新研装备体系贡献率度量方法分析

陈小卫，张军奇，杨永志

(航天工程大学， 北京 102206)

analysis

联合作战中，侦察、指控、火力、保障等装备相互集成，构成了一个作战体系，作战任务的完成不仅取决于武器装备的数量规模和个别武器的先进性，更取决于体系内武器装备或系统之间能否协调配合，充分发挥体系的整体效能[1]。发展和鉴定一型装备，首先要看其对整个体系的贡献率。

关于武器装备体系贡献率的研究已经引起国内学者高度重视[2-18]。文献[2-3]将贡献率称为贡献度，从效能提升度和功能满足度方面对其内涵进行了描述。文献[4-5]探索了体系贡献率试验内容，提出了基于平行试验的试验模式，文献[6-12]分别对体系贡献率评估内容、指标进行研究，并提出基于SEM、粗糙集、复杂网络、灰色证据理论等评估方法。从现有研究来看，体系贡献率研究取得了丰硕的成果，但由于起步较晚，体系贡献率的概念尚未达成共识，评估体系还不完善。体系贡献率的度量是有效分析评估的前提，论文在分析体系贡献率相关概念基础上，给出几种度量方法，并对其优缺点进行对比分析。

1 体系贡献率度量方法

体系贡献率一词是来源于经济学的一个指标[19]，国内学者将其引入到军事领域中，用来描述新研装备或系统在纳入联合作战体系后，对完成作战任务、达成使命目标、满足能力需求等发挥的贡献作用的一种度量，体现新装备的军事价值大小。其中，“装备”是贡献率的承载主体，“体系”是贡献率的作用对象，“贡献率度量”是贡献率的表现形式[17]：

1) 载体。即体系贡献率试验考核评估的对象，一般为新研制的武器装备或系统，通常可分为单体装备、系统级装备以及体系级装备等类型。

2) 作用对象。武器装备体系贡献率，贡献的受益方显然为“体系”。这个体系又可分为“装备体系”或“作战体系”。同时体系具有相对性，有大体系和小体系之分。

3) 度量。关于体系贡献率度量标准，现有文献大多用作战能力和作战效能来衡量。关于这个贡献程度，通常有两种度量方式：一种是满足度，即新装备满足体系需求的程度；一种是提升度，新装备，即新装备纳入体系后对体系作战能力或效能提升程度。

参考现有关体系贡献率的研究成果，本文给出以下4种体系贡献率度量方法：

1) 基于增量的度量方法。在作战体系中，纳入和使用新研装备后所产生的作战效能(作战能力)变化量。

2) 基于比值的度量方法。小体系占大体系的份额，即新研装备纳入到作战体系中后，成为一个组份，其发挥的作战效能(作战能力)占新作战体系的比值。

3) 基于满意度的度量方法。新研装备纳入作战体系后，满足体系作战需求的程度。

4) 基于效费比的度量方法。新研装备纳入体系后，发挥的作战效能(作战能力)占与体系增加的消耗及成本比值。

1.1 基于增量的度量方法

分析评估新研装备在作战体系中的贡献程度，可分为以下几种情况：

1) 原体系中没有该型装备，纳入新研装备后，新装备对体系的贡献情况。如在传统装备体系中配备新概念武器，考核新概念武器对体系的贡献程度。

2) 用新研装备替换同类型老装备，新研装备对体系的贡献情况，如用改进型装备替换原有装备。

3) 用新研装备替换不同类型但同功能类似的老装备，新装备对体系的贡献情况。

4) 关于新研装备在体系中不同编配数量规模以及运用方式，从而产生的对体系的贡献问题。

对以上几种请况，把纳入新研装备后的体系称为新装备体系，把未使用新研装备的体系称为原装备体系。基于增量的体系贡献率度量方法原理是将新、老装备体系对比，新装备体系作战能力或作战效能的增量就是贡献率。可描述如下：

