武器裝備體系貢獻率計算方法*

彭 耿，周少平，張緒明，孫 沖

（復雜艦船系統仿真重點實驗室，北京 100161）

0 引言

武器裝備體系貢獻率評估是適應戰爭制勝機理改變的客觀要求［1］，自2015年開始成為研究熱點［2-15］，逐漸在武器裝備發展規劃、立項論證、作戰試驗鑒定等裝備論證評估工作中發揮重要作用［16］。目前，學術界對于體系貢獻率評估尚未形成標準的定義和理解，不少研究者根據自身理解提出了一系列的體系貢獻率評估理論與方法，其中很多文獻在貢獻率的計算上趨向于采用“相對貢獻度即貢獻率”的方法，從而通過相對貢獻度的比較來獲得體系作戰能力變化中各系統貢獻的比重。

1 當前體系貢獻率計算方法存在的問題

1.1 計算公式存在的問題

目前，很多文獻在武器裝備體系貢獻率計算上遵循“相對貢獻度即貢獻率”的思想，即采用相對比較的評估方法，其具體計算公式如下:

式中的體系屬性特征，即是體系能力、體系效能等方面的評估指標，相應的屬性值即是各指標結果，可以是具有特定物理量綱含義的結果，也可以是無量綱的結果。

應用上述公式進行貢獻率評估存在的問題:

1）計算值域問題。《辭海》中對貢獻的定義為:“對國家或公眾所做的有益的事。”作為衡量貢獻大小的指標，貢獻率和貢獻度的含義相同，它們最先源于經濟學，是一個分析經濟效益的指標［3，8］。貢獻度一般表達為要素對整體作用或效果所起作用的絕對值，也可以表達為要素對整體作用或效果增長所起作用的絕對值，如果對所起作用采用相對值（百分率）表示，則可以稱為貢獻率［5］。為衡量武器裝備在體系中所發揮的作用，我軍將貢獻率引入軍事領域，創新性地提出了體系貢獻率的概念。如果原有體系的作戰能力、作戰效能等體系屬性在某些方面處于空白狀態時，那么對于能夠彌補該空白的任何裝備，它們在這一體系屬性上的體系貢獻率都將為無窮大，此時難以根據體系貢獻率對這些裝備進行比較，從而達不到利用體系貢獻率支持武器裝備發展論證評估的目的。

2）數值表征意義問題。上述公式的計算結果其實就是體系屬性的相對提升度，該計算結果只能說明體系屬性提升的相對程度，其大小與作戰需求沒有任何關系。例如:假設某艦艇編隊的偵察監視范圍（距離）需求為200 km、火力打擊范圍需求為250 km，若原體系的偵察監視范圍為90 km、火力打擊范圍為250 km，新體系的偵察監視范圍為180 km、火力打擊范圍為300 km，則偵察監視范圍屬性的體系貢獻率為1、火力打擊范圍屬性的體系貢獻率為0.2。可見，此時確實不能根據體系屬性貢獻率的大小判斷其與作戰需求之間的關系，即可能出現體系貢獻率較大但作戰需求滿足度較小、體系貢獻率較小但作戰需求滿足度較大的現象。

3）數值實際應用問題。上述公式的計算結果其實就是體系屬性的相對提升度，當該數值用于支持武器裝備發展論證評估時，可能會誤導決策者，偏離作戰需求這個根本牽引。例如:假設某艦艇編隊的偵察監視范圍需求為200 km，原體系的偵察監視范圍為100 km，若新體系1的偵察監視范圍為200 km，則它的體系貢獻率為1；若新體系2的偵察監視范圍為300 km，則它的體系貢獻率為2。此時，新體系1、新體系2雖然都滿足作戰需求指標，但它們之間的體系貢獻率相差1倍，這個差距極有可能誘使決策者對新體系2更加關注／認可，但實際上，在“夠用就行”的原則及經濟性等其他因素的考慮，新體系1極有可能被優先發展，因此，該體系貢獻率的大小不能成為裝備是否優先發展／選型的依據。

綜上所述，目前的體系貢獻率計算公式由于未能與作戰需求這個根據牽引有機結合起來，因此，用于支撐武器裝備的發展論證評估尚不夠全面。

1.2 體系屬性的選擇

目前，體系貢獻率計算中的體系屬性特征主要涉及體系的作戰能力、作戰效能、經濟性等方面的評估指標，且經濟性等方面的評估指標通常是在完成作戰能力、作戰效能等體系屬性評估之后作為約束條件存在的。下面主要討論在體系貢獻率評估中是否都需要選擇作戰能力、作戰效能作為核心體系屬性這個問題。

按照系統論的觀點，系統的能力是指系統在運動中使作用對象改變運動狀態的本領；系統的效能是指系統在運動中使作用對象運動狀態向預定狀態轉變的程度。因此，作戰能力描述的是“本領”或“潛力”的問題，是一個靜態的概念，是武器系統固有的屬性，對于某項具體的能力，與作戰過程無關。作戰效能則描述了特定條件下，武器系統被用來執行特定作戰任務所能達到預期目標的程度，是武器裝備系統在作戰過程中其作戰能力發揮的效果。所以作戰效能與作戰過程相關，是一個動態的概念。

