指挥信息系统能力需求满足度评估模型

刘国泰，王锐华，刘靖旭

（1.信息工程大学，郑州 450001；2.中国电子系统设备工程公司研究所，北京 100141）

指挥信息系统能力需求满足度评估模型

刘国泰1，王锐华2，刘靖旭1

（1.信息工程大学，郑州 450001；2.中国电子系统设备工程公司研究所，北京 100141）

信息系统的能力需求评估是项目立项评审和系统建设论证的重要环节，为了提高指挥信息系统需求评价的准确性和可靠性，提出了基于满足度的需求评估模型。首先分析了能力需求评估方法的研究现状，构建信息系统能力需求测度体系，将测度体系中不确定性的指标映射到不同类型的能力满足度类型，并给出了需求满足度函数，将评估数据统一标准化为满足函数值，其次对能力需求满足度评估的具体步骤进行了细化，最后基于某数字化师指挥信息系统的支撑能力评估进行了实例分析，验证了该评估模型的有效性。

信息系统；满足度；评估；模型

0 引 言

指挥信息系统能力需求评估是系统开发建设的重要环节之一，科学有效地信息系统的能力需求评估，有助于正确了解其发展现状，掌握和发现能力建设缺陷，其结果对建设项目论证和后续系统开发有着重要影响。当前指挥信息系统能力评估运用的方法主要有模糊综合评价法、灰色聚类分析、BP人工神经网络［1］等，然而能力评估过程涉及因素和变量多元，单一的评估方法很难准确有效地对系统进行评估。因此，通常采用多种量化评估方法同时应用于评估过程。文献［2］采用层次分析法和多元联系数集对指挥信息系统信息能力进行了综合评估，文献［3］提出了基于多元联系统集对信息系统能力的评估等。以上方法一定程度上提高了能力评估的有效性，但是不同类型的信息系统需要建立各自不同的指标体系，工作量较大，且在当前需要持续跟进的评估中不能运用。而且建立专门的评估指标体系及权重，受到知识背景和认识程度不影响，会出现不一致性和不确定性，甚至部分评估信息的丢失。因此，对于建立一种统一的指标分类，数据度量，持续运用的评估模型是十分必要的。

针对指挥信息系统能力需求评估中指标类型多样，评估信息不易确定的问题，提出了能力满足度评估模型，模型中首先构建能力需求测度体系，明确评估内容范围及能力需求的结构和类型，给出了不同类型能力需求的满足度函数，然后对评估运用方法进行了描述说明，最后用案例对该模型进行了有效性验证。该模型从满足度角度实现了不同类型指标的关系分解和量化描述，在一定程度上确定了指挥信息系统能力需求评估的内容，统一了指标数据的标准，规范了评估步骤和结果应用，评估结果更加科学合理。

1 指挥信息系统能力需求满足度

满足度通常用来描述实际与期望值的差距和程度，能力满足度［4］是指在信息系统体系支撑能力与作战任务能力需求的满足程度。能力满足度［5］评估是在给定某一使命任务需要达到能力水平条件下，将体系支撑能力转化为能力满足度，通过对能力影响因素的分类计算，评价指挥信息系统能够支撑完成该任务的程度，分析能力需求缺口以便加大建设和投入，能力需求满足度评估有效解决了系统能力评估难的问题。

能力建设的目的是满足作战需要。战略目标不同，作战对象不同，作战需要同样会不同，这样就为能力评估产生了困难，需要把能力归一为统一的衡量测度。基于能力的建设并不是放弃对战略目标的关注，而是致力于使能力适应多种可能的作战任务和行动样式。依据对任务结构的适应性需求分析，即一项需求不满足既视为能力缺陷，能力就可统一归一为能力满足度。

