CN113627747A - 虚拟维修训练过程的考核评估方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟维修训练过程的考核评估方法，通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，建立虚拟维修训练评价指标体系；根据虚拟维修训练评价指标体系建立评价指标集，根据评价指标集构建评价指标权重；对评价指标权重进行一致性检验，若满足一致性，则计算训练人员的总得分；否则重新确定评价指标的评价指标权重。基于标准维修操作流程为基础，建立统一、科学的训练考核评估标准，实现标准化考核评估训练，提高培训质量和训练水平；可实现多任务、多学员考核不受空间、时间等外部条件的限制，大大提高培训效率，减少培训成本。

Description

虚拟维修训练过程的考核评估方法及系统
技术领域
本发明涉及装备维修考核评估技术领域，具体地指一种虚拟维修训练过程的考核评估方法及系统。
背景技术
装备维修是保证装备正常运行必不可少的环节，传统的、基于实装的战斗和维修训练模式会造成部件消耗，会导致装备的严重磨损，影响装备的完好性，严重时还会引起安全事故。同时，受到装备数量和实弹射击环境、维修场地等多种因素的限制，基于实装的战斗和维修训练无法大规模、常态化地开展，导致装备的直接操作者对于实战操作和简单故障的实际修理能力较弱。
在学员的考核方面，现有的维修训练考核主要是根据教员现场观看学员在考试时的维修技术来评判，这种评判方法受人为因素的影响较大；另外，有多名学员均需要考核时，只能单人依次进行，完成全部学员的考核时间也较长，考试效率较低。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种提高考核效率和减少了人为因素对考核影响的虚拟维修训练过程的考核评估方法及系统。
为实现此目的，本发明所设计的虚拟维修训练过程的考核评估方法，包括如下步骤：
1)通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，建立虚拟维修训练评价指标体系；
2)根据虚拟维修训练评价指标体系建立评价指标集，根据评价指标集构建评价指标权重；
3)对评价指标权重进行一致性检验，若满足一致性，则计算训练人员的总得分；否则重新确定评价指标的评价指标权重。
进一步地，所述虚拟维修训练评价指标体系包括操作完整性A1、操作顺序A2及操作时间A3。
进一步地，所述评价指标集为U＝(u1，u2，u3)，u1为操作完整性A1的评价指标，u2为操作顺序A2的评价指标，u3为操作时间A3的评价指标。
进一步地，构建所述评价指标权重过程为：
根据评价指标集构建矩阵(aij)3×3，其中，i为行、j为列，aij≥0、aii＝1且aij＝1/aji(i,j＝1,2,3)；
先用评价指标集中的单因素un(n＝1,2,3)作为单因素评判，评价指标un的单因素评价子集为(rn1，rn2，rn3)，rn1为因素un与因素u1相比确定的标度值，其中，C1表示根据比率标度法构成总的评价矩阵C1：
Figure BDA0003173958980000021
根据公式|C1-λE|＝0计算评价矩阵C1的最大特征根λmax，其中，E为单位矩阵、λ为特征根；根据公式(C1-λmaxE)X＝0计算最大特征根λmax对应的特征向量X＝{X1,X2,X3}，归一化处理得到指标权重向量
Figure BDA0003173958980000022
进一步地，所述一致性检验的具体过程为：
偏差一致性指数为CI＝(λmax-q)/(q-1)，q＝3，RI为随机一致性指数且为常数，则相对一致性指数CR＝CI/RI；若CR<0.1时，认为判断矩阵C1具有满意的一致性，则指标权重向量W就是要确定的指标权重向量，若CR≥0.1时，则重新调整判断矩阵的元素。
进一步地，所述计算训练人员的总得分具体过程为：
设标准维修操作步骤集合为B＝{b1，b2，…，bm}，m为标准维修操作总步骤，bp代表第p步操作，p＝1、2、……、m，vp为第p步操作权重，由层次分析法确定构成标准维修操作步骤评价矩阵
Figure BDA0003173958980000031
