武器裝備作戰試驗評估方法研究

王　亮

(1. 裝備學院 研究生管理大隊， 北京 101416；　2. 65653部隊)

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武器裝備作戰試驗評估方法研究

王亮1,2

(1. 裝備學院 研究生管理大隊， 北京 101416；2. 65653部隊)

摘要針對武器裝備作戰試驗評估方法問題，吸收借鑒美軍裝備試驗先進思想，在闡述了評估準備過程中建立映射關系、確定優先排序、構建計分模型和構建風險模型的基礎上，提出了武器裝備作戰試驗評估方法。該方法通過指標計分、風險度量、計分匯總和異常識別4個步驟對作戰試驗結果進行評估，具體案例驗證了評估方法的有效性。

關鍵詞武器裝備；作戰試驗；使命任務；評估方法

在試驗數據采集完之后，將進入評估過程。評估工作將充分利用采集到的相關數據與信息，按照自底向上的順序，從武器裝備層次特性的評估開始，然后對作戰任務層次特性進行評估，最后對作戰使命層次特性進行評估，從而評估被試武器裝備對作戰任務性能和作戰使命效能的影響。一般情況下，初始作戰試驗與鑒定階段將致力于對武器裝備層次特性(關鍵性能參數、關鍵系統特性及其他系統特性)的試驗與鑒定，后續作戰試驗與鑒定將致力于對作戰任務層次特性和作戰使命層次特性的試驗與鑒定[1-2]。整個作戰試驗與鑒定的目的就是評估被試武器裝備對作戰任務性能和作戰使命效能的影響。論文將以某型防空導彈武器系統的作戰目標遠程攔截使命為案例，對論文提出的武器裝備特性評估方法的有效性進行驗證。

1評估準備

評估準備包含4項關鍵內容：一是核實已建立的指標條件的內部關系；二是核實被優先排序并賦予權重的指標條件的各個組成部分；三是構建計分評估模型；四是構建風險評估模型。

1.1建立映射關系

基于使命任務的評估所需建立的映射關系包括：作戰使命層次的映射關系(環境條件→作戰使命、使命預期效果→作戰使命特性、作戰使命特性→作戰使命指標)、作戰任務層次的映射關系(作戰任務→作戰任務特性、作戰任務特性→作戰任務指標)、武器裝備層次的映射關系(被試武器裝備→武器裝備特性、武器裝備特性→武器裝備特性指標)，以及武器裝備特性→作戰任務特性、作戰任務特性→作戰使命特性的映射關系。通過建立起這些映射關系來實現以下用途[3-6]：

1) 提供由指標到特性，再由特性到特性的載體(被試武器裝備、作戰任務和作戰使命)的可追溯路徑；

2) 提供被試武器裝備對作戰任務性能影響的可追溯路徑，提供作戰任務性能對使命預期效果影響的可追溯路徑，從而評估被試武器裝備對作戰使命效能的影響。

1.2確定優先排序

優先排序提供了一種評估武器裝備功能對作戰任務性能和作戰使命效能的相對影響，使得試驗人員能夠對作戰中需要優先完成的作戰使命給予足夠的重視。對于支持多個使命任務的被試武器，通常根據其執行各個使命任務的時間占比，來對每個使命任務進行優先排序和權重分析；對于在不同的環境條件組合下執行使命任務的被試武器裝備，通常根據每個環境條件組合的相對重要性和在該環境條件組合下執行各個使命任務的概率，來對每個環境條件組合進行優先排序和權重分析[7-10]。

當被試武器裝備支持多項使命任務時，就需要對每項使命任務進行優先排序與權重分析。分析的依據就是在某一特定環境條件組合下使命任務的相對重要性，或者是使命任務被執行的概率，如表1所示。

表1　使命任務-環境條件優先排序與

在某一環境條件組合下的使命任務組合權重的計算公式為

(1)

被試武器裝備的關鍵性能參數、關鍵系統特性和其他系統特性可用來評估自身的作戰效能和作戰適用性，被試武器裝備特性的優先排序與權重分析，如表2所示。

表2　被試武器裝備特性優先排序與權重分析案例　 %

說明：KPP(Key Performance Parameters)表示關鍵性能參數；KSA(Key System Attributes)表示關鍵系統特性；OSA(Other System Attributes)表示其他系統特性。

