基于PFT-COI方法的無人偵察機作戰效能指標體系構建

許欽羨，廖學軍，初欣陽

1.航天工程大學

2.特種作戰學院

3.32116部隊

為解決無人偵察機作戰效能評估指標設計中實戰指向性不強的問題，本文提出基于PFT-COI方法的作戰效能指標體系構建方法，首先介紹PFT方法和COI效能指標分解方法的基本原理，以及兩者之間的差異性與關聯性；其次基于PFT-COI方法，對無人偵察機作戰流程進行分析，明確任務流程中的關鍵作戰問題，解析關鍵作戰問題所須的效能指標；最后構建無人偵察機作戰效能指標體系，為相關單位后續開展作戰效能評估奠定基礎。

目前，研究人員嘗試構建具有全過程、多層次、多屬性等特征的指標體系，以求更加全面地描述無人偵察機的作戰效能。針對不同的裝備系統，研究人員須選擇相應的分析方法構建作戰效能指標體系。一些學者對具有明確任務過程的裝備系統進行研究，提出了基于PFT（Process-Focused Thinking）的指標體系構建方法，通過研究和分析裝備系統的作戰流程剖面，構建作戰效能指標體系，但是該方法側重于任務剖面分析，缺少對效能指標分解的研究；另有學者從裝備系統的關鍵作戰問題（Critical Operational Issues，COI）入手，參考美軍《指標開發標準實施程序》中的使命分解方法，構建裝備系統作戰試驗指標體系，此方法對效能指標開發過程進行大量分析，對如何從裝備系統作戰任務得到關鍵作戰問題的分析相對較少。針對上述問題，本文試從PFT方法和COI效能指標分解方法的差異性與關聯性著手，將PFT方法和COI效能指標分解方法相結合，以彌補單一方法的不足，并根據無人偵察機作戰任務特點，構建基于PFT-COI方法的無人偵察機作戰效能指標體系。

PFT方法的基本原理

PFT方法也稱過程中心法，是以過程為中心，建立綜合效能評估模型，其中，過程是指系統執行規定任務的完整流程。該方法對裝備系統作戰流程剖面進行分析，以不同分系統的單項功能在各個任務階段的有序工作表示復雜任務的執行情況，即PFT方法將裝備系統的作戰效能評估轉化為作戰任務完成所須分系統性能的綜合度量。有學者根據裝備系統的總體作戰任務流程，提出了基于PFT的效能指標分析方法，PFT方法的主體思路包括分解—轉換—約束—聚合四個階段，如圖1所示。

圖1 基于PFT方法的指標體系構建流程圖。

COI效能指標分解方法的基本原理

美軍《指標開發標準實施程序》提出的COI效能指標分解方法是，在過程分解、相互映射中使用一系列矩陣模型，來實現從使命目標到關鍵作戰問題，再到作戰能效指標的分解，以及作戰效能指標體系構建，如圖2所示。COI效能指標分解方法以映射矩陣系列模型構建多級映射關系，實現從作戰需求到可測性能的層層分解，得到的性能指標可以逐級追溯到效能指標，再到關鍵作戰問題，最后到使命目標。例如，矩陣模型A采用使命目標行和關鍵作戰問題列構建使命目標—關鍵作戰問題映射矩陣模型。如果使命目標行與關鍵作戰問題列相關，在映射矩陣模型A中相對應的交叉格內填加字母C（C代表相關性，Correlation），表示使命目標與關鍵作戰問題相互關聯。按照圖2中A、B、C映射矩陣模型的順序，逐級逐項類推分析，形成“使命目標—關鍵作戰問題—效能指標—性能指標”之間的關聯過程。

圖2 基于COI效能指標分解方法的指標體系構建流程圖。

基于PFT-COI方法的作戰效能指標設計流程

美軍在無人機系統作戰試驗需求開發中明確了關鍵作戰問題，對無人機系統的作戰模式和任務剖面（OMS/MP）進行定義，以確保無人機系統的作戰需求和任務描述映射出系統效能指標的完整性、合適性和可測性。同時，PFT方法也是一種將作戰任務需求轉變為試驗內容數據需求的常用方法，通常用于分析、規劃關鍵作戰問題。由此可見，PFT方法與COI效能指標分解方法在指標設計過程中有相關性。PFT-COI方法是在PFT方法的分解階段，引入關鍵作戰問題，在轉換—約束過程中運用美軍指標開發程序進行指標分析。依據PFT方法的四個階段內容，將PFT-COI方法重新劃分為提煉—轉換—分解—聚合四個階段，如圖3。

圖3 基于PFT-COI方法的效能指標分解過程圖。

無人偵察機作戰任務剖面分析

基于任務流程剖面的分析，一方面可以明確無人偵察機系統在實戰任務行動中所須要的分系統，而分系統在各任務階段發揮不同的作戰能力，反映了不同分系統對作戰任務的支持作用，為作戰效能指標選取提供客觀依據；另一方面，有利于對作戰效能的影響因素進行溯源分析，并有助于確定底層指標取值的量化方式與試驗方法。