设新装备体系作战效能为E1，原装备体系作战效能为E2，f1,f2,f3, …,fn对应于各效能指标，则体系贡献率可表示为

ΔE=E1(f1,f2,f3, …,fn)-E2(f1,f2,f3, …,fn)

显然，ΔE可能为正值也可能为负值。

若体系贡献量ΔE为正，则说明采用新研装备(系统)后，体系效能提高，即该型装备对体系有贡献；反之，若体系贡献量ΔE为负值，使用该型装备，体系效能下降，即该型装备对体系作战起到阻碍作用；特别的ΔE=0，说明该型装备对体系没有贡献。

考虑装备体系作战效能是各单项效能的综合体现，如火力效能、信息效能、保障效能等。设E1i为新装备体系某单项效能，E2i为原装备体系该单项效能，i=1,2,3,…,k，则该对体系中该单项效能的贡献率：

ΔEi=E1i(fi1,fi2,fi3, …,fik)-E2i(fi1,fi2,fi3, …,fik)

纳入新研装备后，体系结构可能更为复杂，同时新装备也会消耗体系的资源，因此可能会出现体系中部分单项效能得到提升，而部分单项效能反而下降。因此，体系贡献量也可表示为单项效能贡献量的函数

ΔE=Q(ΔE1, ΔE2, …, ΔEk)

(1)

在体系中，若各单项效能对体系效能的影响为叠加效应，则Q(ΔE1, ΔE2, …, ΔEk)，ΔE表示为

ΔE=w1ΔE1+w2ΔE2+ …+ΔEk

(2)

其中，W=(w1,w2,w3,…,wk)对应于各单项效能的权重。

若部分单项效能对体系效能有突出影响，则Q(ΔE1, ΔE2, …, ΔEk)为非线性函数，则

(3)

其中，m1,m2,…,mk,n1,n2,…,nk为常数。

为计算简便，通常采用线性函数计算体系贡献率。然而，在武器装备体系中，部分单项效能往往对体系效能有突出影响，如对打击类武器装备体系，重点关注体系火力打击能力，因此火力打击效能对体系效能有突出影响。在这种情况下，建议采用非线性函数计算体系贡献量。

1.2 基于比值的度量方法

基于比值的度量方法主要从小体系占大体系的份额来度量贡献率。考虑体系作战能力为体系静态或固有属性，而作战效能为体系作战能力的发挥，是体系的动态属性。为此，可从静态和动态两方面度量体系贡献率。

1) 新研装备对体系作战能力的贡献率(静态属性)。设新装备体系作战能力为E1，该装备在体系中发挥的作战能力为E2，则该装备对体系作战能力的贡献率可度量为

(4)

显然Cj≥0；若Cj=0，说明该型装备对体系作战能力没有贡献。

一般来说，武器装备体系作战能力是由侦察预警侦察、指挥控制、火力打击、综合保障等单项能力的综合体现。因此，装备对体系各单项能力的贡献率可描述如下。

E1i(i=1,2,…,k)对应于装备体系某单项能力，E2i(i=1,2,…,k)对应于体系内新研装备或系统该单项能力，则该装备或系统对体系单项能力的贡献率为

(5)

考虑武器装备体系作战能力可表示为各单项能力的函数，则该装备对体系作战能力的贡献率又可描述为

(6)

其中，E1=f(E11,E12,…,E1n),E2=f(E21,E22,…,E2n)。

2) 新研装备对体系作战效能的贡献率(动态属性)。类似的新研装备对体系作战效能的贡献率可描述如下：设在联合作战任务中，新装备体系的作战效能为Et，其中，新研装备发挥的作战效能为Ez，则该系统对体系作战效能贡献率：

(7)

1.3 基于满意度的度量方法

在装备体系中，存在某些特殊装备，它是体系的关键节点，具有唯一性，缺乏该类装备则会导致体系无法完成作战任务，例如对于通信装备，缺乏它则系统之间无法通信，不能接受指控信息。若依据前面贡献率的定义，该类装备的贡献率将达到100%，这显然是不合适的。考虑体系中配置该型装备的最终目标是促进装备体系完成功能要求(任务要求)，为此可以从该型装备满足体系作战需求的角度，给出其贡献程度的量化方法。

