系統彈性

李梓 謝汶姝 賈麗

摘要：本文回顧總結了傳統的保障效能評價指標體系，并將其劃分為通用型和專用型兩類。由于傳統的評價指標難以適應復雜裝備體系的性能降級和平滑恢復過程，本文提出采用系統彈性這一新型指標評價裝備體系的保障效能。

Abstract： This paper reviews and summarizes the traditional evaluation index system of security effectiveness， and divides it into two types： general purpose and special type. Because the traditional evaluation index is difficult to adapt to the performance degradation and smooth recovery process of complex equipment system， this paper proposes to use the new index of system flexibility to evaluate the security efficiency of the equipment system.

關鍵詞：系統彈性;保障體系;保障效能評估

Key words： system flexibility;security system;security effectiveness evaluation

中圖分類號：E917 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0008-03

0 ?引言

高新技術發展迅速，其以信息技術為核心，加快了世界軍事的變革，戰爭形態開始逐漸向信息化轉變，戰爭形態也演變成五位一體的聯合作戰，包括海、陸、空、天、電磁。信息化武器裝備會越來越優良，可想而知，未來戰爭將更智能化和信息化，武器裝備的生存空間將被無限擠壓，但戰場損傷可能會更加殘酷。隨著無人化智能化技術的發展，現代戰爭具有以下幾個特點：

第一，態勢全面感知，傳感技術與網絡傳輸技術的發展得以實現對海、陸、空、天的全面感知。

第二，裝備無人自主，裝備的無人化占比日益提高，改變了作戰力量的組成結構。

第三，指揮智能決策，指揮決策方式由以往的經驗決策逐漸向基于態勢感知數據的人工智能分析和決策轉變。

第四，裝備集群異構，裝備形成自主化的作戰集群與編隊，不同裝備間協同作戰，形成復雜的異構自適應對抗體系。

未來戰爭形態可想而知的復雜，在這種形勢下，為更好的發揮裝備體系的作戰效能，應建立與之相匹配的保障體系。閆旭等認為保障節點耦合形成的復雜網絡即為裝備保障體系。王文峰指出，裝備保障網絡是依托裝備保障設施，按照一定的要求和原則，把各類保障資源進行合理部署，從而形成的一個網絡化布局的保障體系。韓振等將研究重點放在了維修保障力量體系，其提出維修保障體系包括維修資源倉庫、維修指揮機構、維修單元等組成部分，它屬于一種復雜系統，構成原則是性能上相互補充、功能上相互聯系、結構上綜合集成。上述文獻體現了裝備保障體系的復雜網絡特性，指出裝備保障體系能夠在復雜環境下針對不同的高難度任務，利用自身的涌現效應和演化功能，及時將可能出現的問題解決掉。

針對復雜裝備保障體系，本文提出將系統彈性作為一個新的指標對保障效能進行評估。

1 ?保障效能評估指標回顧

保障效能是指裝備保障體系的功能、運行質量和保障效果的統稱，是裝備保障體系在訓練、作戰活動中綜合能力的體現，是裝備保障體系的組成要素、結構機制、運行狀態等的綜合反映。為對保障效能進行評估，文獻中針對不同系統采用了多種不同的指標體系。根據評估對象劃分，可將保障效能評估指標體系分為通用型和專用型兩類。

1.1 通用型指標體系

通用型指標體系是指度量保障效能的指標體系與系統的具體功能無關，可適用于各類系統。

上世紀60年代中期，美國工業界武器系統效能咨詢委員會WSEIAC提出了ADC模型，又稱為WSEIAC模型，當前在武器系統效能評估中是一種常用手段。該模型綜合各項參數分析了裝備系統的總體效能，其表達式為

E=A×D×C

式中，E表示武器系統的效能，A={a1，a2，…，an}為系統可用度，表示系統開始執行任務的瞬間處于可承擔任務狀態或可工作狀態的程度，一般用概率表示，ai（i=1，2，…，n）為開始執行任務時處于i狀態的概率;C=[cjk]j×k為系統的能力矩陣，表示系統與實際要求能力之間的符合程度，cjk為系統在狀態j下完成任務k的能力;D=[dij]i×j為可信度矩陣，表示系統在開始執行任務處于某一狀態而結束處于另一狀態的轉移性指標的描述，dij為開始瞬間系統處于i狀態而使用過程中轉移到j狀態的概率。

這一指標體系是一種基于系統狀態的度量方法，適用于對各類系統執行任務下的保障效能評估。多篇文獻采用ADC模型對軍用飛機[1]、軍事物流基地[2]、通信裝備[3]以及導彈武器系統[4][5]等不同系統的保障效能進行了評估。ADC方法通常基于平均故障間隔時間、平均修復時間、平均保障延誤時間等通用質量特性參數進行計算。

與ADC方法類似，周揚等基于一系列通用質量特性參數對軍用飛機的保障效能進行了仿真評估，選取使用可用度、能執行任務率和壽命周期費用作為戰備完好能力的評價指標，選取出動架次率、任務成功率、再次出動準備時間聯合壽命周期費用作為任務持續能力的評價指標，然后將戰備完好能力和任務持續指標綜合評價得到保障效能。這一指標體系也同樣適用于其他裝備系統。

