基于机动作战保障能力评估的综合保障车配置优化

崔 蕾，张海瑞

（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

0 引 言

武器装备效能评估作为国内外武器装备论证与评价领域的热点之一，是武器装备开发、研制过程中的一项重要内容和必要环节，可以为武器装备的设计方案取舍优选、体系规模结构优化、使用决策分析等工作提供量化分析的依据，支持武器装备发展论证决策。文献[1]系统介绍了一种武器装备作战效能评估的建模方法，文献[2]分析了作战保障领域效能评估研究的主要问题，文献[3]提出了作战保障装备作战效能评估指标框架，文献[4]提出一种基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和熵权法的导弹发射单元机动作战伴随保障能力综合评估方法，文献[5]建立了导弹部队作战单元保障能力指标体系，文献[6]以任务成功概率作为面向任务维修保障能力的评估参数，给出了复杂任务下的评估模型和方法，文献[7]~[11]从装备维修保障过程、系统资源和信息等角度，给出了评估模型和方法，文献[12]、[13]研究了军用车辆装备保障能力的评估方法，文献[14]研究了美军装备保障理论和技术的发展趋势，结合当前中国军队装备保障水平，提出了建议，文献[15]研究了装备保障能力评估系统的设计与实现问题。

机动作战保障能力是陆基武器装备作战效能的一项重要指标，是装备战术技术指标优化以及装备规模结构优化的关键影响因素之一，由于受到作战模式的影响，机动作战保障具有较强的不确定性和复杂性，难以对其能力进行精确评估。为此，本文以某陆基武器装备为典型研究对象，针对其作战模式、任务流程和系统组成的特点，研究给出机动作战保障能力分析评估方法，进而实现综合保障车配置优化设计。

1 机动作战保障需求分析

在作战及保障人员配置完备、培训充分且技术能力满足要求的条件下，机动作战保障需求分析重点立足于武器装备方面。一种典型陆基导弹武器装备作战配置由指挥车、发射车、运输转载车、综合保障车等组成，机动至无依托阵地，完成野战环境下多波次导弹发射任务。机动作战任务中装备各系统间主要功能流程关系见图1。

图1 装备各系统间主要功能流程关系Fig.1 The Function Flow Chart of Equipment System

1.1 指挥车保障需求分析

指挥车机动至无依托阵地，依据作战任务、作战环境、各车辆反馈的装备情况、综合保障车等反馈的阵地态势预警信息等，指挥各车辆进行野战环境作战及保障任务。指挥车各系统基于装备使用和战斗损伤分析，确定需要基层级维修保障，保障工作定位为野战环境下的现场可更换单元更换，可通过综合保障车配备的保障人员、保障设备和备件完成。

1.2 发射车保障需求分析

发射车载弹机动至无依托阵地，接受指挥车命令，进行展车、发射导弹和撤收工作。基于发射车车载导弹可由运输转载车车载导弹备份，导弹不再考虑伴随维修保障。发射车各系统基于装备使用和战斗损伤分析，确定需要基层级维修保障，保障工作定位为野战环境下的现场可更换单元更换，可通过综合保障车配备的保障人员、保障设备和备件完成。其中车控系统液压泵等动力源为重要设备，无法实现野外基层级更换维修，虽然故障发生概率很低，但是发生即影响很大。可通过综合保障车备份一套应急泵系统，实现对发射车故障车控系统动力源的替换，完成对故障发射车恢复行军状态的应急抢修工作。

1.3 运输转载车保障需求分析

运输转载车载弹机动至无依托阵地，接受指挥车命令，进行随车吊转载导弹工作。运输转载车各系统基于装备使用和战斗损伤分析，确定需要基层级维修保障，保障工作定位为野战环境下的现场可更换单元更换，可通过综合保障车配备的保障人员、保障设备和备件完成。

1.4 综合保障车保障需求分析

综合保障车功能定位为作战编队中基于上述车辆的机动伴随保障系统。一辆综合保障车对应多辆发射车、多辆运输转载车及一辆指挥车的机动作战保障需求。综合保障车机动至无依托阵地，报告自身的装备情况和阵地态势预警信息，接受指挥车命令，利用车载保障设备及备件，进行各车辆基层级维修保障工作。

