装备作战试验科目设计方法研究

吴 溪，郭广生，王 亮，高振辉

（1.航天工程大学研究生院，北京 101416；2.解放军63963部队，北京 100072；3.解放军第二○八医院，长春 130062）

0 引言

装备作战试验是指依据装备作战使命任务，在近似实战条件下，按照实际的作战流程并和部队作战使用结合起来，对装备作战效能、作战适用性、体系贡献率等进行考核与评估的装备试验活动[1]。装备作战试验是一项复杂的系统工程，在作战试验开展过程中常遇到“试什么”、“怎么试”、“如何评”等问题。为有效评估装备作战试验指标体系，实现评估指标体系与作战任务之间的科学链接，迫切需要系统科学地依据装备作战任务和作战环境进行作战试验科目的规划设计。目前我军传统的装备作战试验科目设计是通过树状分析，将装备作战试验问题分解到目标层、作战效能/作战适用性等指标层、性能指标层和数据层，未考虑多种试验环境条件下对试验科目的影响。本文提出的装备作战试验科目设计方法是在充分考虑影响装备性能的作战任务和作战环境等因素下，基于任务剖面和环境分析的选择与多级映射，得到简化规范的作战试验科目集。

1 作战试验科目设计方法

装备作战试验科目设计是根据装备作战试验目的和要求得出详细、可行、科学的装备作战试验科目列表，明确试验内容、环境条件、方法等关键因素。装备作战试验项目设计是一项看似简单，实质上非常复杂的工作。

1.1 总体思路

装备作战试验科目设计的过程是通过分析装备作战使命任务，在明确试验目的和评估方法的基础上，将指标体系底层指标转化为试验内容，考虑影响装备性能的主要因素（作战任务和作战环境），通过底层指标对试验科目进行作战环境和作战任务的选取与映射过程，确定试验因子及其处理水平，最终生成简化、规范的装备作战试验科目集。装备作战试验科目设计总体思路如图1所示。

图1 装备作战试验科目设计思路

1.2 装备作战试验剖面分析

分析装备作战试验剖面要把装备放入到实际作战中，在逼真的作战背景、战场环境和对抗条件下，深入分析装备担负的使命任务和装备自身的性能，确定作战试验的任务剖面同时分析其相对应的作战环境，进而依据作战试验任务剖面、试验环境影响因素等确定作战试验剖面，并以此为依据结合评估指标采集作战试验数据，为后续评估指标提供数据支撑。

1.2.1 作战任务剖面分析

任务剖面是指装备在完成规定任务的这段时间内所经历的事件和环境的时序描述[2]。武器装备作战任务剖面，指的是部队和装备遂行作战过程所要经历的重大事件的时序描述[3]。

在选取装备任务剖面时，首先应根据作战样式确定典型作战任务，作战样式按敌情、战场环境等不同情况，对进攻和防御作战类型具体划分，按照划分的进攻或防御的作战类型和不同的战场环境设计作战任务，然后根据典型的作战任务列出作战行动，在作战行动中细化整个作战试验的具体作战过程和方法，并以时序串连完整的作战行动，从而形成一个完整明确的主战装备作战任务剖面。

1.2.2 战场环境分析

战场环境是战场及其周围对作战活动有影响的各种情况和条件的统称[4]。军语中战场环境涵盖的范围比较宽泛，包括自然环境、社会环境、军事环境等。作战试验环境分析是根据装备的作战使命任务以及执行任务过程中可能遇到的环境条件的综合分析，需要在宽泛的大环境基础上对不同装备在实际面临的作战环境进行剪裁。作战试验环境应该是一种近似战场的环境条件。

本文主要以陆军装备为研究对象，其作战行动主要是以我国本土地域为主遂行各种作战任务。我国疆域辽阔、环境复杂多样，需要在各种战场环境条件下考虑装备的作战环境适用性。根据装备担负的使命任务和装备自身性能特点，作战试验环境主要包括战场自然环境、战场电磁环境、战场威胁环境等，如图2所示。

