装甲装备论证需求满足度评估方法

王　侃， 王金良， 赵东波， 傅光华

(1. 装甲兵工程学院装备指挥与管理系， 北京 100072； 2. 装甲兵工程学院学员旅， 北京 100072)

装甲装备论证需求满足度评估方法

王侃1， 王金良1， 赵东波1， 傅光华2

(1. 装甲兵工程学院装备指挥与管理系， 北京 100072； 2. 装甲兵工程学院学员旅， 北京 100072)

摘要：针对装甲装备论证的现实需要，提出了静态和动态评估相结合、对抗仿真验证的需求满足度评估方法，构建了装甲装备论证需求满足度评估方法体系，并通过实例验证了评估方法的可行性。

关键词：装甲装备论证；需求满足度；评估方法

随着装备技术含量的不断提高，装甲装备的系统结构日趋复杂，综合集成难度不断增加，潜在的技术风险也不断加大，对装备论证工作提出了更高的要求。新型装甲装备的研发及其创新体系建设需要充分的论据和严密的科学方法对其系统构架、主要功能、关键技术等问题进行研究，设计出装备需求方案。而装备需求方案是否科学合理，还需要通过需求满足度评估进行检验。目前，装备需求满足度评估运用的方法[1]主要有层次分析法、模糊综合评价法、灰色聚类分析、马尔可夫链法、BP神经网络、数理统计法等，考虑到装备发展涉及的因素和变量具有多元性，单一的评估方法很难全面、系统地反映出装备的特性。为此，笔者采用多种评估方法，通过多视角综合分析来评估装甲装备需求方案的科学性、可行性，为装甲装备的建设与发展提供技术支撑。

1整体思路

装备需求满足度评估是以作战概念为驱动，以使命任务为背景，以缩小能力差距为目标，对装备(型号、系统或体系)需求方案进行验证的过程，其本质是把国外同类先进装备性能指标值或未来作战能力需求值作为需求装备(即新型装备)的目标值，将我军同类装备与需求装备相比较，对单项性能指标、系统功能指标以及综合作战能力进行评估，其评估整体思路如图1所示。

图1　需求满足度评估整体思路

笔者将基于能力指标的静态评估、基于兵棋推演的动态评估以及基于对抗仿真的综合评估3种评估方法关联起来，以装备性能指标特征值为输入，以多种作战地形、作战样式为背景，以多种推演想定下的体系对抗为条件，通过不同评估过程的互相参照和循环迭代，系统地回答需求装备的单项性能指标、系统功能指标以及综合作战能力的提高程度，同时评估装备需求方案的科学性和可行性，3种需求满足度评估方法的关系如图2所示。

图2　3种需求满足度评估方法的关系

2基于能力指标的静态评估方法

2.1基本内涵

基于能力指标的静态评估方法是指以装备系统分级、分类的能力指标项为基础，以基于经验的定性判断和基于数据的量化对比为主要手段，按照自下而上、先局部后整体的思路，以指标对比的方式，逐项、逐级进行能力指标评估，重点是对定性指标进行处理和确定指标权重。假定我军同类装备的单项性能指标、系统功能指标以及综合作战能力指标值为1，则有：1)对于有线性对比关系的需求装备其能力特征值为同类装备的倍数；2)若某项能力特征需要多项指标来综合表征，则应对多项指标评分进行加权求和，进而获得能力特征值的评分；3)对于需求装备拓展的能力，其能力特征值评分赋值为10；4)对于暂时难以定量表述的特征，采用专家打分的方法进行定性赋值。评估结果既可单项对比，也可综合衡量，同时对其他评估方法具有一定的参考作用。

2.2评估过程

2.2.1指标处理

指标处理是指对能力指标进行初步判断和筛选，目的是剔除部分不合理、冗余的指标，提高评估效率。

1) 能力指标缩减。缩减目的是在保证分析不失真的基础上减小空间规模，缩减方法主要有综合指标法、方差分析法、主成分分析法以及分支定界筛选法等。

2) 不确定性指标概率分布确定。为确定某项指标的概率分布，首先要确定其为何种分布，如：预估其是均匀分布还是正态分布，然后采用矩估计法或最大似然估计法来确定相关分布参数[2]。

