DoDAF建模與效能評(píng)估綜述

呂衛(wèi)民，張?zhí)扃昂悴ǎ?根，2

(1.海軍航空大學(xué) 岸防兵學(xué)院， 山東 煙臺(tái) 264001； 2.中國(guó)人民解放軍77120部隊(duì)， 成都 610000)

1 引言

體系一詞最早出現(xiàn)于1964年，有關(guān)紐約市的《城市系統(tǒng)中的城市系統(tǒng)》中提及“Systems within Systems”，體系通常可以理解為多個(gè)功能獨(dú)立、操作交互性較強(qiáng)的系統(tǒng)在一定約束條件集成的系統(tǒng)[1]。體系工程發(fā)端于20世紀(jì)90年代初期，國(guó)外以美國(guó)為代表的西方國(guó)家陸續(xù)提出C4ISR、DoDAF、MoDAF、NAF等體系結(jié)構(gòu)框架指導(dǎo)軍方開(kāi)展作戰(zhàn)體系設(shè)計(jì)；國(guó)內(nèi)于20世紀(jì)末以軍事問(wèn)題為切入點(diǎn)展開(kāi)體系需求、體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及體系評(píng)估等問(wèn)題研究。其中美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架(department of defence architecture framework，DoDAF)對(duì)于我國(guó)體系工程研究發(fā)展具有重要引導(dǎo)意義，DoDAF建模通過(guò)其統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)框架指導(dǎo)，進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)的描述，構(gòu)建信息鏈路的傳遞，但為確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，避免功能上的重復(fù)，進(jìn)一步指引和完善體系結(jié)構(gòu)乃至裝備發(fā)展，有效的體系效能評(píng)估具有重要意義。本文著重分析DoDAF開(kāi)發(fā)、應(yīng)用以及體系效能評(píng)估等問(wèn)題，為研究體系建模及體系效能評(píng)估提供思路與建議[2-5]。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

2.1 DoDAF建模概述

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以后，美軍逐漸意識(shí)到現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中體系作戰(zhàn)的重要意義，于1996年6月頒布C4ISR AF 1.0版本，至今通過(guò)版本更迭發(fā)展到2009年的DoDAF 2.0版本，該版本共8種視圖、52個(gè)模型，以數(shù)據(jù)分析為中心。2015年進(jìn)一步針對(duì)元模型(DM2)進(jìn)行11類(lèi)29項(xiàng)條目的修改，使其支持?jǐn)?shù)據(jù)的搜集、組織和存儲(chǔ)。DoDAF經(jīng)歷20余年的發(fā)展革新，逐步成為相對(duì)完善的體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)[6-10]。

分析近年國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)2009年以前基于DoDAF的體系結(jié)構(gòu)建模均采用4個(gè)視圖、26個(gè)模型的1.5版本；2009—2015年大多采用8個(gè)視圖、52個(gè)模型的2.0版本；2015年后的文獻(xiàn)大多采用引入DM2概念的2.02版本。如圖1所示為DoDAF 2.0中的8個(gè)視圖，其中橫向視圖為專用業(yè)務(wù)，縱向視圖為綜合業(yè)務(wù)，可分別根據(jù)能力需求、作戰(zhàn)需求、服務(wù)需求和系統(tǒng)需求構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)，也可組合4種專用業(yè)務(wù)構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)。

圖1 DoDAF中8個(gè)視圖Fig.1 Eight viewpoint of DoDAF

2.2 DoDAF建模分類(lèi)

基于DoDAF的體系結(jié)構(gòu)建模可分為基本裝備體系和作戰(zhàn)裝備體系兩類(lèi)[11]。

1) 基本裝備體系建模

基本裝備體系(對(duì)應(yīng)于裝備系列或型譜)，是指在一定時(shí)期內(nèi)所有裝備種類(lèi)和型號(hào)構(gòu)成的集合，是為全面展示裝備家底與發(fā)展藍(lán)圖而人為構(gòu)想的主觀體系。

