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        基于AOE 模型的裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率評(píng)估方法*

        2021-01-22 09:17:14卜廣志
        火力與指揮控制 2020年12期
        關(guān)鍵詞:體系效果分析

        卜廣志

        (軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院系統(tǒng)總體研究所,北京 100101)

        0 引言

        目前,關(guān)于裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率研究成為了裝備論證領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。很多文獻(xiàn)對(duì)此開展了研究,提出了若干評(píng)估方法[1-8]。這些方法大都基于作戰(zhàn)能力或作戰(zhàn)效能評(píng)估結(jié)果對(duì)貢獻(xiàn)率進(jìn)行建模,雖然能夠得出量化分析結(jié)論,但不便于分析裝備的貢獻(xiàn)機(jī)理及貢獻(xiàn)率高低的原因,對(duì)裝備決策的支撐作用也較為有限。針對(duì)這種“知其然、不知其所以然”的問題,本文從作戰(zhàn)體系的任務(wù)目標(biāo)和遂行作戰(zhàn)任務(wù)的過程出發(fā),采用基于效果的思路研究建立了分析裝備對(duì)作戰(zhàn)體系貢獻(xiàn)機(jī)理的“裝備-活動(dòng)-效果”模型,并在此基礎(chǔ)上建立貢獻(xiàn)率評(píng)估方法。這種方法按照裝備對(duì)作戰(zhàn)效果的影響建立貢獻(xiàn)率評(píng)估模型,將作戰(zhàn)效果與裝備直接關(guān)聯(lián)起來,有助于分析裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)機(jī)理,支撐裝備在作戰(zhàn)體系中地位作用的論證與決策。所附算例也驗(yàn)證了方法的有效性。

        1 “裝備-活動(dòng)-效果”模型

        作戰(zhàn)體系的最終目標(biāo)是完成規(guī)定的作戰(zhàn)任務(wù)。各項(xiàng)組成都與作戰(zhàn)任務(wù)的完成效果緊密相關(guān),其功能作用也是通過遂行作戰(zhàn)過程予以體現(xiàn)。裝備作為作戰(zhàn)體系的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ),在開展貢獻(xiàn)率研究時(shí),也要從作戰(zhàn)體系完成的作戰(zhàn)任務(wù)出發(fā),通過作戰(zhàn)效果分析裝備在作戰(zhàn)體系中的貢獻(xiàn)作用機(jī)理,評(píng)估計(jì)算貢獻(xiàn)率大小?!把b備-活動(dòng)-效果”模型即是這種思路的體現(xiàn)。

        1.1 建模分析框架

        對(duì)作戰(zhàn)體系而言,承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)按照完成效果通??梢苑纸鉃槿舾勺尤蝿?wù),作戰(zhàn)任務(wù)的整體效果由這些子任務(wù)的效果綜合而成。對(duì)分解的子任務(wù),還可以按照作戰(zhàn)過程細(xì)化為一系列作戰(zhàn)活動(dòng)。根據(jù)裝備自身功能,裝備與作戰(zhàn)活動(dòng)之間存在著一定的對(duì)應(yīng)支撐關(guān)系。這種由作戰(zhàn)效果到作戰(zhàn)活動(dòng)、裝備的對(duì)應(yīng)關(guān)系,便是基于作戰(zhàn)效果分析裝備對(duì)作戰(zhàn)體系貢獻(xiàn)率機(jī)理的基礎(chǔ),如圖1 所示:

        圖1 由作戰(zhàn)效果到裝備的對(duì)應(yīng)關(guān)系

        圖中,作戰(zhàn)效果層表示的是作戰(zhàn)體系完成作戰(zhàn)任務(wù)的情況,可以采用作戰(zhàn)效果評(píng)估方程分析;作戰(zhàn)活動(dòng)層表示的是作戰(zhàn)體系在遂行作戰(zhàn)任務(wù)過程中的各種作戰(zhàn)活動(dòng)及關(guān)系,可以采用作戰(zhàn)活動(dòng)圖分析;裝備層表示的是作戰(zhàn)體系中的裝備構(gòu)成,包括裝備分類、型號(hào)構(gòu)成、數(shù)量規(guī)模等。

        在這三層之間,以作戰(zhàn)活動(dòng)為中介,向上可以分析支撐完成作戰(zhàn)任務(wù)的效果,向下可以分析裝備構(gòu)成。本文將這種三層分析模型稱為“裝備(Armament)- 活動(dòng)(Operation)- 效果(Effect)”模型,簡稱為AOE 模型。由此模型,通過裝備參與的作戰(zhàn)活動(dòng),可以分析支撐達(dá)成的作戰(zhàn)效果,進(jìn)而分析裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)機(jī)理,支撐貢獻(xiàn)率評(píng)估建模。

