基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案多層次評價

何國良， 蒲　瑋， 樊延平， 徐文超, 郭　杰

(1. 裝甲兵工程學院裝備指揮與管理系， 北京100072； 2. 第二炮兵裝備研究院， 北京 100094;3. 裝甲兵工程學院科研部, 北京 100072)

基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案多層次評價

何國良1， 蒲瑋1， 樊延平1， 徐文超2, 郭杰3

(1. 裝甲兵工程學院裝備指揮與管理系， 北京100072； 2. 第二炮兵裝備研究院， 北京 100094;3. 裝甲兵工程學院科研部, 北京 100072)

摘要：以數字化部隊作戰對抗仿真系統為支撐，從整體保障效能、專業作業效能2個維度，提出了基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案多層次評價框架,構建了整體保障效能與專業作業效能評價指標體系，提出了綜合考慮整體保障效能與專業作業效能評價結果的評價方法，并以3種典型的數字化部隊裝備保障方案為例，驗證了評價指標體系的合理性及評價方法的可行性。

關鍵詞：數字化部隊； 裝備保障方案； 效能評價； 仿真實驗； 多層次評價

數字化部隊裝備保障方案是指揮員科學運用裝備保障系統的集中體現，體現了作戰要素與保障要素的一體聯動和裝備保障系統的整體最優。通過裝備保障方案的綜合評價，能夠有效評價裝備指揮員運用裝備保障系統的水平和合理程度。效能評價是裝備保障方案評價的有效手段，要求緊緊圍繞數字化部隊作戰運用需求，充分反映各種因素和裝備保障系統的動態運行過程，提高裝備保障效能評價的針對性與有效性。通常，多采用經驗計算法[1]、解析計算法[2]和定性分析法[3]等，但這些方法難以有效反映數字化部隊裝備保障系統的動態運行過程及其整體效果。而基于作戰對抗仿真的評價方法[4-5]能夠通過數字化部隊作戰運用及其裝備保障運用過程的仿真實驗，以作戰運用過程中的裝備保障需求為依據，研究裝備保障運行過程及其運行效果，進而得出數字化部隊裝備保障方案的優劣排序。為此，筆者提出了一種基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案評價體系及其評價方法。

1評價思路與框架

1.1評價思路

數字化部隊裝備保障體系的復雜性要求數字化部隊裝備保障方案評價應以系統思想為指導[6]，綜合運用整體與局部相結合的方法，從宏觀和微觀2個層次來評價裝備保障效果。

1) 從宏觀上進行整體保障效能分析。以有效支撐數字化部隊遂行作戰任務為目標，構建數字化部隊裝備保障整體效能指標體系，采用適合的聚合方法，計算裝備保障方案的整體保障效能，作為裝備保障方案排序的依據。

2) 從微觀上進行多維度專業作業效能分析。以不同裝備保障專業的任務完成情況為依據，從作戰階段、作戰地域、保障對象、保障對象類別等維度，分析不同裝備保障專業的作業效能高低，為深入分析裝備保障方案優劣提供依據。

1.2評價框架

基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案多層次評價框架如圖1所示。

1) 指標體系構建。從整體保障效能和多維度專業作業效能2個層次，分別提出滿足不同層次評價需求的效能指標體系。

2) 評價方法設計。研究整體保障效能分析和多維度專業作業效能分析的評價方法，提出適應于不同評價層次的指標數據處理、權重分析與指標綜合方法。

3) 仿真系統構建。以裝備保障效能評價指標數據需求為牽引，結合數字化部隊裝備保障特點，構建全過程、全要素的數字化部隊作戰對抗仿真系統，為基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案評價提供環境支撐。

4) 方案仿真評價。以不同方案的數字化部隊裝備保障仿真結果為依據，計算數字化部隊裝備保障方案的整體保障效能和多維度專業作業效能，為科學優選裝備保障方案提供依據。

2評價指標體系

根據數字化部隊裝備保障效能評價的層次，分別構建不同層次的裝備保障效能指標體系。

2.1整體保障效能

整體保障效能是裝備保障體系對外部環境的綜合作用效果，也是裝備保障體系各組成系統共同作用的結果，是評價裝備保障方案優劣的根本標準。整體保障效能評價是對裝備保障方案的整體評價。因此，應從恢復和保持戰斗力的角度出發，綜合考慮作戰對抗行動的連續性、裝備保障行動的后效性、裝備保障資源的有限性以及修復裝備投入戰斗的時效性要求，構建數字化部隊裝備保障體系的整體保障效能評價指標體系，如圖2所示。

