基于体系作战效能的武器装备体系评估

2013-07-09赵振南

兵器装备工程学报 2013年3期

张亮，赵振南，王利

(解放军理工大学指挥信息系统学院，南京 210007)

武器装备体系(weapon system-of-systems，WSoS)是指在一定的战略指导、作战指挥和保障条件下，为完成一定作战任务，由功能上相互联系、相互作用的各种武器装备系统组成的更高层次的系统［1］。目前，对作战效能的评估研究主要面向的是武器装备系统级，对级别更高的武器装备体系却并不适用。因此，在对武器装备体系进行深入研究的基础上，提出一种基于体系作战效能的武器装备体系评估方法是很有意义的。

1 基本概念

武器装备的作战能力和作战效能是既有联系又有区别的2 个概念［2］:作战能力是指武器装备为执行一定作战任务所需的“本领”或应具有的潜力，是一个相对静态的概念;作战效能是指在特定条件下，武器装备被用来执行特定作战任务所能达到预期目标的有效程度，是一个动态的概念。武器装备体系的作战能力是体系的固有的属性，由装备质量特性(性能参数、战技指标)、数量决定，与作战过程无关;武器装备体系的作战效能不但与装备的质量特性、数量有关，而且与作战编配和在作战中的实际运用有关［3］。

武器装备体系由诸多武器装备实体构成，武器装备实体具有各自的性能属性，将类似性能的武器装备实体通过有机组合便形成了武器装备系统，表现出系统功能;将不同功能的武器装备系统通过协调配合便形成了武器装备体系，表现出体系作战能力;当用来执行特定作战任务时，在具体实战中所能达到的有效程度，表现出体系作战效能。因此，武器装备体系作战效能的实现，很大程度上依赖于武器装备的系统功能，而武器装备系统功能能否发挥应有的作用，人员的战技术能力起着至关重要的作用。

2 评估方法

基于体系作战效能的武器装备体系评估方法，从作战使命任务的牵引出发，站在体系作战效能的高度，对武器装备体系进行评估，其关键是:通过确立体系作战能力与系统功能之间的映射关系以及人员战技术能力对系统功能发挥的影响度，将对体系作战效能的评估转化为对系统功能和人员战技术能力的评估。

2.1 评估模型

在不同的作战环境和作战背景下，由作战使命和任务牵引的体系作战能力也不尽相同，一般来说，体系作战能力都可看作是由信息能力、打击能力、防护能力、机动能力和保障能力等5 种基本作战能力按一定的方式共同实现。系统功能也能归纳为情报处理功能、作战决策功能、指挥控制功能和互操作功能等4 种基本系统功能，同样，人员战技术能力也可分解为指挥协同、军事素养、业务熟悉和迅速反应4 种基本能力，而每种基本作战能力的实现都可以由这4 种基本系统功能组合完成，每种基本系统功能的实现都由这4 种人员基本战技术能力共同决定。

通过以上分析，得出基于体系作战效能的武器装备体系评估模型，如图1 所示。

图1 基于体系作战效能的武器装备体系评估模型

2.2 灰色层次综合评估法

灰色关联分析法是基于灰色系统理论提出的一种综合评价方法，是根据因素之间发展态势的相似或相异程度来衡量因子间关联程度，是对信息不完全的系统作因子间的量化或序化。灰色关联分析法的模型不是函数模型，而是序关系模型，它关注的不是数值本身，而是数值大小所表示的序关系。因此，灰色关联分析过程是先获取序列间的差异信息，建立差异信息空间，再计算差异信息的灰关联度，从而建立因素间的序关系［4］。

层次分析法是一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法，是把复杂的问题分解为各种指标，将这些指标按支配关系分组并链接成有序的递阶层次结构，一般分为目标层、准则层和方案层［5］。由专家将同一支配指标下的所有指标进行两两比较。两两比较判断的互反关系是一种把人的判断加以组合的合理方式，通过这种方式确定每一层次中指标相对于其上支配指标的重要性(即权重)，然后逐层合成指标权重，得到最低层相对于最高层的综合指标权重。因此，在运用其进行决策的过程中定性因素起主导作用。

