作戰(zhàn)試驗遴選考核指標的準則研究*

薄 云，廖學(xué)軍，白洪波，白 宇

（1.航天工程大學(xué)研究生院，北京 101416；2.中國白城兵器試驗中心，吉林 白城 137001；3.航天工程大學(xué)航天保障系，北京 102206；4.國防大學(xué)聯(lián)合勤務(wù)學(xué)院，北京 100039）

0 引言

作戰(zhàn)試驗是我軍體制機制改革在武器裝備試驗鑒定領(lǐng)域的重點內(nèi)容，它強調(diào)“打仗怎么打，試驗就怎么試”，是實戰(zhàn)化導(dǎo)向在武器裝備試驗鑒定領(lǐng)域最重要體現(xiàn)［1-2］，對于提升試驗鑒定服務(wù)實戰(zhàn)的綜合效益具有重要推動作用。截至目前，我軍作戰(zhàn)試驗在運行機制、內(nèi)容設(shè)計、任務(wù)策劃、組織實施、環(huán)境保障等方面已形成一批研究成果［3-6］，在各軍兵種、各級、各類、各型武器裝備方面也已積累大量任務(wù)經(jīng)驗［1，7-9］。

為推動我軍武器裝備作戰(zhàn)試驗進一步發(fā)展，必須深化作戰(zhàn)試驗底層機理研究?？己酥笜俗鳛樽鲬?zhàn)試驗任務(wù)組織出發(fā)點和結(jié)果評估落腳點，其遴選科學(xué)性將深刻影響作戰(zhàn)試驗任務(wù)組織有效性和鑒定結(jié)論正確性。本文概述了作戰(zhàn)試驗指標考核過程，討論了考核指標數(shù)據(jù)特性，仿真演示并總結(jié)歸納了考核結(jié)果規(guī)律，探討了遴選指標的具體準則，可為后續(xù)任務(wù)提供有益參考。

1 作戰(zhàn)試驗指標考核過程概述

我軍自2015 年啟動試驗鑒定體制機制改革以來，將武器裝備的全壽命周期試驗活動劃分為3 類，分別是性能試驗、作戰(zhàn)試驗和在役考核［1］。其中，作戰(zhàn)試驗是軍方以“用戶”身份模擬被試武器裝備實戰(zhàn)過程，針對被試武器裝備引申自作戰(zhàn)使命的一系列考核指標，檢驗并評估被試武器裝備履行既定作戰(zhàn)任務(wù)的完成情況和適用情況。具體過程包括5 個環(huán)節(jié)：

1）指標構(gòu)建環(huán)節(jié)。主要依據(jù)作戰(zhàn)使命，分解武器裝備的關(guān)鍵作戰(zhàn)任務(wù)。再圍繞這些關(guān)鍵作戰(zhàn)任務(wù)，以指標的形式度量武器裝備的作戰(zhàn)效能水平及作戰(zhàn)適用性水平，即構(gòu)建了武器裝備的指標體系。

2）試驗策劃環(huán)節(jié)。主要依據(jù)指標體系，設(shè)計試驗方案，確定如何考核單項指標、綜合評價武器裝備某方面或整體能力；設(shè)計作戰(zhàn)想定，確定如何模擬武器裝備作戰(zhàn)背景；確定資源保障方案，確定人員、裝備、設(shè)備、場地、耗材等資源需求；計算試驗日程，確定試驗具體的日程計劃安排；編訂應(yīng)急方案，針對可能危及人身財產(chǎn)安全，或因技術(shù)故障無法繼續(xù)試驗的情況，確定處置措施。

3）試驗準備環(huán)節(jié)。主要審核武器裝備是否具備開展作戰(zhàn)試驗的基本條件；開展人員培訓(xùn)；協(xié)調(diào)裝備、設(shè)備、場地，及耗材等資源。

