王　侃， 王金良， 趙東波， 傅光華

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備指揮與管理系， 北京 100072； 2. 裝甲兵工程學(xué)院學(xué)員旅， 北京 100072)

裝甲裝備論證需求滿足度評估方法

王侃1， 王金良1， 趙東波1， 傅光華2

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備指揮與管理系， 北京 100072； 2. 裝甲兵工程學(xué)院學(xué)員旅， 北京 100072)

摘要：針對裝甲裝備論證的現(xiàn)實需要，提出了靜態(tài)和動態(tài)評估相結(jié)合、對抗仿真驗證的需求滿足度評估方法，構(gòu)建了裝甲裝備論證需求滿足度評估方法體系，并通過實例驗證了評估方法的可行性。

關(guān)鍵詞：裝甲裝備論證；需求滿足度；評估方法

隨著裝備技術(shù)含量的不斷提高，裝甲裝備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，綜合集成難度不斷增加，潛在的技術(shù)風(fēng)險也不斷加大，對裝備論證工作提出了更高的要求。新型裝甲裝備的研發(fā)及其創(chuàng)新體系建設(shè)需要充分的論據(jù)和嚴(yán)密的科學(xué)方法對其系統(tǒng)構(gòu)架、主要功能、關(guān)鍵技術(shù)等問題進(jìn)行研究，設(shè)計出裝備需求方案。而裝備需求方案是否科學(xué)合理，還需要通過需求滿足度評估進(jìn)行檢驗。目前，裝備需求滿足度評估運用的方法[1]主要有層次分析法、模糊綜合評價法、灰色聚類分析、馬爾可夫鏈法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)理統(tǒng)計法等，考慮到裝備發(fā)展涉及的因素和變量具有多元性，單一的評估方法很難全面、系統(tǒng)地反映出裝備的特性。為此，筆者采用多種評估方法，通過多視角綜合分析來評估裝甲裝備需求方案的科學(xué)性、可行性，為裝甲裝備的建設(shè)與發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1整體思路

裝備需求滿足度評估是以作戰(zhàn)概念為驅(qū)動，以使命任務(wù)為背景，以縮小能力差距為目標(biāo)，對裝備(型號、系統(tǒng)或體系)需求方案進(jìn)行驗證的過程，其本質(zhì)是把國外同類先進(jìn)裝備性能指標(biāo)值或未來作戰(zhàn)能力需求值作為需求裝備(即新型裝備)的目標(biāo)值，將我軍同類裝備與需求裝備相比較，對單項性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能指標(biāo)以及綜合作戰(zhàn)能力進(jìn)行評估，其評估整體思路如圖1所示。

圖1　需求滿足度評估整體思路

筆者將基于能力指標(biāo)的靜態(tài)評估、基于兵棋推演的動態(tài)評估以及基于對抗仿真的綜合評估3種評估方法關(guān)聯(lián)起來，以裝備性能指標(biāo)特征值為輸入，以多種作戰(zhàn)地形、作戰(zhàn)樣式為背景，以多種推演想定下的體系對抗為條件，通過不同評估過程的互相參照和循環(huán)迭代，系統(tǒng)地回答需求裝備的單項性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能指標(biāo)以及綜合作戰(zhàn)能力的提高程度，同時評估裝備需求方案的科學(xué)性和可行性，3種需求滿足度評估方法的關(guān)系如圖2所示。

圖2　3種需求滿足度評估方法的關(guān)系

2基于能力指標(biāo)的靜態(tài)評估方法

2.1基本內(nèi)涵

基于能力指標(biāo)的靜態(tài)評估方法是指以裝備系統(tǒng)分級、分類的能力指標(biāo)項為基礎(chǔ)，以基于經(jīng)驗的定性判斷和基于數(shù)據(jù)的量化對比為主要手段，按照自下而上、先局部后整體的思路，以指標(biāo)對比的方式，逐項、逐級進(jìn)行能力指標(biāo)評估，重點是對定性指標(biāo)進(jìn)行處理和確定指標(biāo)權(quán)重。假定我軍同類裝備的單項性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能指標(biāo)以及綜合作戰(zhàn)能力指標(biāo)值為1，則有：1)對于有線性對比關(guān)系的需求裝備其能力特征值為同類裝備的倍數(shù)；2)若某項能力特征需要多項指標(biāo)來綜合表征，則應(yīng)對多項指標(biāo)評分進(jìn)行加權(quán)求和，進(jìn)而獲得能力特征值的評分；3)對于需求裝備拓展的能力，其能力特征值評分賦值為10；4)對于暫時難以定量表述的特征，采用專家打分的方法進(jìn)行定性賦值。評估結(jié)果既可單項對比，也可綜合衡量，同時對其他評估方法具有一定的參考作用。

