基于能力和結(jié)構(gòu)的海岸防御陣地效能評估指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

徐 鵬，鄔建華，吳宜珈，孫 健，李眾元

(1.陸軍工程大學(xué),江蘇 南京 210007;2.中國人民解放軍31102部隊(duì),江蘇 南京 210007;3.中國人民解放軍32526部隊(duì),江蘇 無錫 214000)

效能評估是軍事系統(tǒng)工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重要內(nèi)容,對部隊(duì)的作戰(zhàn)訓(xùn)練和裝備的研制生產(chǎn)都具有重要意義。效能評估在作戰(zhàn)指揮、裝備檢驗(yàn)、毀傷評估等方面取得了大量研究成果,但在陣地效能評估方面的研究還比較少。綜合考量我國總體安全形勢,軍事斗爭準(zhǔn)備的重點(diǎn)將主要在海上,國家戰(zhàn)略利益拓展的重點(diǎn)也在海上,因此，對海岸防御陣地進(jìn)行研究對我國鞏固海岸防御、消除后顧之憂十分必要。目前，陣地工程效能評估研究可大致分為兩類:一類是從陣地綜合作戰(zhàn)能力角度建立效能評估指標(biāo)體系,研究陣地的指標(biāo)體系設(shè)計(jì)和聚合問題;一類是從結(jié)構(gòu)角度圍繞部分功能進(jìn)行功能和結(jié)構(gòu)分析,研究結(jié)構(gòu)的毀傷問題。對陣地指標(biāo)體系的研究大多是建立在陣地作戰(zhàn)任務(wù)分析的基礎(chǔ)上,對結(jié)構(gòu)的研究則是建立在結(jié)構(gòu)的毀傷狀態(tài)上,通常僅從作戰(zhàn)任務(wù)或結(jié)構(gòu)單方面建立指標(biāo)體系,基于能力的指標(biāo)體系設(shè)計(jì)方法在陣地效能評估方面應(yīng)用較少,且忽略了結(jié)構(gòu)與能力的相互作用。本文通過建立能力、結(jié)構(gòu)和效能的多維度指標(biāo)體系,運(yùn)用UAF框架,將陣地能力和結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來生成效能指標(biāo)體系,并探討了構(gòu)建海岸防御陣地效能評估指標(biāo)體系的構(gòu)想和技術(shù)途徑。

1 相關(guān)概念分析

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)成分析

能力指標(biāo)體系是度量軍事系統(tǒng)執(zhí)行軍事斗爭任務(wù)，從頂層直到底層各層次達(dá)到各類任務(wù)目標(biāo)的能力的一系列指標(biāo)。為構(gòu)建科學(xué)高效的指標(biāo)體系,在構(gòu)建指標(biāo)體系的過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合評估目標(biāo)實(shí)際,并遵循一些原則。指標(biāo)體系設(shè)計(jì)的要求和原則可以歸納為五個(gè)方面。一是全面性,設(shè)計(jì)的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)能夠系統(tǒng)、全面地反映被評價(jià)對象的整體特性和各方面特征;二是可操作性,評價(jià)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)能夠被觀測、衡量，且易于采集,底層指標(biāo)應(yīng)具有明確的物理意義,上級指標(biāo)必須由下級指標(biāo)通過某種方法聚合而成;三是獨(dú)立性,同一層級的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡可能相互獨(dú)立,不交叉、不重疊、不矛盾,保持良好的獨(dú)立性;四是可比性,同一層級的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)易于互相比較;五是顯著性,在理想條件下,指標(biāo)體系應(yīng)能描述評價(jià)目標(biāo)全部特性且保持完全獨(dú)立,但在現(xiàn)實(shí)條件下難以達(dá)成,因此,評價(jià)指標(biāo)應(yīng)對總體評價(jià)有較大貢獻(xiàn),具有較強(qiáng)的顯著性,而不是越多越好。

