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〔摘要〕論述了作戰(zhàn)效能評估在裝備全壽命周期各個(gè)階段的重要作用，并根據(jù)工程裝備任務(wù)和功能的特點(diǎn)，探討了工程裝備作戰(zhàn)效能評估的研究方法。
關(guān)鍵詞：工程裝備 計(jì)算模型 作戰(zhàn)效能評估
1概述
隨著新軍事變革不斷發(fā)展和國家安全環(huán)境面臨復(fù)雜多變的局面，軍隊(duì)對武器裝備的要求越來越高。高技術(shù)武器裝備開發(fā)的特點(diǎn)是:開發(fā)周期長、費(fèi)用大、風(fēng)險(xiǎn)高，按照傳統(tǒng)武器裝備采辦方法，現(xiàn)代武器的開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本呈級數(shù)上升的趨勢。因此，必須改變傳統(tǒng)采辦方式，有效降低武器系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間、開發(fā)成本和最大限度的回避風(fēng)險(xiǎn)。
為了縮短從提出新的武器概念到新武器裝備形成戰(zhàn)斗力的周期、減小武器裝備采辦經(jīng)費(fèi)和風(fēng)險(xiǎn)，20世紀(jì)90年代末期，美國防部將建模與仿真技術(shù)視為進(jìn)行采辦改革的關(guān)鍵技術(shù)
之一，使建模與仿真作為一種資源，對采辦實(shí)施全過程的決策支持。武器裝備作戰(zhàn)效能評估、費(fèi)用及風(fēng)險(xiǎn)分析研究是軍事建模與仿真技術(shù)的基本組成和重要研究內(nèi)容，對武器裝備在全壽命周期各個(gè)階段的決策都起著重要支持作用。尤其是在裝備論證階段，已成為一項(xiàng)必不可少的研究內(nèi)容。在裝備論證和軍事系統(tǒng)工程領(lǐng)域，對武器裝備作戰(zhàn)效能評估的研究始終都極為重視，并取得許多研究成果。但在實(shí)際應(yīng)用上，還存在一些不足和不一致之處，從而限制其廣泛應(yīng)用。而對工程裝備，由于自身的特點(diǎn)還需要進(jìn)行多方面的深入研究。當(dāng)前存在的主要問題有:
關(guān)于作戰(zhàn)效能含義的解釋尚不統(tǒng)。作戰(zhàn)效能是武器裝備系統(tǒng)分析的基本概念，裝備作戰(zhàn)效能評估是武器裝備系統(tǒng)分析的項(xiàng)基本研究工作。但目前有關(guān)裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能的含義有多種理解和解釋，評估的方法也各不相同。
對主戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)效能評估研究多，而對保障裝備研究少。特別對硬殺傷裝備研究多，對軟殺傷裝備、C3I系統(tǒng)和保障裝備研究少。
對保障裝備作戰(zhàn)效能評估，從裝備自身范圍研究多，而從聯(lián)合作戰(zhàn)總體上研究少;在保障裝備自身范圍內(nèi)，研究種類裝備多，而研究裝備系統(tǒng)少。
適應(yīng)現(xiàn)代作戰(zhàn)，特別是信息化條件F作戰(zhàn)的研究成果少。從作戰(zhàn)樣式的描述、裝備作戰(zhàn)效能評估準(zhǔn)則以及主要算法大多是以機(jī)械化作戰(zhàn)為背景。
I.1作戰(zhàn)效能的含義
日前，有的把系統(tǒng)效能看作為作戰(zhàn)效能;也有的強(qiáng)調(diào)作戰(zhàn)效能是運(yùn)用裝備系統(tǒng)的兵力效能，既指在規(guī)定的條件下，運(yùn)用裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)兵力執(zhí)行規(guī)定的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，所能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的程度;還有的認(rèn)為裝備作戰(zhàn)效能是指武器裝備在對抗條件下發(fā)揮出來的作戰(zhàn)能力等綜合來看，裝備作戰(zhàn)效能強(qiáng)調(diào)的是武器裝備在作戰(zhàn)使用時(shí)發(fā)揮的效能，既從使用概念的角度或是在一定的作戰(zhàn)背景下來評價(jià)裝備系統(tǒng)，外軍也有稱之為使用效能這里所指的使用概念包括武器裝備和人的結(jié)合以及戰(zhàn)術(shù)、使用原則、編制和戰(zhàn)場環(huán)境等。
1.2作戰(zhàn)效能評估
評估指標(biāo)。為對不同的武器裝備體系和系統(tǒng)的方案進(jìn)行分析、比較，需要確定量度的指標(biāo)。武器裝備作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)與作戰(zhàn)任務(wù)緊密相關(guān)，因此也具有相應(yīng)的特點(diǎn)〔如:指標(biāo)要反映作戰(zhàn)的最終目的，作戰(zhàn)目的不同，其效能評價(jià)指標(biāo)也不同;指標(biāo)要反映作戰(zhàn)的隨機(jī)性，多用具有概率性質(zhì)的數(shù)字特征來表示;指標(biāo)要反映作戰(zhàn)的復(fù)雜性，具有層次性和多樣性。通常，作戰(zhàn)結(jié)果是用人員和裝備毀傷程度來衡量的，常用的作戰(zhàn)效能主要指標(biāo)如表1
評估方法。武器裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估是在一定的作戰(zhàn)背景下，結(jié)合一定的作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行的，作戰(zhàn)仿真是除實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)之外最為有效的方法和手段，因此通常使用作戰(zhàn)仿真方法來計(jì)算作戰(zhàn)效能指標(biāo).
