基于PFT-COI方法的無人偵察機(jī)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系構(gòu)建

許欽羨，廖學(xué)軍，初欣陽

1.航天工程大學(xué)

2.特種作戰(zhàn)學(xué)院

3.32116部隊

為解決無人偵察機(jī)作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)設(shè)計中實(shí)戰(zhàn)指向性不強(qiáng)的問題，本文提出基于PFT-COI方法的作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系構(gòu)建方法，首先介紹PFT方法和COI效能指標(biāo)分解方法的基本原理，以及兩者之間的差異性與關(guān)聯(lián)性；其次基于PFT-COI方法，對無人偵察機(jī)作戰(zhàn)流程進(jìn)行分析，明確任務(wù)流程中的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，解析關(guān)鍵作戰(zhàn)問題所須的效能指標(biāo)；最后構(gòu)建無人偵察機(jī)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系，為相關(guān)單位后續(xù)開展作戰(zhàn)效能評估奠定基礎(chǔ)。

目前，研究人員嘗試構(gòu)建具有全過程、多層次、多屬性等特征的指標(biāo)體系，以求更加全面地描述無人偵察機(jī)的作戰(zhàn)效能。針對不同的裝備系統(tǒng)，研究人員須選擇相應(yīng)的分析方法構(gòu)建作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系。一些學(xué)者對具有明確任務(wù)過程的裝備系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出了基于PFT（Process-Focused Thinking）的指標(biāo)體系構(gòu)建方法，通過研究和分析裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)流程剖面，構(gòu)建作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系，但是該方法側(cè)重于任務(wù)剖面分析，缺少對效能指標(biāo)分解的研究；另有學(xué)者從裝備系統(tǒng)的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題（Critical Operational Issues，COI）入手，參考美軍《指標(biāo)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施程序》中的使命分解方法，構(gòu)建裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗(yàn)指標(biāo)體系，此方法對效能指標(biāo)開發(fā)過程進(jìn)行大量分析，對如何從裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)得到關(guān)鍵作戰(zhàn)問題的分析相對較少。針對上述問題，本文試從PFT方法和COI效能指標(biāo)分解方法的差異性與關(guān)聯(lián)性著手，將PFT方法和COI效能指標(biāo)分解方法相結(jié)合，以彌補(bǔ)單一方法的不足，并根據(jù)無人偵察機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)特點(diǎn)，構(gòu)建基于PFT-COI方法的無人偵察機(jī)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系。

PFT方法的基本原理

PFT方法也稱過程中心法，是以過程為中心，建立綜合效能評估模型，其中，過程是指系統(tǒng)執(zhí)行規(guī)定任務(wù)的完整流程。該方法對裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)流程剖面進(jìn)行分析，以不同分系統(tǒng)的單項功能在各個任務(wù)階段的有序工作表示復(fù)雜任務(wù)的執(zhí)行情況，即PFT方法將裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能評估轉(zhuǎn)化為作戰(zhàn)任務(wù)完成所須分系統(tǒng)性能的綜合度量。有學(xué)者根據(jù)裝備系統(tǒng)的總體作戰(zhàn)任務(wù)流程，提出了基于PFT的效能指標(biāo)分析方法，PFT方法的主體思路包括分解—轉(zhuǎn)換—約束—聚合四個階段，如圖1所示。

圖1 基于PFT方法的指標(biāo)體系構(gòu)建流程圖。

COI效能指標(biāo)分解方法的基本原理

美軍《指標(biāo)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施程序》提出的COI效能指標(biāo)分解方法是，在過程分解、相互映射中使用一系列矩陣模型，來實(shí)現(xiàn)從使命目標(biāo)到關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，再到作戰(zhàn)能效指標(biāo)的分解，以及作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系構(gòu)建，如圖2所示。COI效能指標(biāo)分解方法以映射矩陣系列模型構(gòu)建多級映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)從作戰(zhàn)需求到可測性能的層層分解，得到的性能指標(biāo)可以逐級追溯到效能指標(biāo)，再到關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，最后到使命目標(biāo)。例如，矩陣模型A采用使命目標(biāo)行和關(guān)鍵作戰(zhàn)問題列構(gòu)建使命目標(biāo)—關(guān)鍵作戰(zhàn)問題映射矩陣模型。如果使命目標(biāo)行與關(guān)鍵作戰(zhàn)問題列相關(guān)，在映射矩陣模型A中相對應(yīng)的交叉格內(nèi)填加字母C（C代表相關(guān)性，Correlation），表示使命目標(biāo)與關(guān)鍵作戰(zhàn)問題相互關(guān)聯(lián)。按照圖2中A、B、C映射矩陣模型的順序，逐級逐項類推分析，形成“使命目標(biāo)—關(guān)鍵作戰(zhàn)問題—效能指標(biāo)—性能指標(biāo)”之間的關(guān)聯(lián)過程。