當將作戰能力作為體系屬性用于體系貢獻率評估時，由于其為作戰體系固有的“靜態”屬性，易于計算；而當將作戰效能作為體系屬性用于體系貢獻率評估時，將存在下述問題:

1）從作戰效能角度得到的體系貢獻率評估結論的適用性有限。作戰體系的效能評估一般針對典型／特定的任務背景開展，且需要設置大量的假設條件，如果真實情況與這些任務背景或假設條件不一致，作戰效能評估結論將會難以適用，進而影響體系貢獻率評估結論的適用性。

2）從作戰效能角度開展體系貢獻率評估的計算復雜度大、時效性差。由于N件裝備A的體系貢獻率并不等于1件裝備A的體系貢獻率的N倍，裝備A＋裝備B的體系貢獻率在絕大部分情況下也不等于裝備A的體系貢獻率＋裝備B的體系貢獻率。那么，對于現有作戰體系而言，需要發展的裝備往往不止一個類型，每類裝備的數量也不止一個，并且不同類型、不同數量的裝備組合方案會非常多。目前，作戰效能評估主要依托仿真實驗開展，由于每次實驗只能評估某一個典型背景想定下的作戰效能，若要較為全面地評估作戰體系在某類典型背景想定下的作戰效能，則必須設計足夠多的想定來開展仿真實驗，工作量非常大，加上上述數量非常多的裝備組合方案，將導致基于作戰效能維度的體系貢獻率的計算復雜度大、時效性差。

3）作戰效能受仿真實驗樣本空間選取、實驗數據處理方式影響敏感。在典型背景想定下開展體系作戰效能評估，存在如何確定樣本空間數量、如何在大樣本仿真實驗結果中選取效能指標值等難題。如果以實驗樣本中效能指標的統計平均值作為貢獻率評估的標準，則貢獻率的大小會隨著樣本數量的變化而改變，且當樣本空間中的無效樣本數增加時貢獻率就會被降低；如果以實驗樣本中效能指標的最大值作為貢獻率評估的標準，則采集到的效能指標也僅僅是有限仿真樣本空間中的最大值，是相對（局部）最大而非絕對最大。可見，受樣本空間的大小、效能指標值的選取影響，從作戰效能角度難以準確、穩定地評估體系貢獻率。

可見，在體系貢獻率計算中，應該選擇作戰能力作為核心（主要）的體系屬性，作戰效能、經濟性等為非核心的體系屬性。

2 一種體系貢獻率計算方法

本節針對上述體系貢獻率計算方法中存在的問題，以支撐武器裝備發展論證評估為目的，在研究體系貢獻率內涵的基礎上，提出了一種體系貢獻率計算方法。

2.1 體系貢獻率的內涵

作戰需求是牽引武器裝備發展的根本動力［1］，是以推動武器裝備發展為目標的體系貢獻率評估的根本依據。一些文獻認為［3，10-11］，體系貢獻率從內涵上可以分為兩個方面:一是需求滿足度，即被評估的武器裝備所提供的支持滿足作戰體系機動、防護、打擊協同及信息協同能力需求的程度；二是能力（效能）提升度，即被評估的武器裝備納入和使用前后作戰體系能力（效能）的變化量（差值）或變化率（比值）。本文認為，能夠表示武器裝備“增替”可彌補作戰體系的現有體系屬性，與體系屬性需求之間的差距程度是體系貢獻率的首要目標，其次才是體系屬性的提升度。

2.2 體系貢獻率的表征

根據上述分析，以作戰需求為根本牽引，體系貢獻率的計算應該按照如下公式進行:

由于體系貢獻率計算的目的是評估“增替”裝備A對作戰體系的貢獻，即推動作戰體系的發展，因此，可認為分子不會出現負數；當分母即體系屬性差距值為0時，表示此時不存在作戰需求牽引，因此，無需“增替”裝備A，體系貢獻率為0；當分母小于分子，即體系屬性差距值小于體系屬性提升值時，表示此時完全滿足作戰需求，體系貢獻率為1。

可見，式（2）解決了上述遵循“相對貢獻度即貢獻率”思想給出的貢獻率計算式（1）存在的問題，且具有如下特征:

1）體系貢獻率與作戰需求牽引強相關，它能夠直觀反映“增替”裝備對作戰體系屬性需求的彌補程度，值越大就表示“增替”裝備對作戰體系屬性需求的滿足度越大，值為1時表示“增替”裝備的體系屬性已經完全滿足作戰需求。

2）體系貢獻率的取值范圍為［0，1］，它順應了人們對于貢獻率是用百分比表示的傳統思維，如在分析經濟效益中貢獻率就是用百分比表示。

3）當體系貢獻率的取值范圍為［0，1）時，該數值的大小與體系屬性的需求滿足度、提升度成線性遞增關系，即能同時直觀反映“增替”裝備對作戰體系屬性的需求滿足度、提升度。