若训练人员在实际操作过程中漏掉了操作步骤bs，则训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)＝E1(1-vS),vS为第s步操作权重；若训练人员在实际操作过程中漏掉了操作步骤bs、bk，则训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)＝E1[1-(vS+vk)]，vk为第k步操作权重；依次类推计算出训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)；
对于标准维修操作步骤集合B，设Csk(s>k)表示第s步操作与第k步操作顺序颠倒对维修结果产生不良影响的程度，Csk为设定值，且所有可能的逆序权值之和为1即
Figure BDA0003173958980000032
若实际维修操作中逆序权值之和为Cw，Cw∈(0,1)则训练人员对于操作顺序指标所得分数D(A2)＝E1(1-Cw)；
设规定的维修操作时间为Tb，单位为min，训练人员维修训练实际操作时间为Ta，单位为min，则训练人员对于操作时间指标所得分数
Figure BDA0003173958980000033
式中p、q为整数，即当Ta>Tb时，每超出p分钟训练人员所得分数就减少q分；
训练人员的所得总分数
D＝W1D(A1)+W2D(A2)+W3D(A3)。
还提供一种虚拟维修训练过程的考核评估系统，所述系统包括：
虚拟维修训练评价指标体系构建模块，通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，建立虚拟维修训练评价指标体系；
评价指标权重构建模块，根据虚拟维修训练评价指标体系建立评价指标集，根据评价指标集构建评价指标权重；
训练人员总得分计算模块，对评价指标权重进行一致性检验，若满足一致性，则计算训练人员的总得分；否则重新确定评价指标的评价指标权重。
本发明的有益效果在于：
1)统一考核评估训练标准，提高培训水平
集合专业教员根据舰炮装备维修的结构特点和原理，对每一个故障的维修制定标准操作步骤和操作规程，形成标准维修操作流程，并存储于数据库中；基于标准维修操作流程为基础，建立统一、科学的训练考核评估标准，实现标准化考核评估训练，提高培训质量和训练水平。
2)提高装备维修训练实战化水平
丰富了技、维修实战训练考核手段，提高了装备维修训练实战化水平；同时，可实现多任务、多学员考核不受空间、时间等外部条件的限制，大大提高培训效率，减少培训成本。
3)实现维修考评的智能化
通过对考核过程中的实时操作数据与标准数据库的对比分析，可对学员的考核结果给出一个科学的、数字化的考试“成绩”；其次实操考核，通过贴近实操背景，设置不同的任务作为考核内容，通过完成情况，进行量化评判；运用数字化技能考核成绩，全面评价学员的综合能力，为评测队员提供科学依据，为选人、用人提供参考。
附图说明
图1为本发明系统原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
虚拟维修训练过程的考核评估方法，具体包括如下步骤：
1)虚拟维修训练评价指标体系建立
通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，建立评虚拟维修训练评价指标体系来实现对虚拟维修训练的评价；
采用的评价方法是基于标准维修操作流程，通过虚拟维修训练系统记录训练人员的实际维修操作流程，实际维修操作流程与标准维修操作流程进行对比，建立虚拟维修训练评价指标体系来实现对虚拟维修训练的评价。因此，在评价指标的选择上，要根据评价指标建立的全面性、必要性和可操作性原则，充分考虑实际维修操作流程与标准维修操作流程的相关性，建立由操作完整性A1、操作顺序A2及操作时间A3构成的虚拟维修训练评价指标体系。
2)虚拟维修训练评价方法
2.1)确定评价指标集
根据虚拟维修训练评价指标体系建立评价指标集U＝(u1，u2，u3)，u1为操作完整性A1的评价指标，u2为操作顺序A2的评价指标，u3为操作时间A3的评价指标；
2.2)确定评价指标权重
根据评价指标集构建矩阵(aij)3×3，其中，i为行、j为列，aij≥0、aii＝1且aij＝1/aji(i,j＝1,2,3)；并采用标度法对矩阵中的元素进行赋值形成判断矩阵，判断矩阵的标度定义如表2：
表1 1～9比率标度法
标度 定义
1 两个元素相比，具有同样的重要性
3 两个元素相比，前者比后者稍微重要
5 两个元素相比，前者比后者明显重要
7 两个元素相比，前者比后者非常重要
9 两个元素相比，前者比后者极端重要
2、4、6、8 两个相邻判断元素的中间值