例如，李大喜等[12]以能力和系統(tǒng)需求為牽引，從空基反導(dǎo)裝備體系需求入手，采用基于活動(dòng)的靜態(tài)模型描述其體系結(jié)構(gòu)，配合基于過(guò)程和對(duì)象的動(dòng)態(tài)模型描述其體系需求，通過(guò)體系結(jié)構(gòu)建模軟件AM實(shí)現(xiàn)DoDAF建模，該體系結(jié)構(gòu)建設(shè)以系統(tǒng)視圖中系統(tǒng)資源流描述SV-2和系統(tǒng)功能描述SV-4為核心，通過(guò)裁剪能力視圖、作戰(zhàn)視圖、數(shù)據(jù)和信息視圖中等多個(gè)模型進(jìn)行空基反導(dǎo)裝備體系描述；

高松等[13]以作戰(zhàn)需求為牽引，以當(dāng)前島礁防空反導(dǎo)作戰(zhàn)為研究背景，為應(yīng)對(duì)島礁遭遇防空威脅，通過(guò)防空反導(dǎo)電子對(duì)抗的電子支援、打擊和防護(hù)等作戰(zhàn)方式配合電子偵查、預(yù)警、干擾和欺騙等應(yīng)對(duì)來(lái)襲航空武器裝備，該文章主要通過(guò)裁剪作戰(zhàn)視圖和系統(tǒng)視圖中部分描述模型，并通過(guò)國(guó)內(nèi)某公司開(kāi)發(fā)的體系結(jié)構(gòu)建模軟件TD-CAP構(gòu)建島礁防空反導(dǎo)電子對(duì)抗裝備體系。

對(duì)基本裝備體系進(jìn)行體系建模主要針對(duì)現(xiàn)有裝備并通過(guò)開(kāi)發(fā)其能力，滿足現(xiàn)有作戰(zhàn)需求或通過(guò)現(xiàn)有裝備對(duì)未來(lái)作戰(zhàn)需求進(jìn)行推測(cè)、設(shè)計(jì)以支撐未來(lái)裝備發(fā)展。

2) 作戰(zhàn)裝備體系建模

作戰(zhàn)裝備體系(對(duì)于面向典型作戰(zhàn)任務(wù)的裝備編成方案)，是指為完成某個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)，由基本裝備體系內(nèi)各類(lèi)裝備構(gòu)成的有機(jī)整體，該體系通常不考慮人為因素。

例如，彭超韡等[14]以陸軍遠(yuǎn)程火力打擊作戰(zhàn)為背景構(gòu)建火力打擊體系(基于現(xiàn)實(shí)因素僅考慮單次打擊，故不考慮二次裝填等保障因素)，該作戰(zhàn)體系涉及層次多、范圍廣，故從偵查、指控、打擊、評(píng)估4個(gè)角度進(jìn)行分析，通過(guò)作戰(zhàn)、能力、系統(tǒng)和服務(wù)視圖中篩選出典型模型進(jìn)行頂層描述，如高級(jí)作戰(zhàn)概念模型OV-1、作戰(zhàn)活動(dòng)模型OV5-b、能力-活動(dòng)映射模型CV-6等，可為下一步發(fā)展武器裝備系統(tǒng)和具體研究各子系統(tǒng)提供分析思路；

王新堯等[15]以有/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)為背景設(shè)計(jì)了一種作戰(zhàn)模式，由于其作戰(zhàn)體系復(fù)雜、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)多，為克服其行動(dòng)盲目、組織混亂、控制不力等問(wèn)題，基于DoDAF針對(duì)系統(tǒng)功能、作戰(zhàn)活動(dòng)、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的信息交互及組織關(guān)系建立分析模型，對(duì)未來(lái)空中協(xié)同作戰(zhàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，并通過(guò)引入元模型概念進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后通過(guò)IBM Rational Rhapsody平臺(tái)基于統(tǒng)一建模語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)OV-5、OV-6c等模型動(dòng)態(tài)仿真并對(duì)其完整性、一致性進(jìn)行驗(yàn)證。

作戰(zhàn)裝備體系區(qū)別于基本裝備體系即該體系結(jié)構(gòu)僅針對(duì)某一特定情況下的作戰(zhàn)進(jìn)行建模分析，根據(jù)現(xiàn)有裝備或未來(lái)發(fā)展裝備對(duì)現(xiàn)在或未來(lái)某個(gè)典型作戰(zhàn)想定進(jìn)行分析。

