某型兩棲裝甲車(chē)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型

劉芬良，羅 權(quán)，李澤恩

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州 510430）

某型兩棲裝甲車(chē)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型

劉芬良，羅 權(quán)，李澤恩

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州 510430）

以某型兩棲裝甲車(chē)基本作戰(zhàn)效能分析為基礎(chǔ)，針對(duì)實(shí)戰(zhàn)背景下戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的特點(diǎn)，在單車(chē)作戰(zhàn)效能評(píng)估基礎(chǔ)上，通過(guò)引入戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境指數(shù)和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力指數(shù)，提出改進(jìn)的ADC模型，并綜合運(yùn)用層次分析法和冪指數(shù)法等方法對(duì)相應(yīng)子模型參數(shù)進(jìn)行量化，采用定性分析與定量分析相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)某型兩棲裝甲車(chē)作戰(zhàn)效能的評(píng)估。并通過(guò)實(shí)例證明所建立模型的有效性，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和指導(dǎo)性。

兩棲裝甲車(chē)輛，改進(jìn)ADC，冪指數(shù)法，層次分析法

引 言

ADC方法是美國(guó)工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢(xún)委員會(huì)（WSEIAC）提出的面向武器系統(tǒng)效能進(jìn)行評(píng)估的方法。某型兩棲裝甲車(chē)的作戰(zhàn)效能是指整車(chē)系統(tǒng)在作戰(zhàn)條件下，完成一定作戰(zhàn)任務(wù)要求程度的量度，是某型兩棲裝甲車(chē)系統(tǒng)的可用性（A）、可信性（D）、作戰(zhàn)能力（C）的函數(shù)［2］?；诶硐霠顟B(tài)武器系統(tǒng)的理論分析方法，針對(duì)兩棲作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)，綜合考慮對(duì)抗條件下某型兩棲裝甲車(chē)的作戰(zhàn)效能，對(duì)ADC的基本模型進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合層次分析法和冪指數(shù)法對(duì)無(wú)法定量描述的能力指標(biāo)進(jìn)行定性評(píng)估。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

ADC的基本模型用可用度A、可信度D和作戰(zhàn)能力C，反映武器系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間變化及其在作戰(zhàn)使用過(guò)程中不同階段的有效性。由于某型兩棲裝甲車(chē)遂行登陸作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的影響較大；在攻防對(duì)抗條件下，某型兩棲裝甲車(chē)生存能力對(duì)作戰(zhàn)效能有決定性影響。在分析模型時(shí)，需綜合考慮某型兩棲裝甲車(chē)戰(zhàn)、技術(shù)性能和影響作戰(zhàn)效能的因素。分析實(shí)戰(zhàn)條件下影響某型兩棲裝甲車(chē)的作戰(zhàn)效能評(píng)估的要素，用圖1表示：

圖1 效能評(píng)估要素圖

2 改進(jìn)的 ADC模型［3，7］的建立

根據(jù)ADC的基本模型得到改進(jìn)的ADC模型：

其中：ISC是某型兩棲裝甲車(chē)在未被敵火力毀傷的條件下的作戰(zhàn)能力，即生存能力；IHJ是戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境指數(shù)；A為可用度行向量；D為可信度矩陣；C為作戰(zhàn)能力矩陣。

2.1 可用度向量（A）模型

系統(tǒng)的可用度是系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)開(kāi)始時(shí)刻可用程度的量度，反映武器系統(tǒng)的使用準(zhǔn)備程度。針對(duì)登陸作戰(zhàn)的實(shí)際情況，由于某型兩棲裝甲車(chē)通信、指揮、承載和防護(hù)系統(tǒng)的性能對(duì)作戰(zhàn)影響小或者通常可排除出現(xiàn)故障的可能，在這里只考慮火控系統(tǒng)和行動(dòng)系統(tǒng)的可用度。在任務(wù)準(zhǔn)備階段，火控系統(tǒng)和行動(dòng)系統(tǒng)都有“正常”和“故障”兩種狀態(tài)，所以某型兩棲裝甲車(chē)共有4種初始狀態(tài)ai（i=1，2，3，4），如表 1：

表1 某型兩棲裝甲車(chē)的4種初始狀態(tài)

設(shè)MTBF1為火控系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間，MTTR1為火控系統(tǒng)平均維修時(shí)間，λ1為火控系統(tǒng)的平均故障率，u1為火控系統(tǒng)維修率；MTBF2為行動(dòng)系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間，MTTR2為行動(dòng)系統(tǒng)的平均維修時(shí)間，λ2為行動(dòng)系統(tǒng)的平均故障率，u2為行動(dòng)系統(tǒng)的維修率。假設(shè)行動(dòng)與火控系統(tǒng)構(gòu)成的整車(chē)系統(tǒng)完好性是串聯(lián)關(guān)系，則初始狀態(tài)可用度向量為A=（a1，a2，a3，a4），其中

