武器裝備作戰(zhàn)試驗內容設計研究

曹裕華, 周雯雯, 高化猛

(裝備學院裝備試驗系,北京102206)

武器裝備作戰(zhàn)試驗內容設計研究

曹裕華, 周雯雯, 高化猛

(裝備學院裝備試驗系,北京102206)

針對武器裝備作戰(zhàn)試驗的特殊性,利用樹狀分析技術開展作戰(zhàn)試驗內容設計,將作戰(zhàn)試驗問題逐層分解為目標層、效能指標層、性能指標層和數(shù)據(jù)需求層;分別確定裝備型號單體、系統(tǒng)級或體系級裝備作戰(zhàn)試驗問題所對應的作戰(zhàn)試驗內容和試驗項目清單,并給出了武器裝備作戰(zhàn)試驗內容裁剪的方法。

作戰(zhàn)試驗;內容設計;樹狀分析技術

作戰(zhàn)試驗內容是支持裝備的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適應性和生存性,以及體系貢獻率評估而進行的試驗任務或試驗項目,目的是獲取評估支持數(shù)據(jù)。作戰(zhàn)試驗內容設計是針對被試的武器裝備,界定清楚作戰(zhàn)試驗的任務范圍和任務之間的關系,明確作戰(zhàn)試驗“干什么”的問題,其本質是把裝備是否滿足作戰(zhàn)需求、裝備關鍵作戰(zhàn)問題的考核任務進行分解和設計,如果設計的試驗內容足夠準確、詳細和清晰,那么在一定程度上也初步明確了作戰(zhàn)試驗“怎么干”的問題,因此,作戰(zhàn)試驗內容設計是開展裝備作戰(zhàn)試驗基礎性的先期工作,對作戰(zhàn)試驗的持續(xù)推進具有重要的指導意義。美軍的作戰(zhàn)試驗不論是理論還是實踐都已相當成熟,美國國防部規(guī)定,在裝備系統(tǒng)研制的整個過程中都要進行作戰(zhàn)試驗與鑒定[1],而我軍還處于探索階段,還未完成對作戰(zhàn)試驗內容的系統(tǒng)研究[2]。本文給出了一種作戰(zhàn)試驗內容的設計方法,并初步確定了作戰(zhàn)試驗內容。

1 武器裝備作戰(zhàn)試驗內容設計方法

裝備作戰(zhàn)試驗對我軍來說是一個新的試驗領域。作戰(zhàn)試驗內容設計工作是一項復雜的系統(tǒng)工程,涉及裝備特點、作戰(zhàn)應用、試驗資源、試驗要求、試驗理論等多方面因素,需要從系統(tǒng)分析角度進行綜合設計[3]。本文選擇樹狀分析技術來開展武器裝備作戰(zhàn)試驗內容設計工作,通過逐層細化確定試驗內容。

1.1 樹狀分析技術

樹狀分析技術起源于還原論,是主張把整體分解研究的方法論。在研究復雜系統(tǒng)時,通常不能一次考慮到所有細節(jié),而是利用分解、分析、還原的方法,把系統(tǒng)從環(huán)境中分離出來,孤立起來研究。把系統(tǒng)進行分解,高層次還原到低層次,用部分說明整體,用局部說明全局,用低層次說明高層次[4],從較抽象的層次逐漸過渡到具體的細節(jié)問題,使用樹狀結構表達復雜對象的多種屬性和狀態(tài)。利用樹狀分析技術在裝備試驗領域的應用是將關鍵問題逐步分解為清晰的樹狀結構,從高層到低層分別為作戰(zhàn)問題、試驗目標、效能指標、性能指標和數(shù)據(jù)需求,其中的最底層為可直接測量的數(shù)值,這些數(shù)據(jù)信息就可以描述整個被試對象的性質和行為。