4）任務(wù)實施環(huán)節(jié)。主要是依據(jù)策劃環(huán)節(jié)的試驗方案開展試驗考核，采集試驗數(shù)據(jù)。

5）結(jié)果評估環(huán)節(jié)。主要是對任務(wù)實施環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)進行處理，得出單項指標檢驗結(jié)果和綜合評估結(jié)果，給出是否通過鑒定的決策建議和裝備改進、戰(zhàn)法應(yīng)用的具體意見。

可以看出作戰(zhàn)試驗考核指標選取對于作戰(zhàn)試驗各環(huán)節(jié)都有影響。應(yīng)充分反映被試武器裝備的作戰(zhàn)能力需求，即全面涵蓋武器裝備作戰(zhàn)效能與作戰(zhàn)適用性的考核場景［5-6，8-9］，且作為作戰(zhàn)試驗任務(wù)組織出發(fā)點和檢驗評估落腳點，其影響主要表現(xiàn)在4 個方面：

1）影響作戰(zhàn)試驗全程有效性。如果指標反映武器裝備關(guān)鍵作戰(zhàn)問題的本質(zhì)屬性，那么作戰(zhàn)試驗就可以非常公正客觀地衡量并評判武器裝備作戰(zhàn)效能與作戰(zhàn)適用性需求的達成情況。

2）影響作戰(zhàn)試驗進度高效性。如果指標缺乏良好的數(shù)據(jù)特征，不僅難以基于數(shù)據(jù)科學(xué)高效設(shè)計試驗方案［10］，更加嚴重的是，難以回答試驗應(yīng)當試多少次，即樣本量估算的問題。

3）影響作戰(zhàn)試驗成本經(jīng)濟性。如果選擇了不合適指標，作戰(zhàn)試驗不僅影響任務(wù)進程，而且會導(dǎo)致作戰(zhàn)試驗成本的整體提升。

4）影響作戰(zhàn)試驗結(jié)論可靠性。如果指標不具備良好的數(shù)據(jù)特征，試驗方案往往難以控制無關(guān)因素，使試驗引入大量信息噪聲［10］，并最終造成試驗結(jié)果存較大誤差，從而擴大了決策風(fēng)險。

2 作戰(zhàn)試驗考核指標數(shù)據(jù)特性

作為一種特殊試驗，作戰(zhàn)試驗既體現(xiàn)試驗的一般特征，又表現(xiàn)出實戰(zhàn)化的獨有特征。為依據(jù)數(shù)據(jù)科學(xué)合理遴選指標，本節(jié)分析作戰(zhàn)試驗的數(shù)據(jù)特性。

2.1 考核指標基本分類

作戰(zhàn)試驗的指標按照其內(nèi)容，可分為效能和適用性指標［6，11］；按照數(shù)據(jù)特征，可分為定量和定性指標；按照考核形式，可被分為以下兩類：

1）單項檢驗指標，主要考察武器裝備是否達到了研制總要求的相關(guān)閾值。其數(shù)據(jù)處理方法一般是統(tǒng)計學(xué)中的各種假設(shè)檢驗。

2）綜合評估指標，主要將武器裝備所有的性能、效能、適用性信息“打包”進一個“總”的數(shù)值，以這個數(shù)值代表武器裝備的綜合評估得分。其數(shù)據(jù)處理方法一般為AHP 法等加權(quán)求和方法［11-13］。

2.2 考核指標基本特性

作戰(zhàn)試驗通過模擬實戰(zhàn)評估被試裝備的作戰(zhàn)使命達成情況。而無論模擬實戰(zhàn)還是真實作戰(zhàn)，偵查、通信、指控、打擊、保障等各作戰(zhàn)要素必須協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，才能保證任務(wù)有效完成。這使得作戰(zhàn)試驗考核指標體現(xiàn)出如下3 項數(shù)據(jù)特性：

1）數(shù)據(jù)存在隨機性。任何試驗都是通過研究樣本信息推斷總體信息［14］，所以無論是單項檢驗還是綜合評估，其結(jié)果都是隨機變量。這種隨機性一般通過數(shù)據(jù)的集中屬性和離散屬性加以描述，最常用的形式是均值和標準差。