先用评价指标集中的单因素un(n＝1,2,3)作为单因素评判，评价指标un的单因素评价子集为(rn1，rn2，rn3)，rn1为因素un与因素u1相比确定的标度值，其中C1表示根据1～9比率标度法构成总的评价矩阵C1：
Figure BDA0003173958980000061
通过公式|C1-λE|＝0(E为单位矩阵、λ为特征根)计算评价矩阵C1的最大特征根λmax及公式(C1-λmaxE)X＝0计算最大特征根λmax对应的特征向量X＝{X1,X2,X3}，归一化处理得到指标权重向量
Figure BDA0003173958980000062
一致性检验。偏差一致性指数为CI＝(λmax-q)/(q-1)，q＝3，随机一致性指数RI为常数，如表2所示。则相对一致性指数CR＝CI/RI。CR<0.1时，认为判断矩阵C1具有满意的一致性，则指标权重向量W就是要确定的指标权重向量，CR≥0.1时，则重新调整判断矩阵的元素。
表2平均随机一致性RI的值
矩阵阶数 1 2 3 4 5 6 7 8
RI 0 0 0.52 0.89 1.12 1.26 1.36 1.41
2.3)评价指标值计算
对训练人员进行维修训练的评价，最终将以一个分数来评判训练人员的维修水平。首先设定每个评价指标对应的总分值为E1分，评价指标值的计算实质上就是确定训练人员对于评价指标所得的分数。
a)操作完整性。操作完整性的评价指标的选择目的主要是检查训练人员在故障维修操作过程中是否有遗漏操作步骤。通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，检查训练人员在实际维修操作过程中是否有遗漏操作步骤，并根据实际维修操作步骤缺失项来计算训练人员对于操作完整性评价指标所得的分数。设标准维修操作步骤集合为B＝{b1，b2，…，bm}，m为标准维修操作总步骤，bp代表第p步操作，p＝1、2、……、m，vp为第p步操作权重，由AHP法(层次分析法)确定，构成标准维修操作步骤评价矩阵
Figure BDA0003173958980000071
Figure BDA0003173958980000072
若训练人员在实际操作过程中漏掉了操作步骤bs，则训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)＝E1(1-vS),vS为第s步操作权重；若训练人员在实际操作过程中漏掉了操作步骤bs、bk，则训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)＝E1[1-(vS+vk)]，vk为第k步操作权重；依次类推计算出训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)；
b)操作顺序。在装备维修过程中，维修操作顺序是非常重要的。操作顺序的变化不仅影响维修结果，甚至会危及装备和人身安全。因此，在维修训练评价中，操作顺序是一个重要评价指标。对操作顺序评价，采取实际维修操作流程与标准维修操作流程的逆序来计算，对于标准维修操作步骤集合B，设Csk(s>k)表示第s步操作与第k步操作顺序颠倒对维修结果产生不良影响的程度，Csk由专家给出，且所有可能的逆序权值之和为1即
Figure BDA0003173958980000081
如表3所示。如果实际维修操作中逆序权值之和为Cw(Cw∈(0,1))，则训练人员对于操作顺序指标所得分数D(A2)＝E1(1-Cw)
表3操作逆序权值
Figure BDA0003173958980000082
c)操作时间。在虚拟维修训练中，操作时间的长短直接反映训练人员对维修操作的熟练程度和技能水平，因此，在维修训练评价中要考虑到整个维修操作过程所消耗的时间.设规定的维修操作时间为Tb(Tb由专家预先设定，单位为min)，训练人员维修训练实际操作时间为Ta(单位为min)，则训练人员对于操作时间指标所得分数
Figure BDA0003173958980000083
式中p、q为整数，即当Ta>Tb时，每超出p分钟训练人员所得分数就减少q分，p、q由专家根据实际打分规则给出。
2.4)评价结果计算
训练人员最后的评价结果，即训练人员整个维修操作的最后所得分数，是上述三项指标得分之和，训练人员的所得总分数
D＝W1D(A1)+W2D(A2)+W3D(A3)。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种虚拟维修训练过程的考核评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，建立虚拟维修训练评价指标体系；