2.2評估過程

2.2.1指標(biāo)處理

指標(biāo)處理是指對能力指標(biāo)進(jìn)行初步判斷和篩選，目的是剔除部分不合理、冗余的指標(biāo)，提高評估效率。

1) 能力指標(biāo)縮減?？s減目的是在保證分析不失真的基礎(chǔ)上減小空間規(guī)模，縮減方法主要有綜合指標(biāo)法、方差分析法、主成分分析法以及分支定界篩選法等。

2) 不確定性指標(biāo)概率分布確定。為確定某項指標(biāo)的概率分布，首先要確定其為何種分布，如：預(yù)估其是均勻分布還是正態(tài)分布，然后采用矩估計法或最大似然估計法來確定相關(guān)分布參數(shù)[2]。

3) 能力指標(biāo)類型判斷與規(guī)范化處理。將各個能力指標(biāo)規(guī)范到同一區(qū)間中，如[0,1]、[0,10]等。能力指標(biāo)類型通常包括效益型、成本型、固定型、區(qū)間型、偏離型和偏離區(qū)間型[3]，各類指標(biāo)的具體規(guī)范化方法參見文獻(xiàn)[4-7]。

2.2.2指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的確定應(yīng)能充分反映被評對象的自然特點及其所處的環(huán)境，應(yīng)盡可能反映評估主體的意圖和策略。權(quán)重確定方法主要有主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法(綜合集成賦權(quán)法)，其中：主觀賦權(quán)法主要有德爾菲法、相對比較法、層次分析法和PATTERN法等，該類方法比較成熟，但主要依賴專家的知識和經(jīng)驗，主觀隨意性較大；客觀賦權(quán)法主要有熵值法、主成分分析法和逼近理想點法等，該類方法雖然客觀性較好，但易出現(xiàn)“重要指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)小而不重要”的不合理現(xiàn)象；組合賦權(quán)法從指標(biāo)集的相對重要性、信息量、獨立性和可信性4個方面，通過一定的算法計算綜合權(quán)重，目前應(yīng)用較為廣泛。靜態(tài)評估指標(biāo)權(quán)重專家打分表如表1所示。

表1　靜態(tài)評估指標(biāo)權(quán)重專家打分表

2.2.3指標(biāo)值獲取

采用Delphi專家評分法獲取指標(biāo)值。為提高評估質(zhì)量，對評估過程進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，變匿名函評為實名研討，按照“單個發(fā)言—共同研討—匿名投票”的順序進(jìn)行研討。通常選擇國內(nèi)同類裝備作為比較對象，能力對比打分表如表2所示。對各項分類指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，并采用雷達(dá)圖進(jìn)行對比分析。

表2　能力對比打分表

3基于兵棋推演的動態(tài)評估方法

3.1基本內(nèi)涵

基于兵棋推演的動態(tài)評估方法是指以靜態(tài)評估結(jié)論為推演目標(biāo)，以裝備性能指標(biāo)特性值為主要輸入條件，以能否達(dá)到推演目標(biāo)作為“任務(wù)成功度”的評判標(biāo)準(zhǔn)，通過多地形、多樣式的推演統(tǒng)計，形成評估結(jié)論[8]。與其他評估方法相比，該類評估方法的特點是“人在回路”，既體現(xiàn)了人與武器裝備的有機(jī)結(jié)合，又極大地增強(qiáng)了推演過程的動態(tài)性和客觀性，確保了推演過程真實反映作戰(zhàn)對抗的程度。兵棋推演形成的多種想定可作為對抗仿真評估的輸入條件，評估結(jié)論可為對抗仿真評估提供重要參考。

3.2評估過程

基于兵棋推演的動態(tài)評估包括4個環(huán)節(jié)：

1) 編制裝備確定。新型裝甲裝備通常按照“要素集成、功能匹配、模塊構(gòu)建、效能聚焦”的編配思想融入作戰(zhàn)體系。要制定以某新型裝備為基本裝備的戰(zhàn)斗編制裝備表，以明確裝備類型、數(shù)量及所屬關(guān)系。

