基于相關(guān)性矩陣的裝備體系貢獻(xiàn)率概略評(píng)估方法*

卜廣志

（軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院系統(tǒng)總體研究所，北京 100101）

0 引言

目前，在裝備論證領(lǐng)域中，體系貢獻(xiàn)率成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。這是在體系對(duì)抗成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)基本樣式的背景下，對(duì)裝備建設(shè)論證提出的新標(biāo)準(zhǔn)新要求。很多文獻(xiàn)對(duì)此進(jìn)行了綜述分析，探討了體系貢獻(xiàn)率的內(nèi)涵，研究建立了多種評(píng)估建模方法。在這些研究中，很多都側(cè)重于體系貢獻(xiàn)率概念的探討或具體評(píng)估建模方法研究，很少結(jié)合裝備工作實(shí)際開(kāi)展應(yīng)用研究，取得的應(yīng)用效益也較為有限。

從裝備建設(shè)角度而言，體系貢獻(xiàn)率是站在裝備體系的全局視角，對(duì)其中單項(xiàng)裝備或裝備集合在體系中所處定位作用的一種評(píng)價(jià)，主要解決的是科學(xué)統(tǒng)籌裝備體系與裝備構(gòu)成之間關(guān)系的問(wèn)題。在裝備論證領(lǐng)域，裝備建設(shè)規(guī)劃論證是對(duì)裝備體系的一種頂層設(shè)計(jì)。期間，大量裝備項(xiàng)目會(huì)被提出。如何從中遴選出有利于裝備體系全局的裝備納入規(guī)劃安排，非常關(guān)鍵。本文按照裝備體系能力生成的思路，提出一種圍繞貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣的裝備體系貢獻(xiàn)率評(píng)估分析方法，以裝備對(duì)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用大小為依據(jù)，支撐裝備的橫向?qū)Ρ扰c遴選擇優(yōu)。所附案例驗(yàn)證了方法的可行性。

1 以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)的裝備建設(shè)規(guī)劃論證方法

1.1 裝備建設(shè)規(guī)劃論證的重難點(diǎn)

裝備建設(shè)規(guī)劃是對(duì)未來(lái)5 年裝備建設(shè)方案的總體設(shè)計(jì)。從裝備體系構(gòu)成角度分析，裝備建設(shè)規(guī)劃論證可視為對(duì)裝備體系的去冗、補(bǔ)缺、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，即在裝備體系現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，針對(duì)承擔(dān)的使命任務(wù)，論證能夠填補(bǔ)體系能力空白與短板弱項(xiàng)的裝備，優(yōu)化完善裝備體系構(gòu)成與結(jié)構(gòu)關(guān)系，同時(shí)分析淘汰功能交叉重疊、性能落后的裝備。

在裝備建設(shè)規(guī)劃論證中，不同方會(huì)提出大量的裝備項(xiàng)目。如何從中進(jìn)行遴選擇優(yōu)，使之在裝備體系層面上構(gòu)成一個(gè)功能整體，則是裝備建設(shè)規(guī)劃論證中必須解決的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題。在這些裝備項(xiàng)目中，通常包括不同的裝備種類(lèi)，承擔(dān)多種使命任務(wù)，在體系中具有不同的定位。這便需要在進(jìn)行遴選時(shí)采用一個(gè)統(tǒng)一的指標(biāo)和基準(zhǔn)，才能保證論證結(jié)果科學(xué)可信。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)必然是體系之間的對(duì)抗，裝備作為戰(zhàn)爭(zhēng)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，也必須滿足體系化的要求，從體系的視角和要求論證建設(shè)方案。所以，本文提出將體系貢獻(xiàn)率作為遴選指標(biāo)，優(yōu)先選擇體系貢獻(xiàn)率高的裝備納入裝備建設(shè)規(guī)劃安排。

1.2 裝備建設(shè)規(guī)劃論證中的體系貢獻(xiàn)率

目前，關(guān)于裝備體系貢獻(xiàn)率尚未形成統(tǒng)一的定義。本文結(jié)合裝備建設(shè)規(guī)劃論證的特點(diǎn)，將裝備體系貢獻(xiàn)率定義為：?jiǎn)雾?xiàng)裝備或裝備集合在體系構(gòu)建、遂行規(guī)定的使命任務(wù)時(shí)，對(duì)優(yōu)化體系構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)，提高綜合建設(shè)效益等方面，所發(fā)揮的貢獻(xiàn)作用或影響程度大小。此定義與裝備建設(shè)其他階段的體系貢獻(xiàn)率相比，具有以下特點(diǎn)：