2）數(shù)據(jù)存在相關(guān)性。由于各作戰(zhàn)要素之間必須充分協(xié)調(diào)才能有效完成作戰(zhàn)任務(wù)，因此，這些要素的作戰(zhàn)表現(xiàn)是相互關(guān)聯(lián)的，即它們存在統(tǒng)計學(xué)意義上的相關(guān)關(guān)系［15］。這些相關(guān)關(guān)系可通過協(xié)方差矩陣［15］加以描述。

3）數(shù)據(jù)存在正態(tài)性。作戰(zhàn)試驗的單項指標一般以均值表述結(jié)果，而依據(jù)中心極限定理［15］，當單項指標結(jié)果存在方差且有限，那么在樣本量充足的情況下，近似服從正態(tài)分布。當前綜合評估模型大多為加權(quán)求和模型，而正態(tài)變量的線性變換仍為正態(tài)變量，因此，綜合評估結(jié)果也近似服從正態(tài)分布［15］。

3 作戰(zhàn)試驗指標考核仿真演示

前文概述了作戰(zhàn)試驗指標考核一般過程，分析了作戰(zhàn)試驗考核指標的基本特性。本節(jié)通過數(shù)值仿真演示分析該過程下，具備該特性的指標考核結(jié)果反映出的一般性規(guī)律，為后文提出作戰(zhàn)試驗指標遴選準則提供支撐。

3.1 案例描述

某裝甲突擊類武器作戰(zhàn)試驗經(jīng)過前期論證，構(gòu)建了包含偵查、指控、打擊、保障、防護、機動6 類作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性的指標體系。對于各底層指標，均以假設(shè)檢驗的方式考核。最后綜合所有底層指標考核結(jié)果，按指標體系的層次，以AHP 法對上層指標進行評估。

于是，根據(jù)前文闡述的作戰(zhàn)試驗指標的基本數(shù)據(jù)特性，在不失一般性的前提下，可以簡化作戰(zhàn)試驗的指標考核過程。具體參數(shù)設(shè)置包括3 個方面。

3.1.1 設(shè)定各指標近似服從正態(tài)分布。

通過AHP 法，自底向上加權(quán)求和得到了包含打擊、偵查、指控、保障、防護、機動6 個分量的隨機向量x→，則它的分布為六元正態(tài)分布，其協(xié)方差矩陣為：

由于正態(tài)分布經(jīng)過平移和縮放，都可以轉(zhuǎn)化為標準形式，且過程可逆［15］，因此，可假設(shè)該六元正態(tài)分布的均值向量μ→為零向量。

3.1.2 設(shè)定各單項指標的檢驗閾值。

由于設(shè)置了被試裝備的均值向量為零向量，則指標的閾值為正數(shù)時，表示被試裝備的該項能力低于閾值，反之則高于閾值。閾值的絕對值反映了這種差別的程度。于是，設(shè)置偵查、指控、保障、防護、機動能力的閾值為其對應(yīng)標準差的0.05 倍、-0.1倍、-0.1、-0.2 倍、-0.2 倍、-0.3 倍。另外，根據(jù)假設(shè)檢驗的原理［15］，當顯著性水平為0.05 時，如果仿真出的某一指標的取值小于閾值1.644 854（z0.05）倍標準差時，即認為該單項指標未通過考核。

3.1.3 設(shè)定綜合評估指標

由于該作戰(zhàn)試驗主要考察武器裝備履行突擊任務(wù)作戰(zhàn)使命的情況，因此，最關(guān)注x→中的打擊分量，其次是偵查、指控、保障、防護分量，最后是機動分量，因此，設(shè)定權(quán)重向量ω→為：

由于AHP 法需標準化各指標，故設(shè)置標準化方法為：

其中，允許值為閾值減去0.8 倍標準差，滿意值為其閾值加上0.8 倍標準差。當標準化值小于0 時，令其為0；大于100 時，令其為100。

3.2 仿真結(jié)果

根據(jù)以上仿真參數(shù)設(shè)置，模擬生成1 000 組作戰(zhàn)試驗數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)為每次作戰(zhàn)試驗獲取的打擊、偵查、指控、保障、防護、機動各分量的試驗結(jié)果均值，通過分析處理，可反映出3 方面問題。