2.1.1任務完成類指標

該類指標是從裝備保障任務的完成度以及對部隊恢復和保持戰斗力的需求出發而提出的，包括裝備參戰率、彈藥攜行率和裝備修復率3個指標。

1) 裝備參戰率pA11

裝備參戰率反映裝備搶救搶修保障對恢復和保持裝備戰斗力的效果，是指戰斗結束時部隊可用于繼續投入戰斗的武器裝備的比率，即

2) 彈藥攜行率pA12

彈藥攜行率反映彈藥供應分隊對恢復和保持彈藥儲備的效果，是指戰斗結束時部隊攜行彈藥的保有率,即

3) 裝備修復率pA13

裝備修復率反映完成裝備搶修、搶救任務的程度，是指戰斗結束時已恢復裝備與本級待修、救裝備數量的比率，即

2.1.2自身損耗類指標

該類指標從節約裝備保障力量的角度出發，對裝備保障體系經濟性水平進行總體考查，包括保障裝備損失率和保障裝備行駛里程2個指標。

1) 保障裝備損失率pA21

保障裝備損失率反映裝備保障力量在遂行裝備保障任務時的生存能力和持續保障潛力，是確保裝備保障體系具備持續保障能力的重要指標，即

2) 保障裝備行駛里程pA22

保障裝備行駛里程反映在相同保障需求條件下，裝備保障行動組織實施行動的合理性程度，及裝備保障力量對時間、油料和車輛自身的消耗情況，即

式中：Li為戰斗過程中第i輛保障車輛的行駛里程,km;m為保障車輛的數量。

2.1.3運行時效類指標

該類指標從裝備保障的整體效率方面反映裝備保障體系運行的整體情況，是有效恢復和保持戰斗力的關鍵，包括彈藥供應效率和裝備恢復效率2個指標。

1) 彈藥供應效率pA31

彈藥供應效率反映彈藥保障分隊對彈藥保障需求的響應快慢，即

pA31=彈藥供應執行時間/(彈藥供應執行時間+

彈藥供應響應時間)×100%。

2) 裝備恢復效率pA32

裝備恢復效率反映裝備搶修分隊對待修、救裝備實施搶修、搶救的響應快慢，即

pA32=裝備搶修、搶救執行時間/(裝備搶修、

搶救執行時間+裝備搶修、

搶救響應時間)×100%。

2.1.4整體保障效能計算

整體保障效能為任務完成類指標、自身損耗類指標與運行時效類指標的綜合，可采用層次分析法[7]，按照效能指標的支配關系形成遞階層次結構，通過兩兩比較來綜合評價者的判斷，確定不同層次中指標的相對重要性，得出各項指標的權重，進而確定參評方案的排序，具體計算過程此處不贅述。

2.2專業作業效能指標體系

專業作業效能指標體系是從裝備保障體系功能組成的角度，分別研究不同裝備保障專業的保障效能及其相互關系，有助于全面了解裝備保障體系的內部運轉情況及其完成任務情況。考慮到數字化部隊及其裝備保障體系的特點，專業作業效能指標體系構建應突出信息系統對裝備保障效果的影響，體現裝備保障效果與裝備保障效益的統一，并能全面覆蓋裝備保障運行體系的功能領域。為此，構建數字化部隊裝備保障專業作業效能評價指標體系,如圖3所示。