3) 能力指标类型判断与规范化处理。将各个能力指标规范到同一区间中，如[0,1]、[0,10]等。能力指标类型通常包括效益型、成本型、固定型、区间型、偏离型和偏离区间型[3]，各类指标的具体规范化方法参见文献[4-7]。

2.2.2指标权重确定

指标权重的确定应能充分反映被评对象的自然特点及其所处的环境，应尽可能反映评估主体的意图和策略。权重确定方法主要有主观赋权法、客观赋权法和组合赋权法(综合集成赋权法)，其中：主观赋权法主要有德尔菲法、相对比较法、层次分析法和PATTERN法等，该类方法比较成熟，但主要依赖专家的知识和经验，主观随意性较大；客观赋权法主要有熵值法、主成分分析法和逼近理想点法等，该类方法虽然客观性较好，但易出现“重要指标的权重系数小而不重要”的不合理现象；组合赋权法从指标集的相对重要性、信息量、独立性和可信性4个方面，通过一定的算法计算综合权重，目前应用较为广泛。静态评估指标权重专家打分表如表1所示。

表1　静态评估指标权重专家打分表

2.2.3指标值获取

采用Delphi专家评分法获取指标值。为提高评估质量，对评估过程进行适当改进，变匿名函评为实名研讨，按照“单个发言—共同研讨—匿名投票”的顺序进行研讨。通常选择国内同类装备作为比较对象，能力对比打分表如表2所示。对各项分类指标进行加权，并采用雷达图进行对比分析。

表2　能力对比打分表

3基于兵棋推演的动态评估方法

3.1基本内涵

基于兵棋推演的动态评估方法是指以静态评估结论为推演目标，以装备性能指标特性值为主要输入条件，以能否达到推演目标作为“任务成功度”的评判标准，通过多地形、多样式的推演统计，形成评估结论[8]。与其他评估方法相比，该类评估方法的特点是“人在回路”，既体现了人与武器装备的有机结合，又极大地增强了推演过程的动态性和客观性，确保了推演过程真实反映作战对抗的程度。兵棋推演形成的多种想定可作为对抗仿真评估的输入条件，评估结论可为对抗仿真评估提供重要参考。

3.2评估过程

基于兵棋推演的动态评估包括4个环节：

1) 编制装备确定。新型装甲装备通常按照“要素集成、功能匹配、模块构建、效能聚焦”的编配思想融入作战体系。要制定以某新型装备为基本装备的战斗编制装备表，以明确装备类型、数量及所属关系。

2) 战场环境确定。每个型号的装甲装备都具有明确的使命任务和对应的作战地域。根据装备已经或将要部署部队的情况，考虑我国战略地缘环境、自然环境特征、战略重心方向等因素，确定典型的战场环境作为兵棋推演想定的地形条件。

3) 想定编写。想定是兵棋推演实施的基本约束和轴线。推演想定的拟制主要依据新型装备作战概念展开，结合典型战场环境，按照进攻或防御作战类型形成推演想定。

4) 推演实施。在确定了评估方法和实施方案的基础上，由相关研究单位组织人员，经过基础培训和推演实施操作培训后，针对多套推演想定组织实施兵棋推演，具体推演次数依情况而定，通常每套推演想定要组织实施5次以上，并统计每次任务完成的情况，以柱形图和折线图等形式分析统计结果，对装备单项指标、作战平台以及作战体系的“任务成功度”进行评价。

4基于对抗仿真的验证评估方法

4.1基本内涵

基于对抗仿真的验证评估方法是指以装备指标性能特性值和多种兵棋推演想定为主要输入条件，开展要素更全、规模更大的体系对抗仿真试验，进一步验证静态和动态需求满足度评估结论。体系对抗仿真能够将装备仿真实体置于虚拟战场环境中，综合反映作战人员、装备和战场环境等各种不确定因素，是一种接近实战的定量研究装备问题的方法和手段[9]。