3.2.1 單項指標檢驗存在錯誤率上升情況

按照參數(shù)設(shè)定，對生成數(shù)據(jù)進行單項指標檢驗，得出每組數(shù)據(jù)分別有1～6 項能力通過假設(shè)檢驗的情況，如圖1 所示；而各能力分別通過檢驗的情況，如下頁圖2 所示。由于各分量均值都比較貼近各自標準，因此，在不失一般性的情況下，可認為檢驗拒絕原假設(shè)即犯了“第1 類錯誤”［15-16］。

圖1 單次試驗有1～6 個分量通過檢驗的情況

通過觀察圖2，可以看出，各分量通過檢驗的比率大約都為95%，即出現(xiàn)第一類錯誤的概率大約為5%，與預(yù)設(shè)基本持平。然而圖1 卻顯示出至少有一項能力未通過檢驗的為173 個。即同時檢驗6 個單項指標時，單次試驗犯第一類錯誤的概率由預(yù)設(shè)的5%上升至17.3%。

圖2 各分量的單項指標檢驗情況

3.2.2 綜合評估指標可能誤導(dǎo)決策

按照參數(shù)設(shè)定，對生成數(shù)據(jù)進行綜合評估，得出的綜合評估結(jié)果以10 分為間隔統(tǒng)計的頻數(shù)情況如圖3 所示。很顯然，綜合評估的結(jié)果是隨機變量。

如果以AHP 等加權(quán)求和算法進行綜合評估，每次作戰(zhàn)試驗只能得到綜合評估的一個具體數(shù)值，而這個數(shù)值并無法反映圖3 所展示出的綜合評估結(jié)果的變動情況，即被試裝備的綜合評估結(jié)果會以多大的概率出現(xiàn)在哪個得分區(qū)間內(nèi)。

圖3 綜合評估結(jié)果示意圖

更為嚴重的是，由于綜合評估結(jié)果的隨機性，如果只僅僅依據(jù)作戰(zhàn)試驗的數(shù)據(jù)給出一個具體的評估數(shù)值，非常可能誤導(dǎo)裝備發(fā)展的決策。例如，綜合評估結(jié)果沒有落在概率密度［15］最大，也即最有可能出現(xiàn)的75～95 的區(qū)間，而是落在了概率密度最小，也就是最沒有可能出現(xiàn)的0～60 的區(qū)間，則該結(jié)果將會影響主管部門做出正確決策。

3.2.3 單項指標與綜合指標考核結(jié)果存在沖突

由于作戰(zhàn)試驗考核指標的隨機性，單項指標和綜合指標的檢驗或評估結(jié)果顯然也會存在一定的沖突概率。即綜合評估暗示被試裝備應(yīng)當通過鑒定時，單項指標卻暗示不應(yīng)當通過鑒定，或者相反。

歸納整理1 000 次模擬作戰(zhàn)試驗的單項考核結(jié)果與綜合評估結(jié)果，可得如表1 所示的對應(yīng)表。該表各行表示以10 為跨度的各綜合評估成績區(qū)間內(nèi)，分別通過1～6 各單項檢驗結(jié)果的統(tǒng)計情況。中間的分割線區(qū)分了綜合評估低于和高于60 分的結(jié)果，即綜合評估認為不應(yīng)/應(yīng)該通過作戰(zhàn)試驗的情況。5 個添加背景色的單元格表示綜合評估認為應(yīng)當通過作戰(zhàn)試驗（高于60 分），而單項檢驗認為不應(yīng)通過作戰(zhàn)試驗（至少有1 個單項指標未通過檢驗）的情況，或其相反情況。

