兩棲火力支援裝備體系貢獻(xiàn)率評估研究

孟祥輝,向 凱,林 臻

(1.中國人民解放軍92228部隊(duì),北京 102442;2.北京機(jī)電工程研究所,北京 100074)

裝備體系能力是指在典型運(yùn)用場景、正常作戰(zhàn)運(yùn)用、正常操作水平情況下，裝備體系支撐完成作戰(zhàn)任務(wù)的整體能力,是作戰(zhàn)能力的重要組成部分。裝備體系貢獻(xiàn)率是將單項(xiàng)裝備放置于某層級單位或特定任務(wù)裝備體系背景下,從影響任務(wù)完成的角度或?qū)沟囊蠛饬科鋵w系提升的貢獻(xiàn)作用。從能力視角看,裝備體系貢獻(xiàn)率,是對裝備體系作戰(zhàn)能力提升做出貢獻(xiàn)的評估,是一種靜態(tài)評估方法;從效能視角看,其是對體系完成規(guī)定任務(wù)程度的評估,是一種動態(tài)評估方法。

近年來,隨著登陸火力裝備體系不斷完善,以射程遠(yuǎn)，毀傷強(qiáng)，使用靈活為特點(diǎn)的兩棲火力支援裝備在登陸作戰(zhàn)體系中的戰(zhàn)術(shù)地位不斷提升。在新型兩棲火力支援裝備立項(xiàng)論證階段,如何科學(xué)評價該類裝備體系貢獻(xiàn)率對其是否適合立項(xiàng),乃至后續(xù)是否好用、頂用、管用，至關(guān)重要。

為此,針對當(dāng)前兩棲火力支援裝備體系貢獻(xiàn)率評估手段不足的實(shí)際,本文從能效綜合視角出發(fā),提出基于解析與仿真的兩棲火力支援裝備體系貢獻(xiàn)率評估,以期為兩棲火力支援裝備體系貢獻(xiàn)率評估提供理論方法支撐。

1 基于解析與仿真的裝備體系貢獻(xiàn)率評估流程設(shè)計(jì)

本文從某型兩棲火力支援裝備作戰(zhàn)使命任務(wù)入手,圍繞典型作戰(zhàn)場景和作戰(zhàn)樣式,采用解析法在宏觀上評價武器裝備的作用大小，比較同等武器的優(yōu)劣,快速發(fā)現(xiàn)武器裝備發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，提出今后的發(fā)展重點(diǎn)。采用對抗仿真方法,動態(tài)評估武器裝備在作戰(zhàn)編配、作戰(zhàn)運(yùn)用、作戰(zhàn)協(xié)同等方面的有效程度,有助于確定裝備體系建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為裝備成體系發(fā)展提供決策依據(jù),從而準(zhǔn)確地把握裝備的發(fā)展方向。基于解析與仿真綜合的體系貢獻(xiàn)率評估主要流程如下:

1)分析裝備主要使命任務(wù),重點(diǎn)分析裝備作戰(zhàn)對象、戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)構(gòu)想。

2)構(gòu)建裝備典型作戰(zhàn)場景,基于典型任務(wù),構(gòu)建作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)方案、體系構(gòu)成、藍(lán)方對抗行動、紅方進(jìn)攻行動等作戰(zhàn)要素。

3)基于解析法的裝備能力提升貢獻(xiàn)度計(jì)算

由于不同指標(biāo)對于裝備能力評估的影響程度不同,為此需要解決能力指標(biāo)權(quán)重問題。其次,各項(xiàng)能力指標(biāo)量綱不同,還需解決能力指標(biāo)無量綱化問題。本文引入基于層次分析法(AHP)的能力貢獻(xiàn)度計(jì)算方法,通過構(gòu)建能力指標(biāo)體系,定性能力要求定量化,專家打分確定不同指標(biāo)的不同權(quán)重并進(jìn)行歸一化,新裝備與現(xiàn)有裝備綜合能力對比等,獲得新裝備相對于現(xiàn)有裝備的能力提升貢獻(xiàn)度。具體測算方法如下:

① 基于裝備具體的作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)效能開展能力指標(biāo)梳理,突出重點(diǎn)評估的指標(biāo)項(xiàng),明確任務(wù)需要的能力支撐項(xiàng),將能力拆解為具體的指標(biāo)項(xiàng),對定性的指標(biāo)提出要求,對定量的指標(biāo)以分級的形式描述量化標(biāo)準(zhǔn)。

② 定性定量計(jì)算分析,依據(jù)評估矩陣中的指標(biāo)項(xiàng),提出計(jì)算方案,建立計(jì)算模型,進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算。

③ 選取當(dāng)前裝備體系中具有替代關(guān)系的裝備或功能定位類似的裝備進(jìn)行比較,分別計(jì)算新型裝備和現(xiàn)有裝備的能力值，并比較得到新裝備相對于現(xiàn)有裝備的能力提升貢獻(xiàn)度。