        1.2 作戰(zhàn)效果評(píng)估方程

        在作戰(zhàn)效果層,子任務(wù)的完成效果按照效果累積關(guān)系,可以綜合為完成作戰(zhàn)任務(wù)的整體效果。為了表示這種作戰(zhàn)效果的綜合關(guān)系,本文采用作戰(zhàn)效果評(píng)估方程進(jìn)行建模,形式如下:

        式中,E0為作戰(zhàn)任務(wù)的整體完成效果,E1、E2、…為子任務(wù)1、子任務(wù)2 等的完成效果,f:作戰(zhàn)效果的綜合算法。對(duì)任務(wù)完成效果,采用任務(wù)完成概率、目標(biāo)達(dá)成概率等指標(biāo)表示。對(duì)綜合算法形式,具體分析如表1 所示[9]。

        1.3 作戰(zhàn)活動(dòng)圖

        在作戰(zhàn)活動(dòng)層,各項(xiàng)作戰(zhàn)活動(dòng)在遂行作戰(zhàn)過程中具體特定的時(shí)序或邏輯關(guān)系,可以采用圖形形式建立作戰(zhàn)活動(dòng)序列,稱為作戰(zhàn)活動(dòng)圖。作戰(zhàn)活動(dòng)圖實(shí)質(zhì)上表示的是作戰(zhàn)體系運(yùn)行或體系對(duì)抗的過程。對(duì)于作戰(zhàn)活動(dòng)之間的關(guān)系,初步分析如下頁表2 所示。

        1.4 裝備、作戰(zhàn)活動(dòng)、作戰(zhàn)效果間的支撐矩陣

        表1 作戰(zhàn)效果的綜合算法

        表2 作戰(zhàn)活動(dòng)的關(guān)系

        2 裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率評(píng)估方法

        2.1 評(píng)估流程

        當(dāng)利用AOE 模型分析裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)機(jī)理,并開展貢獻(xiàn)率評(píng)估建模時(shí),具體流程如圖2所示:

        圖2 貢獻(xiàn)率的評(píng)估分析流程

        1)分析裝備的使命任務(wù)。分析待評(píng)裝備承擔(dān)的使命任務(wù),這是開展貢獻(xiàn)機(jī)理分析與貢獻(xiàn)率評(píng)估的初始依據(jù)。

        2)分析聯(lián)合作戰(zhàn)樣式。根據(jù)裝備使命任務(wù),分析可能參與的聯(lián)合作戰(zhàn)樣式,建立軍事背景。

        3)設(shè)置典型體系對(duì)抗場(chǎng)景。針對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)樣式,設(shè)置若干典型體系對(duì)抗場(chǎng)景或裝備運(yùn)用場(chǎng)景。在每個(gè)場(chǎng)景下,根據(jù)任務(wù)目標(biāo),按照基于效果的思路分解子任務(wù),建立作戰(zhàn)效果評(píng)估方程。

        4)分解作戰(zhàn)活動(dòng)。按照遂行作戰(zhàn)任務(wù)的具體過程,分解作戰(zhàn)活動(dòng),建立作戰(zhàn)活動(dòng)圖、作戰(zhàn)活動(dòng)對(duì)作戰(zhàn)效果的支撐矩陣。

        5)分析裝備體系構(gòu)成。分析包括的裝備種類、型號(hào)構(gòu)成及數(shù)量規(guī)模,建立裝備對(duì)作戰(zhàn)活動(dòng)的支撐矩陣。

        6)分析裝備的貢獻(xiàn)機(jī)理。由作戰(zhàn)活動(dòng)對(duì)作戰(zhàn)效果的支撐矩陣、裝備對(duì)作戰(zhàn)活動(dòng)的支撐矩陣,計(jì)算裝備對(duì)作戰(zhàn)效果的支撐矩陣,分析裝備對(duì)作戰(zhàn)體系達(dá)成作戰(zhàn)效果的貢獻(xiàn)作用方式。

        7)計(jì)算貢獻(xiàn)率大小。建立貢獻(xiàn)率評(píng)估模型,計(jì)算裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率大小。

        2.2 評(píng)估模型

        裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率是指待評(píng)裝備在作戰(zhàn)體系中,對(duì)完成作戰(zhàn)效果的貢獻(xiàn)作用或影響程度大小,是對(duì)裝備在作戰(zhàn)體系中地位和作用的一種度量,目前常用以下模型形式[1-2]:

        式中,RA為裝備A 的貢獻(xiàn)率,E作戰(zhàn)體系增刪替裝備A后為作戰(zhàn)體系中增加、刪除或替換裝備A 后的完成任務(wù)效果,E作戰(zhàn)體系增刪替裝備A前為作戰(zhàn)體系中增加、刪除或替換裝備A 前的完成任務(wù)效果。

