張金超、陸宏偉、姜盛鑫、馮可、陳陽 ／中國航天標準化與產(chǎn)品保證研究院

裝備試驗鑒定是裝備采辦全壽命周期管理的重要工作，在裝備采辦決策中起著重要的作用。建立結(jié)合前沿科學技術(shù)的裝備試驗鑒定體系是我國裝備試驗評估的必然趨勢。通過試驗鑒定，能夠從技術(shù)和工程的角度測試裝備是否達到規(guī)定的戰(zhàn)技指標和效能，檢驗裝備是否滿足作戰(zhàn)使命需求；同時還能盡早發(fā)現(xiàn)裝備存在的缺陷，消除其使用風險。我國裝備的試驗鑒定主要包括“性能試驗—狀態(tài)鑒定”等幾個環(huán)路。其中，性能試驗是在外界條件可控的基礎(chǔ)上，檢驗裝備戰(zhàn)技指標是否符合研制要求，查驗裝備性能底數(shù)，由相關(guān)部門在裝備完成樣機研制、進行狀態(tài)鑒定審查前組織實施。本文借鑒美軍裝備試驗鑒定的科學試驗與分析技術(shù)（STAT），結(jié)合我國裝備試驗鑒定特點，重點對我國裝備試驗鑒定中性能試驗階段的相關(guān)技術(shù)展開研究和探討。

美軍裝備試驗鑒定中的研制試驗在獨立試驗階段是由美軍設(shè)立了統(tǒng)一的研制試驗鑒定管理部門機構(gòu)，將研制試驗階段獨立開展管理。隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化等軟硬件能力的高速發(fā)展，美軍開始加強試驗資源和設(shè)施的互聯(lián)互通，進入了聯(lián)合試驗訓練階段。此時外界的發(fā)展和內(nèi)在的現(xiàn)實需求迫使研制試驗與作戰(zhàn)試驗相互獨立，并組建了相應(yīng)的監(jiān)管體系。

一、美軍研制試驗技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.發(fā)展現(xiàn)狀

美軍裝備試驗鑒定能力持續(xù)位于世界領(lǐng)先水平，不僅具備成熟的試驗鑒定模式，還具有完善的管理評估機制。美軍試驗鑒定流程如圖1 所示。

圖1 美國國防部試驗與評價流程示意圖

20 世紀70 年代，美軍試驗鑒定中采取研制試驗鑒定、作戰(zhàn)試驗鑒定并行的方式。研制試驗與鑒定具體體現(xiàn)在：一是用來幫助開發(fā)和推進產(chǎn)品、產(chǎn)品元件或產(chǎn)品制造或者支持過程逐漸具備條件的試驗；二是用來驗證技術(shù)實時動態(tài)，盡可能降低設(shè)計風險，證明達到了合同技術(shù)性能，以及針對初始作戰(zhàn)使用試驗進行就緒程度認證的任何工程類試驗。

2.研制試驗情況概述

（1）研制試驗發(fā)展歷程

美軍裝備試驗鑒定中的研制試驗在獨立試驗階段是由美軍設(shè)立了統(tǒng)一的研制試驗鑒定管理部門機構(gòu)，將研制試驗階段獨立開展管理。隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化等軟硬件能力的高速發(fā)展，美軍開始加強試驗資源和設(shè)施的互聯(lián)互通，進入了聯(lián)合試驗訓練階段。此時外界的發(fā)展和內(nèi)在的現(xiàn)實需求迫使研制試驗與作戰(zhàn)試驗相互獨立，并組建了相應(yīng)的監(jiān)管體系。

21 世紀以來，以一體化、體系化為基本導向的試驗環(huán)境搭設(shè)理念受到關(guān)注。在該階段，裝備試驗鑒定模式也相應(yīng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檠兄圃囼炁c作戰(zhàn)試驗一體化的協(xié)同鑒定模式。該階段的智能計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)一體化能力、系統(tǒng)仿真技術(shù)等體系能力為研制試驗建設(shè)紛紛賦能，實現(xiàn)了裝備研制試驗鑒定體系化建設(shè)，降低了試驗成本和試驗風險。