1.2 設計思路

裝備作戰(zhàn)試驗是對系統(tǒng)在作戰(zhàn)條件下的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適用性和生存性,以及體系貢獻率有關問題的試驗與鑒定活動,目的是確定系統(tǒng)滿足作戰(zhàn)用戶需求的程度,支持做出是否部署使用該系統(tǒng)的決策[5]。這些問題是作戰(zhàn)問題而非技術問題,在裝備全壽命過程的每一個決策審查時節(jié)都要予以回答。因此,在確定作戰(zhàn)試驗內容前,首先需要明確關鍵的作戰(zhàn)問題。關鍵作戰(zhàn)問題通常主要針對裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性,通過分析裝備的作戰(zhàn)使命任務,確定采用回答問題的方式表述,如能否在戰(zhàn)場上對系統(tǒng)實施保障,×型戰(zhàn)機是否具有空中優(yōu)勢,×型電子對抗裝備能否壓制×范圍的電子目標,等等。

確定關鍵作戰(zhàn)問題后,就可以確定試驗的目標,明確武器裝備應達到的能力,并測試其能否達到作戰(zhàn)要求,試驗目標的考核可歸結為裝備作戰(zhàn)效能評估問題,因此需要建立效能指標(measure of effectiveness,MOE)體系,而效能指標又可通過更具體的性能指標(measure of performance, MOP)體系來體現(xiàn)。這個過程通常采用樹狀分析技術,把關鍵作戰(zhàn)問題分解到能夠確定實際數(shù)據(jù)需求和試驗測量的程度[6],如圖1所示。目標用于清楚表示與關鍵作戰(zhàn)問題相關的試驗與鑒定的各方面和總目的;效能指標作為目標的一個子集,旨在解決目標中具體且可處理的部分,每個效能指標作為某一目標的一個直接貢獻因素都可以追溯;通過目標,效能指標可以被確定為回答一個或多個關鍵作戰(zhàn)問題的直接貢獻因素。每個試驗目標及與其相關的效能指標也與一個或多個性能指標相聯(lián)系,而這些性能指標又與具體的數(shù)據(jù)元相聯(lián)系,數(shù)據(jù)元是在規(guī)定條件下的觀察值或測量值。

通常,每個關鍵作戰(zhàn)問題對應試驗目標,試驗目標和作戰(zhàn)效能/作戰(zhàn)適用性指標對應試驗內容,但是這種對應關系不一定是一一對應的,有的指標需要多個試驗內容才能考核,有的試驗內容可以同時考核多個指標,在進行試驗內容設計時要設計好這種對應關系。

圖1 樹狀分析展示關鍵作戰(zhàn)問題分解

2 武器裝備作戰(zhàn)試驗的主要內容

由于裝備型號單體和系統(tǒng)級或體系級裝備關注的作戰(zhàn)問題有所不同,前者關注單個裝備的作戰(zhàn)能力,后者承擔的作戰(zhàn)任務與前者相差很大,不僅需要考核單裝的能力,更重要的是考核一個系統(tǒng)或體系的整體能力和系統(tǒng)或體系成員間的關系問題,因此需要分別確定它們的作戰(zhàn)試驗內容和試驗項目清單。

2.1 武器裝備型號單體作戰(zhàn)試驗內容

在確定裝備作戰(zhàn)試驗內容時,關鍵性能指標是主要需要關注的,關鍵性能指標是實現(xiàn)有效軍事能力需要的最低限度的屬性或特征,它往往能支持確定關鍵作戰(zhàn)問題和次要問題的層次。武器裝備型號單體的關鍵性能指標主要包括以下幾類：機動性指標、火力打擊能力指標、目標搜索探測能力指標和指揮控制能力指標。結合武器裝備型號單體關注的作戰(zhàn)問題,本文將作戰(zhàn)試驗活動劃分為5類：機動性試驗、火力打擊試驗、目標搜索探測能力試驗、指揮控制能力試驗、作戰(zhàn)適應性試驗。下面分別進行分析設計。

1)機動性試驗。根據(jù)樹狀分析技術確定機動性試驗的內容,如圖2所示。在機動性試驗中關鍵問題是被試系統(tǒng)在野戰(zhàn)條件下能否在規(guī)定的時間到達指定地點,根據(jù)作戰(zhàn)問題,可明確試驗目標：確定機動能力,包括沿道路(航線)機動的能力(含鄉(xiāng)村土路、公路)、越野機動能力、火力干擾下的機動能力等。

