新研裝備體系貢獻(xiàn)率度量方法分析

陳小衛(wèi)，張軍奇，楊永志

(航天工程大學(xué)， 北京 102206)

analysis

聯(lián)合作戰(zhàn)中，偵察、指控、火力、保障等裝備相互集成，構(gòu)成了一個作戰(zhàn)體系，作戰(zhàn)任務(wù)的完成不僅取決于武器裝備的數(shù)量規(guī)模和個別武器的先進(jìn)性，更取決于體系內(nèi)武器裝備或系統(tǒng)之間能否協(xié)調(diào)配合，充分發(fā)揮體系的整體效能[1]。發(fā)展和鑒定一型裝備，首先要看其對整個體系的貢獻(xiàn)率。

關(guān)于武器裝備體系貢獻(xiàn)率的研究已經(jīng)引起國內(nèi)學(xué)者高度重視[2-18]。文獻(xiàn)[2-3]將貢獻(xiàn)率稱為貢獻(xiàn)度，從效能提升度和功能滿足度方面對其內(nèi)涵進(jìn)行了描述。文獻(xiàn)[4-5]探索了體系貢獻(xiàn)率試驗(yàn)內(nèi)容，提出了基于平行試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑墨I(xiàn)[6-12]分別對體系貢獻(xiàn)率評估內(nèi)容、指標(biāo)進(jìn)行研究，并提出基于SEM、粗糙集、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、灰色證據(jù)理論等評估方法。從現(xiàn)有研究來看，體系貢獻(xiàn)率研究取得了豐碩的成果，但由于起步較晚，體系貢獻(xiàn)率的概念尚未達(dá)成共識，評估體系還不完善。體系貢獻(xiàn)率的度量是有效分析評估的前提，論文在分析體系貢獻(xiàn)率相關(guān)概念基礎(chǔ)上，給出幾種度量方法，并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比分析。

1 體系貢獻(xiàn)率度量方法

體系貢獻(xiàn)率一詞是來源于經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個指標(biāo)[19]，國內(nèi)學(xué)者將其引入到軍事領(lǐng)域中，用來描述新研裝備或系統(tǒng)在納入聯(lián)合作戰(zhàn)體系后，對完成作戰(zhàn)任務(wù)、達(dá)成使命目標(biāo)、滿足能力需求等發(fā)揮的貢獻(xiàn)作用的一種度量，體現(xiàn)新裝備的軍事價(jià)值大小。其中，“裝備”是貢獻(xiàn)率的承載主體，“體系”是貢獻(xiàn)率的作用對象，“貢獻(xiàn)率度量”是貢獻(xiàn)率的表現(xiàn)形式[17]：

1) 載體。即體系貢獻(xiàn)率試驗(yàn)考核評估的對象，一般為新研制的武器裝備或系統(tǒng)，通常可分為單體裝備、系統(tǒng)級裝備以及體系級裝備等類型。

2) 作用對象。武器裝備體系貢獻(xiàn)率，貢獻(xiàn)的受益方顯然為“體系”。這個體系又可分為“裝備體系”或“作戰(zhàn)體系”。同時(shí)體系具有相對性，有大體系和小體系之分。

3) 度量。關(guān)于體系貢獻(xiàn)率度量標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有文獻(xiàn)大多用作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)效能來衡量。關(guān)于這個貢獻(xiàn)程度，通常有兩種度量方式：一種是滿足度，即新裝備滿足體系需求的程度；一種是提升度，新裝備，即新裝備納入體系后對體系作戰(zhàn)能力或效能提升程度。

參考現(xiàn)有關(guān)體系貢獻(xiàn)率的研究成果，本文給出以下4種體系貢獻(xiàn)率度量方法：

1) 基于增量的度量方法。在作戰(zhàn)體系中，納入和使用新研裝備后所產(chǎn)生的作戰(zhàn)效能(作戰(zhàn)能力)變化量。

2) 基于比值的度量方法。小體系占大體系的份額，即新研裝備納入到作戰(zhàn)體系中后，成為一個組份，其發(fā)揮的作戰(zhàn)效能(作戰(zhàn)能力)占新作戰(zhàn)體系的比值。