在一體化的試驗鑒定模式下，研制試驗的基本基調(diào)是以研制部門為主，考核新研裝備的戰(zhàn)技指標能力。隨后，美國國防部主管部門針對研制試驗鑒定階段開展了“左移”的措施，提議將作戰(zhàn)試驗部分內(nèi)容適度提前體現(xiàn)在研制試驗鑒定階段中，盡早發(fā)現(xiàn)裝備的問題并出具解決方案，防止不成熟的技術(shù)固化，全鏈路為采辦決策提供可信試驗數(shù)據(jù)；加強可靠性試驗設(shè)計等措施，如圖2 所示?！白笠啤边M一步通過擴展計劃、持續(xù)推進等措施，促進更為嚴格的研制試驗鑒定。

圖2 “左移”倡議發(fā)展及舉措示意圖

（2）研制試驗鑒定的工程意義

研制試驗鑒定的重點是確定采辦風險；更加深入地了解作戰(zhàn)系統(tǒng)；提供獨立風險評估；提供系統(tǒng)功能特征分析；確保文件規(guī)范和合同符合要求；針對初始作戰(zhàn)使用試驗鑒定分析系統(tǒng)就緒程度；確定系統(tǒng)能力、限制條件和缺陷；提供關(guān)于成本、性能和日程權(quán)衡的信息；利用綜合試驗來得到可靠的定性定量數(shù)據(jù)；以及實現(xiàn)更快速的部署。

研制試驗主要作用是甄別裝備研制時的技術(shù)隱患和缺陷；梳理裝備各項要素能力，評估體系的效能等級；基于各階段試驗方案中戰(zhàn)技參數(shù)和評估方法的可靠性，對各階段技術(shù)進展做出量化分析。

（3）研制試驗與鑒定體系

在整個采辦過程中，研制試驗與鑒定圍繞著驗證技術(shù)是否符合規(guī)格要求，證明系統(tǒng)工程、設(shè)計、開發(fā)和性能的完整性和適用性。研制試驗與鑒定是一個工具，可以證明系統(tǒng)是否達到預(yù)期性能，或者是否發(fā)現(xiàn)缺陷，證明此類缺陷是否已經(jīng)被糾正，系統(tǒng)是否準備好進行作戰(zhàn)試驗。在整個系統(tǒng)工程活動中，都利用研制試驗與鑒定過程的結(jié)果提供重要的數(shù)據(jù)，以支持正式的技術(shù)評審。采辦全周期各階段的研制試驗與鑒定活動實例如圖3 所示。

圖3 采辦全周期各階段的研制試驗與鑒定活動實例

研制試驗鑒定的重點是確定采辦風險；更加深入地了解作戰(zhàn)系統(tǒng)；提供獨立風險評估；提供系統(tǒng)功能特征分析；確保文件規(guī)范和合同符合要求；針對初始作戰(zhàn)使用試驗鑒定分析系統(tǒng)就緒程度；確定系統(tǒng)能力、限制條件和缺陷；提供關(guān)于成本、性能和日程權(quán)衡的信息；利用綜合試驗來得到可靠的定性定量數(shù)據(jù)；以及實現(xiàn)更快速的部署。

二、美軍科學試驗與分析技術(shù)（STAT）

1.STAT 發(fā)展概述

2012 年4 月，美國助理國防部長幫辦等部門籌建了試驗鑒定科學試驗與分析技術(shù)卓越中心（STAT COE）。該卓越中心于2012 年7 月獲得全面運營能力，為國防采辦項目提供建議和幫助，科學試驗和分析技術(shù)（STAT）的使用將提高試驗鑒定的效率，同時提供嚴格的、合理的試驗鑒定策略和結(jié)果，從而提高研制試驗計劃、執(zhí)行和分析流程的知識水平。

科學試驗和分析方法是利用科學和統(tǒng)計方法來開發(fā)嚴格和經(jīng)得起推敲的試驗計劃，并評估其成果?？茖W試驗和分析方法有助于試驗團體改進綜合試驗的規(guī)劃、執(zhí)行、分析和報告。其主要職責包括：制定試驗策略，量化系統(tǒng)性能，降低項目風險；通過科學的設(shè)計方法和流程，為制定試驗鑒定主計劃及相關(guān)試驗計劃提供支撐；在試驗設(shè)計中推廣應(yīng)用先進的技術(shù)；指導、培訓試驗鑒定從業(yè)人員；使用專業(yè)的統(tǒng)計軟件，支撐試驗開展、數(shù)據(jù)采集與分析工作。