圖2 機動性試驗內容設計圖

由此可分析出效能指標包括速度效能指標和通過能力指標。這2類效能指標對應的性能指標分別為：越野平均速度、公路平均速度、最大速度、最大加速度;越壕寬、過垂直墻高、涉水深、單位平均壓力、最大爬坡度、最大行程等。這些性能指標都可通過數(shù)據(jù)元計算得到,在樹狀結構的最底層就是確定性能指標與數(shù)據(jù)元的對應關系。有些性能指標所需數(shù)據(jù)元相同,但試驗條件可能不同,在進行試驗內容設計時也需要明確。

2)火力打擊能力試驗。每類武器的考核重點不同,試驗內容需分類設計。對防空武器,主要考核保衛(wèi)目標安全率、對敵空襲兵器毀傷率、有效遏制敵空襲時間、目標射擊轉移時間等指標;對反坦克武器,主要考核對坦克、車輛等裝甲目標和地面堅固工事目標的毀傷概率(包括首發(fā)毀傷、N發(fā)毀傷和X分鐘內毀傷概率等指標);對壓制武器,主要考核打擊范圍、打擊精度、打擊威力(包括對面目標的平均毀傷率或數(shù)量、壓制目標的有效時間)、反應時間等指標。以地面壓制武器為例,火力打擊能力試驗的內容可如圖3所示進行設計。

圖3 壓制類武器火力打擊能力試驗內容

在火力打擊能力試驗中關鍵作戰(zhàn)問題是被試系統(tǒng)是否具有火力優(yōu)勢、能否發(fā)揮火力優(yōu)勢,試驗目標就是確定被試裝備的火力打擊能力。由試驗目標可確定效能指標為打擊范圍、打擊精度和打擊威力,這3項指標還可分解為若干項性能指標,分別為：火力壓制范圍、精確打擊范圍;目標探測精度、精確打擊首發(fā)命中率;爆炸威力、爆炸沖擊波和壓力。由此可確定各項性能指標對應的具體試驗內容。

3)目標搜索探測能力試驗。目標搜索探測能力試驗對應的關鍵問題是被試系統(tǒng)在戰(zhàn)場環(huán)境下能否發(fā)現(xiàn)、識別、定位、跟蹤目標,因此試驗目標可歸結為確定目標的搜索探測能力,效能指標為目標發(fā)現(xiàn)能力、目標捕捉能力,它們對應的性能指標分別為：探測距離、探測范圍、探測限制、探測手段、目標發(fā)現(xiàn)概率、虛警率;跟蹤能力、鎖定能力和跟蹤丟失率。由此可確定各項性能指標對應的具體試驗內容,如圖4所示。

圖4 目標搜索探測能力試驗內容

4)指揮控制能力試驗。指揮控制能力試驗需要回答被試系統(tǒng)在實戰(zhàn)環(huán)境條件下能否滿足作戰(zhàn)指揮要求,主要考核指揮、控制、通信、組網、偵察和監(jiān)視等效能。由此可得到試驗目標為確定情況處理能力、確定指揮決策能力、確定快速反應能力和確定戰(zhàn)場生存能力,對應的效能指標分別為情報處理能力、指揮決策能力、快速反應能力和戰(zhàn)場生存能力。相應的性能指標分別為：圖形和文電處理能力、信息共享能力、情報檢索速率、情報評估效率、情報融合效率、情報格式轉換率;指揮質量、決策滿意率、命令保真度;命令響應時間、平均決策時間;生存性。具體數(shù)據(jù)元如圖5所示。

圖5 指揮控制能力試驗內容

5)作戰(zhàn)適應性試驗。作戰(zhàn)適應性試驗需要回答的關鍵問題是被試裝備投入作戰(zhàn)時用戶的滿足程度為多少,或能夠保持可用的程序,試驗目標可分解為確定被試裝備的可靠性、維修性、保障性、測試性、環(huán)境適應性、電磁兼容性[7],相應的評估指標為可靠性指標、維修性指標、保障性指標、測試性指標、環(huán)境適應性指標、電磁兼容性指標。評估指標對應的性能指標分別為裝備持續(xù)使用時間、平均故障間隔時間、平均故障前時間;平均修復時間、平均預防性維修時間、維修停機時間率;裝備持續(xù)使用時間、平均故障間隔時間、平均故障前時間、環(huán)境數(shù)據(jù);裝備抵御外界電磁干擾能力(輻射敏感度和傳導敏感度)。具體的數(shù)據(jù)元如圖6所示。

