基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估

張 亮，趙振南，王 利

(解放軍理工大學(xué) 指揮信息系統(tǒng)學(xué)院，南京 210007)

武器裝備體系(weapon system-of-systems，WSoS)是指在一定的戰(zhàn)略指導(dǎo)、作戰(zhàn)指揮和保障條件下，為完成一定作戰(zhàn)任務(wù)，由功能上相互聯(lián)系、相互作用的各種武器裝備系統(tǒng)組成的更高層次的系統(tǒng)［1］。目前，對(duì)作戰(zhàn)效能的評(píng)估研究主要面向的是武器裝備系統(tǒng)級(jí)，對(duì)級(jí)別更高的武器裝備體系卻并不適用。因此，在對(duì)武器裝備體系進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，提出一種基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估方法是很有意義的。

1 基本概念

武器裝備的作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)效能是既有聯(lián)系又有區(qū)別的2 個(gè)概念［2］:作戰(zhàn)能力是指武器裝備為執(zhí)行一定作戰(zhàn)任務(wù)所需的“本領(lǐng)”或應(yīng)具有的潛力，是一個(gè)相對(duì)靜態(tài)的概念;作戰(zhàn)效能是指在特定條件下，武器裝備被用來(lái)執(zhí)行特定作戰(zhàn)任務(wù)所能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的有效程度，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。武器裝備體系的作戰(zhàn)能力是體系的固有的屬性，由裝備質(zhì)量特性(性能參數(shù)、戰(zhàn)技指標(biāo))、數(shù)量決定，與作戰(zhàn)過(guò)程無(wú)關(guān);武器裝備體系的作戰(zhàn)效能不但與裝備的質(zhì)量特性、數(shù)量有關(guān)，而且與作戰(zhàn)編配和在作戰(zhàn)中的實(shí)際運(yùn)用有關(guān)［3］。

武器裝備體系由諸多武器裝備實(shí)體構(gòu)成，武器裝備實(shí)體具有各自的性能屬性，將類似性能的武器裝備實(shí)體通過(guò)有機(jī)組合便形成了武器裝備系統(tǒng)，表現(xiàn)出系統(tǒng)功能;將不同功能的武器裝備系統(tǒng)通過(guò)協(xié)調(diào)配合便形成了武器裝備體系，表現(xiàn)出體系作戰(zhàn)能力;當(dāng)用來(lái)執(zhí)行特定作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，在具體實(shí)戰(zhàn)中所能達(dá)到的有效程度，表現(xiàn)出體系作戰(zhàn)效能。因此，武器裝備體系作戰(zhàn)效能的實(shí)現(xiàn)，很大程度上依賴于武器裝備的系統(tǒng)功能，而武器裝備系統(tǒng)功能能否發(fā)揮應(yīng)有的作用，人員的戰(zhàn)技術(shù)能力起著至關(guān)重要的作用。

2 評(píng)估方法

基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估方法，從作戰(zhàn)使命任務(wù)的牽引出發(fā)，站在體系作戰(zhàn)效能的高度，對(duì)武器裝備體系進(jìn)行評(píng)估，其關(guān)鍵是:通過(guò)確立體系作戰(zhàn)能力與系統(tǒng)功能之間的映射關(guān)系以及人員戰(zhàn)技術(shù)能力對(duì)系統(tǒng)功能發(fā)揮的影響度，將對(duì)體系作戰(zhàn)效能的評(píng)估轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)功能和人員戰(zhàn)技術(shù)能力的評(píng)估。

2.1 評(píng)估模型

在不同的作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)背景下，由作戰(zhàn)使命和任務(wù)牽引的體系作戰(zhàn)能力也不盡相同，一般來(lái)說(shuō)，體系作戰(zhàn)能力都可看作是由信息能力、打擊能力、防護(hù)能力、機(jī)動(dòng)能力和保障能力等5 種基本作戰(zhàn)能力按一定的方式共同實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能也能歸納為情報(bào)處理功能、作戰(zhàn)決策功能、指揮控制功能和互操作功能等4 種基本系統(tǒng)功能，同樣，人員戰(zhàn)技術(shù)能力也可分解為指揮協(xié)同、軍事素養(yǎng)、業(yè)務(wù)熟悉和迅速反應(yīng)4 種基本能力，而每種基本作戰(zhàn)能力的實(shí)現(xiàn)都可以由這4 種基本系統(tǒng)功能組合完成，每種基本系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)都由這4 種人員基本戰(zhàn)技術(shù)能力共同決定。

