两栖火力支援装备体系贡献率评估研究

孟祥辉,向 凯,林 臻

(1.中国人民解放军92228部队,北京 102442;2.北京机电工程研究所,北京 100074)

装备体系能力是指在典型运用场景、正常作战运用、正常操作水平情况下，装备体系支撑完成作战任务的整体能力,是作战能力的重要组成部分。装备体系贡献率是将单项装备放置于某层级单位或特定任务装备体系背景下,从影响任务完成的角度或对抗的要求衡量其对体系提升的贡献作用。从能力视角看,装备体系贡献率,是对装备体系作战能力提升做出贡献的评估,是一种静态评估方法;从效能视角看,其是对体系完成规定任务程度的评估,是一种动态评估方法。

近年来,随着登陆火力装备体系不断完善,以射程远，毁伤强，使用灵活为特点的两栖火力支援装备在登陆作战体系中的战术地位不断提升。在新型两栖火力支援装备立项论证阶段,如何科学评价该类装备体系贡献率对其是否适合立项,乃至后续是否好用、顶用、管用，至关重要。

为此,针对当前两栖火力支援装备体系贡献率评估手段不足的实际,本文从能效综合视角出发,提出基于解析与仿真的两栖火力支援装备体系贡献率评估,以期为两栖火力支援装备体系贡献率评估提供理论方法支撑。

1 基于解析与仿真的装备体系贡献率评估流程设计

本文从某型两栖火力支援装备作战使命任务入手,围绕典型作战场景和作战样式,采用解析法在宏观上评价武器装备的作用大小，比较同等武器的优劣,快速发现武器装备发展的薄弱环节，提出今后的发展重点。采用对抗仿真方法,动态评估武器装备在作战编配、作战运用、作战协同等方面的有效程度,有助于确定装备体系建设的关键环节,为装备成体系发展提供决策依据,从而准确地把握装备的发展方向。基于解析与仿真综合的体系贡献率评估主要流程如下:

1)分析装备主要使命任务,重点分析装备作战对象、战场环境和作战构想。

2)构建装备典型作战场景,基于典型任务,构建作战环境、作战方案、体系构成、蓝方对抗行动、红方进攻行动等作战要素。

3)基于解析法的装备能力提升贡献度计算

由于不同指标对于装备能力评估的影响程度不同,为此需要解决能力指标权重问题。其次,各项能力指标量纲不同,还需解决能力指标无量纲化问题。本文引入基于层次分析法(AHP)的能力贡献度计算方法,通过构建能力指标体系,定性能力要求定量化,专家打分确定不同指标的不同权重并进行归一化,新装备与现有装备综合能力对比等,获得新装备相对于现有装备的能力提升贡献度。具体测算方法如下:

① 基于装备具体的作战能力和作战效能开展能力指标梳理,突出重点评估的指标项,明确任务需要的能力支撑项,将能力拆解为具体的指标项,对定性的指标提出要求,对定量的指标以分级的形式描述量化标准。

② 定性定量计算分析,依据评估矩阵中的指标项,提出计算方案,建立计算模型,进行指标计算。

③ 选取当前装备体系中具有替代关系的装备或功能定位类似的装备进行比较,分别计算新型装备和现有装备的能力值，并比较得到新装备相对于现有装备的能力提升贡献度。

=∑×

(1)

式中,为装备综合能力相对值;为第项装备能力指标权重;为新型装备与现有装备对应第项能力指标无量纲处理后的相对能力值。

(2)

式中,为新装备能力提升贡献度。

4)基于仿真法的装备效能贡献率计算

① 仿真模型构建,基于仿真平台架构与模型规范,建立作战场景各元素的仿真模型,包括装备实体模型、指控模型、环境模型等。

② 对抗仿真实验,根据作战仿真实验方案,综合考虑装备各项关键能力对体系对抗的影响,开展模拟攻防对抗实验,获得双方装备损失比等核心数据。

③ 效能体系贡献率计算。利用新型装备替代体系现有装备,通过对抗仿真得到替换前后核心指标的变化量,计算效能贡献率。

(3)

式中,为新装备替代现有装备效能贡献率;为红蓝方参战装备仿真交换比;为有某型新装备参战时的仿真交换比;为没有某型新装备时的仿真交换比。

(4)

式中,为对抗仿真中红方战损率;为对抗仿真中蓝方毁伤率。

5)计算装备体系贡献率。邀请专家对解析法得到的能力提升贡献度和对抗仿真法得到的效能贡献率进行权重评判,并综合得到新装备的体系贡献率。

=×+×

(5)

式中,为新装备综合体系贡献率;为解析法和对抗仿真法的权重比。

上述装备体系贡献率评估过程可用图1中的流程进行图形化描述。

图1 基于解析和仿真的体系贡献率评估流程

2 体系贡献率评估指标体系构建

体系贡献率评估指标体系的建立及指标的选取应从体系作战能力需求出发,结合系统特点,服从完备性、客观性、可比性等原则。两栖火力支援装备主要用于登陆过程中,对岸滩一线守备力量实施火力打击,抗击反登陆火力实施反冲击,掩护上陆部队实施快速登陆。考虑其体系定位与体系协同作战要求,其主要能力需求包括持续的火力、适中的射程、良好的射击精度、较高的机动能力、一定的侦察能力以及较低的保障需求等。