4.2仿真平台构建

仿真试验环境通常采用分布式交互仿真技术来构建，主要包括1个数据记录工具和7个子系统。7个子系统分别为：1)装甲装备子系统,其主要对物理模型、信息系统和作战样式进行建模；2)计算机兵力生成子系统,其提供兵力模型，并与其他模型一起构成目标试验战场的仿真主体；3)仿真主控子系统,其提供一个集中式的仿真控制平台，支持仿真试验的设计、生成、部署以及运行管理；4)多维信息显示子系统,其可进行2D、3D显示，显示的内容包括战场环境信息、作战单元状态信息、指挥控制通讯信息、监视侦查信息和交战信息等；5)综合战场环境子系统,其仿真虚拟战场的动态地形、大气、海洋、空间等环境要素，为虚拟仿真实体提供逼真、可信的动态虚拟战场环境信息，反映环境变化对装备和作战的影响；6)作战效能评估子系统,其根据试验设置和仿真结果对新型装甲装备的作战效能进行评估；7)仿真资源库,其基于关系型数据库构建数据仓库，对本系统中设计的模型、参数、试验配置、仿真数据、评估结果等信息进行集中管理[10]。仿真试验环境系统结构如图3所示。

图3　仿真试验环境系统结构

5实例验证

以新型地面突击系统为例，验证装甲装备需求满足度评估方法的有效性和可行性。新型地面突击系统是指以新型地面突击装备为主体，融合指挥控制、战场感知、机动部署和技术保障等诸多作战要素，把地面突击和控制占领作为主要作战任务的装备体系。典型装备包括新型主战坦克、新型支援战车和无人侦、打一体战车等，具备机动部署、战场感知、指挥控制、火力打击、立体防护以及综合保障等多种作战功能。

5.1基于能力指标的静态评估及结果

邀请20位相关领域的专家，通过多轮“单个发言—共同研讨—匿名投票”，得到如表3所示的静态指标权重，以及表4所示的与同类装备性能指标对比结果，受篇幅限制，仅给出机动部署能力赋值结果。

表3　机动部署能力权重专家打分表

表4　机动部署能力对比情况

加权和评估值为

0.22×2+0.28×1.6+0.25×2+0.25×3=2.138。

同理,可得到其他综合评估值:战场感知能力4.932、指挥控制能力7.15、火力打击能力7.093、立体防护能力6.31、综合保障能力2.28。2类地面突击系统综合作战能力对比如图4所示。

图4　2类地面突击系统综合作战能力对比

5.2基于兵棋推演的动态评估及结果

以新型地面突击系统为基本作战模块(排)，通过模块化聚合编成合成战斗连；以合成战斗连为核心，融合相关作战要素，构建具有较强独立作战能力的合成战斗营。选取中等起伏地、山地和城市(朱日河以西、慈峪地区和赞皇以南地区)作为典型战场环境，以“自适应同步作战”概念为驱动，选取进攻和防御2种作战样式，设计推演想定，共实施30余次推演，其中进攻战斗15次，达成预期作战目标13次，任务成功度为87%；防御战斗15次，达成预期作战目标15次，任务成功度为100%；另有4次因其他原因推演中止。在取得结果的推演中，任务成功度为93.3%。基于兵棋推演的动态评估结果对比分析如图5所示。

图5　基于兵棋推演的动态评估结果对比分析

5.3基于对抗仿真的综合评估及结果

5.3.1仿真试验设计

将新型地面突击系统营级规模对抗仿真试验作为重点，来考察系统作战效能仿真对比试验结果。试验包括以新型地面突击系统为基本装备的合成战斗营和以现役地面突击系统为主体的战斗营2个试验方案，在未来地面联合机动作战背景下，分别实施体系对抗仿真试验，来达到对其作战能力和作战效能进行对比的目的。受篇幅限制，这里仅给出第1组体系对抗仿真试验和分系统单项试验。

1) 营级规模体系对抗仿真对比试验。(1)新型地面突击系统对抗仿真试验：设置以新型地面突击系统为基本装备的合成战斗营对外军1个加强机步连的机动进攻战斗的体系对抗仿真试验。(2)当前地面突击系统对抗仿真试验：设置以现役地面突击系统为主体的战斗营对外军1个加强机步连的机动进攻战斗的体系对抗仿真试验。

2) 超视距打击能力仿真对比试验。屏蔽新型地面突击系统模型中的超视距打击功能，其他试验条件与新型地面突击系统对抗仿真试验相同。

5.3.2仿真试验结果

1) 新型地面突击系统对抗仿真。通过对抗仿真试验，红方以较小的损失歼灭大部分蓝方防御地域的战斗单位，完成了夺控蓝方防御地域的作战任务。10次试验的蓝、红方平均作战交换比为8.9，如表5所示。