圖3　數字化部隊裝備保障專業作業效能評價指標體系

2.2.1指揮信息運用類指標

該類指標反映指揮信息系統對情報傳輸、指揮決策的影響情況，包括信息系統連通率和指揮有效性2個指標。

1) 信息系統連通率pB11

信息系統連通率為接收到的信息報文數量與裝備保障系統應接收的信息報文數量(包括裝備保障系統間、裝備保障系統與其他系統間的信息報文數量)的比率，即

2)指揮有效性pB12

指揮有效性反映裝備保障方案中指揮員對各種可能出現的、臨時狀況的預設與處置，即

2.2.2裝備搶救類指標

該類指標反映裝備搶救作業效果，包括搶救需求發現率、搶救成功率、平均搶救損耗和搶救效率4個指標。

1) 搶救需求發現率pB21

搶救需求發現率為獲悉的裝備搶救需求數量與裝備搶救需求總量的比率，即

2) 搶救成功率pB22

搶救成功率為搶救成功的裝備數量與需搶救裝備數量的函數，即

3) 平均搶救損耗pB23

平均搶救損耗為搶救裝備損失數量與搶救成功的裝備數量的比率，即

4) 搶救效率pB24

搶救效率為裝備搶救執行時間與裝備搶救執行時間及裝備搶救響應時間之和的比率，即

100%。

2.2.3裝備后送類指標

該類指標反映裝備后送作業效果，包括后送需求發現率、后送成功率、平均后送損耗和后送效率4個指標。

1) 后送需求發現率pB31

后送需求發現率為獲悉的裝備后送需求數量與裝備后送需求總量的比率，即

2) 后送成功率pB32

后送成功率為后送成功的裝備數量與需后送的裝備數量的比率，即

3) 平均后送損耗pB33

平均后送損耗為后送裝備損失數量與后送成功的裝備數量的函數，即

4)后送效率pB34

后送效率為裝備后送執行時間與裝備后送執行時間及裝備后送響應時間之和的比率，即

100%。

2.2.4裝備搶修類指標

該類指標反映裝備搶修作業效果，包括搶修需求發現率、搶修成功率、搶修時效性、平均搶修損耗和修理效率5個指標。

1) 搶修需求發現率pB41

搶修需求發現率為獲悉的裝備搶修需求數量與裝備搶修需求總量的比率，即

2) 搶修成功率pB42

搶修成功率為搶修成功的裝備數量與需搶修的裝備數量的比率，即

3) 搶修時效性pB43

搶修時效性為標準工時范圍內修復的裝備數量與搶修成功的裝備數量的比率，即

4) 平均搶修損耗pB44

平均搶修損耗為搶修裝備損失數量與搶修成功的裝備數量的函數，即

5) 修理效率pB45

修理效率為裝備搶修執行時間與裝備搶修執行時間及裝備搶修響應時間之和的比率，即

100%。

2.2.5彈藥供應類指標

該類指標反映彈藥供應作業效果，包括彈藥需求發現率、彈藥供應率、平均彈藥供應損耗和彈藥供應效率4個指標。

1) 彈藥需求發現率pB51

彈藥需求發現率為獲悉的彈藥需求數量與彈藥需求總量的比率，即

2) 彈藥供應率pB52

彈藥供應率為彈藥供應數量與彈藥需求數量的比率，即

3) 平均彈藥供應損耗pB53

平均彈藥供應損耗為彈藥供應裝備損失數量與彈藥供應數量的函數，即

4) 彈藥供應效率pB54

彈藥供應效率為彈藥供應執行時間與彈藥供應執行時間及彈藥供應響應時間之和的比率，即

100%。

2.2.6器材供應類指標

該類指標反映器材供應作業效果，包括器材需求發現率、器材供應率、平均器材供應損耗和器材供應效率4個指標。

1) 器材需求發現率pB61

器材需求發現率為獲悉的器材需求數量與器材需求數量的比率，即

2) 器材供應率pB62

器材供應率為器材供應數量與器材需求數量的比率，即

3) 平均器材供應損耗pB63

平均器材供應損耗為器材供應裝備損失數量與器材供應數量的函數，即

4) 器材供應效率pB64

器材供應效率為器材供應執行時間與器材供應執行時間及器材供應響應時間之和的比率，即

100%。

3仿真實驗設計

3.1實驗背景

以數字化部隊作戰對抗仿真為基礎，以作戰對抗過程中的裝備保障需求為牽引，進行數字化部隊裝備保障仿真，通過裝備保障體系的保障效果研究不同裝備保障方案的優劣。

實驗背景設定：為有效應對敵方向重點地域突擊，數字化機步師在友鄰和上級聯合火力協同下，快速機動前出，采取“動態造勢、多維癱體、殲驅結合、攻防并舉”的手段，向預定作戰地域實施機動攻擊，鈍挫敵方進攻銳勢，大量牽制消耗敵有生力量，遲滯敵方突擊行動。

3.2實驗方案

根據數字化機步師裝備保障力量體系、保障能力和保障模式的實際特點，制定了3個裝備保障方案，如表1所示。

表1　數字化機步師裝備保障方案

4仿真評價實驗

4.1評價指標值

利用某數字化師作戰對抗仿真系統，在相同的作戰背景下，對每個保障方案進行10次仿真實驗，以減少仿真實驗中的隨機性和不確定性。以10次仿真實驗結果的算術平均值作為某方案的最終仿真結果,表2為各方案的整體保障效能指標體系中各項指標的取值；表3為各方案的專業作業效能指標體系中各項指標的取值。

