装备作战需求论证过程质量评估方法*

傅　勉，王世贵，王京鸣

(陆军军官学院,安徽合肥　230031)



装备作战需求论证过程质量评估方法*

傅勉，王世贵，王京鸣

(陆军军官学院,安徽合肥230031)

摘要:过程质量评估是装备作战需求论证质量评估的一项重要内容。在介绍装备作战需求论证过程基础上,提出了基于关键控制点的论证过程质量评估方法。采用判断树法确定四个关键控制点,建立了基于关键控制点的指标体系,采用神经网络法建立过程质量评估模型。最后进行了评估示例分析,结果表明该方法是可行的。

关键词:装备;作战需求论证;过程质量评估;关键控制点

修回日期： 2015-08-26

王世贵(1974-),男,副教授。

王京鸣(1965-),男,副教授。

装备作战需求论证是采用工程化的方法处理与作战需求相关的一系列推理、分析、总结的有序活动。过程是进行论证工作的前提,过程设计的好坏直接关系到后续工作的开展,因此必须对论证过程质量进行评估。本文分析了装备作战需求论证过程,提出了基于关键控制点的过程质量评估方法。首先采用判断树法确定关键控制点,然后建立各个关键控制点的评价指标体系,并采用神经网络对各个关键控制点的质量进行了评估,最后采用乘积法对各个关键控制点的质量进行综合,得到整个论证过程质量评估结果。

1装备作战需求论证过程

装备作战需求论证过程是需求产生活动规律的表述,是论证人员必须遵从的一般活动规律。基于系统分析的、自顶向下的需求论证过程如图1所示[1]。

1)顶层指导分析。在国家军事战略和陆军发展战略的指导下,在联合作战概念的框架内,形成陆军武器装备作战需求生成的顶层指导和基本依据。

2)作战构想拟制。其是对未来“打什么仗,在哪里打,与谁打,怎样打”的总体设想和筹划,是进行后续能力领域分析的直接依据和输入条件。

3)任务领域分析。任务领域是指任务的构成和范围,用于描述作战实体在作战构想中应承担的活动及相关条件。

4)能力需求分析。能力需求分析将把能力领域分析中得到的作战任务、条件和标准作为输入,分析确定相关能力领域存在的能力差距、能力冗余或在作战效果方面存在的问题及潜在的原因。

图1　装备作战需求论征过程

5)要素全谱分析。以能力需求分析确定的能力差距为依据,从条令、编制等要素入手进行分析,以找到弥补能力差距的的解决途径。

6)装备方案探索。装备方案的探索包括2方面内容:一是改进已有装备满足能力需求;二是提出新装备,进而形成装备方案。

2装备作战需求论证过程质量评估指标体系构建

由于装备作战需求论证过程的复杂性和长期性,质量评估人员不可能事事进行观察,必须选出一些关键的控制点,并从这些关键点的信息,了解整个论证过程的情况,进而对整个过程质量做出准确的判断[2-4]。

2.1关键控制点的选取方法

关键控制点的选取要考虑到装备作战需求论证的基本思路。首先,综合各种作战样式下部队所担负的作战任务,确定列入未来装备体系的各类装备的主要作战使命和任务;其次,根据所建立的能力需求指标体系,用能力指标来刻画对应装备的数量和质量要求;最后,建立装备的主要性能指标体系,把装备能力需求映射成对装备主要作战使用性能的需求。

依据装备作战需求论证的基本思路,本文采用判断树法确定关键控制点,主要通过回答以下4个相互关联的问题,判断出论证过程中的关键控制点。

1)在论证结果误差较大的情况下,在本活动或后续活动上是否有预防措施?如果回答“是”,继续问题2);如果回答“否”,则回答在本活动是否有必要实施控制,如果回答“否”,则不是关键控制点。如果回答“是”,则说明该活动不足以控制必须控制的显著危害,则得出的论证结果不可信,必须重新调整工作流程。

2)该活动可否把论证结果的误差消除或降低到可接受水平?回答时须考虑该活动是否最佳、最有效的误差控制点,如果回答“是”,则该步骤是关键控制点;如果回答“否”,继续问题3)。

3)误差在本活动是否超过可接受水平或增加到不可接受水平?如果回答“否”,则不是关键控制点;如果回答“是”,继续问题4)。

4)后续活动可否把论证误差降低到可接受水平?如果回答“是”,则不是关键控制点;如果回答“否”,则该步为关键控制点。

综合专家意见,确定基于系统分析的装备作战需求论证的关键控制点如图2所示。这四个关键控制点代表了装备作战需求论证的四个关键环节,其中,关键控制点A用于作战任务分析阶段,关键控制点B用于能力需求分析阶段,关键控制点C用于能力要素分析阶段,关键控制点D用于装备解决方案的探索和生成阶段。

图2　装备作战需求论证的关键控制点设置

2.2基于关键点的质量评估指标体系构建

根据四个关键控制点的特点,可以建立基于关键控制点的论证过程质量评估指标体系,如图3所示。

图3　装备作战需求论证过程质量评估指标体系

图中顶层是论证过程的质量;第二层是各个关键控制点,综合各个控制点的评估值可得到最终的结果;第三层是各个关键控制点的指标体系,需要根据各个关键控制点的特点建立其特性指标体系。