2.3 國(guó)內(nèi)主要研究成果

不論是基本裝備體系還是作戰(zhàn)裝備體系，國(guó)內(nèi)關(guān)于DoDAF建模都是基于現(xiàn)有裝備或是對(duì)現(xiàn)有裝備種類(lèi)型號(hào)的組合探索，以能力需求為牽引對(duì)現(xiàn)有裝備進(jìn)行分析，或?qū)ξ磥?lái)裝備發(fā)展進(jìn)行設(shè)計(jì)。近年來(lái)協(xié)同作戰(zhàn)的概念越來(lái)越被重視，但我國(guó)體系工程的研究依然處于發(fā)展階段，大多是通過(guò)引用國(guó)外相對(duì)成熟的建模方法，或是對(duì)國(guó)外成熟方法的改進(jìn)，并未形成一套完整的、符合我國(guó)裝備應(yīng)用、發(fā)展的體系結(jié)構(gòu)框架，查閱國(guó)內(nèi)近五年與DoDAF建模相關(guān)的文獻(xiàn)，主要圍繞天基預(yù)警、偵查、探測(cè)等系統(tǒng)、有/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)和裝備保障體系等幾個(gè)特定問(wèn)題的分析。

1) 天基預(yù)警、偵查、探測(cè)等系統(tǒng)研究成果

萬(wàn)敏等[16]基于OODA作戰(zhàn)環(huán)理論梳理系統(tǒng)作戰(zhàn)流程，對(duì)天基海洋偵察監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行作戰(zhàn)應(yīng)用研究和頂層設(shè)計(jì)；彭耿等[17]基于OODA作戰(zhàn)環(huán)描述了天基偵查衛(wèi)星支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)過(guò)程，對(duì)偵查衛(wèi)星支援對(duì)海打擊體系實(shí)現(xiàn)了頂層設(shè)計(jì)；胡磊等[18]對(duì)天基預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)作戰(zhàn)背景進(jìn)行想定，根據(jù)作戰(zhàn)流程梳理了預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間信息關(guān)系，最后通過(guò)Petri網(wǎng)進(jìn)行模型一致性驗(yàn)證；簡(jiǎn)平等[19]對(duì)天基預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)。由于預(yù)警、偵查、探測(cè)等系統(tǒng)模型信息交換多、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，因此引入DoDAF建模方法。

2) 空基預(yù)警、偵查、探測(cè)、協(xié)同作戰(zhàn)研究成果

王新堯等[15]對(duì)有/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)體系進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)；由于無(wú)人機(jī)“集群”作戰(zhàn)一直存在于概念性設(shè)計(jì)[20]，呂迎迎等[21]對(duì)無(wú)人集群協(xié)同探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析并根據(jù)衛(wèi)星仿真工具包(Satellite Tool Kit，STK)驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)邏輯的互聯(lián)互通；喬心等[22]對(duì)多機(jī)協(xié)同探測(cè)系統(tǒng)作戰(zhàn)想定進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析并給出了體系結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證方法與過(guò)程；劉麗君等[23]對(duì)無(wú)人直升機(jī)協(xié)同對(duì)海作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行建模分析。與天基相同，空基預(yù)警、偵查、探測(cè)同樣存在節(jié)點(diǎn)多、信息交互復(fù)雜等特點(diǎn)，引入DoDAF具有一定指導(dǎo)意義。

3) 裝備體系保障體系研究成果

連云峰等[24]基于DoDAF對(duì)裝備維護(hù)保障體系進(jìn)行規(guī)范化描述，引入算例進(jìn)行評(píng)估；李文俊等[25]以分析裝備保障業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，對(duì)當(dāng)前裝備保障信息系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)；朱連軍等[26]為規(guī)劃陸軍裝備一體化維修保障信息系統(tǒng)，基于DoDAF進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建陸軍裝備維修保障信息化體系結(jié)構(gòu)。近年來(lái)陸軍裝備維修保障體制改革基本完成，陸軍各單位針對(duì)裝備維修保障的體系問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，但大多數(shù)設(shè)計(jì)僅針對(duì)信息系統(tǒng)，其保障體系結(jié)構(gòu)尚未完整。