1.4.1 车辆自身基本需求

综合保障车应优化整车质量、结构尺寸及底盘动力总成等配置，满足高机动能力和通过能力的要求。上装必须具备通信、导航定位、车载系统设备用电和保障工作用电、驾驶室和工作舱温湿度调节、保障设备和备件快速取放和存储固定等基本能力。综合保障车各系统基于装备使用和战斗损伤分析，确定需要基层级维修保障，保障工作定位为野战环境下的现场可更换单元更换，通过自身配备保障人员、保障设备和备件完成。

1.4.2 车载保障备件及设备需求

a）需要配备底盘系统、车载指挥通信系统的保障备件和保障设备，满足野战环境下作战编队中，多辆发射车、多辆运输转载车、一辆指挥车及一辆综合保障车底盘、车载指挥通信系统的基层级维修保障工作需求；

b）需要配备车载测发控系统、车载车控系统的保障备件和保障设备，满足野战环境下作战编队中，多辆发射车车载测发控系统、车载车控系统的基层级维修保障工作需求；

c）需要配备车载应急泵系统，满足野战环境下作战编队中，多辆发射车车控系统的故障动力源替换，完成对故障发射车恢复行军状态的应急抢修工作。

1.4.3 伴随保障支持管理系统需求

基于武器系统不断提升机动作战保障能力的需求，通过伴随保障支持管理系统，深入研究战备完好性和功能性能设计间最佳匹配关系，改进完善保障资源配置，在作战使用阶段以较低的费用实施较高效保障，不断提升机动作战保障工作性价比。

a）需要配置保障备件和设备支持管理系统，满足备件和设备的快速录入存储、使用情况快速统计分析、信息数据快速通信及任务所需预测规划的需求；

b）需要配置保障工作支持管理系统，满足技术资料完善、快速技术指导、快速统计分析、信息数据快速通信、远程故障诊断专家支持及所需保障工作预测规划的需求。

1.4.4 预警防护需求

为提高武器装备生存能力，除提高快速机动能力外，伪装隐蔽与防护也是重要手段。借鉴国内外的经验和成果，综合研究应用各种外形、材料、电子对抗、隐身技术等，开发具有武器装备自身特色的基于无人移动平台的预警防护装备，可以进一步提高综合保障车的保障能力。

2 指标体系及评估模型构建

机动作战保障能力分析评估目的是优化综合保障车的功能及配置，以提高导弹武器系统的机动作战保障能力。基于评估目的选取评估参数，一般包括反映顶层特性能力的参数和反映系统内部各种资源特性的参数，通过装备系统顶层能力参数的逐层分解，构建评估参数指标体系。通过机动作战保障需求和武器系统特性分析，构建导弹武器系统机动作战保障能力分析评估指标体系，见图2。

分析评估指标体系分为3层。第1层由6个一级指标构成，第2层由21个二级指标构成，第3层由74个三级指标构成，主要依据技术发展情况和装备系统现状，通过相关统计分析、公式计算、专家咨询及主观判断等获得信息。采用多层次模糊综合评价法，先对最低层次各评价因素按分支进行模糊综合评价，然后以本层次的模糊综合评价集作为上一层次模糊综合评价的单因素评价，一层层向上依次进行综合评价，直至得到总的模糊综合评价结果。

图2 武器系统机动作战保障能力分析评估指标体系Fig.2 The Analysis and Evaluation Index System of Weapon System Mobile Warfare Support Capability

2.1 构造判断矩阵得到指标权值

层次分析法采用层次化的分析方法，这使得决策者可以使用指标之间的相对重要性来计算得到指标对目标的绝对重要性，从而将一种定量的过程转化成一种定性的过程，在大大降低决策难度的同时很好地提高了决策结果的可信度。分析评判评估指标的相对重要性，采用九分位比例标度（见表1），根据专家意见形成判断值，得到第1~3层的判断矩阵。

表1 九分位比例标度Tab.1 The Nine Percentile Ratio

根据判断矩阵，采用方根法计算各指标的权值，且通过层次单排序一致性检验，公式如下：

式中xij为判断矩阵第i行第j列元素；Mi为判断矩阵第i行元素乘积；ωi为判断矩阵第i行Mi的n次方根；Wi为指标权值；A为判断矩阵；λmax为判断矩阵最大特征向量；CI为判断矩阵一致性指标；CR为随机一致性比率；RI为随机一致性标准值。