工作步驟。裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估通常按下述步驟進(jìn)行:
a.分析任務(wù)和目標(biāo)。進(jìn)行裝備作戰(zhàn)效能評估，首先要詳細(xì)描述裝備的任務(wù)、目標(biāo)和
作戰(zhàn)使用的環(huán)境條件。為了準(zhǔn)確描述其任務(wù)、目標(biāo)和作戰(zhàn)使用的環(huán)境條件，應(yīng)該確定裝備的任務(wù)剖面。
b.確定評估要素。分析、研究作戰(zhàn)效能的構(gòu)成要素。通常，武器裝備作戰(zhàn)效能由兩大類要素描述，既戰(zhàn)斗效果、資源損耗。戰(zhàn)斗效果包括:對敵人員和裝備毀傷、進(jìn)攻推
進(jìn)提高、防御時(shí)間延長等;資源損耗包括:己方人員和裝備毀傷、彈藥消耗等。
c.確定評估指標(biāo)。分析、確定作戰(zhàn)效能構(gòu)成要素的定量表示。山于裝備系統(tǒng)使用目
的多重性，正確地選擇裝備作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)既是一件重要的工作，也是一件困難的工作。同樣，由于武器裝備本身的復(fù)雜性和作戰(zhàn)運(yùn)用的多樣性，作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)作為武器裝備系統(tǒng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通常是由一組指標(biāo)構(gòu)成的。正確地選擇效能指標(biāo)是裝備效能分析的關(guān)鍵步驟，要根據(jù)任務(wù)和目標(biāo)以及效能分析的目的來選擇。
d.建立評估模型。根據(jù)評估指標(biāo)建立計(jì)算模型。
e.分析與評價(jià)。根據(jù)作戰(zhàn)效能評估的目的進(jìn)行分析與評價(jià)。
2工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估要素分析
2.1工程保障任務(wù)分析
工程裝備屬于戰(zhàn)斗保障裝備，用于完成作戰(zhàn)上程保障任務(wù)，其任務(wù)性質(zhì)和目的是通過使用工程裝備實(shí)施各種工程措施保障聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)的完成。因此，對其完成作戰(zhàn)任務(wù)程度的量度，不僅要評估其完成上級下達(dá)的_I=程保障任務(wù)的程度;同時(shí)，還要評估其對完成聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)的影響、作用。可見，工程裝備作戰(zhàn)效能評估分析分兩個(gè)層次進(jìn)行。一是在作戰(zhàn)工程保障任務(wù)層次上，要對運(yùn)用工程裝備系統(tǒng)，完成規(guī)定的工程保障任務(wù)程度進(jìn)行評估分析;二是在聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)層次上，對完成整個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)戰(zhàn)果的影響程度進(jìn)行評估分析。由此，工程裝備作戰(zhàn)效能的評估要素由兩大類構(gòu)成:一類是工程裝備系統(tǒng)完成自身工程保障任務(wù)程度的度量，可稱為保障度類，屬直接評估要素;另一類是工程裝備系統(tǒng)對完成聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)戰(zhàn)果的影響、作用程度的度量，可稱為貢獻(xiàn)度類，屬最終評估要素。
2.2保障度類評估要素分析
保障度類評估要素屬直接評估要素。因此，其評估要素與一般武器裝備作戰(zhàn)效能評