4) 其他方向研究成果

個(gè)別單位及個(gè)人針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題同樣引入DoDAF，例如李大喜等[12]為分析戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈(tactical ballistic missile，TBM)助推段有效攔截問(wèn)題，引入DoDAF對(duì)空基反導(dǎo)裝備體系結(jié)構(gòu)和作戰(zhàn)需求進(jìn)行了研究分析；彭超韡等[14]以陸軍遠(yuǎn)程火力打擊體系作戰(zhàn)背景，建立了基于信息系統(tǒng)的遠(yuǎn)程火力打擊體系，為體系作戰(zhàn)提供了一種分析思路；王洪勝等[27]針對(duì)現(xiàn)代海戰(zhàn)中武器裝備難以單獨(dú)完成預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)的問(wèn)題，對(duì)艦載彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)、建模，為推動(dòng)其艦載導(dǎo)彈和艦炮發(fā)展和風(fēng)險(xiǎn)控制提供技術(shù)支撐；高波等[2]基于機(jī)載電子自衛(wèi)防御系統(tǒng)日益智能化和信息化問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有裝備機(jī)載電子自衛(wèi)防御系統(tǒng)進(jìn)行分析，為用戶、設(shè)計(jì)人員和測(cè)試人員提供統(tǒng)一的理解，提高了系統(tǒng)的重用性和可維護(hù)性。

DoDAF建模中的視圖模型構(gòu)建沒(méi)有嚴(yán)格先后順序，可根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇，建模過(guò)程中可通過(guò)多次迭代和驗(yàn)證評(píng)估以滿足設(shè)計(jì)需求并指引裝備發(fā)展。復(fù)雜系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題甚至體系工程問(wèn)題均可以引入DoDAF建模方法進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，供多方進(jìn)行決策。

3 效能評(píng)估發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)逐漸全域化、涉戰(zhàn)軍種多元化、武器裝備多樣化、軍事目的多元化，單一系統(tǒng)、單一武器裝備的效能評(píng)估或作戰(zhàn)效能評(píng)估無(wú)法滿足體系作戰(zhàn)背景下的評(píng)估需求，以體系工程的角度思考問(wèn)題十分重要[29]。DoDAF僅為體系工程研究提供了一種可視化模型建立的方法論，具體分析方法仍需探索，有效的評(píng)估對(duì)武器裝備設(shè)計(jì)和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，甚至直接影響作戰(zhàn)結(jié)果。

3.1 效能定義及分類(lèi)

目前對(duì)效能評(píng)估尚無(wú)統(tǒng)一定義，可理解為通過(guò)某一種規(guī)則途徑，在規(guī)定背景下對(duì)某個(gè)特定的作戰(zhàn)平臺(tái)、系統(tǒng)或體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)不同需求，效能通常可以分為以下幾種情況：?jiǎn)雾?xiàng)效能、系統(tǒng)效能和作戰(zhàn)效能[30]。

1) 單項(xiàng)效能評(píng)估

單項(xiàng)效能指某個(gè)武器裝備平臺(tái)或系統(tǒng)針對(duì)單一目標(biāo)時(shí)完成特定任務(wù)時(shí)具備的能力。例如某型導(dǎo)彈的毀傷能力、生存能力等，偵查探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)能力、抗干擾能力等均是單項(xiàng)效能。單項(xiàng)效能評(píng)估僅用作武器裝備研發(fā)或某項(xiàng)特定能力需求分析，隨著協(xié)同作戰(zhàn)概念的深入，在作戰(zhàn)中進(jìn)行單項(xiàng)效能評(píng)估將會(huì)逐漸減少。例如Dutta[31]以一個(gè)非機(jī)動(dòng)彈道導(dǎo)彈打擊單個(gè)艦船并對(duì)抗多個(gè)攔截機(jī)為作戰(zhàn)想定，通過(guò)概率論的方法計(jì)算分析反艦導(dǎo)彈防御效能。

2) 系統(tǒng)效能評(píng)估

系統(tǒng)效能是指在特定背景下，武器裝備系統(tǒng)完成指定任務(wù)的能力，比較典型的定義為美國(guó)工業(yè)界武器效能咨詢委員會(huì)(the weapon system effectiveness industry advisory committee，WSEIAC)提出的定義：一個(gè)系統(tǒng)滿足一組特定任務(wù)要求的程度度量。例如范俊方[32]綜合考慮了目標(biāo)檢測(cè)跟蹤能力、探測(cè)范圍和抗干擾能力三方面性能評(píng)估內(nèi)容，構(gòu)成組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)效能評(píng)估體系從而進(jìn)行系統(tǒng)效能評(píng)估。