2) 戰(zhàn)場環(huán)境確定。每個型號的裝甲裝備都具有明確的使命任務(wù)和對應(yīng)的作戰(zhàn)地域。根據(jù)裝備已經(jīng)或?qū)⒁渴鸩筷牭那闆r，考慮我國戰(zhàn)略地緣環(huán)境、自然環(huán)境特征、戰(zhàn)略重心方向等因素，確定典型的戰(zhàn)場環(huán)境作為兵棋推演想定的地形條件。

3) 想定編寫。想定是兵棋推演實施的基本約束和軸線。推演想定的擬制主要依據(jù)新型裝備作戰(zhàn)概念展開，結(jié)合典型戰(zhàn)場環(huán)境，按照進(jìn)攻或防御作戰(zhàn)類型形成推演想定。

4) 推演實施。在確定了評估方法和實施方案的基礎(chǔ)上，由相關(guān)研究單位組織人員，經(jīng)過基礎(chǔ)培訓(xùn)和推演實施操作培訓(xùn)后，針對多套推演想定組織實施兵棋推演，具體推演次數(shù)依情況而定，通常每套推演想定要組織實施5次以上，并統(tǒng)計每次任務(wù)完成的情況，以柱形圖和折線圖等形式分析統(tǒng)計結(jié)果，對裝備單項指標(biāo)、作戰(zhàn)平臺以及作戰(zhàn)體系的“任務(wù)成功度”進(jìn)行評價。

4基于對抗仿真的驗證評估方法

4.1基本內(nèi)涵

基于對抗仿真的驗證評估方法是指以裝備指標(biāo)性能特性值和多種兵棋推演想定為主要輸入條件，開展要素更全、規(guī)模更大的體系對抗仿真試驗，進(jìn)一步驗證靜態(tài)和動態(tài)需求滿足度評估結(jié)論。體系對抗仿真能夠?qū)⒀b備仿真實體置于虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中，綜合反映作戰(zhàn)人員、裝備和戰(zhàn)場環(huán)境等各種不確定因素，是一種接近實戰(zhàn)的定量研究裝備問題的方法和手段[9]。

4.2仿真平臺構(gòu)建

仿真試驗環(huán)境通常采用分布式交互仿真技術(shù)來構(gòu)建，主要包括1個數(shù)據(jù)記錄工具和7個子系統(tǒng)。7個子系統(tǒng)分別為：1)裝甲裝備子系統(tǒng),其主要對物理模型、信息系統(tǒng)和作戰(zhàn)樣式進(jìn)行建模；2)計算機(jī)兵力生成子系統(tǒng),其提供兵力模型，并與其他模型一起構(gòu)成目標(biāo)試驗戰(zhàn)場的仿真主體；3)仿真主控子系統(tǒng),其提供一個集中式的仿真控制平臺，支持仿真試驗的設(shè)計、生成、部署以及運行管理；4)多維信息顯示子系統(tǒng),其可進(jìn)行2D、3D顯示，顯示的內(nèi)容包括戰(zhàn)場環(huán)境信息、作戰(zhàn)單元狀態(tài)信息、指揮控制通訊信息、監(jiān)視偵查信息和交戰(zhàn)信息等；5)綜合戰(zhàn)場環(huán)境子系統(tǒng),其仿真虛擬戰(zhàn)場的動態(tài)地形、大氣、海洋、空間等環(huán)境要素，為虛擬仿真實體提供逼真、可信的動態(tài)虛擬戰(zhàn)場環(huán)境信息，反映環(huán)境變化對裝備和作戰(zhàn)的影響；6)作戰(zhàn)效能評估子系統(tǒng),其根據(jù)試驗設(shè)置和仿真結(jié)果對新型裝甲裝備的作戰(zhàn)效能進(jìn)行評估；7)仿真資源庫,其基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫，對本系統(tǒng)中設(shè)計的模型、參數(shù)、試驗配置、仿真數(shù)據(jù)、評估結(jié)果等信息進(jìn)行集中管理[10]。仿真試驗環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　仿真試驗環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5實例驗證