4）當體系貢獻率的取值為1時，雖然不同的“增替”裝備在體系屬性的提升度方面可能存在差異，但因為體系屬性已經完全滿足作戰需求，在“夠用就行”的指導原則下，此時武器裝備發展論證評估需要重點考慮的是經濟可行性、技術成熟度等其他因素。

3 體系貢獻率評估流程

本節設計了面向武器裝備發展論證評估的體系貢獻率評估流程，并分析了需要解決的關鍵技術。

3.1 評估流程

根據上述分析可知:體系貢獻率評估應該遵循“以作戰需求為牽引、以能力評估為核心”的思路。據此，設計了面向武器裝備發展論證評估的體系貢獻率評估流程如圖1所示，主要包括軍事需求分析、裝備方案生成、體系貢獻率評估計算、裝備方案優化等4個階段。圖中4個階段的主要過程描述如下:

1）軍事需求分析階段:通過開展作戰體系的戰略環境、軍事威脅、使命任務等分析，得出體系作戰能力需求，再與通過體系作戰能力現狀分析得出的現有作戰能力比較，找出體系作戰能力差距。根據軍事需求而構建的作戰能力指標體系，相對比較固定，便于不同研究者評估出的體系貢獻率具有可比性。

2）裝備方案生成階段:針對體系作戰能力差距，找出能夠彌補這些差距的裝備，并在技術成熟度、經濟可行性、進度可行性等其他因素的約束下，生成多個裝備方案。單件裝備的體系貢獻率高低不能成為該裝備是否發展的理由，而以裝備方案為評估對象則使裝備發展論證更加科學，可明確需要發展的裝備及數量規模。

圖1 面向武器裝備發展論證評估的體系貢獻率評估流程

3）體系貢獻率評估計算:以體系作戰能力差距和裝備方案為輸入，進行以作戰能力為核心體系屬性的體系貢獻率計算與綜合評估，經過多輪評估后得到優化的裝備方案。

4）裝備方案優化:以體系貢獻率最大化為目標，根據評估結果，在考慮裝備技術可行性、經濟可行性、進度可行性等約束因素的情況下，對裝備方案進行調整，生成新的裝備方案，轉入下一輪體系貢獻率評估，直至得到體系貢獻率最高的裝備方案為止。

3.2 關鍵技術分析

根據上述面向武器裝備發展論證評估的體系貢獻率評估流程，可分析其需要解決如下關鍵技術:

1）作戰體系軍事需求分析技術。作戰體系軍事需求分析是一項涉及面廣、綜合性強、地位顯著、作用重大的工作，是武器裝備發展論證評估的前提和基礎，影響著武器裝備發展建設的全過程。目前，國內尚無可參考的法規性文件／標準，相關研究成果也很少；美軍在基于傳統威脅評估方法構建的武器裝備體系發展需求無法適應發展聯合作戰能力需要的情況下，針對一體化聯合作戰開發了聯合能力集成與開發系統（JCIDS，Joint Capabilities Integration&Development System）［17］，可為開展作戰體系軍事需求分析研究提供很好的參考。

2）作戰體系的作戰能力評估技術。該技術以作戰能力需求中的能力指標為基礎構建作戰能力指標體系，運用價值分析法、解析分析法、體系對抗仿真法、體系作戰推演等方法獲取作戰能力指標數據，對作戰體系的作戰能力進行評估。這里的作戰能力指標是從作戰能力需求分析中獲取的，有具體的物理含義，與指數法中的作戰能力指標有著本質的區別。

3）裝備方案優化技術。裝備方案優化技術是以最大限度地提高體系貢獻率為目標，并綜合考慮技術可行性、經濟可行性、進度可行性等約束因素，進而得到優選的裝備方案的技術。在該技術中，最重要的是如何基于這些約束性分析結果生成體系貢獻率大的裝備方案，運籌學中的（非）線性規劃方法可為該技術提供支持。

4 結論

開展武器裝備體系貢獻率研究，可為武器裝備發展論證評估提供重要參考。在剖析目前常用的體系貢獻率計算方法存在問題的基礎上，根據體系貢獻率的內涵提出了新的體系貢獻率計算方法，進而在選擇核心體系屬性的基礎上，明確了“以作戰需求為牽引、以能力評估為核心”的體系貢獻率評估思路，據此設計了面向裝備發展論證評估的體系貢獻率評估流程，并分析了該流程需要重點解決的關鍵技術。通過將體系貢獻率計算方法與評估流程運用于艦船對編隊裝備體系的貢獻率評估研究，初步驗證了其可行性。下一步，將在軍事需求分析、能力指標細化量化、裝備方案優化等方面開展深入研究，為構建科學、規范、實用的武器裝備體系貢獻率評估理論與方法奠定基礎。