武器裝備體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法*

彭 耿，周少平，張緒明，孫 沖

（復(fù)雜艦船系統(tǒng)仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100161）

0 引言

武器裝備體系貢獻(xiàn)率評(píng)估是適應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)制勝機(jī)理改變的客觀要求［1］，自2015年開始成為研究熱點(diǎn)［2-15］，逐漸在武器裝備發(fā)展規(guī)劃、立項(xiàng)論證、作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定等裝備論證評(píng)估工作中發(fā)揮重要作用［16］。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于體系貢獻(xiàn)率評(píng)估尚未形成標(biāo)準(zhǔn)的定義和理解，不少研究者根據(jù)自身理解提出了一系列的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估理論與方法，其中很多文獻(xiàn)在貢獻(xiàn)率的計(jì)算上趨向于采用“相對(duì)貢獻(xiàn)度即貢獻(xiàn)率”的方法，從而通過相對(duì)貢獻(xiàn)度的比較來(lái)獲得體系作戰(zhàn)能力變化中各系統(tǒng)貢獻(xiàn)的比重。

1 當(dāng)前體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法存在的問題

1.1 計(jì)算公式存在的問題

目前，很多文獻(xiàn)在武器裝備體系貢獻(xiàn)率計(jì)算上遵循“相對(duì)貢獻(xiàn)度即貢獻(xiàn)率”的思想，即采用相對(duì)比較的評(píng)估方法，其具體計(jì)算公式如下:

式中的體系屬性特征，即是體系能力、體系效能等方面的評(píng)估指標(biāo)，相應(yīng)的屬性值即是各指標(biāo)結(jié)果，可以是具有特定物理量綱含義的結(jié)果，也可以是無(wú)量綱的結(jié)果。

應(yīng)用上述公式進(jìn)行貢獻(xiàn)率評(píng)估存在的問題:

1）計(jì)算值域問題?！掇o?！分袑?duì)貢獻(xiàn)的定義為:“對(duì)國(guó)家或公眾所做的有益的事?！弊鳛楹饬控暙I(xiàn)大小的指標(biāo)，貢獻(xiàn)率和貢獻(xiàn)度的含義相同，它們最先源于經(jīng)濟(jì)學(xué)，是一個(gè)分析經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)［3，8］。貢獻(xiàn)度一般表達(dá)為要素對(duì)整體作用或效果所起作用的絕對(duì)值，也可以表達(dá)為要素對(duì)整體作用或效果增長(zhǎng)所起作用的絕對(duì)值，如果對(duì)所起作用采用相對(duì)值（百分率）表示，則可以稱為貢獻(xiàn)率［5］。為衡量武器裝備在體系中所發(fā)揮的作用，我軍將貢獻(xiàn)率引入軍事領(lǐng)域，創(chuàng)新性地提出了體系貢獻(xiàn)率的概念。如果原有體系的作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)效能等體系屬性在某些方面處于空白狀態(tài)時(shí)，那么對(duì)于能夠彌補(bǔ)該空白的任何裝備，它們?cè)谶@一體系屬性上的體系貢獻(xiàn)率都將為無(wú)窮大，此時(shí)難以根據(jù)體系貢獻(xiàn)率對(duì)這些裝備進(jìn)行比較，從而達(dá)不到利用體系貢獻(xiàn)率支持武器裝備發(fā)展論證評(píng)估的目的。

2）數(shù)值表征意義問題。上述公式的計(jì)算結(jié)果其實(shí)就是體系屬性的相對(duì)提升度，該計(jì)算結(jié)果只能說明體系屬性提升的相對(duì)程度，其大小與作戰(zhàn)需求沒有任何關(guān)系。例如:假設(shè)某艦艇編隊(duì)的偵察監(jiān)視范圍（距離）需求為200 km、火力打擊范圍需求為250 km，若原體系的偵察監(jiān)視范圍為90 km、火力打擊范圍為250 km，新體系的偵察監(jiān)視范圍為180 km、火力打擊范圍為300 km，則偵察監(jiān)視范圍屬性的體系貢獻(xiàn)率為1、火力打擊范圍屬性的體系貢獻(xiàn)率為0.2?？梢?，此時(shí)確實(shí)不能根據(jù)體系屬性貢獻(xiàn)率的大小判斷其與作戰(zhàn)需求之間的關(guān)系，即可能出現(xiàn)體系貢獻(xiàn)率較大但作戰(zhàn)需求滿足度較小、體系貢獻(xiàn)率較小但作戰(zhàn)需求滿足度較大的現(xiàn)象。