3) 作戰(zhàn)效能評(píng)估

區(qū)別于系統(tǒng)效能評(píng)估，作戰(zhàn)效能需要考慮某個(gè)特定作戰(zhàn)背景下環(huán)境因素、人為因素等影響。為結(jié)合現(xiàn)代作戰(zhàn)特點(diǎn)，使評(píng)估更貼近作戰(zhàn)現(xiàn)實(shí)，通常以傳統(tǒng)系統(tǒng)效能評(píng)估方法為基礎(chǔ)，通過(guò)改進(jìn)分析更多因素。

3.2 效能評(píng)估方法研究進(jìn)展

通常情況下效能評(píng)估指系統(tǒng)效能評(píng)估，但近些年體系對(duì)抗概念的發(fā)展，人們逐漸將系統(tǒng)效能評(píng)估方法引入體系工程問(wèn)題中，區(qū)別于系統(tǒng)，體系具有復(fù)雜性、涌現(xiàn)性等特點(diǎn)，而且不具備嚴(yán)格的層次結(jié)構(gòu)，取而代之的是節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直接引入系統(tǒng)效能評(píng)估方法，對(duì)體系問(wèn)題的思考將會(huì)不全面，無(wú)法充分評(píng)估，為此一些研究人員通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)效能評(píng)估方法以達(dá)到體系效能評(píng)估的目的，通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)方法以充分考慮現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中更多因素。本文將系統(tǒng)效能評(píng)估方法大致分為經(jīng)驗(yàn)評(píng)估法、解析評(píng)估法、系統(tǒng)仿真法和其他方法，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)效能評(píng)估方法框圖Fig.2 Method of system effectiveness evaluation

1) 經(jīng)驗(yàn)評(píng)估法

通常評(píng)估可分別定性和定量2種方式，但是一部分指標(biāo)效能值難以量化描述，需要先驗(yàn)信息根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)專家打分進(jìn)行評(píng)估，典型專家評(píng)估法有專家打分法、群體多屬性決策法和聚類(lèi)分析法等。此外，一些解析法也是根據(jù)專家評(píng)估法進(jìn)一步通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)效能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，或通過(guò)定性定量相結(jié)合的方式進(jìn)行效能評(píng)估，典型方法有層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等。如邵云龍等[33]在構(gòu)建岸艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系后為驗(yàn)證其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型可行性，為實(shí)現(xiàn)層次分析法有效分析構(gòu)建判別矩陣，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)時(shí)效性、連通性、魯棒性、抗毀性和緊密性采用專家打分。

專家評(píng)估法應(yīng)用廣泛，但過(guò)于依賴歷史經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷導(dǎo)致評(píng)估時(shí)誤差較大，通過(guò)引入層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等解析方法可盡可能消除主觀因素的影響。

2) 解析評(píng)估法

在評(píng)估武器裝備體系效能中，解析評(píng)估法是目前應(yīng)用最廣泛的方法之一。解析評(píng)估法主要通過(guò)構(gòu)建指標(biāo)間的解析式進(jìn)行效能評(píng)估，解析方法種類(lèi)十分豐富，例如ADC法、SEA法、層次分析法、網(wǎng)絡(luò)分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等。

1965年，WSEIAC提出一種武器系統(tǒng)效能評(píng)估模型，依據(jù)可用性、可靠性和能力三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，即ADC(availability dependability capability，ADC)法。傳統(tǒng)ADC法評(píng)估模型相對(duì)簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展之后，出現(xiàn)了ARC模型、QADC模型、KADC模型和CADS模型等推廣模型，應(yīng)用于不同具體效能評(píng)估中，補(bǔ)充了環(huán)境因素分析、人為因素分析等[34]。例如趙曰強(qiáng)等[35]基于ADC法對(duì)防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)進(jìn)行效能評(píng)估，通過(guò)構(gòu)建多狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型克服傳統(tǒng)方法系統(tǒng)可靠性分析不充分問(wèn)題，又拓展能力向量突破效能指標(biāo)評(píng)估局限性，為ADC法進(jìn)行系統(tǒng)效能評(píng)估的基礎(chǔ)上提供了更加廣泛的分析思路。