2.STAT 運行機制

在實際裝備采辦項目開展當中，并不是所有的項目需求都需要嚴格的試驗方法，在制定有效的科學試驗與分析技術(shù)之前需要先進行需求確認，確認需求之后再制定試驗鑒定的主計劃。

試驗鑒定工作中初步的科學試驗與分析技術(shù)將分為三個階段發(fā)展：第一階段作為啟動階段，主要目標是制定策略、提供指導，提供培訓、軟件應(yīng)用，針對試點項目開展案例研究，以促進向基于科學試驗和分析的過渡。第二階段的主要目標是擴大試驗鑒定項目的深度和廣度，充分學習第一階段所得經(jīng)驗教訓和最佳實踐。第三階段的主要目標是根據(jù)第二階段所得的成果，逐步在試驗鑒定工作中全面實施科學試驗與分析技術(shù)。

隨著系統(tǒng)的日益復(fù)雜，科學試驗與分析技術(shù)的應(yīng)用也變得更加必要和具有挑戰(zhàn)性。圖4 為具體的科學試驗與分析技術(shù)流程圖。

圖4 科學試驗與分析技術(shù)流程圖

3.STAT 序貫試驗實例

美軍考慮購進一種名為“足夠好導彈”（GEM）的新型導彈，它是基于遺留系統(tǒng)改進而來的。除升級的目標系統(tǒng)外，GEM 具有與其遺留系統(tǒng)幾乎完全相同的組件。評估該型號導彈的兩個主要的問題包括：能否在R 米或在更短的距離內(nèi)擊中目標？從發(fā)射到撞擊，在空中停留的時間能否在T 秒或者在更短的時間內(nèi)？

面對上述問題，可以采用跨作戰(zhàn)試驗空間的貫序試驗來進行評估。試驗因子的選擇是根據(jù)現(xiàn)有的需求和以往使用遺留系統(tǒng)導彈的經(jīng)驗進行的。因子主要包含目標距離、時間、地形等因素，具體因素及其水平如表1 所示。

表1 GEM測試的因素和水平

使用STAT 生成了幾個可行的設(shè)計策略，其中各項設(shè)計策略采用數(shù)據(jù)分析軟件進行設(shè)計。由于試驗設(shè)計目標是篩選因子，所以可以接受一定的預(yù)測誤差。通過執(zhí)行數(shù)據(jù)分析軟件JMP：其中目標距離因素作用較大，發(fā)射點海拔和云量度經(jīng)篩選后都從模型中剔除。綜合上述分析，在該實例中通過序貫試驗手段，針對試驗因素占比較大的變量評估其置信度，同時采用數(shù)理統(tǒng)計方法求取置信區(qū)間，從而提升試驗可靠性。

三、STAT在裝備性能試驗驗證階段的體現(xiàn)

近幾十年以來，各式各樣的高新技術(shù)不斷沖擊，我國裝備也在不斷地更新?lián)Q代，試驗鑒定的性能試驗環(huán)節(jié)驗證技術(shù)也有著相應(yīng)的發(fā)展。在各類裝備試驗鑒定中均有相應(yīng)技術(shù)的體現(xiàn)。例如針對國軍標中不同質(zhì)量水平的裝備性能考核，采用數(shù)理統(tǒng)計中的置信檢驗方法，該方法類似隸屬度原則，以“大概率”屬性判別裝備綜合性能是否達標，提高了試驗效費比?；谙到y(tǒng)工程理念闡述了試驗領(lǐng)域的“能力”內(nèi)涵及其技術(shù)指標，設(shè)計了性能試驗的方法，該方法可以推進基于試驗?zāi)芰Φ暮娇蘸教煅b備性能試驗?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的可信數(shù)據(jù)集搭建了各型裝備的試驗鑒定管理體系，提升了試驗的驗證效率。針對裝備性能試驗不能及時開展系統(tǒng)效能評價的問題，探究了其試驗開展實時評估的方式方法。針對某火炮自身特點，工程上研發(fā)了高效可行的裝填測試系統(tǒng)，以實例驗證了該系統(tǒng)的有效性。此外，基于虛擬維修技術(shù)在航空維修領(lǐng)域試驗鑒定中開展試點應(yīng)用。隨著貝葉斯、序貫分析等統(tǒng)計方法在試驗鑒定中的應(yīng)用，為型號研制的小子樣試驗分析和鑒定起到了降本增效的作用。同時也發(fā)展了可靠性增長試驗貝葉斯評估技術(shù)，為裝備系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標的鑒定與評估提供了重要的技術(shù)支撐。針對成敗型產(chǎn)品指標的考核，選用貝葉斯統(tǒng)計方法對試驗風險進行評估。針對裝備性能試驗指標多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，借鑒了層次分析法（AHP）和模糊綜合評價法（Fuzzy）明確指標權(quán)重，系統(tǒng)分析了性能試驗的重點環(huán)節(jié)和影響因素。伴隨著高新技術(shù)的沖擊，虛擬仿真技術(shù)、光學成像技術(shù)、電子成像技術(shù)、性能測試儀器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)/試驗數(shù)據(jù)管理技術(shù)、定向能技術(shù)和建模與仿真等技術(shù)應(yīng)運而生。進一步將虛擬仿真試驗技術(shù)嵌入到某型裝備的發(fā)射過程中，模擬判定裝備的部分指標參數(shù)。還有半實物仿真技術(shù)、實裝動態(tài)試驗技術(shù)等。上述所提到的性能試驗驗證技術(shù)在STAT 不同階段中均有體現(xiàn)。