表2　各方案的整體保障效能評價指標值

4.2整體保障效能

采用層次分析法進行整體保障效能評價得到各方案的整體保障效能，如圖4所示。

4.3專業作業效能

采用層次分析法，首先,由3級指標計算得到2級指標的效能值；其次,從作戰階段、作戰編成、作戰地域和保障對象類別4個維度進行2級效能指標的

表3　各方案的專業作業效能評價指標值　%

圖4　各方案的整體保障效能比較

對比分析。本文僅給出3個保障方案在不同作戰階段中指揮信息運用、裝備搶修2個專業的作業效能，具體如圖5所示。

圖5　各保障方案在不同作戰階段的部分專業作業效能

4.4評價結果分析

整體保障效能可從整體目標上反映保障方案完成任務的程度，是對保障方案整體效果的評價，但是缺乏對保障過程中保障效能的分析。而專業作業效能按照保障專業從多個維度分析保障過程中的保障效能，是對整體保障效果的有益補充。在裝備保障方案評價時，應根據評價目標和決策偏好，恰當處理整體保障效能與專業作業效能的關系，綜合考慮整體保障效能與專業作業效能，得出裝備保障方案的最終評價排序。

根據整體保障效能和專業作業效能評價結果可知：方案3的整體保障效能明顯優于其他2個方案；在按階段分析的專業作業效能中，方案3的指揮信息運用專業作業效能最優，而在裝備搶修專業作業效能中，方案1略優于方案3，這也比較符合當前裝備保障實踐的實際情況。由于篇幅限制，文中未能全部列出其他專業作業效能評價結果，在僅考慮整體保障效能、指揮信息運用與裝備搶修專業作業效能的情況下，可認為方案3為較優的保障方案。

5結論

基于效能仿真的數字化部隊裝備保障方案評價，是建立在裝備保障系統動態運行基礎上的效果評價，反映了裝備保障系統運行的基本規律，是數字化部隊裝備保障方案評價的有效方法。但是，由于數字化部隊裝備保障力量體系的復雜性，對仿真實

體粒度、仿真運行過程與仿真數據可信度提出了更高的要求，應加強研究以提高數字化部隊裝備保障效能評價的可信性。

參考文獻：

[1]董學斌,馬懿,陳立云,等.戰時維修保障裝備數量規模求解問題研究[J].裝備指揮技術學院學報, 2011, 22(3): 52-57.

[2]劉旸,孟梅,張恒,等.面向任務的驅逐艦作戰效能評估方法研究[J].哈爾濱工程大學學報, 2013, 34(12): 1479-1490.

[3]周瑾粼,高啟航.基于AHP和云理論的自行火炮武器系統作戰效能評估[J].火力與指揮控制, 2014, 39(4): 103-105.

[4]張克,高文坤,關世義,等.攻防對抗仿真在武器裝備體系論證中的若干問題研究[J].中國科學(E輯:技術科學), 2009, 39(3): 583-589.

[5]郭齊勝,王康,樊延平,等.基于作戰活動分解的裝備體系數量需求分析方法[J].裝甲兵工程學院學報, 2014, 28(3): 1-5.

[6]魏宏森.錢學森構建系統論的基本設想[J].系統科學學報, 2013, 21(1): 1-8.

[7]馬亞龍,邵秋峰,孫明,等.評估理論與方法及其軍事應用[M].北京:國防工業出版社, 2013: 72-74.

(責任編輯: 王生鳳)

Multi-level Evaluation for Digitized Troops Equipment Support Scheme Based on Effectiveness Simulation

HE Guo-liang1, PU Wei1, FAN Yan-ping1, XU Wen-chao2, GUO Jie3

(1. Department of Equipment Command and Administration, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China;2. The Second Artillery Equipment Academy, Beijing 100094, China;3. Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract：A new multi-level evaluation framework of digitized troops equipment support scheme based on effectiveness simulation is proposed from two dimensions of integrated support efficiency and specialty operation efficiency towards digitized troops operation confrontation simulation system. Then, the evaluation index system is built and the evaluation result comprehensive method synthesizing both integrated support efficiency and specialty operation efficiency is put forward. Finally an example evaluating three typical schemes of digitized troops equipment support is discussed. The result shows the rationality of the indexes and the feasibility of the method.

Key words:digitized troops; equipment support scheme; efficiency evaluation; simulation test; multi-level evaluation

文章編號：1672-1497(2016)01-0014-07

收稿日期：2015-07-24

基金項目：軍隊科研計劃項目

作者簡介：何國良(1974-)，男，副教授，博士。

中圖分類號：E92

文獻標志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2016.01.004