图2 战场环境分析

1）战场自然环境

自然环境是指在自然界中非人为因素构成的环境，无论武器装备处于静止状态还是工作状态都受到自然环境的影响[5]。自然环境是开展作战试验必须要考虑的环境因素，是最基本、不可缺少的客观环境。装备应考虑可能影响装备军事行动的地形地貌环境、气象环境和天时天候环境等因素，选择典型战场自然环境进行装备作战试验，具体战场自然环境包括以下几项：

①地形地貌环境：包括平原地区、丘陵地区、城市街区、山岳丛林、水网稻田、高原地区、沙漠地区等；

②气象环境：包括温度、湿度、气压等；

③天时天候环境：天时环境包括昼间、夜间；天候环境包括晴天、雨天、雪天、多云、雾天、风沙等。

2）战场电磁环境

现代战争是以信息化为主的多域作战，装备在敌我双方的作战过程中，双方的电子设备、信息系统等信息化装备使用频繁，对抗激烈，电磁环境成为复杂的战场环境因素之一。随着战争形态的不断发展，不仅有敌我双方的对抗威胁电磁环境，还会受到被动的背景电磁环境影响，例如在城市街区作战环境中会受到广播、电视、无线电等用频设备的干扰，导致电磁环境相对复杂。现代战争中战场对抗威胁电磁环境和战场复杂的背景电磁环境会在一定程度上决定战争的成败，因此，应在作战试验科目设计中加强装备应对复杂电磁环境的考核因素。

3）战场威胁环境

在评估装备作战效能、作战适用性、体系贡献率等关键问题时，要在逼真的作战背景环境和对抗条件下设计装备作战试验科目。在作战试验的行动过程中对被试装备实施全方位的打击和干扰，设置多种威胁环境，包括地面火力威胁、空中火力威胁、野战防御威胁、信息威胁等，具体战场威胁环境包括：

①地面火力威胁：包括敌方的坦克、反坦克导弹、火力支援点等火力打击；

②空中火力威胁：包括敌方的战斗机、武装直升机等空中火力打击；

③野战防御威胁：包括敌方设置的地雷、反坦克壕沟、人工构筑的工事等防御手段；

④信息威胁：包括敌方利用各种侦察卫星、有（无）人侦察机、各种地面侦察传感设备等进行情报获取；利用信息干扰设备对主战装备的通信系统、指挥控制系统、光电设备等进行干扰破坏。

1.3 确定装备作战试验科目

装备作战试验科目的确立是为了评估被试武器装备的作战效能、作战适用性、体系贡献率等指标而建立的一系列相关作战试验科目。

1.3.1 一级试验科目生成

依据装备作战环境Operational Environment（简记为E）和作战任务Operational Task（简记为T），确定一级装备作战试验科目，而作战地形环境E和作战任务T是依据分析被试装备的使命任务和装备用户需求得出。通常某型装备作战试验包括多个作战环境，每个作战环境又可能对应多个作战样式。设作战环境用Subi（i=1，2，3，…）表示，并假定每个作战环境对应的作战样式数量相同。设作战样式用Subj（j=1，2，3，…）表示，则一级试验科目2，3，…；j=1，2，3，…）用表示，且一级试验科目数量Num表示为：

采用专家法分别对作战环境Ni和作战样式Nj的权重εi和εj进行赋值，进行综合权重εz计算，其表达式为：

根据综合权重εz对所有一级试验科目进行排序，便于科目的优先选择；同时依据专家意见或现有试验条件，设定一个标准值Std（也可以称为最低可接受值），将综合权重值εz与标准值Std进行比较，综合权重低于标准值的一级试验科目将不作为试验科目。

1.3.2 二级试验科目生成

1）依据作战行动。装备的作战任务是由一个或一系列连续的作战行动构成，为了快速、简单、准确地了解某一作战任务，通常采用作战任务剖面分析的方法生成作战任务剖面图，采用图形化的形式描述整个作战任务，从而可以非常清晰地分解整个作战任务过程，确定作战行动单元UOA（Unit of Action）作为二级试验科目，明确各个作战行动的作战过程、作战方法和组织要素。