        在上述模型中,如果論證的是新型裝備研制問題,采取在原作戰(zhàn)體系上增加待評(píng)裝備的形式;如果論證的是新老裝備替換問題,采取在原作戰(zhàn)體系中由待評(píng)裝備替換老裝備的形式;如果論證的是裝備退役問題,采取從原作戰(zhàn)體系中刪除待評(píng)裝備的形式。

        3 案例

        下面,以美軍EA-18G 電子戰(zhàn)飛機(jī)為例,說明文中方法的運(yùn)用。

        3.1 分析使命任務(wù)

        EA-18G 是在F/A-18E/F 基礎(chǔ)上研制的專用電子戰(zhàn)飛機(jī),其使命任務(wù)是對(duì)敵方雷達(dá)、通信網(wǎng)絡(luò)等實(shí)施電子干擾或反輻射打擊,為空中編隊(duì)提供伴隨電子戰(zhàn)支援,掩護(hù)空中編隊(duì)突防。

        3.2 分析聯(lián)合作戰(zhàn)樣式

        根據(jù)EA-18G 的使命任務(wù),參與的典型聯(lián)合作戰(zhàn)樣式為對(duì)敵方地面目標(biāo)的空襲作戰(zhàn)。

        3.3 設(shè)置典型體系對(duì)抗場(chǎng)景

        美軍在對(duì)敵方一處要地目標(biāo)的空襲中,出動(dòng)4架對(duì)地打擊飛機(jī)(F/A-18E/F)、4 架護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)(F-16C/D)、1 架預(yù)警機(jī)(E-3C)、1 架電子戰(zhàn)飛機(jī)(EC-130H)、1 架電子偵察機(jī)(RC-135)、1 架隨隊(duì)干擾飛機(jī)(EA-18G)。其中,F(xiàn)/A-18E/F 掛載AGM-65“小牛”空地導(dǎo)彈執(zhí)行對(duì)地打擊任務(wù);F-16C/D 在空中進(jìn)行護(hù)航;E-3C 對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)空域進(jìn)行警戒,指揮引導(dǎo)其他飛機(jī)作戰(zhàn);EC-130H 對(duì)敵方對(duì)空警戒雷達(dá)、地空導(dǎo)彈的搜索和制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)施電子干擾;RC-135對(duì)敵方雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),為電子干擾提供支援;EA-18G 為F/A-18E/F 提供隨隊(duì)電子干擾,掛載AGM-88 反輻射導(dǎo)彈對(duì)敵方雷達(dá)目標(biāo)實(shí)施反輻射打擊。敵方目標(biāo)周邊部署2 部對(duì)空警戒雷達(dá),2 套道爾-M1 地空導(dǎo)彈系統(tǒng)。

        在此場(chǎng)景下,美軍的任務(wù)目標(biāo)是空襲打擊敵方地面目標(biāo)。按照達(dá)成的作戰(zhàn)效果,可以細(xì)化為3 項(xiàng)子任務(wù):1)突防,指對(duì)地打擊飛機(jī)在戰(zhàn)斗機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)掩護(hù)下,突破敵方戰(zhàn)斗機(jī)、地空導(dǎo)彈的攔截,到達(dá)導(dǎo)彈發(fā)射陣位;2)打擊命中,指對(duì)地打擊飛機(jī)發(fā)射空地導(dǎo)彈,命中并毀傷敵方目標(biāo);3)生存,指空襲編隊(duì)在作戰(zhàn)過程中,不被敵方攔截毀傷,安全返航。按照任務(wù)達(dá)成的效果,這3 項(xiàng)子任務(wù)之間為直接累積的關(guān)系,建立作戰(zhàn)效果評(píng)估方程如下:

        式中,E0為完成空襲任務(wù)概率;EP為突防概率;EH為打擊命中概率;ES為生存概率。

        3.4 作戰(zhàn)活動(dòng)模型與支撐矩陣

        按照遂行空襲作戰(zhàn)任務(wù)的過程,分解以下作戰(zhàn)活動(dòng):RC-135 對(duì)敵方雷達(dá)目標(biāo)實(shí)施電子偵察,為后續(xù)電子干擾提供目標(biāo)特性數(shù)據(jù);EC-130H 對(duì)敵方對(duì)空警戒雷達(dá)、地空導(dǎo)彈探測(cè)雷達(dá)實(shí)施遠(yuǎn)距離支援干擾,為整個(gè)空襲編隊(duì)提供電子掩護(hù);當(dāng)空襲編隊(duì)遭遇敵方對(duì)空警戒雷達(dá)、地空導(dǎo)彈威脅時(shí),隨隊(duì)的EA-18G 發(fā)射AGM-88 實(shí)施反輻射打擊或近距電子干擾,掩護(hù)空襲編隊(duì)突防;最后,由突防的F/A-18E/F 發(fā)射AGM-65 對(duì)地面目標(biāo)實(shí)施打擊。在整個(gè)過程中,E-3C 預(yù)警機(jī)一直對(duì)空探測(cè)警戒,當(dāng)發(fā)現(xiàn)空中威脅時(shí),引導(dǎo)F-16C/D 戰(zhàn)斗機(jī)前出攔截。由此,建立作戰(zhàn)活動(dòng)圖如圖3 所示。