3）數(shù)值實(shí)際應(yīng)用問題。上述公式的計(jì)算結(jié)果其實(shí)就是體系屬性的相對(duì)提升度，當(dāng)該數(shù)值用于支持武器裝備發(fā)展論證評(píng)估時(shí)，可能會(huì)誤導(dǎo)決策者，偏離作戰(zhàn)需求這個(gè)根本牽引。例如:假設(shè)某艦艇編隊(duì)的偵察監(jiān)視范圍需求為200 km，原體系的偵察監(jiān)視范圍為100 km，若新體系1的偵察監(jiān)視范圍為200 km，則它的體系貢獻(xiàn)率為1；若新體系2的偵察監(jiān)視范圍為300 km，則它的體系貢獻(xiàn)率為2。此時(shí)，新體系1、新體系2雖然都滿足作戰(zhàn)需求指標(biāo)，但它們之間的體系貢獻(xiàn)率相差1倍，這個(gè)差距極有可能誘使決策者對(duì)新體系2更加關(guān)注／認(rèn)可，但實(shí)際上，在“夠用就行”的原則及經(jīng)濟(jì)性等其他因素的考慮，新體系1極有可能被優(yōu)先發(fā)展，因此，該體系貢獻(xiàn)率的大小不能成為裝備是否優(yōu)先發(fā)展／選型的依據(jù)。

綜上所述，目前的體系貢獻(xiàn)率計(jì)算公式由于未能與作戰(zhàn)需求這個(gè)根據(jù)牽引有機(jī)結(jié)合起來(lái)，因此，用于支撐武器裝備的發(fā)展論證評(píng)估尚不夠全面。

1.2 體系屬性的選擇

目前，體系貢獻(xiàn)率計(jì)算中的體系屬性特征主要涉及體系的作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)效能、經(jīng)濟(jì)性等方面的評(píng)估指標(biāo)，且經(jīng)濟(jì)性等方面的評(píng)估指標(biāo)通常是在完成作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)效能等體系屬性評(píng)估之后作為約束條件存在的。下面主要討論在體系貢獻(xiàn)率評(píng)估中是否都需要選擇作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)效能作為核心體系屬性這個(gè)問題。

按照系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，系統(tǒng)的能力是指系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中使作用對(duì)象改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的本領(lǐng)；系統(tǒng)的效能是指系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中使作用對(duì)象運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向預(yù)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變的程度。因此，作戰(zhàn)能力描述的是“本領(lǐng)”或“潛力”的問題，是一個(gè)靜態(tài)的概念，是武器系統(tǒng)固有的屬性，對(duì)于某項(xiàng)具體的能力，與作戰(zhàn)過程無(wú)關(guān)。作戰(zhàn)效能則描述了特定條件下，武器系統(tǒng)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)的程度，是武器裝備系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中其作戰(zhàn)能力發(fā)揮的效果。所以作戰(zhàn)效能與作戰(zhàn)過程相關(guān)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。

當(dāng)將作戰(zhàn)能力作為體系屬性用于體系貢獻(xiàn)率評(píng)估時(shí)，由于其為作戰(zhàn)體系固有的“靜態(tài)”屬性，易于計(jì)算；而當(dāng)將作戰(zhàn)效能作為體系屬性用于體系貢獻(xiàn)率評(píng)估時(shí)，將存在下述問題:

1）從作戰(zhàn)效能角度得到的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估結(jié)論的適用性有限。作戰(zhàn)體系的效能評(píng)估一般針對(duì)典型／特定的任務(wù)背景開展，且需要設(shè)置大量的假設(shè)條件，如果真實(shí)情況與這些任務(wù)背景或假設(shè)條件不一致，作戰(zhàn)效能評(píng)估結(jié)論將會(huì)難以適用，進(jìn)而影響體系貢獻(xiàn)率評(píng)估結(jié)論的適用性。