以新型地面突擊系統(tǒng)為例，驗證裝甲裝備需求滿足度評估方法的有效性和可行性。新型地面突擊系統(tǒng)是指以新型地面突擊裝備為主體，融合指揮控制、戰(zhàn)場感知、機(jī)動部署和技術(shù)保障等諸多作戰(zhàn)要素，把地面突擊和控制占領(lǐng)作為主要作戰(zhàn)任務(wù)的裝備體系。典型裝備包括新型主戰(zhàn)坦克、新型支援戰(zhàn)車和無人偵、打一體戰(zhàn)車等，具備機(jī)動部署、戰(zhàn)場感知、指揮控制、火力打擊、立體防護(hù)以及綜合保障等多種作戰(zhàn)功能。

5.1基于能力指標(biāo)的靜態(tài)評估及結(jié)果

邀請20位相關(guān)領(lǐng)域的專家，通過多輪“單個發(fā)言—共同研討—匿名投票”，得到如表3所示的靜態(tài)指標(biāo)權(quán)重，以及表4所示的與同類裝備性能指標(biāo)對比結(jié)果，受篇幅限制，僅給出機(jī)動部署能力賦值結(jié)果。

表3　機(jī)動部署能力權(quán)重專家打分表

表4　機(jī)動部署能力對比情況

加權(quán)和評估值為

0.22×2+0.28×1.6+0.25×2+0.25×3=2.138。

同理,可得到其他綜合評估值:戰(zhàn)場感知能力4.932、指揮控制能力7.15、火力打擊能力7.093、立體防護(hù)能力6.31、綜合保障能力2.28。2類地面突擊系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)能力對比如圖4所示。

圖4　2類地面突擊系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)能力對比

5.2基于兵棋推演的動態(tài)評估及結(jié)果

以新型地面突擊系統(tǒng)為基本作戰(zhàn)模塊(排)，通過模塊化聚合編成合成戰(zhàn)斗連；以合成戰(zhàn)斗連為核心，融合相關(guān)作戰(zhàn)要素，構(gòu)建具有較強(qiáng)獨立作戰(zhàn)能力的合成戰(zhàn)斗營。選取中等起伏地、山地和城市(朱日河以西、慈峪地區(qū)和贊皇以南地區(qū))作為典型戰(zhàn)場環(huán)境，以“自適應(yīng)同步作戰(zhàn)”概念為驅(qū)動，選取進(jìn)攻和防御2種作戰(zhàn)樣式，設(shè)計推演想定，共實施30余次推演，其中進(jìn)攻戰(zhàn)斗15次，達(dá)成預(yù)期作戰(zhàn)目標(biāo)13次，任務(wù)成功度為87%；防御戰(zhàn)斗15次，達(dá)成預(yù)期作戰(zhàn)目標(biāo)15次，任務(wù)成功度為100%；另有4次因其他原因推演中止。在取得結(jié)果的推演中，任務(wù)成功度為93.3%。基于兵棋推演的動態(tài)評估結(jié)果對比分析如圖5所示。

圖5　基于兵棋推演的動態(tài)評估結(jié)果對比分析

5.3基于對抗仿真的綜合評估及結(jié)果

5.3.1仿真試驗設(shè)計

將新型地面突擊系統(tǒng)營級規(guī)模對抗仿真試驗作為重點，來考察系統(tǒng)作戰(zhàn)效能仿真對比試驗結(jié)果。試驗包括以新型地面突擊系統(tǒng)為基本裝備的合成戰(zhàn)斗營和以現(xiàn)役地面突擊系統(tǒng)為主體的戰(zhàn)斗營2個試驗方案，在未來地面聯(lián)合機(jī)動作戰(zhàn)背景下，分別實施體系對抗仿真試驗，來達(dá)到對其作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)效能進(jìn)行對比的目的。受篇幅限制，這里僅給出第1組體系對抗仿真試驗和分系統(tǒng)單項試驗。

1) 營級規(guī)模體系對抗仿真對比試驗。(1)新型地面突擊系統(tǒng)對抗仿真試驗：設(shè)置以新型地面突擊系統(tǒng)為基本裝備的合成戰(zhàn)斗營對外軍1個加強(qiáng)機(jī)步連的機(jī)動進(jìn)攻戰(zhàn)斗的體系對抗仿真試驗。(2)當(dāng)前地面突擊系統(tǒng)對抗仿真試驗：設(shè)置以現(xiàn)役地面突擊系統(tǒng)為主體的戰(zhàn)斗營對外軍1個加強(qiáng)機(jī)步連的機(jī)動進(jìn)攻戰(zhàn)斗的體系對抗仿真試驗。

