐标系中的x轴和y轴分别进行归类,并结合研制项目质量评估实际情况,对各影响因素进行分析,引入影响因素分析统计表,形成包括研制阶段、坐标点、内容和对应分析4个方面的二维表格,如表1所示。
表1 质量影响因素分析统计表Tab.1 Statistical table for analysis of quality influencing factors |
| 研制阶段 | 坐标点 | 内容 | 对应分析 |
|---|---|---|---|
| 论证立项阶段/ 方案设计阶段/ 样机研制阶段/ 试验鉴定阶段/ 列装定型阶段 | F(xi,yi) | 影响因素1 | 对应分析1 |
| F(xi,yi) | 影响因素2 | 对应分析2 | |
| … | … | … | |
| F(xi,yi) | 影响因素n | 对应分析n |
2.3 全过程质量评估影响因素分析
2.3.1 论证立项阶段影响因素分析
在装备研制项目开始即项目论证立项阶段,研究人员需通过作战需求论证、装备需求论证和战术技术指标论证等,分析系统概念、初步可行性和环境因素是否符合要求,编制研制总要求,确定项目质量管理目标,并对技术、经费、周期、保障条件等因素进行综合权衡后选出最佳方案。因此,论证立项阶段质量评估的影响因素主要有项目可行性研究、项目质量管理目标、项目研制周期的合理性、项目环境因素等,如表2所示。
表2 论证立项阶段质量评估影响因素分析表Tab.2 Analysis table of influencing factors of argumentation and project approval stage |
| 研制阶段 | 坐标点 | 内容 | 对应分析 |
|---|---|---|---|
| 论证立 项阶段 | F(1,1) | 项目可行 性研究 | 确保技术、经济、周期及保障可行性,为质量评估奠定坚实基础。 |
| F(1,2) | 项目质量 管理目标 | 明确、量化且可追踪的质量管理目标,能够确保项目质量持续改进。 | |
| F(1,3) | 项目研制周 期的合理性 | 平衡时间、成本与质量,确保研制周期既不过短也不过长。 | |
| F(1,4) | 项目环境 因素 | 及时响应环境变化,调整项目策略,保障项目高质量标准。 |
2.3.2 方案设计阶段影响因素分析
表3 方案设计阶段质量评估影响因素分析表Tab.3 Analysis table of influencing factors of scheme design stage |
| 研制阶段 | 坐标点 | 内容 | 对应分析 |
|---|---|---|---|
| 方案 设计 阶段 | F(2,1) | 设计任务书 的规范性 | 规范的设计任务书确保设计方向明确,预防偏离和质量风险,为项目奠定坚实基础。 |
| F(2,2) | 质量管理体 系的完备率 | 完备的质量管理体系全面覆盖项目各阶段,预防质量问题,提高项目执行效率和整体质量。 | |
| F(2,3) | 质量规划 的有效性 | 有效的质量规划,制定切实可控的措施,适应项目变化,确保项目在复杂环境中仍能维持高质量。 | |
| F(2,4) | 关键技术 的成熟度 | 关键技术的成熟度直接影响项目质量,成熟技术降低风险,提高可靠性,确保项目技术层面的质量可控。 |
2.3.3 样机研制阶段影响因素分析
表4 样机研制阶段质量评估影响因素分析表Tab.4 Analysis table of influencing factors of prototype development stage |
| 研制阶段 | 坐标点 | 内容 | 对应分析 |
|---|---|---|---|
| 样机 研制 阶段 | F(3,1) | 研制风险 管理 | 有效识别并控制风险,减少研制过程中的不确定性,保障项目质量。 |
| F(3,2) | 研制设备 及材料 | 选用的研制设备及材料直接影响装备性能和研制质量。 | |
| F(3,3) | 技术人员 综合素质 | 技术人员专业能力和综合素质直接决定研制水平。 | |
| F(3,4) | 关键节点及质 量保证措施 | 明确关键节点,实施针对性质量保证措施,确保关键步骤质量可控。 | |
| F(3,5) | 质量计划 实施情况 | 质量保障的关键,需定期检查质量计划的实施情况,及时调整优化。 | |
| F(3,6) | 质量缺陷 整治 | 及时发现并整治质量缺陷,防止缺陷扩散,确保质量符合设计要求。 | |
| F(3,7) | 合同条款 约束力 | 合同条款明确责任和义务,增强约束力,促进研制质量提升。 | |
| F(3,8) | 进度与质量间 的协调管理 | 平衡进度与质量,避免过度追求速度而忽视质量,确保过程平稳有序。 | |
| F(3,9) | 研制条件 建设情况 | 良好的研制条件是质量保障的基础,加强条件建设,保障研制质量。 |