2）從作戰(zhàn)效能角度開展體系貢獻(xiàn)率評(píng)估的計(jì)算復(fù)雜度大、時(shí)效性差。由于N件裝備A的體系貢獻(xiàn)率并不等于1件裝備A的體系貢獻(xiàn)率的N倍，裝備A＋裝備B的體系貢獻(xiàn)率在絕大部分情況下也不等于裝備A的體系貢獻(xiàn)率＋裝備B的體系貢獻(xiàn)率。那么，對(duì)于現(xiàn)有作戰(zhàn)體系而言，需要發(fā)展的裝備往往不止一個(gè)類型，每類裝備的數(shù)量也不止一個(gè)，并且不同類型、不同數(shù)量的裝備組合方案會(huì)非常多。目前，作戰(zhàn)效能評(píng)估主要依托仿真實(shí)驗(yàn)開展，由于每次實(shí)驗(yàn)只能評(píng)估某一個(gè)典型背景想定下的作戰(zhàn)效能，若要較為全面地評(píng)估作戰(zhàn)體系在某類典型背景想定下的作戰(zhàn)效能，則必須設(shè)計(jì)足夠多的想定來(lái)開展仿真實(shí)驗(yàn)，工作量非常大，加上上述數(shù)量非常多的裝備組合方案，將導(dǎo)致基于作戰(zhàn)效能維度的體系貢獻(xiàn)率的計(jì)算復(fù)雜度大、時(shí)效性差。

3）作戰(zhàn)效能受仿真實(shí)驗(yàn)樣本空間選取、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式影響敏感。在典型背景想定下開展體系作戰(zhàn)效能評(píng)估，存在如何確定樣本空間數(shù)量、如何在大樣本仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果中選取效能指標(biāo)值等難題。如果以實(shí)驗(yàn)樣本中效能指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)平均值作為貢獻(xiàn)率評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，則貢獻(xiàn)率的大小會(huì)隨著樣本數(shù)量的變化而改變，且當(dāng)樣本空間中的無(wú)效樣本數(shù)增加時(shí)貢獻(xiàn)率就會(huì)被降低；如果以實(shí)驗(yàn)樣本中效能指標(biāo)的最大值作為貢獻(xiàn)率評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，則采集到的效能指標(biāo)也僅僅是有限仿真樣本空間中的最大值，是相對(duì)（局部）最大而非絕對(duì)最大?？梢?，受樣本空間的大小、效能指標(biāo)值的選取影響，從作戰(zhàn)效能角度難以準(zhǔn)確、穩(wěn)定地評(píng)估體系貢獻(xiàn)率。

可見，在體系貢獻(xiàn)率計(jì)算中，應(yīng)該選擇作戰(zhàn)能力作為核心（主要）的體系屬性，作戰(zhàn)效能、經(jīng)濟(jì)性等為非核心的體系屬性。

2 一種體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法

本節(jié)針對(duì)上述體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法中存在的問題，以支撐武器裝備發(fā)展論證評(píng)估為目的，在研究體系貢獻(xiàn)率內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出了一種體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法。

2.1 體系貢獻(xiàn)率的內(nèi)涵

作戰(zhàn)需求是牽引武器裝備發(fā)展的根本動(dòng)力［1］，是以推動(dòng)武器裝備發(fā)展為目標(biāo)的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估的根本依據(jù)。一些文獻(xiàn)認(rèn)為［3，10-11］，體系貢獻(xiàn)率從內(nèi)涵上可以分為兩個(gè)方面:一是需求滿足度，即被評(píng)估的武器裝備所提供的支持滿足作戰(zhàn)體系機(jī)動(dòng)、防護(hù)、打擊協(xié)同及信息協(xié)同能力需求的程度；二是能力（效能）提升度，即被評(píng)估的武器裝備納入和使用前后作戰(zhàn)體系能力（效能）的變化量（差值）或變化率（比值）。本文認(rèn)為，能夠表示武器裝備“增替”可彌補(bǔ)作戰(zhàn)體系的現(xiàn)有體系屬性，與體系屬性需求之間的差距程度是體系貢獻(xiàn)率的首要目標(biāo)，其次才是體系屬性的提升度。

2.2 體系貢獻(xiàn)率的表征

根據(jù)上述分析，以作戰(zhàn)需求為根本牽引，體系貢獻(xiàn)率的計(jì)算應(yīng)該按照如下公式進(jìn)行:

由于體系貢獻(xiàn)率計(jì)算的目的是評(píng)估“增替”裝備A對(duì)作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)，即推動(dòng)作戰(zhàn)體系的發(fā)展，因此，可認(rèn)為分子不會(huì)出現(xiàn)負(fù)數(shù)；當(dāng)分母即體系屬性差距值為0時(shí)，表示此時(shí)不存在作戰(zhàn)需求牽引，因此，無(wú)需“增替”裝備A，體系貢獻(xiàn)率為0；當(dāng)分母小于分子，即體系屬性差距值小于體系屬性提升值時(shí)，表示此時(shí)完全滿足作戰(zhàn)需求，體系貢獻(xiàn)率為1。

可見，式（2）解決了上述遵循“相對(duì)貢獻(xiàn)度即貢獻(xiàn)率”思想給出的貢獻(xiàn)率計(jì)算式（1）存在的問題，且具有如下特征:

1）體系貢獻(xiàn)率與作戰(zhàn)需求牽引強(qiáng)相關(guān)，它能夠直觀反映“增替”裝備對(duì)作戰(zhàn)體系屬性需求的彌補(bǔ)程度，值越大就表示“增替”裝備對(duì)作戰(zhàn)體系屬性需求的滿足度越大，值為1時(shí)表示“增替”裝備的體系屬性已經(jīng)完全滿足作戰(zhàn)需求。

2）體系貢獻(xiàn)率的取值范圍為［0，1］，它順應(yīng)了人們對(duì)于貢獻(xiàn)率是用百分比表示的傳統(tǒng)思維，如在分析經(jīng)濟(jì)效益中貢獻(xiàn)率就是用百分比表示。

3）當(dāng)體系貢獻(xiàn)率的取值范圍為［0，1）時(shí)，該數(shù)值的大小與體系屬性的需求滿足度、提升度成線性遞增關(guān)系，即能同時(shí)直觀反映“增替”裝備對(duì)作戰(zhàn)體系屬性的需求滿足度、提升度。

4）當(dāng)體系貢獻(xiàn)率的取值為1時(shí)，雖然不同的“增替”裝備在體系屬性的提升度方面可能存在差異，但因?yàn)轶w系屬性已經(jīng)完全滿足作戰(zhàn)需求，在“夠用就行”的指導(dǎo)原則下，此時(shí)武器裝備發(fā)展論證評(píng)估需要重點(diǎn)考慮的是經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)成熟度等其他因素。

3 體系貢獻(xiàn)率評(píng)估流程

本節(jié)設(shè)計(jì)了面向武器裝備發(fā)展論證評(píng)估的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估流程，并分析了需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 評(píng)估流程

根據(jù)上述分析可知:體系貢獻(xiàn)率評(píng)估應(yīng)該遵循“以作戰(zhàn)需求為牽引、以能力評(píng)估為核心”的思路。據(jù)此，設(shè)計(jì)了面向武器裝備發(fā)展論證評(píng)估的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估流程如圖1所示，主要包括軍事需求分析、裝備方案生成、體系貢獻(xiàn)率評(píng)估計(jì)算、裝備方案優(yōu)化等4個(gè)階段。圖中4個(gè)階段的主要過程描述如下:

1）軍事需求分析階段:通過開展作戰(zhàn)體系的戰(zhàn)略環(huán)境、軍事威脅、使命任務(wù)等分析，得出體系作戰(zhàn)能力需求，再與通過體系作戰(zhàn)能力現(xiàn)狀分析得出的現(xiàn)有作戰(zhàn)能力比較，找出體系作戰(zhàn)能力差距。根據(jù)軍事需求而構(gòu)建的作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系，相對(duì)比較固定，便于不同研究者評(píng)估出的體系貢獻(xiàn)率具有可比性。

2）裝備方案生成階段:針對(duì)體系作戰(zhàn)能力差距，找出能夠彌補(bǔ)這些差距的裝備，并在技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)可行性、進(jìn)度可行性等其他因素的約束下，生成多個(gè)裝備方案。單件裝備的體系貢獻(xiàn)率高低不能成為該裝備是否發(fā)展的理由，而以裝備方案為評(píng)估對(duì)象則使裝備發(fā)展論證更加科學(xué)，可明確需要發(fā)展的裝備及數(shù)量規(guī)模。