圖2 基于COI效能指標(biāo)分解方法的指標(biāo)體系構(gòu)建流程圖。

基于PFT-COI方法的作戰(zhàn)效能指標(biāo)設(shè)計流程

美軍在無人機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗(yàn)需求開發(fā)中明確了關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，對無人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)模式和任務(wù)剖面（OMS/MP）進(jìn)行定義，以確保無人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)需求和任務(wù)描述映射出系統(tǒng)效能指標(biāo)的完整性、合適性和可測性。同時，PFT方法也是一種將作戰(zhàn)任務(wù)需求轉(zhuǎn)變?yōu)樵囼?yàn)內(nèi)容數(shù)據(jù)需求的常用方法，通常用于分析、規(guī)劃關(guān)鍵作戰(zhàn)問題。由此可見，PFT方法與COI效能指標(biāo)分解方法在指標(biāo)設(shè)計過程中有相關(guān)性。PFT-COI方法是在PFT方法的分解階段，引入關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，在轉(zhuǎn)換—約束過程中運(yùn)用美軍指標(biāo)開發(fā)程序進(jìn)行指標(biāo)分析。依據(jù)PFT方法的四個階段內(nèi)容，將PFT-COI方法重新劃分為提煉—轉(zhuǎn)換—分解—聚合四個階段，如圖3。

圖3 基于PFT-COI方法的效能指標(biāo)分解過程圖。

無人偵察機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)剖面分析

基于任務(wù)流程剖面的分析，一方面可以明確無人偵察機(jī)系統(tǒng)在實(shí)戰(zhàn)任務(wù)行動中所須要的分系統(tǒng)，而分系統(tǒng)在各任務(wù)階段發(fā)揮不同的作戰(zhàn)能力，反映了不同分系統(tǒng)對作戰(zhàn)任務(wù)的支持作用，為作戰(zhàn)效能指標(biāo)選取提供客觀依據(jù)；另一方面，有利于對作戰(zhàn)效能的影響因素進(jìn)行溯源分析，并有助于確定底層指標(biāo)取值的量化方式與試驗(yàn)方法。

無人偵察機(jī)典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面包括六個層次，如圖4所示。

第一，上級作戰(zhàn)指揮部門將情報需求轉(zhuǎn)化為作戰(zhàn)計劃，無人偵察機(jī)操控人員將作戰(zhàn)計劃生成對應(yīng)的指令，把相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)加載到無人偵察機(jī)系統(tǒng)，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行測試。

第二，無人偵察機(jī)根據(jù)任務(wù)指令開始巡航，突破敵方防空預(yù)警、電磁干擾、火力打擊等威脅，直至飛抵任務(wù)區(qū)域。

第三，任務(wù)載荷分系統(tǒng)開機(jī)偵察，對任務(wù)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行偵察、監(jiān)視、定位、信息存儲和預(yù)處理。

第四，無人偵察機(jī)根據(jù)所處位置及任務(wù)時效要求，將獲取的數(shù)據(jù)信息通過視距通信鏈路直接傳輸給地面控制站，或通過衛(wèi)星通信鏈路間接傳輸給地面控制站。

第五，地面控制站對偵察數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并傳送給上級情報中心，情報中心再次對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，形成無人偵察機(jī)情報產(chǎn)品，以滿足作戰(zhàn)情報需求。