2）依据装备作战功能。作战功能是武器装备在完成作战任务过程中所体现出来的能力，这种能力是装备所固有的，不为外界条件的变化而消失或存在，却会因外界条件的变化而呈现出不同的效果。武器装备作战功能分解通常采用树形结构，建立作战功能节点树，用严格的自顶向下逐层分解的方式来构造结构模型，使其主要作战功能在顶层说明，然后分解得到逐层有明确范围的细节表示。例如：某装备作战功能分解后的第一层节点主要包括战场机动、侦察探测、指挥控制、火力打击、立体防护、综合保障等6种功能，每种功能又可以继续分解为第二层、第三层等，如由战场机动分解出的第二层节点主要包括战役机动、战术机动、运输转移等。通常将第一层的节点内容作为二级试验科目；而第二层（包含）以后的节点内容将作为具体的试验指标，在科目开展过程中获取相对应的数据。

3）依据关键作战问题，关键作战问题是作战问题而非技术问题，从装备全寿命周期思想出发，关键作战问题在每个决策点都要提出，只是随着试验进程的不断推进，关键作战问题的关注点也会随之不断发生变化。通常针对装备作战效能、作战适用性和体系贡献率，通过分析装备的使命任务和试验目的，采用回答问题的方式表述。例如：某型坦克是否具有火力绝对优势？某型战机是否具有空中优势？某型步兵战车的操作是否便捷等等。每一个关键作战问题对应着试验目标，并可作为一个二级试验科目。

1.4 建立映射关系

根据生成的一级和二级试验科目，采用多级映射的方法建立各试验科目间的映射关系。映射是指元素集之间相互“对应”的关系，对应方式包括一对一、一对多和多对一等。其中：一级映射特指一级试验科目到不可控因素之间的映射过程，映射结果用简记为表示；二级映射特指二级试验科目到底层指标之间的映射过程，映射结果用表示；三级映射特指二级映射结果与可控因素和水平之间的映射过程，映射结果用表示。

1.4.1 一级映射

1.4.2 二级映射

评估指标体系通常包含多个底层指标Bottom Index（简记为I），每个底层指标对应着不同的试验方法和试验条件等。二级映射的目的就是建立二级试验科目与底层指标I之间的关系，这种映射可能是一对一，更多的是一对多的关系。每个二级试验科目对应底层指标的数量有试验组织者根据试验重点确定，不同阶段对应的底层指标名称可能相同，但内涵不一定不同[6]。例如：某装备要点夺控的二级试验科目战场机动行军和前出接敌都对应底层指标-机动速度，前者主要考核以某型装备组成的作战单元在特定作战地形下的平均机动速度；而后者是在前者的基础上，主要考核在对抗条件下的平均机动速度，不仅考虑各种障碍，还要考虑电磁干扰、烟雾干扰以及火力打击等因素，所以后者的实测值通常会小于前者。

设底层指标总数量为n，二级映射科目总数量为 m，二级映射科目对应底层指标共生成K1个二级映射结果，记为。同理，得到二级映射科目对应底层指标IY，IY+1，…，IY'，共 Km个底层指标，生成二级映射结果为，二级映射过程如图3所示。

图3 二级映射过程

设二级映射结果总数量为N2，其数学表达式为

式中：K1+K2+…+Km≥n

1.4.3 三级映射

对于二级映射结果而言，是否对应可控因素，每个可控因素是否对应一个或多个状态水平，具体由试验设计人员依据实际情况确定。不同状态水平进行组合，生成处理-水平，记为UL[6]；三级映射结果记为。

已知二级映射结果总量为N2，设某二级映射结果对应可控因素为 C1，C2，…，CT，即该二级映射结果存在T个可控因素；可控因素C1对应水平为L1，L2，…，LQ1；可控因素 CU对应水平为 L1'，L2'，…，LQE'。在设计试验过程中，通常认为不同二级映射结果对应的可控因素水平之间不再交叉组合，最终生成处理-水平所示。

可控因素C1对应水平的数量为Q1，可控因素C2对应水平的数量为Q2，同理可得可控因素CU对应水平的数量为QU。设生成的处理-水平数量为，三级映射过程如图4，其计算公式为：

但是并非所有水平都具备组合的条件，不需要组合的水平直接生成处理-水平；且有些二级映射结果也可能不存在可控因子和水平，这样就可以认为二级映射结果对应的底层指标名称与可控因子、水平名称相同，同样直接生成处理-水平，如图4中处理-水平。