表2中的特性權重是在表3所示的權重分析表的基礎上確定的，表3中第C5欄所計算出的權重被用做表2中的武器裝備特性權重。在表3中，關鍵性能參數被賦予最高的權重，關鍵系統特性次之，其他系統特性最低。由于系統特性可能會受到環境條件的影響，所以有必要將環境條件組合加入到武器裝備特性的權重矩陣中。作戰試驗人員通過構設使命任務環境對武器裝備開展持續性試驗。由于一個環境條件組合可應用于多個使命任務，因此武器裝備特性的環境條件權重計算也必須依據表1中使命任務和環境條件組合權重。貫穿所有使命任務的任一環境條件組合權重Wa的計算公式為

表3　武器裝備特性權重分析表

(2)

1.3構建計分模型

基于彩色編碼標識離散集(紅、黃、綠)記分卡方法的多指標計分模型，為試驗評估提供了一個對每個指標及其統計結果進行鑒定和評估的方法，從而得出規范化的可比較格式。多指標計分模型將多個指標轉換為一個計分，并用顏色將它們標出，從而為計分結果提供一個視覺上的說明。表4展示了一個簡單的五級多指標計分模型，該模型使用不同顏色來標示分值，實現對多指標計分評估過程的可視化。

表4　指標彩色編碼標識

1.4構建風險模型

一般來說，滿足閾值的指標沒有得出錯誤鑒定結論的風險，沒有滿足閾值的指標存在得出錯誤鑒定結論的風險。風險模型被用以鑒定基于可得到的數據來做出結論的風險等級。如果風險等級很高，那么可以要求追加試驗，為提高試驗結果的置信水平來提供充足的數據。這里介紹的風險模型，基于圖1中左側所示被普遍接受的風險矩陣建立。

似然等級5432112345影響等級似然等級50.200.400.600.801.0040.160.320.480.640.8030.120.240.360.480.6020.080.160.240.320.4010.040.080.120.160.2012345影響等級

說明：風險矩陣模型中左側為標準矩陣模型，右側為調整過的矩陣模型。

圖1風險矩陣模型

圖1中右側矩陣模型各個方塊內數值的計算方法為：行序號×列序號/25。該矩陣模型被用于建立通用的風險彩色編碼標識，如表5所示。

表5　風險彩色編碼標識

風險包括出現的似然性。關于指標，出現的似然性涉及指標從可靠性和有效性方面提供正確評估的似然或概率。指標的可靠性和有效性可以建立在統計推斷和將試驗偏差降到最低程度的能力之上。確定出現似然要用到表6所定義的可靠性和有效性層次。

每個評估等級的影響都是不同的。作戰任務層次指標和作戰使命層次指標的影響是建立在評估過程確定的權重基礎上。武器裝備特性的影響等級建立在特性類型的基礎上。

2評估方法

武器裝備作戰試驗評估的目的是將被試武器裝備置于真實的戰場環境條件中，檢驗其實際的作戰能力，包括作戰效能和作戰適用性。作戰試驗評估方法包含以下過程：指標計分、風險度量、計分匯總和異常識別。

2.1指標計分

指標計分就是將已測得的試驗數據與已確定的閾值和目標值進行對比。根據滿足閾值的程度，其計分值域為0～1。表7中的第C3欄和第C4欄為每項特性的權重及其指標。由表2知，武器裝備特性需要在不同的環境條件組合下被試驗。表7中的第C7欄和第C8欄展示了對這些環境條件組合進行權重分析。值得注意的是，指標的閾值和目標值與環境條件組合是不同的。表7中第C10欄的每一行展示了單一指標在單一環境條件組合下的記分值，最終被匯總為第C11欄中的一個以數值形式存在的特性，其數值為各個指標和環境條件組合的權重相加。計算公式為

(3)

可依照此表建立作戰適用性特性表。每項特性的計分以不同的顏色表示不同的風險等級。

2.2風險度量

數據管理過程中應用各種不同的參數和非參數統計檢驗，就是為了通過提高數據的可靠性來控制風險。如果沒有足夠的數據來開展統計試驗，決策的風險就會增加。如果觀測值與閾值很接近，那么誤差風險也會較高。

將武器裝備特性的風險評估添加到表7中，得到表8。每個特性的風險計分(Ra)公式如下

(4)

風險總計(Ra)是計算出的風險除以圖1中的最高風險值25分。

根據表8，計算結果為第C3欄、第C6欄、第C8欄和第C9欄的數據總和。

查閱表5，除了特性2的風險是黃色的，其余各個特性的風險都是綠色。這給了決策者對每個特性是否滿足閾值的評估信心。

表8　武器裝備風險計分表(作戰效能)