第六，無人偵察機(jī)根據(jù)任務(wù)指令繼續(xù)執(zhí)行偵察任務(wù)或返航。

無人偵察機(jī)關(guān)鍵作戰(zhàn)問題提出

由無人偵察機(jī)典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面得到無人偵察機(jī)的六個任務(wù)流程，即準(zhǔn)備與起飛—巡航—規(guī)避威脅—偵察監(jiān)視—信息傳輸—返航與回收。針對每個階段中作戰(zhàn)部隊最為關(guān)注的能力需求，本節(jié)提出相應(yīng)的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題。

（1）準(zhǔn)備與起飛、返航與回收階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

圖4 無人偵察機(jī)典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面圖。

在此階段，作戰(zhàn)部隊關(guān)注分系統(tǒng)以及無人偵察機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)前后的可用性、可靠性等問題，并保證無人機(jī)順利起降和回收。本節(jié)將這兩個階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題設(shè)置為“無人偵察機(jī)能否順利發(fā)射與回收”。

（2）巡航階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

在巡航階段，作戰(zhàn)人員關(guān)注無人機(jī)的航程、實(shí)用升限、巡航速度、續(xù)航時間等指標(biāo)，這些指標(biāo)代表了無人偵察機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的基礎(chǔ)能力。本節(jié)將巡航階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題設(shè)為“無人偵察機(jī)有效戰(zhàn)位時間是多長”。

（3）規(guī)避威脅階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

在該階段，作戰(zhàn)人員關(guān)注無人偵察機(jī)系統(tǒng)和任務(wù)載荷分系統(tǒng)。在飛往偵察目標(biāo)區(qū)的過程中，無人偵察機(jī)會遇到敵方防空預(yù)警、電磁干擾和火力打擊等威脅，考驗(yàn)著無人機(jī)的戰(zhàn)場生存能力。本節(jié)提出關(guān)鍵作戰(zhàn)問題為“無人偵察機(jī)能否適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境”。

（4）偵察監(jiān)視階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

在偵察監(jiān)視階段，作戰(zhàn)人員關(guān)注任務(wù)載荷分系統(tǒng)。當(dāng)無人偵察機(jī)到達(dá)目標(biāo)區(qū)域時，機(jī)載任務(wù)載荷開機(jī)工作，對區(qū)域中的目標(biāo)進(jìn)行搜索、識別和定位。當(dāng)確認(rèn)目標(biāo)后，無人偵察機(jī)開始執(zhí)行偵察監(jiān)視任務(wù)。本節(jié)提出關(guān)鍵作戰(zhàn)問題為“無人偵察機(jī)能順利對偵察目標(biāo)進(jìn)行定位并搜集目標(biāo)信息嗎”。

（5）信息傳輸階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

在信息傳輸階段，作戰(zhàn)人員關(guān)注數(shù)據(jù)鏈路分系統(tǒng)?？紤]到無人偵察機(jī)執(zhí)行任務(wù)時，與地面控制站之間的距離非常遠(yuǎn)，以及上級作戰(zhàn)部門對偵察目標(biāo)情報的時效性要求，本節(jié)提出關(guān)鍵作戰(zhàn)問題為“無人偵察機(jī)能否實(shí)時傳回目標(biāo)信息”。

（6）地面控制站及配套保障設(shè)備測試階段的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

除以上任務(wù)階段，作戰(zhàn)人員還須測試地面控制站及配套保障設(shè)備的相關(guān)能力，以及對無人偵察機(jī)全系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。為此，本節(jié)加入關(guān)鍵作戰(zhàn)問題“作戰(zhàn)人員有能力操控和保障無人偵察機(jī)系統(tǒng)成功完成任務(wù)嗎”。

無人偵察機(jī)關(guān)鍵作戰(zhàn)問題解析

（1）矩陣模型A：構(gòu)建作戰(zhàn)使命目標(biāo)與關(guān)鍵作戰(zhàn)問題的映射關(guān)系

對于映射矩陣模型A中的無人偵察機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)使命目標(biāo)而言，關(guān)鍵作戰(zhàn)問題是解釋使命目標(biāo)的關(guān)鍵信息。

本節(jié)根據(jù)如下情況分析矩陣模型A的映射過程。如果被解析的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題為使命目標(biāo)完成提供了幫助，那么關(guān)鍵作戰(zhàn)問題與使命目標(biāo)具有一致性。若答案肯定，則使命目標(biāo)與關(guān)鍵作戰(zhàn)問題之間確實(shí)存在映射關(guān)系。