3) 基于滿意度的度量方法。新研裝備納入作戰(zhàn)體系后，滿足體系作戰(zhàn)需求的程度。

4) 基于效費(fèi)比的度量方法。新研裝備納入體系后，發(fā)揮的作戰(zhàn)效能(作戰(zhàn)能力)占與體系增加的消耗及成本比值。

1.1 基于增量的度量方法

分析評估新研裝備在作戰(zhàn)體系中的貢獻(xiàn)程度，可分為以下幾種情況：

1) 原體系中沒有該型裝備，納入新研裝備后，新裝備對體系的貢獻(xiàn)情況。如在傳統(tǒng)裝備體系中配備新概念武器，考核新概念武器對體系的貢獻(xiàn)程度。

2) 用新研裝備替換同類型老裝備，新研裝備對體系的貢獻(xiàn)情況，如用改進(jìn)型裝備替換原有裝備。

3) 用新研裝備替換不同類型但同功能類似的老裝備，新裝備對體系的貢獻(xiàn)情況。

4) 關(guān)于新研裝備在體系中不同編配數(shù)量規(guī)模以及運(yùn)用方式，從而產(chǎn)生的對體系的貢獻(xiàn)問題。

對以上幾種請況，把納入新研裝備后的體系稱為新裝備體系，把未使用新研裝備的體系稱為原裝備體系。基于增量的體系貢獻(xiàn)率度量方法原理是將新、老裝備體系對比，新裝備體系作戰(zhàn)能力或作戰(zhàn)效能的增量就是貢獻(xiàn)率。可描述如下：

設(shè)新裝備體系作戰(zhàn)效能為E1，原裝備體系作戰(zhàn)效能為E2，f1,f2,f3, …,fn對應(yīng)于各效能指標(biāo)，則體系貢獻(xiàn)率可表示為

ΔE=E1(f1,f2,f3, …,fn)-E2(f1,f2,f3, …,fn)

顯然，ΔE可能為正值也可能為負(fù)值。

若體系貢獻(xiàn)量ΔE為正，則說明采用新研裝備(系統(tǒng))后，體系效能提高，即該型裝備對體系有貢獻(xiàn)；反之，若體系貢獻(xiàn)量ΔE為負(fù)值，使用該型裝備，體系效能下降，即該型裝備對體系作戰(zhàn)起到阻礙作用；特別的ΔE=0，說明該型裝備對體系沒有貢獻(xiàn)。

考慮裝備體系作戰(zhàn)效能是各單項(xiàng)效能的綜合體現(xiàn)，如火力效能、信息效能、保障效能等。設(shè)E1i為新裝備體系某單項(xiàng)效能，E2i為原裝備體系該單項(xiàng)效能，i=1,2,3,…,k，則該對體系中該單項(xiàng)效能的貢獻(xiàn)率：

ΔEi=E1i(fi1,fi2,fi3, …,fik)-E2i(fi1,fi2,fi3, …,fik)

納入新研裝備后，體系結(jié)構(gòu)可能更為復(fù)雜，同時(shí)新裝備也會消耗體系的資源，因此可能會出現(xiàn)體系中部分單項(xiàng)效能得到提升，而部分單項(xiàng)效能反而下降。因此，體系貢獻(xiàn)量也可表示為單項(xiàng)效能貢獻(xiàn)量的函數(shù)

ΔE=Q(ΔE1, ΔE2, …, ΔEk)

(1)

在體系中，若各單項(xiàng)效能對體系效能的影響為疊加效應(yīng)，則Q(ΔE1, ΔE2, …, ΔEk)，ΔE表示為

ΔE=w1ΔE1+w2ΔE2+ …+ΔEk

(2)

其中，W=(w1,w2,w3,…,wk)對應(yīng)于各單項(xiàng)效能的權(quán)重。

若部分單項(xiàng)效能對體系效能有突出影響，則Q(ΔE1, ΔE2, …, ΔEk)為非線性函數(shù)，則

(3)

其中，m1,m2,…,mk,n1,n2,…,nk為常數(shù)。

為計(jì)算簡便，通常采用線性函數(shù)計(jì)算體系貢獻(xiàn)率。然而，在武器裝備體系中，部分單項(xiàng)效能往往對體系效能有突出影響，如對打擊類武器裝備體系，重點(diǎn)關(guān)注體系火力打擊能力，因此火力打擊效能對體系效能有突出影響。在這種情況下，建議采用非線性函數(shù)計(jì)算體系貢獻(xiàn)量。