根据作战任务分析的主要内容和作战任务清单的要求,建立关键控制点A的指标体系如图4所示。

根据作战能力分析的主要内容,建立关键控制点B的指标体系如图5所示。

图4　关键控制点A的指标体系

图5　关键控制点B的指标体系

图6　关键控制点C的指标体系

根据能力要素分析的内容和主要流程,建立关键控制点C 的指标体系如图6所示。根据装备解决方案的内容和要求,建立关键控制点D的指标体系如图7所示。

图7　关键控制点D的指标体系

3装备作战需求论证过程质量评估实施

装备作战需求论证过程质量的评估是一个多目标、非结构化的过程,由于涉及指标多、关系复杂,本文利用神经网络的自适应、自学习功能,通过以已有的装备论证过程质量为样本进行学习[5],建立评估作战需求论证过程质量的非线性网络结构,再实施评估。

3.1构建神经网络模型

构建神经网络的关键是确定每层的节点个数,本文选取每个关键控制点的指标数量作为每层的节点个数。以关键控制点D质量评估为例,根据建立的指标体系,可确定输入层的神经元个数为8个,设评估集U={优,良,中,较差,差},则输出层的神经元个数为5个。隐含层神经元个数按经验选取,这里确定隐含节点数为5个,于是可得到神经网络模型结构如图8所示。

图8　关键控制点D质量评估的神经网络模型

3.2评估指标量化

根据指标的趋向不同,需要采取相应的线性变换。处理后的所有指标值应当都在[0,1]区间内,且均为正向指标。过程质量评估中大体包括四类指标:效益型指标、成本型指标、固定型指标、区间型指标,具体标准化处理方法如下:

对于效益型指标Gj:

对于成本型指标Gj:

对于固定型指标Gj:

对于区间型指标Gj:

其中,[q1, q2]为指标Gj的最佳稳定区间。

3.3训练神经网络

神经网络的训练就是把过去已有的评估结果作为学习样本,让神经网络进行学习。在构造学习样本时,对于定性指标,设计评语集U={好,较好,一般,较差,差},由专家按1-9标度进行打分,并对结果进行归一化处理得到该指标的结果。对于定量指标,可采用解析法计算得出。设用于训练的部分样本如表1所示。

该过程把所有的学习样本输入到网络中进行反复训练,直到精度满足要求为止。此时神经网络模型已经基本建好,可用于其它装备解决方案质量的评估。通过反复训练,最终输出结果如表2所示,可以看出与理想值已基本接近。

表1　神经网络训练的部分样本

表2　神经网络训练的输出结果

3.4关键控制点评估结果综合

装备作战需求论证过程质量是由各个关键控制点的质量决定的。由于各个关键控制点的活动是按顺序依次进行的,如能力需求阶段质量受作战任务阶段质量的影响。因此,论证过程总质量可以取值为四个关键控制点质量的乘积,表示为

其中，Qp表示论证过程的总质量,Qpi表示各个关键控制点的质量,wi表示各个关键点的权重。

4评估实例

本文以某次装备作战需求论证中关键控制点D质量评估为例,验证本文方法的可行性。假设装备解决方案有3个,各项指标的评估值如表3所示。

运用已建好的神经网络进行计算,输出的评估结果如表4所示,按照最大隶属原则,可以看出解决方案1的质量评估结果属良,方案2属中,方案3属较差。此结果可以和其他三个关键控制点结果综合,以得到最终评估结论。

表3　某次需求论证中装备解决方案的评估值

表4　评估结果

5结束语

装备作战需求论证质量包括论证过程质量和论证方案质量,论证方案质量是由论证过程质量决定和保证的。本文从论证过程质量评估出发,选择论证过程中的几个重要活动作为质量评估的关键控制点,并提出了基于关键控制点的评估指标和评估方法,为装备作战需求论证过程质量评估提供了一条新途径。

参考文献:

[1]张宝书.陆军武器装备作战需求论证概论[M].北京:解放军出版社,2005.

[2]王世贵,王书敏,傅勉. 装备作战需求论证质量评估方法[J]. 装备学院学报,2014,25(3):23-26.

[3]王世贵,周丰平,张庆捷. 装备作战需求论证的作战任务清单质量评估方法[J]. 装备学院学报,2015,26(2):18-22.

[4]王世贵,喻中华,王书敏. 基于关键控制点的装备作战需求论证过程质量评估方法[J]. 装备指挥技术学院学报,2011(3):25-29.

[5]傅勉,乔冠军,张杰. 基于遗传神经网络的装备研制作战需求方案评价[J]. 指挥控制与仿真,2008,30(6):93-97.

Evaluation Method for Equipment Operational Requirement Demonstration Course Quality

FU Mian， WANG Shi-gui， WANG Jing-ming

(Army Officer Academy, Hefei 230031, China)

Abstract:Course quality evaluation is an integral part of quality evaluation for demonstration of operational equipment requirement. Based on the equipment operational requirement demonstration course, course quality evaluation method is presented. The paper confirms the four critical control point based on judging tree, then builds the relevant index, and adopts the neural network to build evaluation model. Finally an example is given which shows the method is feasible.

Key words:equipment; operational requirement demonstration; course quality evaluation; critical control point

作者简介：傅勉(1978-),女,安徽霍邱人,讲师,研究方向为国防系统分析。

*基金项目：国家自然科学基金项目(71371187)

收稿日期：2015-08-14

中图分类号:TP273.5；E91

文献标志码:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.015

文章编号：1673-3819(2016)01-0066-05