基于能力的評估方法最早于2001年由美國國防部提出,其核心是強(qiáng)調(diào)“為威懾和打敗敵人需要具備何種能力”,突出能力的重要地位。作戰(zhàn)能力是整個(gè)體系的固有屬性,其與基礎(chǔ)單元的裝備性能、數(shù)量規(guī)模有關(guān),與作戰(zhàn)過程無關(guān),而作戰(zhàn)效能是作戰(zhàn)力量在作戰(zhàn)過程中發(fā)揮有效作用的程度,影響因素較多,與作戰(zhàn)環(huán)境、敵情態(tài)勢、作戰(zhàn)方案、作戰(zhàn)目標(biāo)等有關(guān)。

現(xiàn)有指標(biāo)選擇方法主要有基于任務(wù)劃分、基于效果劃分和基于結(jié)構(gòu)劃分?；谌蝿?wù)劃分的評價(jià)指標(biāo)選取與具體的作戰(zhàn)任務(wù)直接相關(guān),通常需要明確作戰(zhàn)任務(wù)剖面,分析完成任務(wù)所需能力,將作戰(zhàn)任務(wù)與體系能力關(guān)聯(lián)起來;而基于效果劃分的評價(jià)指標(biāo)主要從評估對象產(chǎn)生的預(yù)期結(jié)果入手,分析達(dá)成目的的使用性能或固有性能;基于結(jié)構(gòu)劃分的評價(jià)指標(biāo)與評價(jià)目標(biāo)的組織結(jié)構(gòu)、編制編成有關(guān),通常在底層選取整個(gè)目標(biāo)的基礎(chǔ)單元作為底層指標(biāo)。陣地效能評估與武器裝備等效能評估不同,需要考慮陣地編成、部署位置、人員結(jié)構(gòu)等多種因素,僅以一種模式劃分評估指標(biāo)無法描述陣地整體效能。

指標(biāo)體系構(gòu)建方法主要有綜合評價(jià)方法、整體性評價(jià)方法、面向CISR的網(wǎng)絡(luò)特征分析方法和基于體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析方法等。局域小尺度效能和宏觀大尺度問題屬于不同層次指標(biāo),單一指標(biāo)聚合方法難以解決多尺度問題,且大部分方法仍是以層次分析法為基礎(chǔ)的靜態(tài)分析,指標(biāo)間的相關(guān)性、層次間的聚合關(guān)系、指標(biāo)的全面性沒有很好地解決。

基于上述觀點(diǎn),從能力、結(jié)構(gòu)、效能三個(gè)方面綜合考慮陣地效能評估指標(biāo)體系。能力和結(jié)構(gòu)指標(biāo)反映的是執(zhí)行某些能力的量化標(biāo)度,是針對特定作戰(zhàn)任務(wù)和需求的指標(biāo);效能指標(biāo)反映的是對作戰(zhàn)效能大小特性的度量,用來衡量陣地執(zhí)行特定作戰(zhàn)任務(wù)和需求的效果或產(chǎn)生期望結(jié)果的潛力。效能指標(biāo)是陣地能力和結(jié)構(gòu)在某一特定作戰(zhàn)任務(wù)中的發(fā)揮程度和外在表現(xiàn),能力和結(jié)構(gòu)指標(biāo)可以用效能指標(biāo)來衡量。

1.2 能力指標(biāo)