2)根据虚拟维修训练评价指标体系建立评价指标集，根据评价指标集构建评价指标权重；
3)对评价指标权重进行一致性检验，若满足一致性，则计算训练人员的总得分；否则重新确定评价指标的评价指标权重。
2.根据权利要求1所述虚拟维修训练过程的考核评估方法，其特征在于：所述虚拟维修训练评价指标体系包括操作完整性A1、操作顺序A2及操作时间A3。
3.根据权利要求2所述虚拟维修训练过程的考核评估方法，其特征在于：所述评价指标集为U＝(u1，u2，u3)，u1为操作完整性A1的评价指标，u2为操作顺序A2的评价指标，u3为操作时间A3的评价指标。
4.根据权利要求3所述虚拟维修训练过程的考核评估方法，其特征在于：构建所述评价指标权重过程为：
根据评价指标集构建矩阵(aij)3×3，其中，i为行、j为列，aij≥0、aii＝1且aij＝1/aji(i,j＝1,2,3)；
先用评价指标集中的单因素un(n＝1,2,3)作为单因素评判，评价指标un的单因素评价子集为(rn1，rn2，rn3)，rn1为因素un与因素u1相比确定的标度值，其中，C1表示根据比率标度法构成总的评价矩阵C1：
Figure FDA0003173958970000011
根据公式|C1-λE|＝0计算评价矩阵C1的最大特征根λmax，其中，E为单位矩阵、λ为特征根；根据公式(C1-λmaxE)X＝0计算最大特征根λmax对应的特征向量X＝{X1,X2,X3}，归一化处理得到指标权重向量
Figure FDA0003173958970000021
5.根据权利要求4所述虚拟维修训练过程的考核评估方法，其特征在于：所述一致性检验的具体过程为：
偏差一致性指数为CI＝(λmax-q)/(q-1)，q＝3，RI为随机一致性指数且为常数，则相对一致性指数CR＝CI/RI；若CR<0.1时，认为判断矩阵C1具有满意的一致性，则指标权重向量W就是要确定的指标权重向量，若CR≥0.1时，则重新调整判断矩阵的元素。
6.根据权利要求4所述虚拟维修训练过程的考核评估方法，其特征在于：所述计算训练人员的总得分具体过程为：
设标准维修操作步骤集合为B＝{b1，b2，…，bm}，m为标准维修操作总步骤，bp代表第p步操作，p＝1、2、……、m，vp为第p步操作权重，由层次分析法确定构成标准维修操作步骤评价矩阵
Figure FDA0003173958970000022
若训练人员在实际操作过程中漏掉了操作步骤bs，则训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)＝E1(1-vS),vS为第s步操作权重；若训练人员在实际操作过程中漏掉了操作步骤bs、bk，则训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)＝E1[1-(vS+vk)]，vk为第k步操作权重；依次类推计算出训练人员对于操作完整性指标所得分数D(A1)；
对于标准维修操作步骤集合B，设Csk(s>k)表示第s步操作与第k步操作顺序颠倒对维修结果产生不良影响的程度，Csk为设定值，且所有可能的逆序权值之和为1即
Figure FDA0003173958970000023
若实际维修操作中逆序权值之和为Cw，Cw∈(0,1)则训练人员对于操作顺序指标所得分数D(A2)＝E1(1-Cw)；
设规定的维修操作时间为Tb，单位为min，训练人员维修训练实际操作时间为Ta，单位为min，则训练人员对于操作时间指标所得分数
Figure FDA0003173958970000031
式中p、q为整数，即当Ta>Tb时，每超出p分钟训练人员所得分数就减少q分；
训练人员的所得总分数
D＝W1D(A1)+W2D(A2)+W3D(A3)。
7.一种虚拟维修训练过程的考核评估系统，其特征在于：所述系统包括：
虚拟维修训练评价指标体系构建模块，通过实际维修操作流程与标准维修操作流程作对比，建立虚拟维修训练评价指标体系；
评价指标权重构建模块，根据虚拟维修训练评价指标体系建立评价指标集，根据评价指标集构建评价指标权重；
训练人员总得分计算模块，对评价指标权重进行一致性检验，若满足一致性，则计算训练人员的总得分；否则重新确定评价指标的评价指标权重。
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