對裝備系統(tǒng)的使命目標(biāo)進(jìn)行描述與說明是開發(fā)矩陣模型A的前提和基礎(chǔ)，而開發(fā)矩陣模型A的難點(diǎn)是，如何獲取正確的使命目標(biāo)信息，這取決于可用信息的來源和質(zhì)量。因此，有必要從權(quán)威典籍、相關(guān)準(zhǔn)則等資料中獲取被測試系統(tǒng)的使命目標(biāo)描述信息。本文在相關(guān)文獻(xiàn)已查到無人偵察機(jī)的使命目標(biāo)描述信息，即無人偵察機(jī)主要對靜止和移動目標(biāo)進(jìn)行全天時偵察和監(jiān)視，為所屬國家和軍隊提供目標(biāo)獲取、目標(biāo)引導(dǎo)、毀傷效果評估等信息。

從權(quán)威文獻(xiàn)資料中查到使命目標(biāo)信息后，本節(jié)利用上節(jié)提出的6個關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，構(gòu)建映射矩陣模型A。

矩陣模型A的構(gòu)建準(zhǔn)則是，關(guān)鍵作戰(zhàn)問題的數(shù)量大于或等于使命目標(biāo)的數(shù)量，即每個使命目標(biāo)至少被一個關(guān)鍵作戰(zhàn)問題映射，每個關(guān)鍵作戰(zhàn)問題至少對應(yīng)一個使命目標(biāo)。表1為映射矩陣模型A的典型樣式，可使用不同的使命目標(biāo)對映射矩陣模型A進(jìn)行調(diào)整和完善。

表1 無人偵察機(jī)系統(tǒng)映射矩陣模型A。

（2）矩陣模型B：構(gòu)建關(guān)鍵作戰(zhàn)問題與作戰(zhàn)效能指標(biāo)的映射關(guān)系

映射矩陣模型B繼續(xù)對關(guān)鍵作戰(zhàn)問題進(jìn)行分解，并構(gòu)建關(guān)鍵作戰(zhàn)問題與作戰(zhàn)效能指標(biāo)的映射關(guān)系。在上一節(jié)矩陣模型A的解析中，關(guān)鍵作戰(zhàn)問題已得到明確，因此矩陣模型B的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題行創(chuàng)建工作已經(jīng)完成，接下來的工作是對作戰(zhàn)效能指標(biāo)列進(jìn)行確認(rèn)。一些文獻(xiàn)提出，以機(jī)動能力、自衛(wèi)能力、通信能力等指標(biāo)表征裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。本文結(jié)合無人偵察機(jī)所擔(dān)負(fù)任務(wù)的特點(diǎn)，選取最適合幫忙解決關(guān)鍵作戰(zhàn)問題的作戰(zhàn)效能指標(biāo)，以在矩陣模型B中構(gòu)建關(guān)鍵作戰(zhàn)問題與作戰(zhàn)效能指標(biāo)的映射關(guān)系。例如，COI1為無人偵察機(jī)能否順利發(fā)射與回收？在7個無人偵察機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標(biāo)中，出動能力可以回答COI1，因此在矩陣模型B中COI1與出動能力相互交叉的空格內(nèi)填寫C，表示兩者之間的相關(guān)性。同理，戰(zhàn)場環(huán)境下的無人偵察機(jī)各項效能指標(biāo)逐個對其他關(guān)鍵作戰(zhàn)問題進(jìn)行回答，以此構(gòu)建模型B中COI與作戰(zhàn)效能指標(biāo)的映射關(guān)系。

矩陣模型B的構(gòu)建準(zhǔn)則是，作戰(zhàn)效能指標(biāo)的數(shù)量一般超過COI數(shù)量，每個COI至少擁有一個作戰(zhàn)效能指標(biāo)與之相映射。表2為映射矩陣模型B的典型樣式，可使用不同的COI對映射矩陣模型B進(jìn)行調(diào)整和完善。