系統(tǒng)有效性分析(system effectiveness analytic，SEA)是一種20世紀(jì)80年代由A.H.Levis等提出的效能分析方法，它可以全面、靈活的進(jìn)行系統(tǒng)效能分析，是一種綜合闡述系統(tǒng)、環(huán)境和使命等影響因素的動(dòng)態(tài)評(píng)估方法[36]。何希盈等[37]基于SEA法對(duì)水下無(wú)人航行器系統(tǒng)構(gòu)建了偵查效能評(píng)估指標(biāo)，并提出3個(gè)主要性能度量，最后結(jié)合具體實(shí)例對(duì)水下無(wú)人航行器的偵查效能進(jìn)行了動(dòng)態(tài)評(píng)估。

層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)于20世紀(jì)70年代由美國(guó)匹茲堡大學(xué)Thomas L.Saaty教授為解決美國(guó)國(guó)防部關(guān)于“工業(yè)部門(mén)根據(jù)國(guó)家福利貢獻(xiàn)大小進(jìn)行電力分配”課題而提出的一種層次權(quán)重進(jìn)而決策的分析方法[38]。該方法將問(wèn)題相關(guān)元素分解為目標(biāo)、準(zhǔn)則和方案3個(gè)層次進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定性定量結(jié)合的分析，以得到最優(yōu)方案。例如韓維等[39]針對(duì)航空母艦保障系統(tǒng)效能評(píng)估，提出改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)分析法(analytic network process，ANP)進(jìn)行權(quán)重判斷，考慮內(nèi)部指標(biāo)間的相互影響并建立網(wǎng)絡(luò)化指標(biāo)可拓評(píng)估模型進(jìn)行評(píng)估，并設(shè)計(jì)了加乘標(biāo)度法以驗(yàn)證一致性，該評(píng)估模型為航空保障決策和優(yōu)化提供了分析思路。

模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的系統(tǒng)效能評(píng)估方法，其通過(guò)模糊關(guān)系合成的原理將邊界定義不明確、不易定量描述的因素量化，通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象構(gòu)建隸屬度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，該方法在分析多層次、多因素問(wèn)題時(shí)評(píng)價(jià)效果好[40]。例如，舒濤[41]通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)復(fù)雜電子系統(tǒng)二次雷達(dá)進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建，在確定各指標(biāo)權(quán)重后采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行二次雷達(dá)系統(tǒng)效能的評(píng)估。國(guó)外對(duì)于模糊綜合評(píng)價(jià)的應(yīng)用也十分廣泛，例如Grzesik[42]利用模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)估飛行器系統(tǒng)效能，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真得到飛行速度、空投速度和攻擊角度與效能的關(guān)系。

3) 仿真評(píng)估法

基于仿真的效能評(píng)估方法是目前的發(fā)展趨勢(shì)，主要思路是根據(jù)體系對(duì)抗或復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)抗建立模型進(jìn)行仿真分析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)仿真結(jié)果，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行評(píng)估，仿真可以理解為評(píng)估的基礎(chǔ)，而評(píng)估是對(duì)仿真的具體應(yīng)用。復(fù)雜系統(tǒng)或體系對(duì)抗仿真的開(kāi)發(fā)方面，美軍處于世界領(lǐng)先水平，如聯(lián)合作戰(zhàn)系統(tǒng)(joint warfare system，JWARS)、海軍模擬系統(tǒng)(naval simulation system，NSS)、聯(lián)合模擬系統(tǒng)(joint simulation system，JSIMS)和戰(zhàn)區(qū)級(jí)戰(zhàn)役模型(theater-level campaign model，TLC)等[43]。近些年來(lái)國(guó)內(nèi)各研究院所和高校也根據(jù)軍事需求進(jìn)行各類(lèi)作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，此外信息化高度發(fā)展，基于信息流的仿真方法被廣泛研究，如系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是專門(mén)分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科，于1956年由麻省理工學(xué)院J.W.Forrester教授開(kāi)發(fā)，以反饋控制理論為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真分析，是一種定量分析復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的方法[44]。例如楊兵等[45]為分析網(wǎng)絡(luò)空間聯(lián)合應(yīng)急處置指揮體系，探索其關(guān)鍵影響因素，通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行指揮體系效能評(píng)估，并通過(guò)模擬仿真分析能力指標(biāo)效能參數(shù)，從而提出提高指揮體系效能的對(duì)策建議，在網(wǎng)絡(luò)空間聯(lián)合應(yīng)急處置的指揮體系方面提出了建設(shè)性的分析方法。