2.3.4 试验鉴定阶段影响因素分析
试验鉴定阶段的主要任务是对装备进行全面系统的考核与验证,开展环境考核试验和寿命考核试验,通过研制与作战试验鉴定,对装备的使用要求和性能指标进行全面系统的考核。该阶段的主要影响因素包括性能试验的全面性、试验设备的适用性、状态鉴定质量管理等。如表5所示。
表5 试验鉴定阶段质量评估影响因素分析表Tab.5 Analysis table of influencing factors of test and evaluation stage |
| 研制阶段 | 坐标点 | 内容 | 对应分析 |
|---|---|---|---|
| 试验鉴 定阶段 | F(4,1) | 性能试验 的全面性 | 全面覆盖装备性能与可靠性,确保性能试验无遗漏,为装备定型提供可靠依据。 |
| F(4,2) | 试验设备 的适用性 | 试验设备需满足设计要求,确保试验数据准确,为装备定型决策提供有力支持。 | |
| F(4,3) | 状态鉴定 质量管理 | 通过状态鉴定质量管理,识别潜在问题,为列装定型阶段的质量提供坚实保障。 |
2.3.5 列装定型阶段影响因素分析
表6 列装定型阶段质量评估影响因素分析表Tab.6 Analysis table of influencing factors of induction and type approval stage |
| 研制阶段 | 坐标点 | 内容 | 对应分析 |
|---|---|---|---|
| 列装定 型阶段 | F(5,1) | 技术状态 的稳定性 | 稳定的技术状态能够确保装备在不同批次生产及长期使用中性能一致。 |
| F(5,2) | 装备生产 条件 | 生产条件满足设计要求,确保装备质量稳定,提高生产效率。 | |
| F(5,3) | 列装定型 审查 | 全面审查列装定型阶段的工作,确保各项要求达标,为装备定型把关。 | |
| F(5,4) | 试验记录满 足要求情况 | 试验记录翔实、准确,满足质量追溯需求,为装备持续改进提供依据。 |
2.3.6 影响因素筛选与确定
根据上述对装备研制项目全过程质量评估影响因素坐标系的初步梳理,本文识别出24个潜在的影响因素。这些因素覆盖了项目各个阶段,涉及人员、技术、流程等多个维度。然而,本文在构建一个实用且高效的评估体系时,过多的评估指标可能会导致评估过程复杂化,进而影响评估结果的准确性和可靠性。因此,研究人员应用统计分析和专家咨询的方式,运用德尔菲法,召集具有专业背景和技术经验的专家,以保留对项目质量影响最显著的关键因素且剔除相对次要或与其他因素相关度高的影响因素为目的,对24个因素进行严格筛选,共删减其中的8个指标,这同时保证了各因素在实际项目管理中的可行性和相关性。筛选出的16个影响因素见表7。
表7 装备研制项目相关影响因素Tab.7 Related influencing factors of equipment development projects |
| 编号 | 影响因素 | 编号 | 影响因素 |
|---|---|---|---|
| S1 | 项目可行性研究 | S9 | 关键节点及质量保证措施 |
| S2 | 项目质量管理目标 | S10 | 研制条件建设情况 |
| S3 | 项目研制周期的合理性 | S11 | 性能试验的全面性 |
| S4 | 设计任务书的规范性 | S12 | 试验设备的适用性 |
| S5 | 质量管理体系的完备率 | S13 | 状态鉴定质量管理 |
| S6 | 关键技术的成熟度 | S14 | 技术状态的稳定性 |
| S7 | 研制设备及材料 | S15 | 装备生产条件 |
| S8 | 技术人员综合素质 | S16 | 列装定型审查 |
3 装备研制项目全过程质量评估影响因素的AISM模型构建
AISM的基本建模流程可以被划分为以下几个主要阶段:根据专家评价结果,构建表示研制项目影响因素关系的邻接矩阵;在邻接矩阵的基础上加入单位矩阵,形成新的矩阵;通过布尔矩阵运算得出可达矩阵;得出一般性骨架矩阵;进行结果优先的正向抽取和原因优先的逆向抽取,构建对抗层级;根据抽取结果绘制对抗有向拓扑层级图。其流程示意图如图2所示。
3.1 构建邻接矩阵
邻接矩阵是一种用于表达系统有向连接图的矩阵形式,能够描述顶点之间的连接关系。对于一个有n个顶点的图,将图的点取作相应的行和列,那么邻接矩阵就是一个n×n的方阵,该方阵是一个二值矩阵即布尔矩阵,其表达如式(1)所示。
$a_{i j}=\left\{\begin{array}{l}1, \text { 从点 } S_{i} \text { 到点 } S_{j} \text { 有连线 (枝) } \\0, \text { 从点 } S_{i} \text { 到点 } S_{j} \text { 无连线 (枝) }\end{array}\right.$