圖6 作戰(zhàn)適應性試驗內容

2.2 系統(tǒng)級或體系級裝備作戰(zhàn)試驗內容

系統(tǒng)級裝備和體系級裝備都是功能完備的裝備系統(tǒng)或裝備體系,由多類多臺武器裝備構成的集合,武器裝備之間性能配套、功能相互補充,存在復雜的信息關系,通過有線或無線構建內部專用網絡,實現(xiàn)互聯(lián)互通互操作。系統(tǒng)級或體系級裝備作戰(zhàn)試驗需要解決的問題是被試裝備集合能否構成系統(tǒng)或體系、系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)的信息協(xié)同性問題、作戰(zhàn)效能高低和對聯(lián)合作戰(zhàn)的貢獻率等,因此在裝備型號單體試驗的基礎上,試驗內容主要包括集成試驗、裝備系統(tǒng)或體系信息能力試驗、裝備系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)效能試驗、裝備系統(tǒng)或體系對聯(lián)合作戰(zhàn)的貢獻率試驗[8]。

1)裝備系統(tǒng)或體系集成試驗。裝備系統(tǒng)或體系集成試驗需要解決的關鍵問題是被試裝備集合能否構成系統(tǒng)或體系。試驗目標是確定裝備系統(tǒng)或體系的集成程度。效能指標包括裝備型號入網能力指標和裝備體系協(xié)同性。前者對應的性能指標為電磁兼容性、信息接口、互操作能力、信息安全,該部分的數(shù)據(jù)元與單體裝備的數(shù)據(jù)元相同;后者對應的性能指標為體系信息協(xié)同性和體系電磁兼容性,體系信息協(xié)同性指標的數(shù)據(jù)元是體系組成成員間信息的接收情況數(shù)據(jù),體系電磁兼容性指標的數(shù)據(jù)元是體系組成成員間的電磁干擾數(shù)據(jù),包括信息傳輸黏滯時長、傳輸誤碼數(shù)量、數(shù)據(jù)傳輸總量等。

2)裝備系統(tǒng)或體系信息能力試驗。該部分主要為了回答系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)的信息協(xié)同性問題。試驗目標是確定裝備系統(tǒng)或體系的信息能力。效能指標包括裝備系統(tǒng)或體系內部信息共享能力、信息處理能力。共享能力的性能指標包括信息吞吐量、誤碼率、容量、時延、可靠性,數(shù)據(jù)元與單體的共享能力相同,但獲取數(shù)據(jù)的對象是系統(tǒng)或體系的組成成員;信息處理能力的性能指標與型號單體的信息處理能力性能指標相同,數(shù)據(jù)元也相同,是將系統(tǒng)或體系看作一個整體開展試驗。

3)裝備系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)效能試驗。裝備系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)效能試驗包括系統(tǒng)或體系打擊能力試驗、偵察能力試驗、指揮控制能力試驗、防護能力試驗、保障能力試驗。試驗內容與單體作戰(zhàn)試驗內容類似,但試驗對象為整個裝備系統(tǒng)或體系,試驗條件也有所不同。