1.2 專用型指標體系

專用型指標是指度量保障效能的指標體系與系統的具體功能和專用質量特性有關，一般難以應用于其他系統。

李贊等[6]在評估軍用機場體系設施作戰保障效能時建立了與軍用機場專用功能相關的指標體系，用機場體系總體數量、一二三線機場體系數量和機場密度、保障作戰飛機起降數量規模表示機場總體規模，用各機場體系覆蓋區域面積和各機場體系覆蓋度表示作戰覆蓋范圍，用指定時間內可出動的作戰飛機數量和單位時間內可出動的作戰飛機數量表示作戰布勢情況，然后將機場總體規模、作戰覆蓋范圍和作戰布勢情況三個指標綜合評估得到機場體系保障效能。

朱亮等在評估運輸勤務訓練場保障效能時也將指標分成訓練場建設和訓練場使用兩類，訓練場建設包括場地建設、器材建設和保障建設，訓練場使用則包括使用情況和使用效果兩類。

葛大江等將通信裝備維修保障效能劃分為通信裝備搶救效能、搶修效能、后送效能和通信器材供應效能。

專用型保障效能評價指標體系還運用于網絡電磁空間作戰情報保障效能、裝備保障指揮效能等，這類指標體系通常運用AHP法進行綜合評價。

2 ?系統彈性的計算與保障效能評估

上述指標體系通常將系統的狀態只分為正常和故障兩種狀態，但是對于復雜裝備體系來說，系統的狀態不止兩種，由于其功能的復雜性和系統自身的容錯性，在系統一個或多個部位發生故障后，并不會導致系統完全宕機，而是會出現性能降級但仍持續運行的狀態。同時，系統的恢復過程也不是瞬變的，而是通過多個故障的逐一修復而逐漸恢復正常的。為表示系統在出現故障后降級運行，并逐漸恢復的過程中，系統的保障效能，本文引入系統彈性這一新的保障效能評價指標。

彈性的英文單詞resilience最早來源于拉丁語的“resiliere”，意思是“回彈”。1977年Holling在其論文中將“彈性（resilience）”定義為“生態系統持久能力以及系統吸收變化和干擾后仍然保持種群或狀態變量之間的關系的能力”，從此將彈性一詞引入科學領域，彈性的定義不斷演變，逐漸細化，以適應在各個領域中的應用。

基礎設施的彈性是降低破壞性事件的量級和/或持續時間。一個彈性系統的效能取決于其預測、吸收、適應以及快速恢復自一個潛在的破壞性事件。信息物理系統的彈性是系統在受到攻擊時承受損失、平滑降級并以最小的損失恢復到初始狀態的能力。

經濟系統的彈性表示一種面對危害產生的內在的、適應性的響應，使得個體和團體避免一些潛在的損失。

為區別材料科學中的彈性，本文將這一指標命名為系統彈性。通過各領域對系統彈性的定義，可以總結出來，系統彈性能夠表征：

①系統對外部干擾的預測、抵抗、吸收能力，即對外部環境的適應能力;

②系統發生內部故障后性能平滑降級的能力，即不中斷運行、系統不崩潰的能力;

③系統發生性能降級后的恢復能力。

這三個方面即綜合保障工作對裝備體系運行起到的作用，因此系統彈性能夠度量保障工作的效果，進而評價裝備體系的保障效能。

裝備體系從發生故障到恢復到正常水平的過程如圖1所示。

■

圖1中從t0時刻到ts時刻的曲線表征系統的變化過程。Q（t）表示系統的性能參數隨時間t變化的曲線，系統正常工作時的性能水平為Q0，在t0時刻，由于干擾因素導致系統出現性能降級，性能水平最低降至Ql，從tl時刻系統性能水平開始回升，在ts時刻恢復至正常工作狀態。

Bruneau等為評價地震發生后社會組織彈性提出了彈性三角模型，用彈性損失度量系統彈性，彈性損失越大，表示系統彈性越差，如圖2所示。

3 ?結論

本文對傳統的裝備保障效能評價指標體系進行總結，劃分為通用型和專用型兩類指標體系。傳統的評價指標將裝備體系的狀態分為正常和故障兩種，已不適用于當前復雜的裝備體系。因此，本文提出了采用系統彈性作為指標評價裝備體系的保障效能。該指標能夠表征裝備體系在發生故障后降級運行和平滑恢復的過程，可作為傳統保障效能指標體系的有力補充。

參考文獻：

[1]祝華遠，馬乃蒼，崔亞君.基于ADC的軍用飛機保障效能模型[J].兵工自動化，2014（11）：17-19.

[2]陳明，荀燁，秦超，等.基于ADC法的軍事物流基地物資保障效能評估模型[J].軍事交通學院學報，2015，17（10）：46-50.

[3]竇曉杰，王小平，廖善良.基于ADC方法的通信裝備保障效能評估[J].火力與指揮控制，2016，41（7）.

[4]潘高田，周電杰，王遠立，etal.系統效能評估ADC模型研究和應用[J].裝甲兵工程學院學報，2007，21（2）：5-7.

[5]劉健，辛永平，陳杰生.基于ADC的彈道導彈防御系統效能模型[J].火力與指揮控制，2012，37（1）：47-51.

[6]李贊，王朝霞，隋昊.軍用機場設施作戰保障效能評價指標體系研究[J].重慶理工大學學報（自然科學），2018，32（09）：215-222.