运用能力需求满足度，能力评估可以起到多种作用。一是判断认定作用。能力评估最重要的作用是综合判断和认定系统的能力，能力需求满足度能够在系统建设和运用多个过程中起到能力判断作用。可以对已有能力进行认定，可以对在建能力进行预判，对立项中的规划能力进行预测。二是筹划支撑作用。考虑现有的作战能力是筹划作战任务最重要的参考因素之一。在作战任务规划过程中，能力需求满足度可辅助测算系统能力对作战方案的支撑程度，以及能力欠缺的原因，为作战筹划提供有用的辅助分析工具。三是风险评估作用。信息系统建设是一耗费资源的过程，能力需求满足度可进行能力预测和预判，为决策机关考虑效费比、投资价值起到参考作用，为降低投资风险给出定量分析结果。

2 指挥信息系统能力需求满足度评价模型的建立

2.1 能力需求测度体系

（1）能力需求的定义和范围

能力评价首先需要建立测度体系，明确评估的范围和内容。传统的能力需求评估内容多是注重信息系统功能性能指标，而当前信息化作战空间覆盖了信息域、物理域、认知域和社会域，指挥信息系统的能力测度体系不仅涉及对物理量的测量，还要涉及对信息、认知和社会行为等复杂对象的测度。需求分析人员从作战使命出发，将使命任务进行分解［6］，为完成特定任务，要求指挥信息系统应该具备的能力集合，以及提高作战认知的规则和建设应用遵循的法律法规，把信息域、物理域、认知域和社会域的能力映射到对作战任务需求的满足度，从而建立其统一的测度体系，提高能力评估的准确性和有效性。

（2）能力需求的结构和类型

在明确能力评估范围和内容基础上，自顶向下对能力需求进行结构分解和类型划分。将能力需求按照其相互之间的影响层次关系，对能力进行分类逐层分解，直到底层的能力需求指标，并对能力需求相互之间的关系类别进行分析，参照英军国防部队的MODAF模型［7］，为了方便评估，可将能力需求关系之间归结为两类，依赖关系和组成关系，为保证评估结果的准确性，如果分解的指标之间相互的关系不清晰，要重新进行内容分解。若将底层能力需求指标记为Ci，其中i为编号，设C1的下级能力需求为C2、C3、C4（如图1所示），则有：

依赖关系R1用来表示下层任一个能力需求满足

图1 能力需求指标关系图

程度直接关系上一层能力需求满足度，设R1（c1，c2）＝R1（c1，c3）＝R1（c1，c4），能力需求满足度函数值Sc2（x）＝s2，Sc3（x）＝s3，Sc4（x）＝s4，则

这里采用指数乘积的聚合方式，表示如果下层的能力需求C2、C3、C4中有一个无法满足，上层的能力C1需求亦无法满足，其中ωi用来表示该底层能力需求对上层支持程度。

组成关系R2用来表示上层的能力需求是由下层若干个能力需求组成和决定，设 R2（c1，c2）＝R2（c1，c3）＝R2（c1，c4），能力需求满足度函数值Sc2（x）＝′，Sc3（x）＝，Sc4（x）＝，则

采用线性求和的聚合方式，λi为底层能力需求对上层的能力需求的权重，表示了其对上层能力需求的重要程度。

2.2 能力满足度需求函数

满足度模型可用满足度函数将多种测度方式转化为单一的测度体系。能力满足度函数本质上是将不同指标量纲进行无量纲的标准化过程。文献［7］将能力需求分为趋小型、趋大型、中心型和区间型四类，不同类型的能力需求的满足度描述不同，研究对四种不同的能力需求类型分别定义满足度函数，如图2所示，图中选取了最具代表性的抛物线型函数来描述指标与满足度的关系，x0表示当前该项指标能力需求目标值，在实际过程中根据具体指标取值变化，选取不同类型的函数进行计算。一般情况下，如果能力满足度达不到期望值的60%，则认为该项能力需求存在缺口。满足度函数可用连续的函数曲线定义，也可用一种离散的点规则定义。

图2 不同类型的能力需求满足度函数图

（1）趋小型能力需求满足度函数

趋小型表示指标越小越好，能力需求指标取值越小越满足；实际中能力需求指标取值通常要求不超过某一上限阈值，否则其能力需求的满足度就降低，到某一特定值时，满足度为零。如侦察预警中，导弹预警时间不超过10 min，水平预警时间不超过5min，若导弹预警时间超过了10 min，已经起不到任何的防御作用，可以认为其满足度为0。