能力指標(biāo)是由能力的分解方式?jīng)Q定的,通常有基于任務(wù)、基于空間、基于軍兵種三種分解方式。陣地通常是由單一軍種依據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)按照某種編配方式構(gòu)筑的;以空間維度看,空間維度包含組織維度和作用維度,在“陸、海、空、天、電、網(wǎng)、核生化”等多維作戰(zhàn)環(huán)境中,陣地通常僅存在于陸域,但陣地對“陸、海、空、天、電、網(wǎng)、核生化”均有防護(hù)和作戰(zhàn)能力,因此,在陣地能力指標(biāo)選取方面應(yīng)主要考慮作用維度空間進(jìn)行劃分,即基于威脅劃分指標(biāo);以任務(wù)維度看,對任務(wù)的描述實(shí)際上就是表達(dá)對能力的需求,根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)不同,可將其劃分為防護(hù)能力、阻滯能力、隱蔽能力、機(jī)動能力和火力發(fā)揚(yáng)能力,由于不同陣地作戰(zhàn)任務(wù)不盡相同,進(jìn)行效能評估時(shí)側(cè)重的方向也不同,也可結(jié)合任務(wù)劃分為防護(hù)效能、障礙效能、機(jī)動效能或抗力效能、偽裝效能、防震效能、防電磁脈沖效能和防化效能等;以軍兵種維度看,陣地通常由單軍種、多兵種組成。因此，在進(jìn)行陣地效能評估時(shí),應(yīng)主要考慮從任務(wù)和威脅兩個(gè)維度進(jìn)行能力指標(biāo)分解,形成多層次、多維度的分解層次關(guān)系。

1.3 結(jié)構(gòu)指標(biāo)

結(jié)構(gòu)決定功能,作戰(zhàn)體系是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng),由許多功能各異的系統(tǒng)組成,其體系能力不僅僅是各系統(tǒng)能力的簡單堆疊,還包括系統(tǒng)間的增益、減益等相互作用,具有典型的整體涌現(xiàn)性,體系能力結(jié)構(gòu)決定和制約著體系能力。陣地的結(jié)構(gòu)指標(biāo)是由陣地的整體結(jié)構(gòu)決定的,通常有陣地編成和組織架構(gòu)兩種分解方式。從陣地編成角度看,陣地需要結(jié)合地形地貌、防御方向、武器裝備等多種因素構(gòu)設(shè),并根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和方案布設(shè)預(yù)備陣地、中間陣地、斜切陣地等各類陣地,合理編配步兵陣地、炮兵陣地、步炮混合陣地等子陣地,以達(dá)成作戰(zhàn)目的;從組織結(jié)構(gòu)角度看,陣地通常由成建制單位統(tǒng)一構(gòu)設(shè)并組織防御,按照組織結(jié)構(gòu)劃分通?？蓜澐譃闋I陣地、連陣地、排陣地和班陣地等。功能是陣地布設(shè)時(shí)考慮的重要因素之一,結(jié)構(gòu)指標(biāo)與能力指標(biāo)可能有部分重合,在進(jìn)行指標(biāo)選取時(shí)需要充分考慮指標(biāo)的獨(dú)立性,剔除重合部分,去蕪存菁。

1.4 效能指標(biāo)

效能指標(biāo)是由能力指標(biāo)和結(jié)構(gòu)指標(biāo)共同決定的,以效能作為評價(jià)指標(biāo)應(yīng)主要考慮效能指標(biāo)的綜合性和正相關(guān)性,例如,將現(xiàn)階段作戰(zhàn)能力效能區(qū)分為殺傷力、侵徹破甲力、空間控制力。在進(jìn)行陣地效能評估時(shí),還應(yīng)考慮陣地的特有屬性,如抗擊力、防護(hù)力等,根據(jù)陣地特殊情況和應(yīng)用場景,還可以發(fā)展出抗登陸能力、防空能力等特種能力。

2 基于UAF的海岸防御陣地體系指標(biāo)生成方法

2.1 UAF方法

UAF(Unified Architecture Frame)由國際開放組織于2017年發(fā)布,本質(zhì)上是一種域元模型驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)不同提交框架間互操作的單一集成體系框架,兼具描述、分析、規(guī)范、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證復(fù)雜組織體的方法論和具體成果形式,能夠兼容DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)、MoDAF(British Ministry of Defence Architecture Framework)、NAF(NATO Architecture Framework)、TOGAF(The Open Group Architecture Framework)等常用體系架構(gòu)框架,是最新的體系架構(gòu)框架。UAF從分類、結(jié)構(gòu)、聯(lián)系、流程等11個(gè)視角對復(fù)雜體系涉及的元數(shù)據(jù)、戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)、服務(wù)等10個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行分析,以全周期需求為驅(qū)動、以體系架構(gòu)為主導(dǎo)、以域元模型為支撐,在邏輯分析方面與現(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)體系軍事需求分析具有天然的相似性,系統(tǒng)框架如表1所示。