(8)

1.4 基于效费比的度量方法

效费比即效能和费用的比值，或者消耗兵力、兵器与执行任务取得效果的比值，主要用于武器装备发展的经济性论证中。新研装备纳入体系后，出去本身成本，还要占用体系的资源，增加体系的消耗。本文将效费比概念扩展到体系贡献率的度量中，设新研装备的成本为S1，该型装备纳入体系后增加的消耗为S2，新装备体系作战效能为E1，原装备体系作战效能为E2，则该型装备体系贡献率C可描述为

(9)

2 几种度量方法的对比分析

前面分别给出了几种体系贡献率的度量方法，这几种方法相互联系，但又各有优缺点。

1) 基于增量的度量方法直接计算加入新装备后体系效能输出，能够较好的分析出体系的间接贡献率。直接贡献率是指被试装备直接产生的贡献或军事效益，如打击类装备，其直接贡献就是对体系毁伤能力提高程度。间接贡献率是指新研装备间接产生的贡献或军事效益，例如对防空体系中的雷达装备，提高了体系的侦察能力。侦察能力提高必然导致打击类装备的精确打击能力，这就是间接贡献率。体系贡献量从系统的角度出发，将使用新研装备前后视为两个体系，直接通过新旧装备体系作战效能(作战能力)输出的对比，得到直接贡献率和间接贡献率，如图1所示。

该方法的缺点是难以适用于新研装备为关键节点的情况，即离开该型装备体系无法完成任务，或者不构成体系；通过开展试验评估体系贡献量时，需要分别以新装备体系和原装备体系为试验对象，开展两种试验，试验消耗大，同时要确保两种试验的条件完全一致也存在困难。

2) 基于比值的优点是只需要以新装备体系为被试对象，开展一种试验，能节省资源，且能够保证各类装备在同一试验条件下进行试验；同时能够较好的反映新研装备在完成任务中发挥作用的程度大小，如图2所示。其缺点是该度量方法采用系统分解的思想，而被试装备对其他装备系统的作用机理复杂，难以准确描述其间接贡献率。

3) 体系满意度能够较好的度量新研装备为关键节点情况下贡献程度，其缺点是难以量化描述需求满意理想值。

4) 基于效费比的方法相比其他3种方法，不仅考虑新研装备对体系的贡献，还考虑了对体系资源的消耗；缺点是新研装备对体系消耗，不仅是资金的消耗，还包括保障资源、人力资源、通信资源等消耗，难以定量描述。

以上4种方法各有优缺点，在实际运用过程中，需要依据决策者的偏好，进行选择。

3 结论

当前，国内学者对体系贡献率开展了大量研究，但从总体来看，仍处于起步阶段。由于体系本身的复杂性，导致装备对体系贡献机理复杂，现有度量方法难以准确描述这一特征，关于体系贡献率度量将存在如下发展趋势：

1) 度量方法非线性化。现有体系贡献率度量方法所采用的方法主要为线性化方法，如简单的加减或者乘除。然而，复杂性、动态性、不确定性是体系的基本特征[5]，基于非线性的度量方法更符合体系特点，必将是体系贡献率分析评估的趋势。

2) 度量方式多维化。由于贡献具有传递性，新型装备对体系贡献率是多角度的、多方面的，应从多维视角分析[15-17]。因此，体系贡献率的度量方式应该是多维的，不仅是静态的角度，还可以是动态的角度；不仅从功能视角，还可以从环境、任务、结构、信息、涌现等视角进行度量。

3) 度量标准多样化。作战能力和作战效能是体系贡献率的主要度量标准，但不应局限于这两类标准。资源消耗减少、体系结构优化、体系融合性提升、作战适应性提升等，都可以成为体系贡献率度量标准。

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