1）評(píng)估對(duì)象。規(guī)劃論證階段的評(píng)估對(duì)象是大量裝備項(xiàng)目，許多需要以項(xiàng)目群為單位同時(shí)分析。在評(píng)估和遴選時(shí)，通常按照裝備類(lèi)別、功能領(lǐng)域、遂行的使命任務(wù)等分類(lèi)進(jìn)行。

2）評(píng)估內(nèi)容。包括裝備建設(shè)、裝備運(yùn)用兩個(gè)方面的貢獻(xiàn)。在裝備建設(shè)方面，主要分析對(duì)裝備體系構(gòu)成、綜合建設(shè)效益的貢獻(xiàn)作用。在裝備運(yùn)用方面，主要分析對(duì)完成使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用。

3）評(píng)估方法。既可以通過(guò)體系的外部屬性特征變化進(jìn)行分析，即將體系視為一個(gè)黑箱；也可以通過(guò)體系能力生成的機(jī)理或過(guò)程評(píng)價(jià)分析，即將體系視為白箱或灰箱。

4）評(píng)估應(yīng)用。體系貢獻(xiàn)率結(jié)果在裝備建設(shè)規(guī)劃論證中，主要用于裝備之間的比較分析，支撐排序擇優(yōu)納入規(guī)劃。體系貢獻(xiàn)率數(shù)值本身并不具有太多物理含義。

1.3 以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)的裝備遴選思路

當(dāng)以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝備進(jìn)行排序遴選時(shí)，首先分析每項(xiàng)裝備在體系中的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)；然后按照統(tǒng)一基準(zhǔn)建立量化評(píng)估模型，計(jì)算每項(xiàng)裝備的體系貢獻(xiàn)率；最后，依據(jù)體系貢獻(xiàn)率大小對(duì)裝備進(jìn)行分析，并排序選優(yōu)。具體流程步驟如圖1 所示。

圖1 以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)的裝備遴選流程

圖中的各步驟內(nèi)容如下：

1）分析裝備的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)。針對(duì)裝備體系承擔(dān)的多樣化使命任務(wù)，在體系現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，分析裝備在體系構(gòu)建、體系能力生成、遂行使命任務(wù)等方面的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)。

2）建立貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣。按照裝備在各方面的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)，建立不同層級(jí)內(nèi)容之間的貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣。

3）計(jì)算裝備的體系貢獻(xiàn)率。利用貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣，概略計(jì)算每項(xiàng)裝備的體系貢獻(xiàn)率大小。

4）以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝備進(jìn)行遴選。對(duì)裝備的體系貢獻(xiàn)率結(jié)果進(jìn)行分析，以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝備進(jìn)行排序、擇優(yōu)遴選。

2 裝備在體系中的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)

裝備在體系中最重要的貢獻(xiàn)作用是提升體系完成使命任務(wù)的程度。對(duì)此，按照體系能力生成的思路，自底向上分為3 個(gè)層級(jí)分析。

2.1 裝備對(duì)體系構(gòu)成的貢獻(xiàn)作用

新裝備加入體系或替換原有裝備后，最直接的貢獻(xiàn)作用便是優(yōu)化體系構(gòu)成，具體表現(xiàn)為構(gòu)成新的體系，優(yōu)化體系結(jié)構(gòu)，精簡(jiǎn)型譜系列等。對(duì)此，按照對(duì)體系構(gòu)成影響程度的大小，采用評(píng)分形式量化相應(yīng)的貢獻(xiàn)率，建立量化分析準(zhǔn)則如表1 所示。

表1 裝備對(duì)體系構(gòu)成的貢獻(xiàn)率量化分析準(zhǔn)則

在上述量化分析準(zhǔn)則中，評(píng)分越高，貢獻(xiàn)率越大。在具體評(píng)分中，對(duì)于不利于優(yōu)化體系構(gòu)成的情形，采用負(fù)評(píng)分。在評(píng)分區(qū)間內(nèi)，根據(jù)裝備的實(shí)際貢獻(xiàn)作用大小視情賦值。對(duì)于存在多方面貢獻(xiàn)作用的，取其中較高的評(píng)分。

2.2 體系構(gòu)成對(duì)體系能力的貢獻(xiàn)作用

體系能力是裝備體系完成使命任務(wù)的固有本領(lǐng)，作為體系的一種屬性特征，影響因素主要是體系自身構(gòu)成情況。當(dāng)裝備體系構(gòu)成發(fā)生變化后，必然會(huì)對(duì)體系能力造成影響。在分析裝備對(duì)體系完成使命任務(wù)程度的貢獻(xiàn)作用時(shí)，對(duì)體系能力的貢獻(xiàn)作用分析便可視為中間環(huán)節(jié)。對(duì)此，建立量化分析準(zhǔn)則如表2 所示。