按照层次分析相关步骤和上述公式，求得武器系统机动作战保障能力分析评估指标体系各层指标的权重系数见表2。

表2 武器系统机动作战保障能力分析评估指标权重Tab.2 The Analysis and Evaluation Index Weights of Weapon System Mobile Warfare Support Capability

续表2

续表2

续表2

2.2 构造单因素评价

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰、系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决。为此采用模糊综合评价法，来对车辆的保障能力进行评价。基于车辆装备保障工作经验和专家意见[13]，确定模糊评判集和指标隶属函数如下：

式中ui为第i项指标的取值；v1~v5为第1~5等评语值；Rui为每层指标单因素评价值。

按照层次分析步骤和公式，求得武器系统机动作战保障能力分析评估指标体系的各层指标评判矩阵R。

2.3 构造多级综合评价模型

由下而上进行多层次综合评判，以下层的评判结果作为上层的评价矩阵，按评判模型逐层运算，得到评价结果，按照最大隶属度原则评判结果。每层级评判模型如下：

式中A为上层指标权重系数矩阵；R为上层指标隶属评价值矩阵；A1~An为下层指标权重系数矩阵；R1~Rn为下层指标隶属评价值矩阵。

3 方案比较分析

3.1 方案概述

方案1：基于基型车的综合保障车升级改制方案。继承基型车成熟技术，基于基型车研制经验和武器系统作战保障需求完善，改进综合保障车性能，提升其保障性、可靠性和实战性。

方案2：方案1基础上综合保障车增加4项功能配置方案：1台车载便携式综合保障车电子维修手册；1套车载综合保障车底盘健康管理系统；1套车载无人机感知预警系统；1套车载低小慢空中目标预警打击系统。

方案3：升级成为导弹武器系统机动作战保障监控及管理移动终端平台方案。综合保障车增加1套通用车载机动作战保障一体化监控及管理系统、1套通用车载快速自动出入存储单元统计识别系统，改善增强通用车载信息通信系统，统筹综合保障车运输存储能力，随着技术储备能力增强，各功能子系统和设备的不断完善，开发系列化综合保障车。方案3示意见图3，机动作战保障一体化监控及管理功能模块见图4。

图3 方案3示意Fig.3 The Schematic Diagram of Scheme 3

图4 机动作战保障一体化监控及管理功能模块Fig.4 The Integrated Monitoring and Management Function Module Diagram of Mobile Warfare Support

3.2 分析评价前提条件

分析评价基于条件如下：

a）武器系统装备使用维护工作正常，处于故障率浴盆曲线的偶发故障期；

b）针对一个营编制车辆的机动作战保障任务，其车载机动保障备件和设备首先以满足种类为主，保障每种有1件配备；研制阶段分析设计了68种保障备件和设备，随着机动作战保障工作的深入和完善，可以动态调整保障备件和设备的种类及数量；

c）综合保障车基于机动性能和通过性能要求其结构和尺寸在一定限定内，但其车载存储单元存储空间设计的可调整余度，适应方案1车载保障备件及设备的种类和数量增减完善设计；

d）方案2新增4项功能配置的相关技术储备能力处于初级阶段，其技术成熟度第1~4项依次降低；

e）基于综合保障车车载存储单元存储空间设计的可调整余度，以及新增4项功能配置技术成熟度，方案2分3种情况进行分析评价：第1种情况UⅡ1：增加功能配置第1~3项配置组合；第2种情况UⅡ2：增加功能配置第1项、第2项和第4项组合；第3种情况UⅡ3：增加功能配置第1~4项组合。

f）方案3新增功能配置相关技术储备能力处于初级阶段，其技术成熟度随着相关数据的积累和认识的深入不断提高。

3.3 分析评价情况

不同方案的机动作战保障能力对比分析评价模型隶属度情况见图5，其中评价等级1为一等“好”、2为二等“较好”、3为三等“一般”、4为四等“较差”、5为五等“差”。

图5 不同方案的机动作战保障能力对比分析评价情况Fig.5 The Comparative Analysis and Evaluation of Mobile Warfare Support Capability