确定研制项目影响因素后,我们邀请15名行业领域内的专家组成专家评价小组,对16个影响因素进行两两比较,经过5轮集中反馈,最终得出16×16的邻接矩阵A,A如式(2)所示。
3.2 构建可达矩阵
可达矩阵是用矩阵形式来描述系统中各元素可达到的路径程度,描述各元素之间的相对位置关系[14]。其计算方法是在邻接矩阵A的基础上加上单位矩阵I,得到的相乘矩阵B经过连续相乘,当矩阵不再变化时,即求得可达矩阵R(K表示两个元素的路径长度)。运算过程如式(3)和(4)所示,据此得出的可达矩阵如式(5)所示。
$\boldsymbol B=\boldsymbol A+\boldsymbol I$
$B=A+I\boldsymbol{B}^{K-1} \neq \boldsymbol{B}^{k}=\boldsymbol{B}^{K+1}=\boldsymbol{R}$
3.3 构建一般性骨架矩阵
给定邻接矩阵后,可达矩阵就唯一确定了,但给定可达矩阵会有多个邻接矩阵与之对应,因此,本文需要建立一个具有最小二元关系个数的邻接矩阵,即一般性骨架矩阵。一般性骨架矩阵是指在不损失系统功能的前提下,通过缩减边数来展示系统要素之间关系的最简矩阵。其计算过程是先将可达矩阵R中的回路当成一个点,变化后的矩阵记为R',然后将重复的路径删除,这一过程即缩点缩边运算[15],利用公式(6)得出结果。一般性骨架矩阵如式(7)所示。在绘制对抗有向拓扑层级图中,一般性骨架矩阵发挥着重要作用,它用于确定系统中各要素之间的层次关系和逻辑联系,通过展示要素间的可达性来构建清晰的层次结构图,从而揭示系统内部的相互作用和影响路径。
$\boldsymbol{S}=\boldsymbol{R}^{\prime}-\left(\boldsymbol{R}^{\prime}-\boldsymbol{I}\right)^{2}-\boldsymbol{I}$
3.4 抽取对抗层级
本文在得出研制项目的可达矩阵后,利用可达集合R(Si)、先行集合Q(Si)和共同集合T(Si)进行对抗层级抽取。可达集合R(Si)是指在可达矩阵中要素对应行值为1的所有要素的集合,表示从Si可以直接或间接到达的所有其他要素。先行集合Q(Si)是指在可达矩阵中要素对应列值为1的所有要素的集合。而共同集合T(Si)是指可达集合R(Si)和先行集合Q(Si)的交集,即T(Si)=R(Si)∩Q(Si)。抽取过程中R(Si)、Q(Si)和T(Si)如表8所示。
表8 对抗层级抽取过程Tab.8 Process of adversarial level extraction |
| i | R(Si) | Q(Si) | T(Si) |
|---|---|---|---|
| S1 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S2 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S3 | 1, 2, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 3 | 3 |
| S4 | 4, 11, 12, 14, 16 | 4 | 4 |
| S15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S6 | 1,2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 6, 8 | 6 |
| S7 | 1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S8 | 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 8 | 8 |
| S9 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S10 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S11 | 11, 12, 14 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 | 11, 12 |
| S12 | 11, 12, 14 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 | 11, 12 |
| S13 | 11, 12, 13, 14 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 15 | 13 |
| S14 | 14 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 | 14 |