4)裝備系統(tǒng)或體系對聯(lián)合作戰(zhàn)的貢獻率試驗。該項內容主要為了回答被試裝備系統(tǒng)或體系能否納入聯(lián)合作戰(zhàn)體系、能否適應聯(lián)合作戰(zhàn)體系的工作環(huán)境等關鍵作戰(zhàn)問題。試驗包括2部分內容：一部分是裝備系統(tǒng)或體系與聯(lián)合作戰(zhàn)體系集成性(融合性)試驗;第二部分是任務效能的貢獻率試驗。前者包括裝備系統(tǒng)或體系與聯(lián)合作戰(zhàn)體系信息連通性試驗、裝備系統(tǒng)或體系在聯(lián)合作戰(zhàn)體系中的兼容性與適應性試驗、裝備系統(tǒng)或體系在聯(lián)合作戰(zhàn)體系中的使命覆蓋性試驗,試驗內容設計與單體類似,但試驗對象是裝備系統(tǒng)或體系。后者主要是對被試裝備系統(tǒng)或體系的作戰(zhàn)效能和聯(lián)合作戰(zhàn)裝備體系的效能進行試驗,2個值相除即為貢獻率?？己说膬热莅?lián)合作戰(zhàn)裝備體系的偵察能力、指控能力、打擊能力、保障能力和防護能力指標值,同時從聯(lián)合作戰(zhàn)裝備體系中區(qū)分出被試裝備系統(tǒng)或體系的偵察能力、指控能力、打擊能力、保障能力和防護能力進行考核并獲取指標值,把聯(lián)合作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)效能作為總量,把被試裝備系統(tǒng)或體系的作戰(zhàn)效能作為貢獻量,貢獻量與總量的比值即為貢獻率。試驗內容的設計與裝備系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)效能試驗類似,但需要注意的是還需對整個聯(lián)合作戰(zhàn)裝備體系的效能進行考核,同時要將裝備系統(tǒng)或體系作戰(zhàn)效能從中區(qū)分出來。

3 武器裝備作戰(zhàn)試驗內容的裁剪

原則上,武器裝備作戰(zhàn)試驗要求全面系統(tǒng)考核被試裝備的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適用性和對聯(lián)合作戰(zhàn)貢獻率指標,可能提出很多候選的試驗內容,但是由于受到試驗設施、試驗裝備、試驗經費和試驗時間等因素限制,實際上被試裝備作戰(zhàn)試驗只能按照典型作戰(zhàn)流程進行簡化,進行部分的試驗內容,檢驗武器裝備部分作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適應性指標,如圖7所示。這就需要根據(jù)試驗任務的重要程度,逐一排列出優(yōu)先順序,在原先選定的范圍內篩選,確定合適的試驗內容或項目[9]。

圖7 裝備作戰(zhàn)試驗內容裁減過程

確定試驗任務重要性的依據(jù)包括被試裝備的重要性和緊迫性、試驗考核的指標對被試裝備完成主要任務樣式的重要程度、上級的指示要求等。確定試驗任務重要性后,首先按照試驗任務重要性的優(yōu)先順序進行篩選,保留優(yōu)先度高的試驗內容,優(yōu)先選擇重點裝備的、考核指標支撐被試裝備完成主要任務樣式的、上級有明確指示要求的試驗內容;二是剔除優(yōu)先度低而試驗消耗大的試驗內容,從而對試驗任務的規(guī)模和范圍進行削減,通過折中選擇,確定哪些內容必須保留,哪些內容希望保留,哪些項目可以刪去[10]。經過試驗規(guī)劃人員與試驗總體人員反復研究和協(xié)商,并經主管領導審定,最終確定詳細的試驗內容。

4 結束語

本文提供了一種利用樹狀分析技術進行武器裝備作戰(zhàn)試驗內容設計的方法,并給出作戰(zhàn)試驗內容的初步設計和試驗內容的裁減方法。隨著作戰(zhàn)試驗問題研究的不斷深入,需要進一步明確武器裝備作戰(zhàn)試驗任務的內容,以期為裝備作戰(zhàn)試驗的開展奠定基礎。

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(編輯：李江濤)

Research on the Content Design of Equipment Operational Test

CAO Yuhua, ZHOU Wenwen, GAO Huameng

(Department of Equipment Test,Equipment Academy,Beijing 102206,China)

For the particularity of equipment operational test,and using dendritic analysis techniques,the paper designs the content of equipment operational test,analyzes operational test problem to four levels：aims,efficiency indexes,capability indexes,and data requirements,confirms the equipment operational test content and project lists for operational test problem of single and system equipment,and brings forward the method of refining equipment operational test content.

operational test;content design;dendritic analysis techniques

E 92

2095-3828(2014)04-0112-06

ADOI10.3783/j.issn.2095-3828.2014.04.024

2014-03-11

曹裕華(1968-),男,教授,博士.主要研究方向：裝備試驗.