1.2 基于比值的度量方法

基于比值的度量方法主要從小體系占大體系的份額來度量貢獻(xiàn)率。考慮體系作戰(zhàn)能力為體系靜態(tài)或固有屬性，而作戰(zhàn)效能為體系作戰(zhàn)能力的發(fā)揮，是體系的動態(tài)屬性。為此，可從靜態(tài)和動態(tài)兩方面度量體系貢獻(xiàn)率。

1) 新研裝備對體系作戰(zhàn)能力的貢獻(xiàn)率(靜態(tài)屬性)。設(shè)新裝備體系作戰(zhàn)能力為E1，該裝備在體系中發(fā)揮的作戰(zhàn)能力為E2，則該裝備對體系作戰(zhàn)能力的貢獻(xiàn)率可度量為

(4)

顯然Cj≥0；若Cj=0，說明該型裝備對體系作戰(zhàn)能力沒有貢獻(xiàn)。

一般來說，武器裝備體系作戰(zhàn)能力是由偵察預(yù)警偵察、指揮控制、火力打擊、綜合保障等單項(xiàng)能力的綜合體現(xiàn)。因此，裝備對體系各單項(xiàng)能力的貢獻(xiàn)率可描述如下。

E1i(i=1,2,…,k)對應(yīng)于裝備體系某單項(xiàng)能力，E2i(i=1,2,…,k)對應(yīng)于體系內(nèi)新研裝備或系統(tǒng)該單項(xiàng)能力，則該裝備或系統(tǒng)對體系單項(xiàng)能力的貢獻(xiàn)率為

(5)

考慮武器裝備體系作戰(zhàn)能力可表示為各單項(xiàng)能力的函數(shù)，則該裝備對體系作戰(zhàn)能力的貢獻(xiàn)率又可描述為

(6)

其中，E1=f(E11,E12,…,E1n),E2=f(E21,E22,…,E2n)。

2) 新研裝備對體系作戰(zhàn)效能的貢獻(xiàn)率(動態(tài)屬性)。類似的新研裝備對體系作戰(zhàn)效能的貢獻(xiàn)率可描述如下：設(shè)在聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)中，新裝備體系的作戰(zhàn)效能為Et，其中，新研裝備發(fā)揮的作戰(zhàn)效能為Ez，則該系統(tǒng)對體系作戰(zhàn)效能貢獻(xiàn)率：

(7)

1.3 基于滿意度的度量方法

在裝備體系中，存在某些特殊裝備，它是體系的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，具有唯一性，缺乏該類裝備則會導(dǎo)致體系無法完成作戰(zhàn)任務(wù)，例如對于通信裝備，缺乏它則系統(tǒng)之間無法通信，不能接受指控信息。若依據(jù)前面貢獻(xiàn)率的定義，該類裝備的貢獻(xiàn)率將達(dá)到100%，這顯然是不合適的。考慮體系中配置該型裝備的最終目標(biāo)是促進(jìn)裝備體系完成功能要求(任務(wù)要求)，為此可以從該型裝備滿足體系作戰(zhàn)需求的角度，給出其貢獻(xiàn)程度的量化方法。

(8)

1.4 基于效費(fèi)比的度量方法

效費(fèi)比即效能和費(fèi)用的比值，或者消耗兵力、兵器與執(zhí)行任務(wù)取得效果的比值，主要用于武器裝備發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性論證中。新研裝備納入體系后，出去本身成本，還要占用體系的資源，增加體系的消耗。本文將效費(fèi)比概念擴(kuò)展到體系貢獻(xiàn)率的度量中，設(shè)新研裝備的成本為S1，該型裝備納入體系后增加的消耗為S2，新裝備體系作戰(zhàn)效能為E1，原裝備體系作戰(zhàn)效能為E2，則該型裝備體系貢獻(xiàn)率C可描述為

(9)