表1 UAF系統(tǒng)框架

2.2 海岸防御陣地體系指標(biāo)生成流程

運(yùn)用UAF框架生成海岸防御陣地體系指標(biāo)就是通過UAF不同視角和領(lǐng)域,主要從戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)、服務(wù)、人力、資源五個(gè)方面生成海岸防御陣地相關(guān)視圖,分析海岸防御陣地能力指標(biāo)、結(jié)構(gòu)指標(biāo),并以此生成效能指標(biāo),完成由能力、結(jié)構(gòu)到效能的映射。戰(zhàn)略領(lǐng)域主要負(fù)責(zé)從使命任務(wù)出發(fā)提出體系構(gòu)建的科學(xué)規(guī)劃和合理愿景,構(gòu)建指標(biāo)體系;業(yè)務(wù)領(lǐng)域主要負(fù)責(zé)明確陣地作戰(zhàn)任務(wù)及其子任務(wù);人力領(lǐng)域主要負(fù)責(zé)明確陣地指揮機(jī)構(gòu)具體責(zé)權(quán)和人員組成;資源領(lǐng)域主要描述各類子陣地編成和陣地工程配置;服務(wù)領(lǐng)域主要描述作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)威脅之間的關(guān)系。海岸防御陣地效能評估指標(biāo)體系生成流程圖如圖1所示。

圖1 海岸防御陣地效能評估指標(biāo)體系生成流程圖

3 仿真實(shí)例

為驗(yàn)證方法可行性,結(jié)合某型陣地實(shí)際,運(yùn)用基于UAF的海岸防御陣地體系指標(biāo)生成方法構(gòu)建指標(biāo)體系。假設(shè)陣地位于沿海地帶,主要威脅為無人機(jī)、空中轟炸、巡航導(dǎo)彈、立體登陸,作戰(zhàn)任務(wù)為在敵火力打擊下保存有生力量,以某種陣地編成構(gòu)建海岸防御陣地,遲滯敵登陸部隊(duì)向陣地縱深突進(jìn)并盡可能殺傷敵軍。

3.1 能力指標(biāo)分析

3.1.1 基于任務(wù)分析

海岸防御陣地主要遂行海岸防御和反登陸作戰(zhàn)。登陸作戰(zhàn)通常由登陸準(zhǔn)備、水面運(yùn)輸、灘頭陣地開辟三個(gè)階段組成。在各作戰(zhàn)階段中,守方一般組織情報(bào)偵搜、綜合防護(hù)、火力打擊等作戰(zhàn)行動,以Sm-Ova視圖描述海岸防御陣地的一般作戰(zhàn)流程,根據(jù)假設(shè)條件構(gòu)建海岸防御陣地Sm-Ova視圖,如圖2所示。

圖2 海岸防御陣地Sm-Ova視圖

由圖2可知,海岸防御陣地組織海岸防御和反登陸作戰(zhàn)過程大致包括前沿偵察預(yù)警、形成作戰(zhàn)構(gòu)想、制定作戰(zhàn)計(jì)劃、組織火力打擊?？蓪⒑０斗烙嚨刈鲬?zhàn)任務(wù)概括為保存戰(zhàn)斗力量、發(fā)揚(yáng)戰(zhàn)斗效力(提高阻滯力、保障快速機(jī)動、充分發(fā)揚(yáng)火力)和穩(wěn)定作戰(zhàn)指揮三項(xiàng)主要任務(wù)。同時(shí)與其他陣地相比,海岸防御陣地更加注重抗登陸能力。根據(jù)作戰(zhàn)流程分析并結(jié)合以往研究成果,通過業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)視圖Op-Sr描述任務(wù),將子任務(wù)區(qū)分為偵察預(yù)警、綜合防護(hù)、對空防護(hù)、超越防護(hù)、障礙阻滯、火力發(fā)揚(yáng)、保障機(jī)動,如圖3所示。