通過(guò)以上分析，得出基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估模型，如圖1 所示。

圖1 基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估模型

2.2 灰色層次綜合評(píng)估法

灰色關(guān)聯(lián)分析法是基于灰色系統(tǒng)理論提出的一種綜合評(píng)價(jià)方法，是根據(jù)因素之間發(fā)展態(tài)勢(shì)的相似或相異程度來(lái)衡量因子間關(guān)聯(lián)程度，是對(duì)信息不完全的系統(tǒng)作因子間的量化或序化?；疑P(guān)聯(lián)分析法的模型不是函數(shù)模型，而是序關(guān)系模型，它關(guān)注的不是數(shù)值本身，而是數(shù)值大小所表示的序關(guān)系。因此，灰色關(guān)聯(lián)分析過(guò)程是先獲取序列間的差異信息，建立差異信息空間，再計(jì)算差異信息的灰關(guān)聯(lián)度，從而建立因素間的序關(guān)系［4］。

層次分析法是一種定性與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法，是把復(fù)雜的問(wèn)題分解為各種指標(biāo)，將這些指標(biāo)按支配關(guān)系分組并鏈接成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，一般分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層［5］。由專家將同一支配指標(biāo)下的所有指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較。兩兩比較判斷的互反關(guān)系是一種把人的判斷加以組合的合理方式，通過(guò)這種方式確定每一層次中指標(biāo)相對(duì)于其上支配指標(biāo)的重要性(即權(quán)重)，然后逐層合成指標(biāo)權(quán)重，得到最低層相對(duì)于最高層的綜合指標(biāo)權(quán)重。因此，在運(yùn)用其進(jìn)行決策的過(guò)程中定性因素起主導(dǎo)作用。

灰色層次綜合評(píng)估法是將灰色關(guān)聯(lián)分析法與層次分析法集成所得的一種綜合評(píng)估方法，它汲取了灰色關(guān)聯(lián)分析法與層次分析法的優(yōu)點(diǎn):通過(guò)層次分析法來(lái)解決從體系作戰(zhàn)效能評(píng)估向系統(tǒng)功能和人員戰(zhàn)技術(shù)能力評(píng)估的轉(zhuǎn)化問(wèn)題;通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析法解決系統(tǒng)功能評(píng)估和人員戰(zhàn)技術(shù)能力評(píng)估時(shí)由于評(píng)估專家的人數(shù)、判斷和偏好等主觀因素引起的不可靠問(wèn)題。

灰色層次綜合評(píng)估法的基本構(gòu)思是:由層次分析法構(gòu)建指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，依據(jù)判斷矩陣計(jì)算出指標(biāo)的權(quán)重ωj(j=1，2，…，n )，并得到被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)值xi(i=1，2，…，m )。由于層次分析法中對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理使用極值法，可知，若取矩陣中每列的最優(yōu)值構(gòu)成一虛擬的被評(píng)價(jià)對(duì)象，則在層次分析法中，該虛擬評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)值為1，那么各被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)值可看作是與最優(yōu)值的近似程度。這樣構(gòu)造的虛擬評(píng)價(jià)對(duì)象與灰色關(guān)聯(lián)分析中的理想對(duì)象是等價(jià)的?？闪顬榉直嫦禂?shù)，從而得到新的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣。由關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算各評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于理想對(duì)象的關(guān)聯(lián)度時(shí)，考慮指標(biāo)本身權(quán)重的影響，結(jié)合層次分析法中得到的指標(biāo)權(quán)重，得到一組新的關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而評(píng)價(jià)各對(duì)象［6］。

3 評(píng)估過(guò)程

灰色層次綜合評(píng)估法評(píng)估過(guò)程如下:

假設(shè)根據(jù)層次分析法構(gòu)建了一個(gè)由n 個(gè)指標(biāo)，m 個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象組成的指標(biāo)體系，m 個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象的原始指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣記為R

1)對(duì)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，由專家的評(píng)分構(gòu)造判斷矩陣