综上,基于体系作战背景下某新型两栖火力支援装备使命任务,考虑体系作战节点及其组织关系,分析其作战任务和作战活动,层层分解能力指标要求,可得到两栖作战火力支援装备的主要能力指标要求，包括作战反应能力、火力打击能力、机动能力和防护能力等4个一般指标,对其又可进一步分解为反应时间、连射间隔、射程、命中精度、海上机动性、陆上机动性、防护能力、自卫能力等8个二级指标,两栖火力支援装备作战能力体系贡献率评估两级指标体系如图2所示。

图2 两栖火力支援装备能力指标体系

3 基于层次分析法的能力提升贡献度评估方法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是赋权应用最为广泛的一种方法,AHP是20世纪70年代由Thomas Saaty提出的一种定性问题定量化的有效方法。其不仅可以用于确定指标的相互重要程度,而且能够给出权重评价一致性的检验方法,是一种简洁实用的权重建模方法。

本文邀请5名专家对一级、二级能力指标进行权重打分,利用层次分析法计算得到两栖火力支援装备各项指标的权重,如表1所示。

表1 两栖火力支援装备各级指标权重

针对指标去量纲问题,由于本文将能力体系贡献率考虑为新型装备相对于所替代装备的增量,为此采取比值法进行无量纲化处理,每一项指标参与比较的最优者计为1,其他按指标数值求比例计算得到。对新型装备A与现有体系中装备B各指标进行对比计算,如表2所示。

表2 两栖火力支援装备A与B综合能力计算结果

利用公式(1),可得新型装备和现有装备的综合能力值如下:

=∑×=0988

=∑×=0676

(6)

利用公式(2),可得到新型装备相对于现有装备的能力提升贡献度如下:

(7)

4 基于对抗仿真法的体系效能贡献率评估方法

体系对抗仿真模型构建与仿真实验主要基于自主开发的体系仿真平台(EffSIM),用于解决此类仿真系统开发、运行及蒙特卡洛分析方面的问题,可提供高效的组件化建模仿真与分析环境,提升装备体系论证与体系效能分析效率,解决仿真速度和规模的瓶颈。EffSIM依托参数化组件化建模、海量仿真实体的快速运行、蒙特卡洛仿真任务并行分发与数据收集技术,形成具有自主知识产权的仿真支撑工具集,实现组件化仿真系统的快速构建与体系级海量兵力实体的快速对抗仿真,支持蒙特卡洛仿真在无人干预条件下的全自动运行,提高攻防对抗仿真分析能力。

4.1 对抗仿真实验方案设计

装备体系构成基于登陆作战典型战术战法,考虑登陆作战参战装备规模数量庞大,基于典型场景,适当简化装备数量,从而提高体系贡献率仿真效率。

基本仿真想定红蓝方装备体系为:红方登陆装备主要由两栖装甲车辆、两栖自行火炮、舰炮、某两栖火力支援装备及其他装备组成。蓝方防守部队主要由远程火箭炮、自行榴弹炮、坦克、岸炮等装备组成。

鉴于任何作战制胜的核心都是以最小的代价获得最大的成果,故两栖火力支援装备的作战任务体系贡献率选取红蓝双方装备的交换比表征,即蓝方装备的毁伤率/红方装备的毁伤率。结合作战推演结果得到有/无该装备的蓝方、红方武器装备的毁伤率,进而得到作战的交换比。

4.2 效能体系贡献率计算

对该作战仿真想定进行体系对抗仿真实验,仿真频次为1 000,其中，有/无被评装备的体系对抗仿真各500,有/无被评装备红蓝方对抗仿真过程如图3、4所示。

图3 无被评装备仿真过程

图4 有被评装备仿真过程

对每次采集的仿真结果求均值,可得到红方战损率和蓝方毁伤率,对抗结果如表3所示。

表3 两栖火力支援装备对抗仿真结果

通过作战推演,采用对比分析有/无该装备作战交换比,利用公式(3),可得到新型两栖火力支援装备的效能贡献率如下:

(8)

假定基于解析法和对抗仿真法得到的能力提升贡献度和效能贡献率,对应的权重系数取为05、05,则某新型两栖火力支援装备综合体系贡献率为

=×+×=477

(9)

5 结束语

本文针对两栖火力支援装备体系贡献率评估问题,从能效综合视角,提出了采用基于层次分析法与对抗仿真的综合体系贡献率评估方法,为两栖火力支援装备建设立项论证提供了方法支撑。该装备体系贡献率评估方法既可提升体系作战能力，又可对作战效能的贡献率进行综合评估,具有一定的通用性,对其他装备体系贡献率评估具有一定的参考价值。