現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中武器裝備體系日趨復(fù)雜，待評(píng)估指標(biāo)增多，關(guān)聯(lián)性增強(qiáng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了一種方法，弱化系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)律、泛化能力強(qiáng)且學(xué)習(xí)收斂速度快，避免傳統(tǒng)評(píng)估方法中主觀因素影響大的問(wèn)題，使評(píng)估結(jié)果更全面、客觀[46-48]。杜秀麗等[49]為克服傳統(tǒng)系統(tǒng)效能評(píng)估方法中主觀性強(qiáng)，在構(gòu)建裝備保障系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系后，通過(guò)采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本，閾值滿足誤差后訓(xùn)練測(cè)試數(shù)據(jù)樣本，通過(guò)對(duì)比輸出值進(jìn)行效能評(píng)估，該方法一定程度上克服過(guò)于依賴專家打分的傳統(tǒng)評(píng)估方法，但RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)訓(xùn)練速度慢，容易陷于局部最優(yōu)值。

4) 其他方法

傳統(tǒng)的經(jīng)典效能評(píng)估方法被廣泛使用，隨著時(shí)代的發(fā)展也進(jìn)行了多種多樣的改進(jìn)，例如模糊ADC法、模糊AHP法等；此外在改進(jìn)傳統(tǒng)評(píng)估方法的基礎(chǔ)之上也產(chǎn)生了許多新興的評(píng)估方法，例如支持向量機(jī)評(píng)估法、控制論法、博弈論法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論法等[50]。

模糊ADC法，即改進(jìn)傳統(tǒng)ADC法并引入模糊綜合評(píng)判法以分析傳統(tǒng)ADC模型中的能力模型C，從而克服傳統(tǒng)方法中能力評(píng)估單一等問(wèn)題。例如宋星等[51]通過(guò)采用ADC效能評(píng)估法對(duì)合成旅的裝備保障體系進(jìn)行效能評(píng)估，通過(guò)可用度模型A和可信度模型D對(duì)保障系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析，又通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法分析能力模型C，得到了該系統(tǒng)的裝備保障能力。

支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)是Vapink于1995年提出的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法，該方法可以最小化經(jīng)驗(yàn)誤差，通常也稱為最大間隔分類(lèi)器。起初主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)分類(lèi)問(wèn)題中，近些年來(lái)隨著方法的發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用于效能評(píng)估研究中并取得了一定的成果[52-54]。例如楊健為等[55]引入最小二乘法并根據(jù)支持向量機(jī)回歸算法用于作戰(zhàn)效能的學(xué)習(xí)、評(píng)估和分析。在地地導(dǎo)彈武器系統(tǒng)效能的評(píng)估中，通過(guò)對(duì)比BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、經(jīng)典支持向量機(jī)算法和改進(jìn)支持向量機(jī)算法，得出差分進(jìn)化支持向量機(jī)算法評(píng)估武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能具備更高精度的結(jié)論。

4 結(jié)論

介紹了DoDAF建模基本理論及建模流程，針對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外基于DoDAF的軍事體系結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)歸納；對(duì)其相關(guān)技術(shù)應(yīng)用中的效能評(píng)估方法進(jìn)行概括，列舉了多種傳統(tǒng)和新興效能評(píng)估方法以及混合評(píng)估方法并分析其應(yīng)用。從實(shí)際應(yīng)用過(guò)程分析，DoDAF可以理解為是一種規(guī)范化描述體系結(jié)構(gòu)的方法，從能力需求、作戰(zhàn)活動(dòng)、實(shí)體系統(tǒng)等多角度對(duì)構(gòu)建的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但其本身不能驗(yàn)證評(píng)估，因此需要結(jié)合評(píng)估方法進(jìn)行分析，指引體系結(jié)構(gòu)的迭代設(shè)計(jì)以及結(jié)合裝備需求發(fā)展開(kāi)展研究。基于DoDAF的結(jié)構(gòu)建模可以對(duì)體系工程問(wèn)題進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，因此有效結(jié)合效能評(píng)估具有指導(dǎo)意義和發(fā)展前景。