Оценка технического уровня семейств автомобилей многоцелевого назначения на основе метода анализа иерархий

УДК 629.113

И.А. Плиев, к.т.н., ФГУП «НАМИ»

Автомобили многоцелевого назначения (АМН) занимают в парке армий ведущих зарубежных стран и в российской армии ведущее положение по общему количеству, количеству размещаемых на их базе объектов вооружения и военной техники и разнообразию выполняемых транспортных работ. С целью обеспечения высокой поагрегатной унификации и снижения стоимости изготовления автомобилей и издержек при их эксплуатации распространение получили семейства АМН, которые представляют собой совокупность транспортных средств с различными колесными формулами. Как правило, в семейство входят автомобили типа 4х4, 6х6 и 8х8, имеющие одинаковые предельные нагрузки на оси. С учетом значимости АМН оценка их технического уровня всегда представляла и представляет для заказчиков и разработчиков такой техники актуальную задачу.

Действующий ОСТ 37.001.426–85 [1], в принципе, позволяет оценить технический уровень и качество АМН, однако вопросы выбора базового образца, коэффициентов весомости единичных и групповых показателей в нем не расписаны. Вызывает нарекание и вхождение тех или иных параметров в отдельные показатели, в частности, в показатель безопасности включены только параметры тормозного пути, что явно недостаточно.

Методика оценки технического уровня АТС многоцелевого назначения [2] позволяет сравнить отечественные и зарубежные автомобили по параметрам, которые доступны из зарубежной военно-технической литературы, и провести, по сути дела, экспресс–анализ выпускаемых и разрабатываемых образцов. Методика позволяет оценить и технический уровень семейства АМН. К числу недостатков экспресс–метода можно отнести тот факт, что ограниченная номенклатура доступных для рассмотрения единичных показателей не позволяет в полной мере оценить влияние на технический уровень автомобилей таких комплексных критериев, как «безопасность», «надежность» и др.

Одной из последних работ, связанной с оценкой эффективности полноприводной автомобильной техники, является работа, выполненная 21 НИИИ МО РФ [3]. Разработанный научно-методический аппарат позволяет оценить эффективность тех или иных образцов полноприводных автомобилей за полный жизненный цикл с учетом их уровня износа, однако не дает ответа на вопрос о степени влияния конструктивных показателей, характеризующих автомобили, на их технический уровень.

В последнее время при оценке технического уровня продукции стал использоваться метод анализа иерархий [4]. Известны работы Фасхиева Х.А., Дубенского М.Я., Постникова М.В., Лошакова В.И. и др., в которых оценивается технический уровень автомобильной и гусеничной техники различного класса и назначения с использованием данного метода. Метод анализа иерархий имеет аналогии с теорией вероятности, теорией графов, синергетикой и нашел широкое применение при разработке экспертных систем в самых различных областях знаний. Однако для детального исследования автомобилей многоцелевого назначения, а тем более, их семейств, он не использовался.

Суть метода заключается в попарном сопоставлении критериев с использованием разработанной Т. Саати шкалой соотношений (табл. 1). Сопоставления типа «лучше — хуже и насколько» присуще человеческому мышлению и позволяет проводить анализ сложных систем даже без наличия каких-либо количественных значений тех или иных критериев или показателей. Кроме того, Т Саати доказывает, что способность мозга ограничена сравнением более чем 7+-2 элементов одновременно.


Первый этап заключается в построении иерархической схемы, где наверху находится обобщенный критерий сравнения, то есть окончательный результат оценки так называемой альтернативы, выраженный определенным числом меньше 1. Промежуточные уровни иерархии образуют составные критерии, по которым определяются менее сложные свойства. Нижний критериальный уровень составляют простейшие критерии (показатели), по которым возможно непосредственное сравнение альтернатив. Именно альтернативы находятся в основании иерархической схемы, то есть те конкретные варианты (в нашем случае — модели автомобилей), которые, собственно, и сравниваются. Надо отметить, что метод иерархий не позволяет оценивать свойства какого-либо одного объекта, так как его обобщенный критерий сравнения будет всегда равен единице.

На втором этапе строятся матрицы попарных соотношений значимости критериев (свойств, показателей) на различных уровнях иерархии (табл. 2), определяется собственный вектор матрицы каждого из ее элементов, проводится их нормализованная оценка и ранжирование. Каждый критерий (свойство, показатель) можно оценить относительно глобального приоритета, то есть получить его абсолютную значимость. И если на первом критериальном уровне нормализованная оценка вектора приоритета того или иного критерия и будет глобальным приоритетом, то на последующем, более низком уровне, глобальный приоритет того или иного свойства будет равен произведению нормализованной оценке вектора приоритета этого свойства на величину глобального приоритета критерия, в который это свойство входит. Соответственно, сказанное соблюдается для более нижних уровней.


Если c i, j является целым числом более 1, то критерий Аi превосходит по значимости критерий Аj. Если c i, j — число менее 1, то критерий Аj превосходит критерий Аi. При заполнении матрицы изначально сравниваются критерии, которые находятся над диагональю единиц (одинаковыми критериями), сравнительная оценка значимости критериев ниже диагонали единиц получается автоматически в виде обратной величины от тех же пар критериев.

При расчетах определяется также индекс согласованности (ИС), который дает информацию о степени нарушения согласованности. Вместе с матрицей парных сравнений мы имеем меру оценки степени отклонения от согласованности.