灰色层次综合评估法是将灰色关联分析法与层次分析法集成所得的一种综合评估方法，它汲取了灰色关联分析法与层次分析法的优点:通过层次分析法来解决从体系作战效能评估向系统功能和人员战技术能力评估的转化问题;通过灰色关联分析法解决系统功能评估和人员战技术能力评估时由于评估专家的人数、判断和偏好等主观因素引起的不可靠问题。

灰色层次综合评估法的基本构思是:由层次分析法构建指标体系的层次结构关系图，依据判断矩阵计算出指标的权重ωj(j=1，2，…，n )，并得到被评价对象的评价值xi(i=1，2，…，m )。由于层次分析法中对原始数据的处理使用极值法，可知，若取矩阵中每列的最优值构成一虚拟的被评价对象，则在层次分析法中，该虚拟评价对象的评价值为1，那么各被评价对象的评价值可看作是与最优值的近似程度。这样构造的虚拟评价对象与灰色关联分析中的理想对象是等价的。可令为分辨系数，从而得到新的关联系数矩阵。由关联系数计算各评价对象对于理想对象的关联度时，考虑指标本身权重的影响，结合层次分析法中得到的指标权重，得到一组新的关联度，进而评价各对象［6］。

3 评估过程

灰色层次综合评估法评估过程如下:

假设根据层次分析法构建了一个由n 个指标，m 个被评价对象组成的指标体系，m 个被评价对象的原始指标数据矩阵记为R

1)对指标的重要性进行两两比较，由专家的评分构造判断矩阵

2)计算A 的最大特征值和最大特征值对应的特征向量，并将特征向量做归一化处理;

3)对判断矩阵A 进行一致性检验，若A 满足给定的一致性标准，则由上一步求出的归一化后的特征向量即为指标权重，记为反之，若A 不满足给定的一致性标准，则需要对A 进行修改，重复前两步，直到A 满足给定的一致性标准为止;

5)确定理想对象R0，记其中，r0j为第j 个指标在所有待评对象中的最优值

通过如上计算，得到关联系数矩阵β

7)计算集成的评价值X=β* ω

xi越大，可知第i 个被评价对象与理想对象越接近，表明第i 个被评价对象越优，由此可排出各评价对象的优劣，从而得到分析评价结果。

4 实例分析

本节通过实现远程精确打击效能的武器装备体系评估为例，来具体说明基于体系作战效能的武器装备体系评估方法。

假设有3 个导弹旅，在同一次演习中实现同一个远程精确打击目标，负责导调裁评的机构(一般是演训基地)通过演习任务完成情况对导弹旅武器装备体系进行评分，具体数值如表1。

表1 导弹旅武器装备体系综合评分

具体评估过程如下:

第1 步，用极值法对原始数据进行无量纲处理，得到

并对指标的重要性进行两两比较，由专家评分得到判断矩阵

第2 步，计算A 的最大特征值λmax和最大特征值对应的特征向量ξ，并对判断矩阵A 进行一致性检验。经过计算得到:λmax= 5. 232，ξ = (0. 272 0. 479 0. 129 0. 071 0.048)，CI =0.058，CR =0.052 小于0.1，可知A 具有一致性，因此，ωj=ξ=(0.272 0.479 0.129 0.071 0.048)为指标权重也就是特征值向量。

第3 步，计算各个导弹旅武器装备体系作战效能的初步评估值X=(0.943 0.844 0.888)，平均值为0.892。

第4 步，确定理想对象 R0= (r01，r02，…，r0n) ，将作为参考数列，得到关联系数矩阵β:

第5 步，计算最终的集成评估值

可知最终的集成评估值xA=0. 88，xB=0. 668，xC=0.684。

从评估结果可以看出:导弹A 旅武器装备体系评分最高，远程精确打击效能最好，主要得益于信息能力和打击能力的充分发挥，在防护能力和机动能力方面则略显不足，从人员战技术能力方面看可能因为业务熟练能力和迅速反映能力上存在短板，今后的训练可以在这两方面下功夫;导弹B 旅和C 旅各种能力表现平平，尤其是B 旅的信息能力表现不佳，在系统功能层面主要因为情报处理功能和指挥控制功能没有发挥应有的作用，人员的指挥协同能力也有待加强。