圖3 海岸防御陣地Op-Sr視圖

3.1.2 基于威脅分析

從海灣戰(zhàn)爭等幾場局部戰(zhàn)爭可以看出,海上方向面臨的威脅與日俱增。目前世界各國科技、軍事能力進(jìn)一步發(fā)展,戰(zhàn)時(shí)海岸防御陣地可能面臨立體登陸、遠(yuǎn)程打擊、隱身突擊、信火打擊、致癱打擊等多種威脅。當(dāng)前海上方向面臨威脅與海岸防御陣地作戰(zhàn)任務(wù)互為映射,海岸防御陣地作戰(zhàn)任務(wù)是由研究對象的作戰(zhàn)目的和面臨威脅決定的,海上方向面臨的威脅指導(dǎo)了海岸防御陣地建設(shè)的方向,并在一定程度上決定了海岸防御陣地的作戰(zhàn)任務(wù)。服務(wù)追蹤視圖Sv-Tr描述了當(dāng)前海上方向面臨威脅與海岸防御陣地作戰(zhàn)任務(wù)的對應(yīng)關(guān)系,如圖4所示。

圖4 海岸防御陣地Sv-Tr視圖

3.2 結(jié)構(gòu)指標(biāo)分析

3.2.1 基于陣地編成

陣地按照工事組成及強(qiáng)度、地理位置等方面不同,具有不同的作戰(zhàn)能力和效果。一個(gè)陣地通常應(yīng)當(dāng)包含不同級別、不同兵種的子陣地和相應(yīng)陣地工程,子陣地一般區(qū)分營、連、排、班等級別構(gòu)建步兵陣地、炮兵陣地、步炮混合陣地、防空陣地等,陣地工程通常包含信息陣地工程、火力陣地工程、指揮陣地工程、保障陣地工程、障礙工程、機(jī)動工程等,是構(gòu)成陣地的基本元素,由碉堡、坑道、雷場等具體工事組成。陣地一般分為警戒陣地、抵抗陣地、預(yù)備陣地、要點(diǎn)陣地、中間陣地等,根據(jù)陣地任務(wù)和需求不同,還應(yīng)當(dāng)設(shè)立具備相應(yīng)能力的特殊陣地,如海岸防御陣地應(yīng)當(dāng)突出反登陸能力。資源結(jié)構(gòu)視圖Rs-Sr描述了海岸防御陣地編成,如圖5所示。分析Rs-Sr視圖可以得出陣地中各功能陣地的組成以及各功能陣地完成作戰(zhàn)任務(wù)所需子陣地、工事。

圖5 海岸防御陣地Rs-Sr視圖

3.2.2 基于組織結(jié)構(gòu)

人力結(jié)構(gòu)視圖Pr-Sr描述陣地人員組織結(jié)構(gòu),如圖6所示。組織結(jié)構(gòu)是在陣地組織防御的成建制部隊(duì)整體架構(gòu),根據(jù)陣地大小和組織防御部隊(duì)級別不同、軍兵種不同,組織結(jié)構(gòu)也各有不同。以某型陣地為例,旅海岸防御陣地中涉及的關(guān)鍵人員主要有指揮員、情報(bào)分析人員、作戰(zhàn)籌劃人員、操作人員和保障人員等。

圖6 海岸防御陣地Pr-Sr視圖

3.3 效能指標(biāo)分析

戰(zhàn)略追蹤視圖St-Tr描述了效能指標(biāo)與能力指標(biāo)、結(jié)構(gòu)指標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系,反映了業(yè)務(wù)、服務(wù)、資源、人力領(lǐng)域與戰(zhàn)略領(lǐng)域的相互依賴關(guān)系,體現(xiàn)了陣地的整體性,其對應(yīng)關(guān)系如圖7所示。分析圖7可以得到，完成某項(xiàng)任務(wù)、應(yīng)對某種威脅需要哪些陣地的支持,如警戒陣地主要完成前沿偵察預(yù)警、人員綜合防護(hù)、超越登陸抵抗和前沿障礙阻滯任務(wù)。