图4 三级映射过程

1.5 生成作战试验数据需求清单

在初步构建主战装备作战试验的一级试验科目和二级试验科目后，通过多级映射的方法确定因子及处理-水平，作战试验科目设计人员可依据科目及映射的因子、水平规划详实具体的主战装备作战试验实施内容，对应具体的作战试验实施内容填写作战试验数据采集需求清单，主要是要明确评估指标体系中底层指标名称、指标性质以及对应的一级试验科目、二级科目的名称、自然环境、试验时机、试验方法、试验地点、数据样本量、采集方式和试验负责人等相关信息，如表1所示。

2 示例分析

本文以陆军某装备为例，介绍作战试验科目设计方法的具体应用。

表1 作战试验数据采集需求清单（部分）

2.1 分析作战试验剖面

通过分析装备的使命任务，选取该装备在山地试验环境中要点夺控作战行动，将山地要点夺控作战任务分为作战准备、作战实施和作战结束3个阶段。其中：作战准备阶段主要包括下达命令、战备等级转换、战斗集结、远程机动、开进展开等作战行动；作战实施阶段主要包括防敌地面（空中）炮火拦阻、观察战场和搜索目标、向敌前沿冲击、对敌射击（包括敌地面主战装备、空中目标、敌工事、有生力量等）、克服障碍物区域、冲击突破、地域控制等作战行动；作战结束阶段主要包括转为防御、撤出战斗等作战行动。具体任务剖面如图5所示。

将某装备山地要点夺控作战任务分解到不同的作战行动，综合分析每次作战试验行动具体的自然环境、电磁环境、威胁环境等因素，战场环境分析如下页表2所示。

2.2 构建装备作战试验科目

依据某装备担负的作战使命任务，从作战环境和作战任务上进行全面分析，作战环境上以山地、平原、高原、城镇等4种作战环境Subi（i=1，2，3，4）为背景，设置阵地进攻、要点夺控、通道突击和分割围歼等4种作战任务Subj（j=1，2，3，4）。一级试验科目及权重分配如下页表3所示。

根据不同的作战样式共产生16个一级试验科目，即Num=16。将16个一级试验科目进行排序，并设立综合权重标准值Std=0.04，根据排序及与标准值对比结果可以得出3类结果：

表2 山地要点夺控作战环境分析表（部分）

表3 某装备一级试验科目及权重分配表

3）其余的8个一级试验科目原则上是要作为试验科目的，但也可根据试验条件、试验周期、试验经费等影响因素适当删减。

本文在生成的一级试验科目中选取山地要点夺控这一作战任务，通过分析图5的作战任务剖面，根据实际情况对作战任务进行适当的删减，依据作战行动共生成战备等级转化战斗集结远程机动开进展开防敌拦阻观察搜索目标向敌前沿冲击对敌射击克服障碍物区域冲击突破地域控制转为防御撤出战斗等13个行为单元作为二级试验科目，如图6所示。

2.3 建立科目映射关系

图6 生成装备作战试验科目

表4 一级映射表

图7 映射过程

2.4 生成数据需求清单

本文以山地作战为背景环境，依据装备的使命任务分析得到该装备的一级试验科目-要点夺控，在一级试验科目下生成作战行动的二级试验科目-对敌射击，通过作战环境分析多级映射试验因子及水平，最后生成装备作战试验数据采集需求清单，如表5所示。

表5 作战试验数据采集需求清单（部分）

本示例根据多级映射的科目生成方法共生成27个具体的作战试验内容。由于试验内容数量较多，在具体实施过程中较难实现对每项内容都进行试验。因此，下一步可采用试验优化的方法对作战试验内容数量进行整合优化，从而大大地提高装备作战试验效率。

3 结论

本文主要研究了装备作战试验在多种作战任务、多个作战环境的影响条件下试验科目设计的随意性和不科学性问题。通过对作战任务剖面和作战环境分析，将装备作战试验内容和试验环境影响因素联系起来，使装备作战试验科目与各任务阶段一一对应，突出了实战化环境对装备性能的影响，使作战试验实施更具有操作性和针对性，为后续科学有效地评估装备作战效能、体系贡献率和作战适用性、缩短试验周期、提高试验费效比等具有重要的意义。