Сначала суммируется каждый столбец суждений (табл. 2), затем сумма первого столбца умножается на величину первой компоненты нормализованного вектора приоритетов, сумма второго столбца — на вторую величину компоненты и т.д. Затем полученные числа суммируются. Таким образом, можно получить величину, характеризующую наибольшее собственное значение матрицы суждений и обозначаемую


Индекс согласованности сравнивается со случайным индексом, сгенерированным случайным образом по шкале от 1 до 9 обратно симметричной матрицы с соответствующими обратными величинами элементов. В таблице 3 даны средние согласованности для случайных матриц разного порядка.


Индекс согласованности, поделенный на значение случайной согласованности, в зависимости от размера матрицы дает отношение согласованности, которое должно быть меньше 10%. В некоторых случаях допускается 20%, в противном случае необходимо проверить свои рассуждения. Для матриц с числом сравниваемых элементов n=1 и n=2 принимается отношение согласованности, равное 0.

Для сравниваемых альтернатив (в нашем случае — моделей автомобилей) строятся матрицы попарных сравнений по количеству единичных показателей и заполняются оценками, выраженными в баллах шкалы Саати. В отдельных случаях можно использовать при составлении матрицы численные значения отдельных единичных показателей. Полученные значения глобальных приоритетов рассматриваемых альтернатив по каждому из простейших показателей складываются и могут быть оценены как на каждом уровне иерархической схемы, так и на уровне обобщенного критерия сравнения.

Рассмотрим использование метода иерархий Т. Саати применительно к автомобилям многоцелевого назначения. На рис. 1 представлена разработанная автором иерархическая структура критериев, свойств и единичных показателей, определяющих технический уровень автомобилей многоцелевого назначения. К числу критериев решено отнести: базовые свойства, безопасность, подвижность, надежность, технологичность и специальные свойства. Подход с выделением в отдельный критерий специальных свойств позволяет по данной методике провести анализ не только АМН, но и автомобилей «двойного» назначения путем исключения из рассматриваемых критериев специальных свойств.


В числе критериев не выделен отдельно такой критерий, как «Живучесть», под которым понимается способность противостоять климатическим воздействиям, поражающим факторам обычного оружия, поражающим факторам оружия массового поражения. В отдельных работах в критерий «Живучесть» включают, кроме названных, такие свойства, как «Скрытность», а также «Эргономику и обитаемость». Исходя из желания сделать универсальную методику, а также из-за того факта, что в тактико-технических заданиях на АМН последних лет под живучестью и стойкостью к внешним воздействиям понимают только три первых из названных выше свойств, было решено свойства «Скрытность», «Защита от обычного оружия», «Защита от ОМП» выделить в критерий «Специальные свойства», а свойства «Эргономика и обитаемость» и «Стойкость к внешним воздействующим факторам (ВВФ)» отнести по их принадлежности к критерию «Безопасность». Следует отметить, что критерий «Безопасность» понимался при составлении ТТЗ на АМН со стороны заказчика достаточно узко и не соответствовал тем разнообразным требованиям, которыми обладают Правила ЕЭК ООН и Глобальные технические правила в части безопасности конструкции автомобилей.

Такие свойства как «Компоновка», «Показатели масс», «Габаритные показатели», «Топливная экономичность» и «Стоимостные показатели» были отнесены к категории «Базовые свойства», так как они действительно являются определяющими и их затруднительно отнести к другим рассматриваемым критериям. Введение в критерий стоимостных показателей говорит о желании оценить технический уровень АМН еще и с экономических позиций, что является немаловажным в условиях сегодняшних реалий.

Критерий «Надежность» по входящим в него свойствам соответствует перечню свойств, задаваемых в ТТЗ на АМН.

Соответственно требования к эксплуатации, хранению, удобству технического обслуживания и ремонта, задаваемые в ТТЗ, сконцентрированы в критерии «Технологичность». Сюда же введено свойство, имеющее прямое отношение к технологичности конструкций — «Унификация».

Одним из основных критериев, оценивающих уровень АМН, является критерий «Подвижность», причем не в узком смысле этого критерия, под которым понимается возможность передвижения от одной точки местности до другой за определенное время, а совокупность свойств, определяющих способность автомобилей к выполнению боевой или транспортной операции при любых дорожно-климатических условиях за минимальное время.

Программа по расчету технического уровня АМН методом анализа иерархий была подготовлена в электронных таблицах Microsoft Office Excel, что позволяет оперативно вносить в данную программу какие–либо изменения и дополнения, при этом обеспечивается наглядность результатов расчета как в цифровом, так и в графическом виде.

Ранжирование свойств АМН (табл. 4) показало, что к числу важнейших свойств для данных автомобилей относятся: тягово-скоростные свойства, опорная проходимость, плавность хода, управляемость, устойчивость, тормозные свойства, безотказность, эргономика и обитаемость, прочность кабин грузовых автомобилей, стойкость к воздействию внешних факторов.


Продолжение читайте в следующем номере.

Список литературы

1. ОСТ 37.001.426–85 Система показателей качества продукции. Автомобили многоцелевого назначения. Номенклатура показателей и методы оценки технического уровня и качества. Министерство автомобильной промышленности. М.: 1999 — 15 с.

2 . Плиев И.А., Вержбицкий А.Н. Методика оценки технического уровня АТС многоцелевого назначения // Автомобильная промышленность. — 1999. — № 11. — С. 34 — 36.

3. Методы оценки эффективности полноприводной автомобильной техники. Под общей редакцией Шипилова В.В. — Бронницы, 2005. — 144 с.

4. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.: Радио и связь, 1993. — 278 с.