（2）趋大型能力需求满足度函数

趋大型表示指标越大越好，能力需求指标取值越大越满足；实际中能力需求指标取值通常需求不低于某一下限阈值，否则其能力需求的满足度就偏小，当指标值降到某一特定值时，满足度为零。如为有效进行国土防卫，要求预警探测距离不低于600 km。

（3）中心型能力需求满足度函数

中心型表示指标趋近于某值最好，能力需求指标取值越接近某一特定的值越满足；实际中能力需求指标取值在某一中心点附近，否则能力需求满足度降低。如某型导弹的打击精度1 000 km距离上误差范围在20m以内。

（4）区间型能力需求满足度函数

区间型表示指标在某取值范围最好，能力需求指标取值范围在某一区间内；指标达到给定的阈值即认为达到满足效果。指标值在区间外，满足度就会降低，如反坦克火箭打击范围为（50，1 000），距离太近易杀伤自身或未能触发引信，距离太远，命中精度下降，达不到打击效果。

能力需求满足度函数的引入，既实现了不同类型的评估指标量纲标准化，又能准确反映指标值与满足度之间的影响关系，使评估结果更加精确。

2.3 运用方法

评估是一个复杂的过程，包含了统计、分析、对比、思维等一系列活动，需要定量分析与定性判断的结合，满足度能力需求评估运用主要从任务和过程两个方面来阐述。

2.3.1 面向任务的满足度评估

面向任务的需求满足度评估是以具体的任务为背景，评估特定时间阶段和条件下完成任务的能力满足度。具体步骤如图3所示。

图3 面向任务的能力满足度评估流程

步骤1 面向具体的作战使命任务，对其进行任务能力逐层分解，直到底层能力需求指标。

步骤2 完成信息系统能力需求到能力满足度的映射。

一是分析步骤1中各层能力之间的相互关系；通过相互关系的分析，获取能力需求的结构层次图。

二是依据具体情况，分析构造底层能力需求满足度函数；对实际问题进行分析，逐步地进行修改完善，最后得到能更好的满足度函数，根据已知条件或通过指派方法，求解确定其中的未知参数。

三是由各层能力分类及相互关系，逐层构造上级的能力满足度函数。对依赖关系，采用非线性的指数乘积进行聚合，来表示下层能力需求无法满足，上层能力需求亦难实现。对组成关系，采用线性的求和进行聚合，并用权重来对相应的能力需求进行区别。

步骤3 根据当前信息系统中武器装备性能、体系结构支撑状况及其他仿真方法来获得相应的指标的能力值，代入步骤2中所得的满足度函数，即得到指挥信息系统能力的综合评估值。

步骤4 对评估结果进行分析。能力需求满足度函数值为0或较低者为该指挥信息系统中的能力缺口，有针对性提出系统建设建议。

2.3.2 面向过程的满足度评估

面向任务的满足度评估结果体现的是当前完成特定任务的满足程度，而实际上信息系统能力评估是一个持续的跟踪过程，面向过程的满足度评估是以时间为参考线，在建设阶段划分、重要内容改进、重大问题决策等情况下需要对系统进行评估，掌握建设进程，主要工作包括：一是对评估对象依据建设水平发展，应及时反馈并对指标内容进行相应的增补和修改，二是作战任务的发展变化对信息系统能力会提出更高的需求，修改需求值。

面向过程的满足度评估，通过对各个阶段多次评估（如图4所示），对比满足度评估结果，分析能力需求缺口，重点建设内容，系统费效比等同时，在此基础上进行系统建设能力规划，主要是提出满足度的建设目标，由顶层自上而下对建设内容进行规划，来指导和规范具体的实践工作。