| S15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 11,12, 13, 14, 15, 16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 | 1, 2, 5, 7, 9, 10, 15 |
| S16 | 14, 16 | 1, 2, 3, 4, 5,6, 7, 8, 9, 10, 15, 16 | 16 |
UP型层级图以结果优先,抽取规则为T(Si)=R(Si)。如果一个要素的可达集合和共同集合相同,那么,这个要素就会被抽取出来,并放置在层级的上方,每次抽取出来的要素按照由上往下的顺序放置。DOWN型层级以原因优先,抽取规则为T(Si)=Q(Si)。如果一个要素的先行集合和共同集合相同,那么,这个要素就会被抽取出来,并放置在层级的下方,每次抽取出来的要素按照由下往上的顺序放置。最终对抗层级的抽取结果如表9所示。
表9 对抗层级抽取结果Tab.9 Results of adversarial level extraction |
| 层级 | 以结果为导向的UP型 | 以原因为导向的DOWN型 |
|---|---|---|
| 第1层 | 14 | 14 |
| 第2层 | 11,12,16 | 11,12 |
| 第3层 | 4,13 | 13,16 |
| 第4层 | 1,2,5,7,9,10,15 | 1,2,5,7,9,10,15 |
| 第5层 | 3,6 | 6 |
| 第6层 | 8 | 3,4,8 |
3.5 绘制对抗拓扑层级图
4 结果分析
4.1 影响因素层级分析
UP型和DOWN型有向拓扑层级图中都有6层结构,但各影响因素所在层级有所不同。通过博弈对抗分析方法结合层次递阶结构理论,可以将6层影响因素更深层次地划分为根源层影响因素、中间层影响因素和浅表层影响因素。
第五层、第六层为根源层影响因素,在UP型和DOWN型有向拓扑层级图中,这两层都包括3个相同的影响因素,因此,根源层影响因素为项目研制周期的合理性、关键技术的成熟度和技术人员的综合素质,这些因素位于系统的最高层级,构成了系统的基础,对整个系统有长远和根本的影响。
第四层为中间层影响因素,在两种层级图中这一层的影响因素完全相同,又处在层级图的中间,因而此层可作为中间层影响因素,也可以作为辅助判断根源层和浅表层的依据。中间层影响因素位于根源层和浅表层影响因素之间,既受到根源层因素的影响,也对浅表层因素产生影响,包括项目可行性研究、项目质量管理目标、质量管理体系的完备率、研制设备及材料、关键节点及质量保证措施、研制条件建设情况和装备生产条件。中间层因素在系统中起承上启下的作用,是系统稳定性和效能发挥的关键。
第一层、第二层、第三层为浅表层影响因素,在两种层级图中都包括性能试验的全面性、试验设备的适用性、状态鉴定质量管理、技术状态的稳定性和列装定型审查。这些因素受中间层影响,对结果有直接作用,但容易受到多种因素的限制。
我们分析时可以发现,大多数影响因素在两种层级图中所处的层级是相同的,但也有少数影响因素的层级出现了变动。UP型层级图中设计任务书的规范性位于第三层,DOWN型层级图中位于第六层,则将设计任务书的规范性称为活动要素,对活动要素的分析需要针对特定项目进行系统考察,以识别、评估和优化要素对项目成功的影响。
4.2 影响因素关系分析
从层级分析中我们可以发现,项目研制周期的合理性、关键技术的成熟度和技术人员综合素质是研制项目成功的基石,在质量评估中需要首先让根源层影响因素得到满足,才能保证研制项目在质量管理、成本控制等方面不会受到影响;项目可行性研究、项目质量管理目标、质量管理体系的完备率、研制设备及材料、关键节点及质量保证措施、研制条件建设情况和装备生产条件等影响因素贯穿项目的整个生命周期,是研制项目能否成功的关键环节,通过有效地管理和控制,可以使项目的成果和价值最大化;性能试验的全面性、试验设备的适用性、状态鉴定质量管理、技术状态的稳定性和列装定型审查具有明显的阶段特性,相比于根源层和中间层影响因素更易于识别和操作,通过优化这些影响因素,可以有效提升研制项目质量。
5 结束语
综上所述,本文采用AISM对装备研制项目全过程质量评估影响因素进行深入分析。各阶段影响因素经过严格识别和筛选,全面覆盖了研制项目的技术、管理、环境和人员等多个层面,确保了分析的全面性。本文通过对两种对抗的拓扑层级图进行分析,揭示了影响因素之间的关系,明确了它们在装备研制项目质量评估中的不同作用和重要性。通过AISM分析,研究人员可以有效地识别和评估装备研制项目中的关键影响因素,这为装备研制项目的质量评估提供了一个科学、系统和量化的分析框架,也为项目管理和决策提供了科学依据,从而有助于提高项目的成功率。
对装备研制项目进行全过程的质量评估是一个极其复杂、系统化程度极高的问题,对影响因素的分析还可以考虑将AISM与其他决策支持工具结合使用,以增强模型的预测能力和实用性,本文的分析还有待进一步完善与改进。