表1 綜合評估與單次試驗檢驗結(jié)果對應(yīng)表

由于5 個單元格數(shù)值總和為88，即綜合評估與單項檢驗結(jié)果沖突的概率大約為8.8%，接近于10次試驗即會出現(xiàn)一次。

4 作戰(zhàn)試驗考核指標遴選準則

通過作戰(zhàn)試驗指標特性的定性分析和基于仿真的定量研究，可以看出遴選指標時，不僅需要有效反映武器裝備履行作戰(zhàn)使命的程度，具備良好的數(shù)據(jù)特征，而且不宜選用過多指標，尤其是綜合指標往往無法有效反映裝備信息，所以，后續(xù)作戰(zhàn)試驗遴選指標可參照以下準則。

4.1 強化任務(wù)指標，兼顧性能指標

作戰(zhàn)試驗的根本目的是從軍方角度衡量被試武器裝備作戰(zhàn)任務(wù)完成程度，以及作戰(zhàn)任務(wù)適用程度。實踐中，考核指標應(yīng)盡可能與作戰(zhàn)演訓(xùn)評價指標相兼容，這既方便作戰(zhàn)人員理解作戰(zhàn)試驗結(jié)果，也提升作戰(zhàn)試驗服務(wù)實戰(zhàn)水平。必要時可適當參考作戰(zhàn)部隊的訓(xùn)練大綱，或是定型鑒定中的部隊試驗、部隊試用軍用標準。性能指標主要用來考察武器裝備的工程實現(xiàn)情況，要求精準控制試驗條件，這與作戰(zhàn)試驗實戰(zhàn)化的高度動態(tài)特性相沖突。如果必須在作戰(zhàn)試驗中兼顧性能指標，應(yīng)盡可能確保該性能指標有利于解釋作戰(zhàn)任務(wù)完成情況。

4.2 強化定量指標，兼顧定性指標

與定性指標相比，定量指標精確性更高，結(jié)果可靠性更好，可用的數(shù)據(jù)處理方法也往往更加成熟。作戰(zhàn)試驗往往涉及作戰(zhàn)人員主觀感受評價，因此，也勢必存在定性指標。實踐中，在遴選指標時，可以吸納軍事專家、工程人員、試驗人員成立專家組。首先，由軍事專家提出日常演訓(xùn)評價作戰(zhàn)任務(wù)完成情況的各類指標；其次，由工程人員盡可能分析這些指標反映的物理實質(zhì)，盡可能以定量指標加以描述，并嘗試其可用軍事化語言加以解釋的可能性；最后，由試驗人員綜合考慮試驗資源、技術(shù)、日程的可行性，組織軍事專家、工程人員對已選指標進行迭代優(yōu)化。

4.3 強化核心指標，兼顧一般指標

一般指標與核心指標往往具有較強相關(guān)性，核心指標結(jié)果實際反映了一般指標完成情況。選用過多一般指標檢驗不僅提升了試驗復(fù)雜度，增加了任務(wù)成本，也如仿真所示，不可避免地提高了錯檢率。實踐中，可由軍事專家從一線作戰(zhàn)角度出發(fā)，考察作戰(zhàn)試驗指標體系各類指標在日常演訓(xùn)活動中的使用頻次。根據(jù)作戰(zhàn)試驗的資源承受情況，依頻次由多至少精選核心指標，兼顧一般指標。

4.4 強化單項指標，兼顧綜合指標

同上，核心指標往往與所有指標都有較強相關(guān)性，而其在綜合評估的過程中又必定具有更高權(quán)重。因此，綜合評估結(jié)果可以被看作加入一定擾動信息的核心指標檢驗結(jié)果?？紤]到核心指標往往具有物理層面的比較明確的作戰(zhàn)含義，且作為單項檢驗，能以概率形式提供更多的數(shù)據(jù)變動信息，從而更好地指導(dǎo)裝備管理與作戰(zhàn)運用。實踐中，可以用單項指標的假設(shè)檢驗結(jié)果作為是否通過作戰(zhàn)試驗的基本依據(jù)，而把綜合評估結(jié)果作為武器裝備是否定型的決策參考。