        圖3 案例中的作戰(zhàn)活動(dòng)圖

        建立作戰(zhàn)活動(dòng)對(duì)作戰(zhàn)效果支撐矩陣M[OE]如下:

        式中,O1為電子偵察,O2為遠(yuǎn)距離支援干擾,O3為隨隊(duì)干擾,O4為反輻射打擊,O5為空對(duì)地打擊,O6為對(duì)空探測(cè),O7為空中護(hù)航,E1為突防概率,E2為打擊命中概率,E3為生存概率。

        3.5 分析裝備體系構(gòu)成

        在典型體系對(duì)抗場(chǎng)景描述中,已經(jīng)給出了裝備體系方案,如下頁圖4 所示。

        圖4 案例中的裝備體系構(gòu)成

        建立裝備對(duì)作戰(zhàn)活動(dòng)支撐矩陣M[AO]如下:

        式中,A1為RC-135 電子偵察機(jī);A2為EC-130H 電子 戰(zhàn) 飛 機(jī);A3為EA-18G 電 子 戰(zhàn) 飛 機(jī);A4為F/A-18E/F 飛機(jī);A5為E-3C 預(yù)警機(jī);A6為F-16 戰(zhàn)斗機(jī)。

        3.6 分析裝備的貢獻(xiàn)機(jī)理

        計(jì)算裝備對(duì)作戰(zhàn)效果支撐矩陣:

        由矩陣M[AE]可以看出,AE31、AE33兩個(gè)數(shù)值較大,對(duì)應(yīng)表示的是EA-18G 電子戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)空襲體系的突防、生存效果具有較大貢獻(xiàn)作用。

        3.7 計(jì)算貢獻(xiàn)率大小

        為了評(píng)估EA-18G 對(duì)空襲體系的貢獻(xiàn)率,采用在作戰(zhàn)體系中有無EA-18G 時(shí)完成任務(wù)概率相對(duì)比較的方式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)空襲體系中沒有EA-18G 時(shí),采用早期的EA-6B 電子戰(zhàn)飛機(jī)頂替,作戰(zhàn)活動(dòng)、任務(wù)樣式等假設(shè)相同。其中,重點(diǎn)計(jì)算分析突防概率、生存概率,及整體完成任務(wù)概率,得到表3 所示結(jié)果。

        由此結(jié)果可知,當(dāng)在空襲體系中刪除EA-18G時(shí),突防概率降低13%,生存概率降低15%,整體完成任務(wù)概率會(huì)降低30%??梢?,EA-18G 與EA-6B相比,對(duì)于空襲體系具有較高的貢獻(xiàn)率。

        4 結(jié)論

        在裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率評(píng)估建模中,裝備的貢獻(xiàn)機(jī)理是建模的理論基礎(chǔ)。本文針對(duì)作戰(zhàn)體系完成作戰(zhàn)任務(wù)的效果分析,建立了“裝備-活動(dòng)-效果”模型,采用作戰(zhàn)效果評(píng)估方程分析子任務(wù)效果與整體效果之間的關(guān)系,采用作戰(zhàn)活動(dòng)圖分析各項(xiàng)作戰(zhàn)活動(dòng)之間的關(guān)系,采用裝備對(duì)作戰(zhàn)活動(dòng)的支撐矩陣、作戰(zhàn)活動(dòng)對(duì)作戰(zhàn)效果的支撐矩陣分析相互之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此按照從裝備到作戰(zhàn)活動(dòng),再到作戰(zhàn)效果的順序,分析裝備對(duì)完成作戰(zhàn)任務(wù)效果的影響方式。最后在此基礎(chǔ)上建立貢獻(xiàn)率評(píng)估模型,量化計(jì)算具體的貢獻(xiàn)作用或影響程度大小。需要指出的是,本文研究還很初步,仍然存在很多需要深化完善之處,如:作戰(zhàn)效果之間的綜合算法、作戰(zhàn)活動(dòng)之間的關(guān)系形式等。

        表3 案例的計(jì)算結(jié)果

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