陣地任務(wù)與威脅 偵察預(yù)警綜合防護(hù)對空防護(hù)超越防護(hù)障礙阻滯火力打擊保障機(jī)動警戒陣地 抵抗陣地 要點(diǎn)陣地 預(yù)備陣地 中間陣地

7St-Tr

由上述能力指標(biāo)和結(jié)構(gòu)指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系,可以通過戰(zhàn)略分類視圖St-Tx描述海岸防御陣地效能指標(biāo)以及層次關(guān)系。海岸防御陣地應(yīng)當(dāng)具備偵察預(yù)警能力、綜合防護(hù)能力、火力打擊能力、抗登陸能力、機(jī)動保障能力,各能力可進(jìn)一步細(xì)化為子能力直至性能指標(biāo),如火力打擊效能包含對空打擊效能和對陸打擊效能,其中，對空打擊效能的指標(biāo)主要有防空武器數(shù)量、武器射向、射程和火力密度,如圖8所示。

圖8 海岸防御陣地St-Tx視圖

戰(zhàn)略聯(lián)系視圖St-Cn是在戰(zhàn)略分類視圖St-Tx的基礎(chǔ)上進(jìn)一步描述了各效能的相互依賴關(guān)系。海岸防御陣地效能體系中,各效能指標(biāo)并非單獨(dú)存在,彼此之間存在一定從屬關(guān)系。如偵察預(yù)警是抗登陸、火力打擊和機(jī)動保障的前提,而綜合防護(hù)是陣地發(fā)揮其他作戰(zhàn)效能的基礎(chǔ)條件。戰(zhàn)略聯(lián)系視圖St-Cn如圖9所示。圖中實(shí)線描述了三級指標(biāo)與二級指標(biāo)的從屬關(guān)系,虛線描述各二級指標(biāo)間的相互依賴關(guān)系。

圖9 海岸防御陣地St-Cn視圖

3.4 指標(biāo)體系設(shè)計(jì)方法對比分析

以文獻(xiàn)[11]要地防空指標(biāo)體系和文獻(xiàn)[9]連陣地防御系統(tǒng)為例,要地防空指標(biāo)體系僅從能力方面著手將效能指標(biāo)確定為防護(hù)效能、障礙效能和機(jī)動效能,沒有考慮要地防空陣地結(jié)構(gòu)中火力陣地工程作用,其指標(biāo)體系僅能評估陣地被動防護(hù)效能,無法體現(xiàn)陣地對火力的發(fā)揚(yáng)與倍增效果。連陣地防御系統(tǒng)僅從結(jié)構(gòu)方面著手,將連陣地劃分為指揮要素、火力要素和掩蔽要素,忽略了能力連防御陣地的遲滯能力和機(jī)動保障能力,難以體現(xiàn)陣地抗兵力突擊、保障機(jī)動和長期堅(jiān)守作用。

4 結(jié)束語

本文圍繞海岸防御陣地效能評估指標(biāo)體系設(shè)計(jì)問題,針對已有方法僅考慮能力或結(jié)構(gòu)單一角度構(gòu)建指標(biāo)體系的不足,提出基于能力和UAF的效能評估指標(biāo)體系設(shè)計(jì)方法,以UAF框架為基礎(chǔ),按照能力結(jié)構(gòu)并行、綜合生成效能的流程,通過不同領(lǐng)域視圖描述能力指標(biāo)和結(jié)構(gòu)指標(biāo),并進(jìn)一步生成效能指標(biāo),確保了能力、結(jié)構(gòu)和效能的整體性和一致性,最后通過模擬事例對方法進(jìn)行詳細(xì)演示和對比分析,檢驗(yàn)了方法的有效性與可行性。但本文僅提出了指標(biāo)體系設(shè)計(jì)生成方法,沒有考慮指標(biāo)間互相重疊的部分,生成指標(biāo)的獨(dú)立性仍需進(jìn)一步研究。