=∑×

(1)

式中,為裝備綜合能力相對值;為第項(xiàng)裝備能力指標(biāo)權(quán)重;為新型裝備與現(xiàn)有裝備對應(yīng)第項(xiàng)能力指標(biāo)無量綱處理后的相對能力值。

(2)

式中,為新裝備能力提升貢獻(xiàn)度。

4)基于仿真法的裝備效能貢獻(xiàn)率計(jì)算

① 仿真模型構(gòu)建,基于仿真平臺架構(gòu)與模型規(guī)范,建立作戰(zhàn)場景各元素的仿真模型,包括裝備實(shí)體模型、指控模型、環(huán)境模型等。

② 對抗仿真實(shí)驗(yàn),根據(jù)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)方案,綜合考慮裝備各項(xiàng)關(guān)鍵能力對體系對抗的影響,開展模擬攻防對抗實(shí)驗(yàn),獲得雙方裝備損失比等核心數(shù)據(jù)。

③ 效能體系貢獻(xiàn)率計(jì)算。利用新型裝備替代體系現(xiàn)有裝備,通過對抗仿真得到替換前后核心指標(biāo)的變化量,計(jì)算效能貢獻(xiàn)率。

(3)

式中,為新裝備替代現(xiàn)有裝備效能貢獻(xiàn)率;為紅藍(lán)方參戰(zhàn)裝備仿真交換比;為有某型新裝備參戰(zhàn)時的仿真交換比;為沒有某型新裝備時的仿真交換比。

(4)

式中,為對抗仿真中紅方戰(zhàn)損率;為對抗仿真中藍(lán)方毀傷率。

5)計(jì)算裝備體系貢獻(xiàn)率。邀請專家對解析法得到的能力提升貢獻(xiàn)度和對抗仿真法得到的效能貢獻(xiàn)率進(jìn)行權(quán)重評判,并綜合得到新裝備的體系貢獻(xiàn)率。

=×+×

(5)

式中,為新裝備綜合體系貢獻(xiàn)率;為解析法和對抗仿真法的權(quán)重比。

上述裝備體系貢獻(xiàn)率評估過程可用圖1中的流程進(jìn)行圖形化描述。

圖1 基于解析和仿真的體系貢獻(xiàn)率評估流程

2 體系貢獻(xiàn)率評估指標(biāo)體系構(gòu)建

體系貢獻(xiàn)率評估指標(biāo)體系的建立及指標(biāo)的選取應(yīng)從體系作戰(zhàn)能力需求出發(fā),結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn),服從完備性、客觀性、可比性等原則。兩棲火力支援裝備主要用于登陸過程中,對岸灘一線守備力量實(shí)施火力打擊,抗擊反登陸火力實(shí)施反沖擊,掩護(hù)上陸部隊(duì)實(shí)施快速登陸?？紤]其體系定位與體系協(xié)同作戰(zhàn)要求,其主要能力需求包括持續(xù)的火力、適中的射程、良好的射擊精度、較高的機(jī)動能力、一定的偵察能力以及較低的保障需求等。

綜上,基于體系作戰(zhàn)背景下某新型兩棲火力支援裝備使命任務(wù),考慮體系作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)及其組織關(guān)系,分析其作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)活動,層層分解能力指標(biāo)要求,可得到兩棲作戰(zhàn)火力支援裝備的主要能力指標(biāo)要求，包括作戰(zhàn)反應(yīng)能力、火力打擊能力、機(jī)動能力和防護(hù)能力等4個一般指標(biāo),對其又可進(jìn)一步分解為反應(yīng)時間、連射間隔、射程、命中精度、海上機(jī)動性、陸上機(jī)動性、防護(hù)能力、自衛(wèi)能力等8個二級指標(biāo),兩棲火力支援裝備作戰(zhàn)能力體系貢獻(xiàn)率評估兩級指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 兩棲火力支援裝備能力指標(biāo)體系

3 基于層次分析法的能力提升貢獻(xiàn)度評估方法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是賦權(quán)應(yīng)用最為廣泛的一種方法,AHP是20世紀(jì)70年代由Thomas Saaty提出的一種定性問題定量化的有效方法。其不僅可以用于確定指標(biāo)的相互重要程度,而且能夠給出權(quán)重評價一致性的檢驗(yàn)方法,是一種簡潔實(shí)用的權(quán)重建模方法。

本文邀請5名專家對一級、二級能力指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重打分,利用層次分析法計(jì)算得到兩棲火力支援裝備各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重,如表1所示。