可按最大隶属度法则和基于隶属度打分原则进行分析评价，基于隶属度打分原则一般设定按照一等“好”为90分、二等“较好”为75分、三等“一般”为60分、四等“较差”为45分、五等“差”为30分。分析评价如下：

a）方案1的机动作战保障能力UⅠ综合评价为71.88分、属于一等“好”的类别，其中综合评价由高到低顺序排列为：综车机动能力（综合评价为80.26分、最大隶属度一等“好”）；车载保障设备保障能力（综合评价为79.64分、最大隶属度一等“好”）；车载保障备件保障能力（综合评价为75.89分、最大隶属度一等“好”）；综车上装基本能力（综合评价为73.36分、最大隶属度二等“较好”）；伴随保障支持管理能力（综合评价为32.89分、最大隶属度五等“差”）；预警防护能力（综合评价为30分、最大隶属度五等“差”）。基于上述分析，综合保障车功能配置优化，可以在方案1基础上首先从提高伴随保障支持管理能力和预警防护能力方面考虑，进一步提升机动作战保障能力；

b）方案2的3种情况机动作战保障能力综合评价按最大隶属度法则，属于一等“好”的类别，其中综合评价由高到低顺序排列为：UⅡ1（综合评价为72.51分、最大隶属度一等“好”）；UⅡ3（综合评价为72.43分、最大隶属度一等“好”）；UⅡ2（综合评价为72.23分、最大隶属度一等“好”）。基于上述分析，方案2的3种情况共同建立在增加1台车载便携式综合保障车电子维修手册和1套车载综合保障车底盘健康管理系统基础上，第1种情况稍优于第2种和第3种情况，主要因为综合保障车车载存储单元存储空间设计的可调整余度和现阶段技术成熟度的限制，方案2评价均较方案1有一定程度提高，应考虑适度增加相应功能配置；

c）方案3的机动作战保障能力UⅢ综合评价为79.7分、属于一等“好”的类别，较方案1（71.88分）、方案2（最高72.51分）都有较大程度提高。方案3将一辆综合保障车升级为一辆导弹武器系统机动作战保障监控及管理移动终端平台，针对武器系统机动作战保障工作和所需保障备件、设备不断动态调整及优化更新要求，有一定适应能力；能够针对武器系统机动作战保障工作相关信息数据，进行系统收集、统计分析、监控管理和健康预测，为武器系统全寿命周期优化完善提供支持；根据作战需求，可在通用功能配置基础上，增加不同拓展功能配置，实现多辆综合保障车协同完成任务。经过分析，相较于方案1和方案2，方案3具有一定优势。

4 结 论

本文通过分析武器系统机动作战保障需求，建立了机动作战保障能力评估指标体系，采用多层次模糊综合评价法构建了机动作战保障能力评估模型，运用层次分析法确定了各层评估指标的权重。以某陆基武器装备为应用对象，结合作战模式和任务流程特点，基于模型输入相关分析数据，对综合保障车设计方案进行了分析评价。

a）结合武器系统装备情况，建立了较为客观准确的机动作战保障能力评估指标体系，构建了三级评估指标，利用评价点作为打分依据，实现了原则性、指导性和可操作性的有机结合，减少了主观因素的干扰。

b）运用多层次模糊综合评价法，建立了较为科学合理的机动作战保障能力评估模型，评估方法趋于合理、客观，提高了评估结果客观性及准确性，增强了评估结果的可比性和参考价值。

c）武器系统装备全寿命周期中，上述模型和方法可以为设计方案及指标的优化改进、体系规模结构的优化取舍、装备使用保障的优化决策等工作提供重要分析依据，进而支持综合保障车的研制、升级和完善。

d）武器系统是复杂的动态系统，构成因素多、各因素之间关系复杂，任务流程复杂，需要基于不同研究目的和要求，进行更深入的分析和研究，评估指标体系和评估方法需要进一步优化改进。

评估指标体系、评估方法和底层指标评价值来源于相关法规标准和目前设计使用数据，理论性较强，基于物质、时间等条件的限制，需进一步不断积累样本量和数据，不断完善调整指标体系、评估方法和底层指标评价值，使评估结果能够更好地反映武器系统实际能力水平。