無人偵察機典型作戰任務剖面包括六個層次，如圖4所示。

第一，上級作戰指揮部門將情報需求轉化為作戰計劃，無人偵察機操控人員將作戰計劃生成對應的指令，把相關數據參數加載到無人偵察機系統，并對整個系統進行測試。

第二，無人偵察機根據任務指令開始巡航，突破敵方防空預警、電磁干擾、火力打擊等威脅，直至飛抵任務區域。

第三，任務載荷分系統開機偵察，對任務區域內的目標進行偵察、監視、定位、信息存儲和預處理。

第四，無人偵察機根據所處位置及任務時效要求，將獲取的數據信息通過視距通信鏈路直接傳輸給地面控制站，或通過衛星通信鏈路間接傳輸給地面控制站。

第五，地面控制站對偵察數據進行處理，并傳送給上級情報中心，情報中心再次對數據進行分析和整理，形成無人偵察機情報產品，以滿足作戰情報需求。

第六，無人偵察機根據任務指令繼續執行偵察任務或返航。

無人偵察機關鍵作戰問題提出

由無人偵察機典型作戰任務剖面得到無人偵察機的六個任務流程，即準備與起飛—巡航—規避威脅—偵察監視—信息傳輸—返航與回收。針對每個階段中作戰部隊最為關注的能力需求，本節提出相應的關鍵作戰問題。

（1）準備與起飛、返航與回收階段的關鍵作戰問題

圖4 無人偵察機典型作戰任務剖面圖。

在此階段，作戰部隊關注分系統以及無人偵察機系統執行任務前后的可用性、可靠性等問題，并保證無人機順利起降和回收。本節將這兩個階段的關鍵作戰問題設置為“無人偵察機能否順利發射與回收”。

（2）巡航階段的關鍵作戰問題

在巡航階段，作戰人員關注無人機的航程、實用升限、巡航速度、續航時間等指標，這些指標代表了無人偵察機執行作戰任務的基礎能力。本節將巡航階段的關鍵作戰問題設為“無人偵察機有效戰位時間是多長”。

（3）規避威脅階段的關鍵作戰問題

在該階段，作戰人員關注無人偵察機系統和任務載荷分系統。在飛往偵察目標區的過程中，無人偵察機會遇到敵方防空預警、電磁干擾和火力打擊等威脅，考驗著無人機的戰場生存能力。本節提出關鍵作戰問題為“無人偵察機能否適應戰場環境”。

（4）偵察監視階段的關鍵作戰問題

在偵察監視階段，作戰人員關注任務載荷分系統。當無人偵察機到達目標區域時，機載任務載荷開機工作，對區域中的目標進行搜索、識別和定位。當確認目標后，無人偵察機開始執行偵察監視任務。本節提出關鍵作戰問題為“無人偵察機能順利對偵察目標進行定位并搜集目標信息嗎”。

（5）信息傳輸階段的關鍵作戰問題

在信息傳輸階段，作戰人員關注數據鏈路分系統。考慮到無人偵察機執行任務時，與地面控制站之間的距離非常遠，以及上級作戰部門對偵察目標情報的時效性要求，本節提出關鍵作戰問題為“無人偵察機能否實時傳回目標信息”。

（6）地面控制站及配套保障設備測試階段的關鍵作戰問題

除以上任務階段，作戰人員還須測試地面控制站及配套保障設備的相關能力，以及對無人偵察機全系統進行全面檢查。為此，本節加入關鍵作戰問題“作戰人員有能力操控和保障無人偵察機系統成功完成任務嗎”。

無人偵察機關鍵作戰問題解析

（1）矩陣模型A：構建作戰使命目標與關鍵作戰問題的映射關系

對于映射矩陣模型A中的無人偵察機系統作戰使命目標而言，關鍵作戰問題是解釋使命目標的關鍵信息。

本節根據如下情況分析矩陣模型A的映射過程。如果被解析的關鍵作戰問題為使命目標完成提供了幫助，那么關鍵作戰問題與使命目標具有一致性。若答案肯定，則使命目標與關鍵作戰問題之間確實存在映射關系。

對裝備系統的使命目標進行描述與說明是開發矩陣模型A的前提和基礎，而開發矩陣模型A的難點是，如何獲取正確的使命目標信息，這取決于可用信息的來源和質量。因此，有必要從權威典籍、相關準則等資料中獲取被測試系統的使命目標描述信息。本文在相關文獻已查到無人偵察機的使命目標描述信息，即無人偵察機主要對靜止和移動目標進行全天時偵察和監視，為所屬國家和軍隊提供目標獲取、目標引導、毀傷效果評估等信息。