圖1 面向武器裝備發(fā)展論證評(píng)估的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估流程

3）體系貢獻(xiàn)率評(píng)估計(jì)算:以體系作戰(zhàn)能力差距和裝備方案為輸入，進(jìn)行以作戰(zhàn)能力為核心體系屬性的體系貢獻(xiàn)率計(jì)算與綜合評(píng)估，經(jīng)過多輪評(píng)估后得到優(yōu)化的裝備方案。

4）裝備方案優(yōu)化:以體系貢獻(xiàn)率最大化為目標(biāo)，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，在考慮裝備技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性、進(jìn)度可行性等約束因素的情況下，對(duì)裝備方案進(jìn)行調(diào)整，生成新的裝備方案，轉(zhuǎn)入下一輪體系貢獻(xiàn)率評(píng)估，直至得到體系貢獻(xiàn)率最高的裝備方案為止。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

根據(jù)上述面向武器裝備發(fā)展論證評(píng)估的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估流程，可分析其需要解決如下關(guān)鍵技術(shù):

1）作戰(zhàn)體系軍事需求分析技術(shù)。作戰(zhàn)體系軍事需求分析是一項(xiàng)涉及面廣、綜合性強(qiáng)、地位顯著、作用重大的工作，是武器裝備發(fā)展論證評(píng)估的前提和基礎(chǔ)，影響著武器裝備發(fā)展建設(shè)的全過程。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)可參考的法規(guī)性文件／標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究成果也很少；美軍在基于傳統(tǒng)威脅評(píng)估方法構(gòu)建的武器裝備體系發(fā)展需求無(wú)法適應(yīng)發(fā)展聯(lián)合作戰(zhàn)能力需要的情況下，針對(duì)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)開發(fā)了聯(lián)合能力集成與開發(fā)系統(tǒng)（JCIDS，Joint Capabilities Integration&Development System）［17］，可為開展作戰(zhàn)體系軍事需求分析研究提供很好的參考。

2）作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)能力評(píng)估技術(shù)。該技術(shù)以作戰(zhàn)能力需求中的能力指標(biāo)為基礎(chǔ)構(gòu)建作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系，運(yùn)用價(jià)值分析法、解析分析法、體系對(duì)抗仿真法、體系作戰(zhàn)推演等方法獲取作戰(zhàn)能力指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估。這里的作戰(zhàn)能力指標(biāo)是從作戰(zhàn)能力需求分析中獲取的，有具體的物理含義，與指數(shù)法中的作戰(zhàn)能力指標(biāo)有著本質(zhì)的區(qū)別。

3）裝備方案優(yōu)化技術(shù)。裝備方案優(yōu)化技術(shù)是以最大限度地提高體系貢獻(xiàn)率為目標(biāo)，并綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性、進(jìn)度可行性等約束因素，進(jìn)而得到優(yōu)選的裝備方案的技術(shù)。在該技術(shù)中，最重要的是如何基于這些約束性分析結(jié)果生成體系貢獻(xiàn)率大的裝備方案，運(yùn)籌學(xué)中的（非）線性規(guī)劃方法可為該技術(shù)提供支持。

4 結(jié)論

開展武器裝備體系貢獻(xiàn)率研究，可為武器裝備發(fā)展論證評(píng)估提供重要參考。在剖析目前常用的體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法存在問題的基礎(chǔ)上，根據(jù)體系貢獻(xiàn)率的內(nèi)涵提出了新的體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法，進(jìn)而在選擇核心體系屬性的基礎(chǔ)上，明確了“以作戰(zhàn)需求為牽引、以能力評(píng)估為核心”的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估思路，據(jù)此設(shè)計(jì)了面向裝備發(fā)展論證評(píng)估的體系貢獻(xiàn)率評(píng)估流程，并分析了該流程需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)。通過將體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法與評(píng)估流程運(yùn)用于艦船對(duì)編隊(duì)裝備體系的貢獻(xiàn)率評(píng)估研究，初步驗(yàn)證了其可行性。下一步，將在軍事需求分析、能力指標(biāo)細(xì)化量化、裝備方案優(yōu)化等方面開展深入研究，為構(gòu)建科學(xué)、規(guī)范、實(shí)用的武器裝備體系貢獻(xiàn)率評(píng)估理論與方法奠定基礎(chǔ)。