2.2 可信度矩陣（D）模型

某型兩棲裝甲車(chē)的可信度表示整車(chē)系統(tǒng)在使用過(guò)程中完成規(guī)定功能的概率。由于整車(chē)系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)有4個(gè)可能狀態(tài)，則可信度D是一個(gè)4×4矩陣（可信賴(lài)性矩陣）。假設(shè)在任務(wù)過(guò)程中故障無(wú)法維修，則無(wú)法使故障狀態(tài)轉(zhuǎn)換到正常狀態(tài)，即可信賴(lài)性矩陣為上三角矩陣：

式中，dij（i=1，2，3，4；j=1，2，3，4）是使用開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)處于i狀態(tài)而在使用過(guò)程中轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的概率。

設(shè)Xij（i=1，2；j=1，2）為行動(dòng)系統(tǒng)從狀態(tài)i到狀態(tài) j的概率，Hij（i=1，2；j=1，2） 為火控系統(tǒng)從狀態(tài) i到狀態(tài)j的概率（狀態(tài)1為正常，狀態(tài)2為故障），T為執(zhí)行任務(wù)時(shí)間。執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中不能修理，則u=0，且系統(tǒng)故障服從指數(shù)定律，可得：

2.3 作戰(zhàn)能力矩陣（C）模型

作戰(zhàn)能力指某型兩棲裝甲車(chē)在可用和可信狀態(tài)下，能達(dá)到任務(wù)目標(biāo)的概率，很大程度上取決于系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的最后可能狀態(tài)，武器系統(tǒng)效能分析的關(guān)鍵，在于用不同的方法來(lái)建立C的計(jì)算模型。某型兩棲裝甲車(chē)遂行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)作戰(zhàn)能力參數(shù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的量，與打擊距離、機(jī)動(dòng)狀態(tài)、目標(biāo)信息和射手素質(zhì)等因素有關(guān)。在此主要是對(duì)單目標(biāo)毀傷任務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，此狀態(tài)下的能力值顯然為0，在其余狀態(tài)下，均為正常工作狀態(tài)的品質(zhì)因數(shù)。設(shè)定作戰(zhàn)能力矩陣：

其中，ci（i=1，2，3，4）表示某型兩棲裝甲車(chē)在狀態(tài)i下完成任務(wù)的概率。設(shè)整車(chē)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率為pf，命中目標(biāo)的概率為pm，毀傷目標(biāo)的概率ph，則得：

2.4 生存能力（ISC）［1］

為了計(jì)算某型兩棲裝甲車(chē)的戰(zhàn)場(chǎng)（以登陸作戰(zhàn)為例）生存能力，建立如圖2所示的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖2 戰(zhàn)場(chǎng)生存能力評(píng)價(jià)體系圖

影響戰(zhàn)場(chǎng)生存能力的不僅有客觀因素還有許多主觀因素，用冪指數(shù)法［5-6］計(jì)算戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，用層次分析法確定冪指數(shù)的參數(shù)。參考文獻(xiàn)［4］，通過(guò)專(zhuān)家打分，根據(jù)薩蒂對(duì)于因素兩兩比較時(shí)相對(duì)偏好判斷的九級(jí)標(biāo)度構(gòu)造兩兩比較矩陣，用幾何平均法計(jì)算矩陣，得到目標(biāo)合成權(quán)重并排序［4］。計(jì)算得反坦克導(dǎo)彈戰(zhàn)場(chǎng)生存能力模型為：

其中KSC為次指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。

同理，防護(hù)能力（FH）包含抗干擾能力（KG）和抗打擊能力（KD），其模型為：

機(jī)動(dòng)能力（JD）包含機(jī)動(dòng)速度（SD）、機(jī)動(dòng)距離（JL）和越障能力（YZ），模型為：

反偵察能力（FZ）包含偽裝能力（WZ）和隱蔽能力（YB），模型為：

反應(yīng)能力包含激動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間（JZ）、打擊準(zhǔn)備時(shí)間（DZ）、目標(biāo)切換時(shí)間（QH）和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)間（FX），模型為：

將式（10）～式（13）代入式（9）便可以得到某型兩棲裝甲車(chē)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力指數(shù)。

2.5戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境指數(shù)（IHJ）［1］

根據(jù)兩棲作戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)，綜合分析登陸作戰(zhàn)中影響某型兩棲裝甲車(chē)的作戰(zhàn)效能的因素，構(gòu)建戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境指數(shù)評(píng)價(jià)體系如圖3：