從權威文獻資料中查到使命目標信息后，本節利用上節提出的6個關鍵作戰問題，構建映射矩陣模型A。

矩陣模型A的構建準則是，關鍵作戰問題的數量大于或等于使命目標的數量，即每個使命目標至少被一個關鍵作戰問題映射，每個關鍵作戰問題至少對應一個使命目標。表1為映射矩陣模型A的典型樣式，可使用不同的使命目標對映射矩陣模型A進行調整和完善。

表1 無人偵察機系統映射矩陣模型A。

（2）矩陣模型B：構建關鍵作戰問題與作戰效能指標的映射關系

映射矩陣模型B繼續對關鍵作戰問題進行分解，并構建關鍵作戰問題與作戰效能指標的映射關系。在上一節矩陣模型A的解析中，關鍵作戰問題已得到明確，因此矩陣模型B的關鍵作戰問題行創建工作已經完成，接下來的工作是對作戰效能指標列進行確認。一些文獻提出，以機動能力、自衛能力、通信能力等指標表征裝備系統的作戰效能。本文結合無人偵察機所擔負任務的特點，選取最適合幫忙解決關鍵作戰問題的作戰效能指標，以在矩陣模型B中構建關鍵作戰問題與作戰效能指標的映射關系。例如，COI1為無人偵察機能否順利發射與回收？在7個無人偵察機系統作戰效能指標中，出動能力可以回答COI1，因此在矩陣模型B中COI1與出動能力相互交叉的空格內填寫C，表示兩者之間的相關性。同理，戰場環境下的無人偵察機各項效能指標逐個對其他關鍵作戰問題進行回答，以此構建模型B中COI與作戰效能指標的映射關系。

矩陣模型B的構建準則是，作戰效能指標的數量一般超過COI數量，每個COI至少擁有一個作戰效能指標與之相映射。表2為映射矩陣模型B的典型樣式，可使用不同的COI對映射矩陣模型B進行調整和完善。

（3）矩陣模型C：構建作戰效能指標與性能指標的映射關系

本節利用矩陣模型C，完成指標分解過程中的最后一個映射階段。對矩陣模型B中的作戰效能指標進行分析，可以開發一系列性能指標，這些性能指標可以通過矩陣模型A、B、C的映射記錄，逆向追溯到關鍵作戰問題，再到使命目標。

在矩陣模型B中，COI解析出的作戰效能指標體現了裝備系統的特性，因此性能指標構建的過程一般都從裝備系統特性分析開始。如果性能指標屬于物理特性，例如機動性，那么須要對裝備系統的相關物理量（通常為定量指標）如巡航速度進行測試；如果性能指標屬于某種行為特性，例如“士氣”，那么須要對基于心理狀態變化而產生的行為或者某些合成動作等定性指標進行測試，如戰斗決心。在后續開展作戰效能評估時，定性指標的測試結果不便于進行量化處理，可將其轉換成范圍或程度進行評估，例如，“操控人員與裝備的結合程度是否對作戰任務完成產生影響？”，測試結果無論為是或者否，在后續作戰效能評估中均不便進行量化處理，可將該問題轉換成“在某種程度的人裝結合下，裝備適應戰場環境并完成任務的比例”，那么測試結果便能得到量化處理。因此，在矩陣模型C中對抗能力與人裝結合度相交叉的空格內填入C，表示兩者之間的相關性，依此構建矩陣模型C中其他作戰效能與性能指標的映射關系。

表2 無人偵察機系統映射矩陣模型B。

表3 無人偵察機系統映射矩陣模型C。

矩陣模型C的構建準則是：每項作戰效能至少對應一個明確的性能指標，每個性能指標的內涵特點鮮明，其測試結果能夠對裝備系統的物理量或行為特性進行評估，但是要避免指標間出現界限模糊不清、冗余重復或交叉包含等問題。表3為映射矩陣模型C的典型樣式，可根據不同情況調整和完善映射矩陣模型C。

作戰效能指標體系構建

根據無人偵察機系統典型任務剖面，本文提出關鍵作戰問題，通過映射矩陣模型A、B、C對關鍵作戰問題進行分解，得到無人偵察機系統作戰效能指標體系，詳見表4。本文構建的效能指標體系層次結構劃分清晰，得到的各級性能指標與關鍵作戰問題具有可追溯性。

表4 無人偵察機系統作戰效能指標體系。

總結

本文根據無人偵察機典型作戰任務剖面，建立基于PFT-COI方法的作戰效能指標體系。該體系包括關鍵作戰問題、作戰效能指標、性能指標三個層級，闡明了無人偵察機系統從作戰需求到指標分解的全程。本文創建的作戰效能指標體系既能追溯無人機的作戰使命目標與需求，使作戰效能指標更好地聚焦實戰運用，又分解出具有獨立性與可測性的底層性能指標，為相關研究人員后續開展作戰效能評估奠定基礎。