表2 體系構(gòu)成對(duì)體系能力的貢獻(xiàn)率量化分析準(zhǔn)則

體系構(gòu)成對(duì)體系能力的貢獻(xiàn)作用分析，實(shí)質(zhì)上分析的是新裝備納入裝備體系后，形成的新體系所具備的體系能力。此處的評(píng)估對(duì)象是裝備體系，既包括新裝備，也包括現(xiàn)役裝備。

2.3 體系能力對(duì)完成使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用

裝備體系建設(shè)的最終目的是完成規(guī)定的使命任務(wù)，當(dāng)以體系能力作為中間環(huán)節(jié)時(shí)，從完成使命任務(wù)的角度建立如表3 所示的量化分析準(zhǔn)則。

表3 體系能力對(duì)完成使命任務(wù)的貢獻(xiàn)率量化分析準(zhǔn)則

上述從裝備到體系構(gòu)成、體系能力、使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)，實(shí)際上即是體系能力生成的思路，分析的也是裝備建設(shè)與裝備運(yùn)用之間的內(nèi)在關(guān)系。

3 貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣

在裝備的貢獻(xiàn)作用分析中，一項(xiàng)裝備可以加入不同的裝備體系，生成不同的體系能力，遂行多樣化的使命任務(wù)，即裝備、裝備體系、裝備體系能力、使命任務(wù)之間是多對(duì)多的關(guān)系。對(duì)此，本文采用貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣形式建模分析。

3.1 貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣的建立

貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣是以矩陣形式描述裝備對(duì)體系構(gòu)成，體系構(gòu)成對(duì)體系能力，體系能力對(duì)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)，分為裝備對(duì)體系構(gòu)成的貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣，體系構(gòu)成對(duì)體系能力的貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣，體系能力對(duì)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣。

3.2 貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣的計(jì)算建模

在裝備建設(shè)規(guī)劃論證中，利用上述3 個(gè)貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣，可以概略計(jì)算每項(xiàng)裝備對(duì)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)率大小，作為對(duì)不同裝備進(jìn)行橫向比較分析的統(tǒng)一指標(biāo)和基準(zhǔn)。在計(jì)算建模中，將裝備對(duì)體系構(gòu)成、體系能力、使命任務(wù)等不同層級(jí)的貢獻(xiàn)作用，視為從完成使命任務(wù)角度的遞階貢獻(xiàn)表現(xiàn)，三者綜合起來(lái)作為裝備對(duì)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)率結(jié)果，即：

3.3 裝備的綜合貢獻(xiàn)率

表4 使命任務(wù)的權(quán)重分析

按照S（i=1，2，…，m）從大到小的順序，可以給出以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)的裝備對(duì)多樣化使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用排序。在支撐裝備建設(shè)規(guī)劃論證的裝備遴選時(shí)，通常對(duì)排序越靠前的裝備，認(rèn)為其整體貢獻(xiàn)率越大，越應(yīng)當(dāng)優(yōu)先納入裝備建設(shè)規(guī)劃安排。

4 裝備在體系中的貢獻(xiàn)作用機(jī)理

貢獻(xiàn)作用機(jī)理是指裝備在體系中發(fā)揮貢獻(xiàn)作用的方式或途徑。通過(guò)貢獻(xiàn)機(jī)理的分析，有助于準(zhǔn)確定位裝備在體系中的功能作用，支撐軍事需求深化和使命任務(wù)優(yōu)化。

在上述貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣中，實(shí)質(zhì)上給出了從裝備到使命任務(wù)的遞階支撐關(guān)系。當(dāng)按照體系能力形成的思路分析時(shí)，可以建立貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈的形式，如：

對(duì)于一項(xiàng)裝備而言，通常會(huì)建立多個(gè)貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈，分別表示裝備通過(guò)不同方式發(fā)揮的貢獻(xiàn)作用。為了相互比較分析，可以計(jì)算貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈上的貢獻(xiàn)率評(píng)分，表示裝備在該貢獻(xiàn)作用方式上的貢獻(xiàn)率大小。如對(duì)上述貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈，可以參照貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣的模型計(jì)算貢獻(xiàn)率評(píng)分：

當(dāng)將一項(xiàng)裝備對(duì)一項(xiàng)使命任務(wù)的所有貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈的貢獻(xiàn)率評(píng)分進(jìn)行綜合時(shí)，即是該裝備對(duì)相應(yīng)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)率評(píng)分：