2 幾種度量方法的對比分析

前面分別給出了幾種體系貢獻(xiàn)率的度量方法，這幾種方法相互聯(lián)系，但又各有優(yōu)缺點(diǎn)。

1) 基于增量的度量方法直接計(jì)算加入新裝備后體系效能輸出，能夠較好的分析出體系的間接貢獻(xiàn)率。直接貢獻(xiàn)率是指被試裝備直接產(chǎn)生的貢獻(xiàn)或軍事效益，如打擊類裝備，其直接貢獻(xiàn)就是對體系毀傷能力提高程度。間接貢獻(xiàn)率是指新研裝備間接產(chǎn)生的貢獻(xiàn)或軍事效益，例如對防空體系中的雷達(dá)裝備，提高了體系的偵察能力。偵察能力提高必然導(dǎo)致打擊類裝備的精確打擊能力，這就是間接貢獻(xiàn)率。體系貢獻(xiàn)量從系統(tǒng)的角度出發(fā)，將使用新研裝備前后視為兩個體系，直接通過新舊裝備體系作戰(zhàn)效能(作戰(zhàn)能力)輸出的對比，得到直接貢獻(xiàn)率和間接貢獻(xiàn)率，如圖1所示。

該方法的缺點(diǎn)是難以適用于新研裝備為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的情況，即離開該型裝備體系無法完成任務(wù)，或者不構(gòu)成體系；通過開展試驗(yàn)評估體系貢獻(xiàn)量時(shí)，需要分別以新裝備體系和原裝備體系為試驗(yàn)對象，開展兩種試驗(yàn)，試驗(yàn)消耗大，同時(shí)要確保兩種試驗(yàn)的條件完全一致也存在困難。

2) 基于比值的優(yōu)點(diǎn)是只需要以新裝備體系為被試對象，開展一種試驗(yàn)，能節(jié)省資源，且能夠保證各類裝備在同一試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)；同時(shí)能夠較好的反映新研裝備在完成任務(wù)中發(fā)揮作用的程度大小，如圖2所示。其缺點(diǎn)是該度量方法采用系統(tǒng)分解的思想，而被試裝備對其他裝備系統(tǒng)的作用機(jī)理復(fù)雜，難以準(zhǔn)確描述其間接貢獻(xiàn)率。

3) 體系滿意度能夠較好的度量新研裝備為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)情況下貢獻(xiàn)程度，其缺點(diǎn)是難以量化描述需求滿意理想值。

4) 基于效費(fèi)比的方法相比其他3種方法，不僅考慮新研裝備對體系的貢獻(xiàn)，還考慮了對體系資源的消耗；缺點(diǎn)是新研裝備對體系消耗，不僅是資金的消耗，還包括保障資源、人力資源、通信資源等消耗，難以定量描述。

以上4種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)用過程中，需要依據(jù)決策者的偏好，進(jìn)行選擇。

3 結(jié)論

當(dāng)前，國內(nèi)學(xué)者對體系貢獻(xiàn)率開展了大量研究，但從總體來看，仍處于起步階段。由于體系本身的復(fù)雜性，導(dǎo)致裝備對體系貢獻(xiàn)機(jī)理復(fù)雜，現(xiàn)有度量方法難以準(zhǔn)確描述這一特征，關(guān)于體系貢獻(xiàn)率度量將存在如下發(fā)展趨勢：

1) 度量方法非線性化。現(xiàn)有體系貢獻(xiàn)率度量方法所采用的方法主要為線性化方法，如簡單的加減或者乘除。然而，復(fù)雜性、動態(tài)性、不確定性是體系的基本特征[5]，基于非線性的度量方法更符合體系特點(diǎn)，必將是體系貢獻(xiàn)率分析評估的趨勢。

2) 度量方式多維化。由于貢獻(xiàn)具有傳遞性，新型裝備對體系貢獻(xiàn)率是多角度的、多方面的，應(yīng)從多維視角分析[15-17]。因此，體系貢獻(xiàn)率的度量方式應(yīng)該是多維的，不僅是靜態(tài)的角度，還可以是動態(tài)的角度；不僅從功能視角，還可以從環(huán)境、任務(wù)、結(jié)構(gòu)、信息、涌現(xiàn)等視角進(jìn)行度量。

3) 度量標(biāo)準(zhǔn)多樣化。作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)效能是體系貢獻(xiàn)率的主要度量標(biāo)準(zhǔn)，但不應(yīng)局限于這兩類標(biāo)準(zhǔn)。資源消耗減少、體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化、體系融合性提升、作戰(zhàn)適應(yīng)性提升等，都可以成為體系貢獻(xiàn)率度量標(biāo)準(zhǔn)。

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