圖3 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境指數(shù)評(píng)價(jià)體系圖

由冪指數(shù)法和層次分析法可得：

KHJ為子指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，IHJ，IQX，IAT，IZA，IMB，IDF，分別表示戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、氣象條件、岸灘條件、障礙設(shè)置、目標(biāo)性能和敵方實(shí)力指數(shù)；ωi（i=1，2，3，4，5）分別為冪指數(shù)。根據(jù)所處戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境具體情況的分析，運(yùn)用層次分析法可確定冪指數(shù)的數(shù)值，在這里省略具體計(jì)算步驟。

3 實(shí)例分析

用上述評(píng)估模型對(duì)兩臺(tái)設(shè)定的某型兩棲裝甲車(chē)進(jìn)行作戰(zhàn)效能評(píng)估。設(shè)定在進(jìn)行部分性能改進(jìn)后，2號(hào)車(chē)的可靠性和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力比1號(hào)車(chē)有所提高，兩臺(tái)某型兩棲裝甲車(chē)參加同一次登陸作戰(zhàn)并處于相同作戰(zhàn)環(huán)境，每臺(tái)某型兩棲裝甲車(chē)每次單獨(dú)面對(duì)一個(gè)作戰(zhàn)目標(biāo)（敵方坦克），并處于目標(biāo)射程之內(nèi)（相距800m）。作戰(zhàn)時(shí)間為2 h。各參數(shù)取值見(jiàn)表2、表3（表3中各指標(biāo)后的數(shù)值分別為其權(quán)重）。

表2 可靠性參數(shù)表

由表2得：

由于是同一次作戰(zhàn)的相同作戰(zhàn)環(huán)境，所以次指標(biāo)和子指標(biāo)權(quán)重系數(shù)及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境相同，都設(shè)為1，由表 3可得，ISC1=0.769 5，ISC2=0.831 7，最后可得到E1=0.542 5，E2=668 3。

分析計(jì)算結(jié)果，可見(jiàn)隨著2號(hào)某型兩棲裝甲車(chē)可靠性提高和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力的增強(qiáng)，整車(chē)的作戰(zhàn)效能明顯增強(qiáng)。計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符，充分驗(yàn)證了采用改進(jìn)ADC法評(píng)估某型兩棲裝甲車(chē)的作戰(zhàn)效能的有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

該模型在某型兩棲裝甲車(chē)的單車(chē)作戰(zhàn)效能評(píng)估基礎(chǔ)上，引入了戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境指數(shù)和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力指數(shù)，更加符合作戰(zhàn)實(shí)際，相對(duì)于一般的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)模型有了一定程度的改進(jìn)，并通過(guò)實(shí)例證明所建立模型的有效性，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和指導(dǎo)性。

［1］伍文峰，趙 健，何 軍.車(chē)載式反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2007，27（5），87-90.

［2］王世學(xué)，李兆耿.基于改進(jìn)ADC模型的坦克作戰(zhàn)效能評(píng)估［J］.兵工自動(dòng)化，2009，28（7），14-16.

［3］張最良，李長(zhǎng)生，趙文志，等.軍事運(yùn)籌學(xué)［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，1993.

［4］徐南榮，仲偉俊.科學(xué)決策理論與方法［M］.南京：東南大學(xué)出版社，1995.

［5］張戰(zhàn)平，楊爭(zhēng)新.車(chē)載式122榴彈炮單炮作戰(zhàn)能力分析［J］.射擊學(xué)報(bào)，2005（2），9-11.

［6］王曙光，王瑞林.單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)效能指數(shù)的確定方法［J］.火力與指揮控制，2007，32（3），53-55.

［7］張俊學(xué)，王書(shū)敏，董樹(shù)軍.軍事運(yùn)籌理論與方法［M］.北京：解放軍出版社，2002.

M odelof Operational Effectiveness Evaluation in Amphibious Armoured Vehicle

LIU Fen-liang，LUOQuan，LIZe-en
（NavalMarine Academy，Guangzhou 510430，China）

In the light of the actual requirement of landing operations，an improved ADCmodel is brought out by introducing index of battlefield environment and viability in battlefield，which was analyzed and figured out by the method of exponential and AHP.It optimizes the evaluation index system of the battle operation effectiveness of amphibious armoured vehicle，making the result of the evaluated effectivenessmore scientific and closer to the practice.

amphibiousarmoured vehicle，improved ADC，method ofexponential，AHP

E923.16；O224

A

1002-0640（2014）02-0169-04

2013-02-21

2013-03-27

劉芬良（1974- ），男，湖南雙峰人，碩士。研究方向：兩棲作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)理論與應(yīng)用。