在不同的貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈中，貢獻(xiàn)率評(píng)分較大的，表示該關(guān)系鏈?zhǔn)茄b備在體系中發(fā)揮貢獻(xiàn)作用的主要方式或渠道，其中的裝備體系、體系能力也是裝備發(fā)揮貢獻(xiàn)作用的主要環(huán)節(jié)。從遂行使命任務(wù)的角度分析，貢獻(xiàn)率評(píng)分較大的貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈對(duì)應(yīng)的裝備，則是提升完成使命任務(wù)程度的建設(shè)重點(diǎn)。

5 案例

假設(shè)在裝備建設(shè)規(guī)劃論證中，建設(shè)目標(biāo)是完成3項(xiàng)使命任務(wù)T、T、T。相關(guān)方面在裝備體系現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出要研制7 型裝備A、A、…、A。根據(jù)對(duì)遂行使命任務(wù)的需求分析，現(xiàn)有裝備和新研裝備可以組合成4 種裝備體系A(chǔ)S、AS、AS、AS。從完成使命任務(wù)的過(guò)程分析，共涉及5 類(lèi)體系能力C、C、…、C。

對(duì)此，根據(jù)裝備對(duì)裝備體系構(gòu)成、體系能力、使命任務(wù)的支撐關(guān)系分析，按照貢獻(xiàn)率量化分析準(zhǔn)則，假設(shè)建立貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣如下：

在分析裝備的綜合貢獻(xiàn)率時(shí)，對(duì)各層級(jí)的貢獻(xiàn)作用分別賦予相應(yīng)權(quán)重w=0.2，w=0.3，w=0.5。則按照文中方法，可以計(jì)算裝備對(duì)使命任務(wù)的貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣：

對(duì)于3 項(xiàng)使命任務(wù)，分析各自的重要性、可能性和緊迫性，分別進(jìn)行評(píng)分如表5 所示。

表5 案例中的使命任務(wù)權(quán)重評(píng)分

計(jì)算3 項(xiàng)使命任務(wù)的權(quán)重評(píng)分，并進(jìn)行歸一化處理，得到w=0.38，w=0.31，w=0.31。

計(jì)算每項(xiàng)裝備對(duì)3 項(xiàng)使命任務(wù)的綜合貢獻(xiàn)率為：S=3.18，S=3.32，S=1.07，S=1.23，S=1.14，S=4.40，S=3.52。

由貢獻(xiàn)率評(píng)分高低，可以看出L、L是裝備A發(fā)揮貢獻(xiàn)作用的主要途徑，即通過(guò)構(gòu)建新的裝備體系A(chǔ)S，支撐體系能力C的提升，最終提升完成使命任務(wù)T的程度；通過(guò)構(gòu)建新的裝備體系A(chǔ)S，大幅提升體系能力C，最終提升完成使命任務(wù)T的程度。

同時(shí)，由貢獻(xiàn)作用關(guān)系鏈的評(píng)分也可以看出，裝備越是支撐權(quán)重高的使命任務(wù)，相應(yīng)的貢獻(xiàn)作用也容易較高，在不同層級(jí)的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)中，提升完成使命任務(wù)程度的貢獻(xiàn)作用最為重要。

當(dāng)以體系貢獻(xiàn)率為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝備遴選時(shí)，各項(xiàng)裝備納入裝備建設(shè)規(guī)劃安排的優(yōu)先排序從高到低依次為：A、A、A、A、A、A、A。

6 結(jié)論

在裝備建設(shè)規(guī)劃論證中，從大量裝備項(xiàng)目中遴選出對(duì)裝備體系具有較大貢獻(xiàn)作用的裝備納入規(guī)劃安排，是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。本文以提升完成使命任務(wù)程度為最終目標(biāo)，依次分析了裝備在體系構(gòu)建、體系能力生成和完成使命任務(wù)等方面的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)。按照貢獻(xiàn)作用之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣，給出了裝備對(duì)支撐多樣化使命任務(wù)的綜合貢獻(xiàn)率計(jì)算方法。根據(jù)綜合貢獻(xiàn)率大小，對(duì)裝備進(jìn)行排序擇優(yōu)。本文方法是對(duì)體系貢獻(xiàn)率的一種概略評(píng)估，所得結(jié)果適用于較為宏觀的裝備建設(shè)規(guī)劃論證決策問(wèn)題。同時(shí)，此方法還存在很多需要繼續(xù)完善之處，如：貢獻(xiàn)率評(píng)分賦值的準(zhǔn)則還需要細(xì)化，以便區(qū)分更多的貢獻(xiàn)作用表現(xiàn)；貢獻(xiàn)作用相關(guān)性矩陣的計(jì)算模型還需要完善，使之能夠更加全面反映其中的貢獻(xiàn)作用關(guān)系。