2.3計分匯總

計分匯總的目的是合并武器裝備的指標與特性，它是由特性指標和特性風險共同決定的。特性指標和特性風險都是基于分配給表3中的特性類型權重。計分匯總使得單一值能被用來作為度量作戰效能和作戰適用性的尺度。

2.3.1匯總武器裝備特性指標

表3和表7提供了匯總特性指標為一個分數所需要的信息。該過程僅僅使用了表3中第C5欄的數值作為表7中第C11欄計分的權重。合并的信息與計算出的計分匯總展示在表9中，表中包含有被試武器裝備特性效能的計算結果。

表9　武器裝備計分匯總表

根據表4中的計分彩色編碼標識，被試武器裝備作戰效能特性的計分匯總被冠以淺綠色，標示著將近80%的權重計分。

2.3.2匯總武器裝備特性風險

匯總武器裝備特性風險的過程與匯總特性指標的過程相似。表3與表8提供了匯總特性風險為一個計分所需要的信息。該過程僅僅使用了表3中第C5欄的數值作為表8中第C11欄特性和風險計分的權重。合并的信息與計算出的計分匯總展示在表10中，表中包含有被試武器裝備特性效能的計算結果。

表10　武器裝備風險計分匯總表

根據表5中計分彩色編碼標識，被試武器裝備作戰效能特性的匯總風險計分被冠以綠色，標示著被試武器裝備作戰效能特性計分的風險極小。

2.4異常識別

異常識別提供了被試武器系統和裝備體系的強項、弱項、約束環境條件、局限性和其他問題的視覺列表。被試武器裝備的特性計分和風險計分應當在異常識別報告中有所體現，用以解釋和強調計分偏差。表11所示為武器裝備性能異常情況識別案例。

表11　武器裝備性能異常情況識別案例

3結 束 語

論文提出了武器裝備特性作戰試驗評估方法，并以某型防空導彈武器系統執行作戰目標遠程攔截使命為案例對該方法的有效性進行了驗證。該方法由2個步驟組成：首先從評估準備開始，建立映射關系、確定優先排序、構建計分模型和風險模型；然后按照指標計分、風險度量、計分匯總和異常識別的評估過程對武器裝備的特性展開評估。

參考文獻(References)

[1]DoD.Test and evaluation management guide [M].Washington D.C.:DIANE Publishing,2013：105-107.

[2]DoD.Memorandum of agreement on multi-service operational test and evaluation and operational suitability terminology and definitions[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2007：95-98.

[3]United States Marine Corps.Marine Corps operational test and evaluation activity,operational test and evaluation manual[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2013：56-59.

[4]United States Marine Corps.Integrated test and evaluation manual[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2013：211-213.

[5]United States Marine Corps.Marine Corps operational test and evaluation activity[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2010：47-49.

[6]United States Marine Corps.Marine Corps operational test and evaluation activity,MCOTEA guidebook for capabilities-based testing[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2005：157-159.

[7]Department of the Air Force.Air Force T&E management guide：Version 1.0[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2004：312-317.

[8]Department of the Air Force.AFOTEC OT&E guide[R]Washington D.C.:DIANE Publishing,2009：257-263.

[9]Department of the Air Force.Operational test processes and procedures,Air Force instruction 99-101[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2013：89-91.

[10]Department of the Air Force.Capabilities-based test and evaluation,Air Force instruction 99-103[R].Washington D.C.:DIANE Publishing,2013：78-84.

(編輯：李江濤)

Study on the Assessment Method of Weaponry Operational Test

WANG Liang1, 2

(1. Department of Graduate Management, Equipment Academy, Beijing 101416, China;2. 65653 Troops, China)

AbstractAiming at assessment of operational test of weaponry, the author introduces the scenarios of operational test and the assessment method of weaponry operational test. By taking advanced ideas of American equipment test as reference, based on establishment of mapping relation in assessment preparation process, determination of prioritization, and building of a scoring model and a risk model, the author proposes an assessment method of weaponry operational test which assesses the result of operational test in four steps: scoring by index, risk measurement, scoring summary and exception identification. The proposed method is expected to be a reference in solving out other similar assessment-related problems.

Keywordsweaponry; operational test; mission and task; assessment method

文獻標志碼A DOI10.3783/j.issn.2095-3828.2016.02.025

文章編號2095-3828(2016)02-0117-06

中圖分類號E92

作者簡介王亮(1979-)，男，博士研究生，主要研究方向為武器裝備作戰試驗。

基金項目部委級資助項目

收稿日期2015-06-17