图4 面向过程能力评估规划

3 实例分析

为了验证上述评估模型的有效性，引用文献［9］中某数字化师指挥信息系统支撑能力评估体系为基础，其中确立了以联合战术通信能力、侦察情报能力、指挥控制能力、火力打击能力和运维保障能力等47项指标，限于篇幅，这里仅对指挥控制能力进行分析，指挥控制能力是指挥员与指挥机关对诸军兵种作战力量作战行动进行运筹和协调控制的能力，指挥控制能力分解图如图5所示，包含了分解的要素和相互间的关系，需要说明的是将法规建设纳入到了评估的内容之中，评估的结果更具代表性。在计算中，当两个能力需求都依赖于同一个下层能力需求时，分开计算。如情报处理和信息融合都依赖于误码率C6需求，对于二者要分别计算误码率。

图5 指挥控制能力分解图

对于C1指挥链范围需求，趋大型指标，满足度应该是随着范围增大不断增加的过程，因此，这里取趋大型2次抛物型满足度函数，指挥控制能力对指挥链距离需求值为200 km×200 km，大于该值为1，当前指挥链最小距离为30 km，得到此时满足度函数为

文献［9］中该数字化师指挥信息系统指挥链范围为150 km×150 km，求得当前该指标对应的满足度为0.498。同理，可以计算得到其它指标的满足度函数和当前实际值对应的满足度，这里用折线图给出其它指标满足度取值。

作战效果能力需求与C1、C2、C3之间的关系相互依赖，所以满足度：S作战＝××，为方便计算取ω1＝ω2＝ω3＝1，S作战＝0．298。

同理，得到信息融合能力、情况处理能力和决策能力需求的满足度为0.313、0.741和0.467，最后可以计算该数字化师在指挥控制能力的满足度评估值计算为S＝λ1S作战＋λ2S信息＋λ3S情况＋λ4S决策，取λ1＝λ2＝λ3＝λ4＝1，S＝1．819。通过对以上评估过程和数据分析，可以看到指挥链范围需求和信息融合速度能力满足度均不到期望值的60%，因此，这是当前评估中的能力缺口，需要重点投入和建设。另外，评估过程中能力需求由下向上聚合时的权重确定需要根据具体情况进行确定。

图6 指挥控制能力底层需求满足度折线图

4 结 语

该研究引入能力满足度的指挥信息系统评估方法，规范和扩展评估范围内容，方便数据量纲标准统一，提升评估数据准确性，并且能够实现对能力需求满足度的循环评估，寻找能力建设缺陷，对信息系统建设的“研、建、训、用、管”的全过程进行评价，推进指挥信息系统持续发展。下一步还需要对能力需求结构的分解划分规则和方法，阀值论证确定进行研究，提高评估的依据和可信度。

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刘国泰（1986—），甘肃庆阳人，硕士研究生，主要研究方向为决策与评估；

E+mail：lgt－5995＠163.com

王锐华（1978—），女，北京人，高级工程师，研究方向为信息系统评估；

刘靖旭（1978—），女，河南郑州人，教授，主要研究方向军事运筹与评估。

Capacity Needs Evaluation M odel of Command Information System Based on Satisfaction

LIU Guo+tai1，Wang Rui+hua2，LIU Jing+xu1
（1.Information Engineering University，Henan Zhengzhou 450001，China；2.Institute of China Electronic System Engineering Corporation，Beijing 100039，China）

The capacity need assessment ofinformation system is of great importance in terms of the pro+ ject evaluation and construction of system argument.In order to improve the veracity and reliability of command information system needs assessment，the satisfaction+based needs assessmentmodel is pro+ posed.According to the characteristics of the ability to command information system evaluation，the re+ search status of ability needs assessmentmethod is analyzed，the connotation and the evaluationmodel are defined，the demand satisfied degree satisfaction function is put forward firstly，the detailed steps to eval+ uate ability demand satisfaction are specified secondly，and cased are analyzed finally based on a digital division command information system support capability assessment.Results show the effectiveness ofthe proposed evaluation model.

information system；satisfaction；evaluation；model

TP391.9

：A

：1673+5692（2014）06+603+06

10.3969／j.issn.1673+5692.2014.06.010

2014+09+26

2014+10+30

军内科研重点资助项目（XX2014316）