（3）矩陣模型C：構(gòu)建作戰(zhàn)效能指標(biāo)與性能指標(biāo)的映射關(guān)系

本節(jié)利用矩陣模型C，完成指標(biāo)分解過程中的最后一個映射階段。對矩陣模型B中的作戰(zhàn)效能指標(biāo)進(jìn)行分析，可以開發(fā)一系列性能指標(biāo)，這些性能指標(biāo)可以通過矩陣模型A、B、C的映射記錄，逆向追溯到關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，再到使命目標(biāo)。

在矩陣模型B中，COI解析出的作戰(zhàn)效能指標(biāo)體現(xiàn)了裝備系統(tǒng)的特性，因此性能指標(biāo)構(gòu)建的過程一般都從裝備系統(tǒng)特性分析開始。如果性能指標(biāo)屬于物理特性，例如機(jī)動性，那么須要對裝備系統(tǒng)的相關(guān)物理量（通常為定量指標(biāo)）如巡航速度進(jìn)行測試；如果性能指標(biāo)屬于某種行為特性，例如“士氣”，那么須要對基于心理狀態(tài)變化而產(chǎn)生的行為或者某些合成動作等定性指標(biāo)進(jìn)行測試，如戰(zhàn)斗決心。在后續(xù)開展作戰(zhàn)效能評估時，定性指標(biāo)的測試結(jié)果不便于進(jìn)行量化處理，可將其轉(zhuǎn)換成范圍或程度進(jìn)行評估，例如，“操控人員與裝備的結(jié)合程度是否對作戰(zhàn)任務(wù)完成產(chǎn)生影響？”，測試結(jié)果無論為是或者否，在后續(xù)作戰(zhàn)效能評估中均不便進(jìn)行量化處理，可將該問題轉(zhuǎn)換成“在某種程度的人裝結(jié)合下，裝備適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境并完成任務(wù)的比例”，那么測試結(jié)果便能得到量化處理。因此，在矩陣模型C中對抗能力與人裝結(jié)合度相交叉的空格內(nèi)填入C，表示兩者之間的相關(guān)性，依此構(gòu)建矩陣模型C中其他作戰(zhàn)效能與性能指標(biāo)的映射關(guān)系。

表2 無人偵察機(jī)系統(tǒng)映射矩陣模型B。

表3 無人偵察機(jī)系統(tǒng)映射矩陣模型C。

矩陣模型C的構(gòu)建準(zhǔn)則是：每項作戰(zhàn)效能至少對應(yīng)一個明確的性能指標(biāo)，每個性能指標(biāo)的內(nèi)涵特點(diǎn)鮮明，其測試結(jié)果能夠?qū)ρb備系統(tǒng)的物理量或行為特性進(jìn)行評估，但是要避免指標(biāo)間出現(xiàn)界限模糊不清、冗余重復(fù)或交叉包含等問題。表3為映射矩陣模型C的典型樣式，可根據(jù)不同情況調(diào)整和完善映射矩陣模型C。

作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)無人偵察機(jī)系統(tǒng)典型任務(wù)剖面，本文提出關(guān)鍵作戰(zhàn)問題，通過映射矩陣模型A、B、C對關(guān)鍵作戰(zhàn)問題進(jìn)行分解，得到無人偵察機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系，詳見表4。本文構(gòu)建的效能指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)劃分清晰，得到的各級性能指標(biāo)與關(guān)鍵作戰(zhàn)問題具有可追溯性。

表4 無人偵察機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系。

總結(jié)

本文根據(jù)無人偵察機(jī)典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面，建立基于PFT-COI方法的作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系。該體系包括關(guān)鍵作戰(zhàn)問題、作戰(zhàn)效能指標(biāo)、性能指標(biāo)三個層級，闡明了無人偵察機(jī)系統(tǒng)從作戰(zhàn)需求到指標(biāo)分解的全程。本文創(chuàng)建的作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系既能追溯無人機(jī)的作戰(zhàn)使命目標(biāo)與需求，使作戰(zhàn)效能指標(biāo)更好地聚焦實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用，又分解出具有獨(dú)立性與可測性的底層性能指標(biāo)，為相關(guān)研究人員后續(xù)開展作戰(zhàn)效能評估奠定基礎(chǔ)。