表1 兩棲火力支援裝備各級指標(biāo)權(quán)重

針對指標(biāo)去量綱問題,由于本文將能力體系貢獻(xiàn)率考慮為新型裝備相對于所替代裝備的增量,為此采取比值法進(jìn)行無量綱化處理,每一項(xiàng)指標(biāo)參與比較的最優(yōu)者計(jì)為1,其他按指標(biāo)數(shù)值求比例計(jì)算得到。對新型裝備A與現(xiàn)有體系中裝備B各指標(biāo)進(jìn)行對比計(jì)算,如表2所示。

表2 兩棲火力支援裝備A與B綜合能力計(jì)算結(jié)果

利用公式(1),可得新型裝備和現(xiàn)有裝備的綜合能力值如下:

=∑×=0988

=∑×=0676

(6)

利用公式(2),可得到新型裝備相對于現(xiàn)有裝備的能力提升貢獻(xiàn)度如下:

(7)

4 基于對抗仿真法的體系效能貢獻(xiàn)率評估方法

體系對抗仿真模型構(gòu)建與仿真實(shí)驗(yàn)主要基于自主開發(fā)的體系仿真平臺(EffSIM),用于解決此類仿真系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行及蒙特卡洛分析方面的問題,可提供高效的組件化建模仿真與分析環(huán)境,提升裝備體系論證與體系效能分析效率,解決仿真速度和規(guī)模的瓶頸。EffSIM依托參數(shù)化組件化建模、海量仿真實(shí)體的快速運(yùn)行、蒙特卡洛仿真任務(wù)并行分發(fā)與數(shù)據(jù)收集技術(shù),形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真支撐工具集,實(shí)現(xiàn)組件化仿真系統(tǒng)的快速構(gòu)建與體系級海量兵力實(shí)體的快速對抗仿真,支持蒙特卡洛仿真在無人干預(yù)條件下的全自動運(yùn)行,提高攻防對抗仿真分析能力。

4.1 對抗仿真實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

裝備體系構(gòu)成基于登陸作戰(zhàn)典型戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法,考慮登陸作戰(zhàn)參戰(zhàn)裝備規(guī)模數(shù)量龐大,基于典型場景,適當(dāng)簡化裝備數(shù)量,從而提高體系貢獻(xiàn)率仿真效率。

基本仿真想定紅藍(lán)方裝備體系為:紅方登陸裝備主要由兩棲裝甲車輛、兩棲自行火炮、艦炮、某兩棲火力支援裝備及其他裝備組成。藍(lán)方防守部隊(duì)主要由遠(yuǎn)程火箭炮、自行榴彈炮、坦克、岸炮等裝備組成。

鑒于任何作戰(zhàn)制勝的核心都是以最小的代價獲得最大的成果,故兩棲火力支援裝備的作戰(zhàn)任務(wù)體系貢獻(xiàn)率選取紅藍(lán)雙方裝備的交換比表征,即藍(lán)方裝備的毀傷率/紅方裝備的毀傷率。結(jié)合作戰(zhàn)推演結(jié)果得到有/無該裝備的藍(lán)方、紅方武器裝備的毀傷率,進(jìn)而得到作戰(zhàn)的交換比。

4.2 效能體系貢獻(xiàn)率計(jì)算

對該作戰(zhàn)仿真想定進(jìn)行體系對抗仿真實(shí)驗(yàn),仿真頻次為1 000,其中，有/無被評裝備的體系對抗仿真各500,有/無被評裝備紅藍(lán)方對抗仿真過程如圖3、4所示。

圖3 無被評裝備仿真過程

圖4 有被評裝備仿真過程

對每次采集的仿真結(jié)果求均值,可得到紅方戰(zhàn)損率和藍(lán)方毀傷率,對抗結(jié)果如表3所示。

表3 兩棲火力支援裝備對抗仿真結(jié)果

通過作戰(zhàn)推演,采用對比分析有/無該裝備作戰(zhàn)交換比,利用公式(3),可得到新型兩棲火力支援裝備的效能貢獻(xiàn)率如下:

(8)

假定基于解析法和對抗仿真法得到的能力提升貢獻(xiàn)度和效能貢獻(xiàn)率,對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)取為05、05,則某新型兩棲火力支援裝備綜合體系貢獻(xiàn)率為

=×+×=477

(9)

5 結(jié)束語

本文針對兩棲火力支援裝備體系貢獻(xiàn)率評估問題,從能效綜合視角,提出了采用基于層次分析法與對抗仿真的綜合體系貢獻(xiàn)率評估方法,為兩棲火力支援裝備建設(shè)立項(xiàng)論證提供了方法支撐。該裝備體系貢獻(xiàn)率評估方法既可提升體系作戰(zhàn)能力，又可對作戰(zhàn)效能的貢獻(xiàn)率進(jìn)行綜合評估,具有一定的通用性,對其他裝備體系貢獻(xiàn)率評估具有一定的參考價值。