2)計(jì)算A 的最大特征值和最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，并將特征向量做歸一化處理;

3)對(duì)判斷矩陣A 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，若A 滿足給定的一致性標(biāo)準(zhǔn)，則由上一步求出的歸一化后的特征向量即為指標(biāo)權(quán)重，記為反之，若A 不滿足給定的一致性標(biāo)準(zhǔn)，則需要對(duì)A 進(jìn)行修改，重復(fù)前兩步，直到A 滿足給定的一致性標(biāo)準(zhǔn)為止;

5)確定理想對(duì)象R0，記其中，r0j為第j 個(gè)指標(biāo)在所有待評(píng)對(duì)象中的最優(yōu)值

通過(guò)如上計(jì)算，得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣β

7)計(jì)算集成的評(píng)價(jià)值X=β* ω

xi越大，可知第i 個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象與理想對(duì)象越接近，表明第i 個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象越優(yōu)，由此可排出各評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣，從而得到分析評(píng)價(jià)結(jié)果。

4 實(shí)例分析

本節(jié)通過(guò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確打擊效能的武器裝備體系評(píng)估為例，來(lái)具體說(shuō)明基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估方法。

假設(shè)有3 個(gè)導(dǎo)彈旅，在同一次演習(xí)中實(shí)現(xiàn)同一個(gè)遠(yuǎn)程精確打擊目標(biāo)，負(fù)責(zé)導(dǎo)調(diào)裁評(píng)的機(jī)構(gòu)(一般是演訓(xùn)基地)通過(guò)演習(xí)任務(wù)完成情況對(duì)導(dǎo)彈旅武器裝備體系進(jìn)行評(píng)分，具體數(shù)值如表1。

表1 導(dǎo)彈旅武器裝備體系綜合評(píng)分

具體評(píng)估過(guò)程如下:

第1 步，用極值法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理，得到

并對(duì)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，由專家評(píng)分得到判斷矩陣

第2 步，計(jì)算A 的最大特征值λmax和最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量ξ，并對(duì)判斷矩陣A 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到:λmax= 5. 232，ξ = (0. 272 0. 479 0. 129 0. 071 0.048)，CI =0.058，CR =0.052 小于0.1，可知A 具有一致性，因此，ωj=ξ=(0.272 0.479 0.129 0.071 0.048)為指標(biāo)權(quán)重也就是特征值向量。

第3 步，計(jì)算各個(gè)導(dǎo)彈旅武器裝備體系作戰(zhàn)效能的初步評(píng)估值X=(0.943 0.844 0.888)，平均值為0.892。

第4 步，確 定 理 想 對(duì) 象 R0= (r01，r02，…，r0n) ，將作為參考數(shù)列，得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣β:

第5 步，計(jì)算最終的集成評(píng)估值

可知最終的集成評(píng)估值xA=0. 88，xB=0. 668，xC=0.684。

從評(píng)估結(jié)果可以看出:導(dǎo)彈A 旅武器裝備體系評(píng)分最高，遠(yuǎn)程精確打擊效能最好，主要得益于信息能力和打擊能力的充分發(fā)揮，在防護(hù)能力和機(jī)動(dòng)能力方面則略顯不足，從人員戰(zhàn)技術(shù)能力方面看可能因?yàn)闃I(yè)務(wù)熟練能力和迅速反映能力上存在短板，今后的訓(xùn)練可以在這兩方面下功夫;導(dǎo)彈B 旅和C 旅各種能力表現(xiàn)平平，尤其是B 旅的信息能力表現(xiàn)不佳，在系統(tǒng)功能層面主要因?yàn)榍閳?bào)處理功能和指揮控制功能沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用，人員的指揮協(xié)同能力也有待加強(qiáng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)基于體系作戰(zhàn)效能的武器裝備體系評(píng)估，將體系作戰(zhàn)效能逐級(jí)分解映射成5 種基本作戰(zhàn)能力、4 種基本系統(tǒng)功能和4 種基本人員戰(zhàn)技術(shù)能力，構(gòu)建評(píng)估層次模型，運(yùn)用灰色層次綜合評(píng)估法對(duì)武器裝備的體系作戰(zhàn)效能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，經(jīng)實(shí)例證明，該方法是切實(shí)可行的。

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