四、啟示

隨著網(wǎng)絡(luò)化、智能化等技術(shù)不斷推動軍事思維的轉(zhuǎn)變，我國在裝備試驗鑒定模式的自主建設(shè)、體系發(fā)展等方面也步上新臺階。新時代下的軍事變革、發(fā)展需求及不確定性挑戰(zhàn)，將會使試驗鑒定技術(shù)相關(guān)聯(lián)的管理機制、條件機制、保障機制等方面的發(fā)展亟須完善。面對上述問題，受STAT 技術(shù)的啟發(fā)，提出以下幾點思考：

一是設(shè)立性能試驗發(fā)展項目，開展試驗技術(shù)體系以及試驗驗證技術(shù)方法研究。我國裝備試驗鑒定技術(shù)作為多學科交叉融合系統(tǒng)性較強、應(yīng)用性廣泛，該領(lǐng)域雖然有了長足的發(fā)展，但在性能試驗階段中仍缺乏體系化的理論指導和完備的科學試驗分析技術(shù)。該問題在一定程度上導致我國高新技術(shù)裝備的性能試驗驗證不徹底、不完善。因此，要加強前沿性能試驗技術(shù)鑒定與評估相關(guān)理論方法的研究，建立結(jié)合我國性能試驗驗證特點和具有實際可操作性的理論及技術(shù)評估體系是當前課題研究的重點之一。

二是成立組織健全的管理架構(gòu)。目前軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展，為保證裝備的性能試驗開展順暢、試驗驗證質(zhì)量以及采辦風險和費用可控，必須建立一個健全的組織管理體系?？山梃b美軍新的科研管理模式，推進性能試驗鑒定與科研管理同步協(xié)作，系統(tǒng)創(chuàng)新國防科研網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升性能試驗驗證水平。美國在研制試驗階段啟動的一系列重大計劃表明，我們需要加強頂層戰(zhàn)略牽引，強化一體化性能試驗鑒定思想，全面統(tǒng)籌試驗鑒定技術(shù)發(fā)展。

三是性能試驗相關(guān)法規(guī)制度的補充建設(shè)。盡管裝備試驗鑒定工作具有依據(jù)的相關(guān)法規(guī)和標準、研制要求等其他依據(jù)性文件，但試驗法規(guī)制度的具體實施上仍然有待完善。由于性能試驗是多學科交叉、多單位合作完成的一項綜合性工作，須建立完善的制度法規(guī)保證試驗高質(zhì)量完成。因此，必須就裝備全壽命周期內(nèi)不同的參與主體，健全完善的法規(guī)體系，進一步明確其權(quán)利和責任，保障試驗鑒定技術(shù)研究順利開展。

五、結(jié)束語

目前，美軍試驗鑒定技術(shù)體系研究已經(jīng)日趨完善。系統(tǒng)的科學試驗分析與評價技術(shù)、健全的法律法規(guī)和深厚的理論研究基礎(chǔ)為美軍試驗鑒定的發(fā)展提供了強力支撐。通過研究美軍試驗鑒定的發(fā)展歷程，加強探索我國試驗鑒定技術(shù)，提升裝備試驗規(guī)劃規(guī)劃效率和評估質(zhì)量。同時，開發(fā)總結(jié)出一套適合我國特色的試驗鑒定技術(shù)理論體系，以保證性能試驗工作的有序開展。