表5　新型地面突击系统对抗仿真试验结果

2) 现役地面突击系统对抗仿真。通过对抗仿真试验，完成夺控蓝方防御地域的作战任务，但现役地面突击系统在进攻过程中的损失较大。10次试验的蓝、红方平均作战交换比为1.06，如表6所示。

表6　现役地面突击系统对抗仿真试验结果

3) 超视距打击能力仿真对比。通过对抗仿真试验，完成夺控蓝方防御地域的作战任务，但缺少超视距打击能力的新型地面突击系统在进攻过程中的损失有大幅增加。10次试验的蓝、红方平均作战交换比为1.49，如表7所示。

表7　超视距打击能力仿真对比试验结果

5.4评估结果对比分析

通过对比分析上述3种评估方法的评估结果，可得出如下结论：

1) 通过基于能力的静态评估发现：新型地面突击系统作战能力有整体提升，其中，指挥控制能力、火力打击能力和立体防护能力的提升最为明显。

2) 通过基于兵棋推演的动态评估发现：无论新型地面突击系统单项指标还是系统作战平台，作战效能均提升了2～10倍。其中：单项指标火力打击、立体防护和战场感知能力均提高了10倍以上；新型主战坦克作战效能提高了10倍以上；以新型地面突击系统为主体的合成战斗营综合作战效能提高了3～5倍。

3) 通过基于对抗仿真的综合评估，参照平均作战交换比，可以看出：新型地面突击系统对整体作战体系的贡献率明显高于现役地面突击系统，但不同分系统单项试验的平均作战交换比值差别较大，这从另一角度验证了超视距打击、主被动防护和战场感知等单项指标对体系作战能力提升的重要性。

4) 3种评估方法结论基本一致，验证了装备需求方案的可行性和整个评估过程的科学性。

参考文献：

[1]马亚龙，邵秋峰，孙明，等. 评估理论和方法及其军事应用[M].北京：国防工业出版社，2013:60-177.

[2]盛骤，谢式千，潘承毅. 概率论与数理统计[M].北京：高等教育出版社，2001:176-190.

[3]刘树林，邱菀华. 多属性决策的TOPSIS夹角度量评价法[J].系统工程理论实践,1996,16(7):12-16.

[4]Hwang C L, Yoon K. Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications[M].Berlin:Springer-Verlag, 1981.

[5]李占明. 多目标决策的效用函数方法[J].系统工程，1989,7(5):52-54.

[6]王应明. 基于加权法和线性分配法的有限方案多目标决策新方法[J].控制与决策，1992,7(4):259-263.

[7]郭耀煌，贾建民. 综合评价与排序[J].系统工程理论与实践，1990,10(2):26-30.

[8]智韬，李健. 美军兵棋推演的发展与应用[J].外国军事学术，2014,(4):5-8.

[9]金伟新，肖田元. 基于复杂系统理论的信息化战争体系对抗仿真[J].系统仿真学报，2010,22(10):2435-2445.

[10]金士尧，凌云翔，毛羽刚. 武器对抗仿真平台的研究[J].系统仿真学报，1999,11(4):240-244.

(责任编辑: 王生凤)

Evaluation Approach for Requirement Satisfactory Degree of Armored Equipment Demonstration

WANG Kan1, WANG Jin-liang1, ZHAO Dong-bo1, FU Guang-hua2

(1. Department of Equipment Command and Administration, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China；2. Brigade of Cadets, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract：Aiming at actual requirements of armored equipment demonstration, a new method of requirement satisfactory degree evaluation based on combination of static demonstration and dynamic demonstration against simulation validation is provided, a method system of requirement satisfactory degree of armored equipment demonstration is established. Finally, the method is proved to be feasible through an example.

Key words:armored equipment demonstration; requirement satisfactory degree; evaluation approach

文章编号：1672-1497(2016)02-0006-06

收稿日期：2015-10-22

基金项目：军队科研计划项目

作者简介：王侃(1978-)，男，博士研究生。

中图分类号：E917

文献标志码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2016.02.002