2) 超視距打擊能力仿真對比試驗。屏蔽新型地面突擊系統(tǒng)模型中的超視距打擊功能，其他試驗條件與新型地面突擊系統(tǒng)對抗仿真試驗相同。

5.3.2仿真試驗結(jié)果

1) 新型地面突擊系統(tǒng)對抗仿真。通過對抗仿真試驗，紅方以較小的損失殲滅大部分藍(lán)方防御地域的戰(zhàn)斗單位，完成了奪控藍(lán)方防御地域的作戰(zhàn)任務(wù)。10次試驗的藍(lán)、紅方平均作戰(zhàn)交換比為8.9，如表5所示。

表5　新型地面突擊系統(tǒng)對抗仿真試驗結(jié)果

2) 現(xiàn)役地面突擊系統(tǒng)對抗仿真。通過對抗仿真試驗，完成奪控藍(lán)方防御地域的作戰(zhàn)任務(wù)，但現(xiàn)役地面突擊系統(tǒng)在進(jìn)攻過程中的損失較大。10次試驗的藍(lán)、紅方平均作戰(zhàn)交換比為1.06，如表6所示。

表6　現(xiàn)役地面突擊系統(tǒng)對抗仿真試驗結(jié)果

3) 超視距打擊能力仿真對比。通過對抗仿真試驗，完成奪控藍(lán)方防御地域的作戰(zhàn)任務(wù)，但缺少超視距打擊能力的新型地面突擊系統(tǒng)在進(jìn)攻過程中的損失有大幅增加。10次試驗的藍(lán)、紅方平均作戰(zhàn)交換比為1.49，如表7所示。

表7　超視距打擊能力仿真對比試驗結(jié)果

5.4評估結(jié)果對比分析

通過對比分析上述3種評估方法的評估結(jié)果，可得出如下結(jié)論：

1) 通過基于能力的靜態(tài)評估發(fā)現(xiàn)：新型地面突擊系統(tǒng)作戰(zhàn)能力有整體提升，其中，指揮控制能力、火力打擊能力和立體防護(hù)能力的提升最為明顯。

2) 通過基于兵棋推演的動態(tài)評估發(fā)現(xiàn)：無論新型地面突擊系統(tǒng)單項指標(biāo)還是系統(tǒng)作戰(zhàn)平臺，作戰(zhàn)效能均提升了2～10倍。其中：單項指標(biāo)火力打擊、立體防護(hù)和戰(zhàn)場感知能力均提高了10倍以上；新型主戰(zhàn)坦克作戰(zhàn)效能提高了10倍以上；以新型地面突擊系統(tǒng)為主體的合成戰(zhàn)斗營綜合作戰(zhàn)效能提高了3～5倍。

3) 通過基于對抗仿真的綜合評估，參照平均作戰(zhàn)交換比，可以看出：新型地面突擊系統(tǒng)對整體作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率明顯高于現(xiàn)役地面突擊系統(tǒng)，但不同分系統(tǒng)單項試驗的平均作戰(zhàn)交換比值差別較大，這從另一角度驗證了超視距打擊、主被動防護(hù)和戰(zhàn)場感知等單項指標(biāo)對體系作戰(zhàn)能力提升的重要性。

4) 3種評估方法結(jié)論基本一致，驗證了裝備需求方案的可行性和整個評估過程的科學(xué)性。

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(責(zé)任編輯: 王生鳳)

Evaluation Approach for Requirement Satisfactory Degree of Armored Equipment Demonstration

WANG Kan1, WANG Jin-liang1, ZHAO Dong-bo1, FU Guang-hua2

(1. Department of Equipment Command and Administration, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China；2. Brigade of Cadets, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract：Aiming at actual requirements of armored equipment demonstration, a new method of requirement satisfactory degree evaluation based on combination of static demonstration and dynamic demonstration against simulation validation is provided, a method system of requirement satisfactory degree of armored equipment demonstration is established. Finally, the method is proved to be feasible through an example.

Key words:armored equipment demonstration; requirement satisfactory degree; evaluation approach

文章編號：1672-1497(2016)02-0006-06

收稿日期：2015-10-22

基金項目：軍隊科研計劃項目

作者簡介：王侃(1978-)，男，博士研究生。

中圖分類號：E917

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2016.02.002