估要素相同，也有戰(zhàn)斗效果、資源損耗兩類評估要素。工程裝備系統(tǒng)是完成作戰(zhàn)工程保障任務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，由多種類型的工程裝備構(gòu)成，完成不同類型的工程保障任務(wù)。而工程保障任務(wù)又有自身特點(diǎn)，各種工程保障任務(wù)是根據(jù)各階段作戰(zhàn)行動的需要而適時(shí)進(jìn)行的，在作戰(zhàn)時(shí)序上，各種工程保障行動是不連續(xù)的:另外，工程保障任務(wù)的屬性多為作業(yè)性質(zhì)，而且大多屬于非對抗性。從整個(gè)工程裝備系統(tǒng)分析，除地雷裝備具有直接毀傷作用，大多數(shù)工程裝備的戰(zhàn)斗效果不能用直接毀傷效果來衡量，只能用完成規(guī)定任務(wù)程度度量。對于地雷裝備，其直接毀傷效果在總的作戰(zhàn)毀傷中反映。因此，工程裝備系統(tǒng)保障度評估要素包括，完成任務(wù)程度的期望值、完成任務(wù)時(shí)間、工程裝備毀傷程度等。
2.3貢獻(xiàn)度類評估要素分析
由于工程保障任務(wù)的作戰(zhàn)目的是保障己方機(jī)動、遲滯敵方機(jī)動、提高己方生存力，對完成聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)程度的最終評估要素與通常作戰(zhàn)效能評估要素相同是:推進(jìn)速度、雙方主戰(zhàn)裝備毀傷程度、戰(zhàn)損比等。在對多種裝備方案進(jìn)行對比時(shí)，貢獻(xiàn)度類評估要素是上述要素的變化度。
3工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估模型
3.2工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系
根據(jù)上述評估要素分析，可建立如表2列出的評估指標(biāo)體系。
需要說明的是，裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標(biāo)主要用于不同類型武器裝備系統(tǒng)或不同編配方案的對比方面，而其絕對值往往并小具有實(shí)際意義。
3.2工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)計(jì)算模型
(1)作戰(zhàn)保障度。從上述分析可知，工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的直接評估要素是工程保障任務(wù)完成程度、完成任務(wù)時(shí)間、主要工程裝備的毀傷率。在不同方案對比時(shí)，給定相同的完成任務(wù)時(shí)間，建立工程裝備作戰(zhàn)保障度作為其作戰(zhàn)效能直接評估指標(biāo)，工程裝備作戰(zhàn)保障度是反映作業(yè)效果和裝備消耗的綜合性指標(biāo)。工程裝備作戰(zhàn)保障度用下式表示:
H=E/S
式中，H為工程裝備作戰(zhàn)保障度;E為工程保障任務(wù)完成率;S為工程裝備的毀傷率。
(2) 工程保障任務(wù)完成率E。由于作戰(zhàn)工程保障任務(wù)包括使用多種類型的工程裝備，完成不同類型的工程保障任務(wù)，工程保障任務(wù)完成率E，根據(jù)其完成各戰(zhàn)斗階段的各種工程保障任務(wù)完成率Ei來計(jì)算，即有
式中，Ei為各戰(zhàn)斗階段的各種工程保障任務(wù)完成率;wi為各種工程保障任務(wù)完成率的權(quán)重系數(shù)。
通常，戰(zhàn)斗階段可分為戰(zhàn)斗準(zhǔn)備階段和戰(zhàn)斗實(shí)施階段，每個(gè)戰(zhàn)斗階段又有各種具體的工程保障任務(wù)，如:開辟通路、布雷、構(gòu)筑急造軍路、架設(shè)橋梁、構(gòu)筑指揮所等。我們可以分別計(jì)算各項(xiàng)工程保障任務(wù)完成率E;，并分別確定其權(quán)重系數(shù)wi，即可求得工兵分隊(duì)的工程保障任務(wù)完成率E。本課題主要考慮戰(zhàn)斗實(shí)施階段的工程保障任務(wù)，如:直前破障、敷設(shè)路面器材、克服道路障礙、架設(shè)橋梁、布雷、構(gòu)筑指揮所等。
而各項(xiàng)工程保障任務(wù)完成率Ei為
式中，Roi為某項(xiàng)工程保障任務(wù)作業(yè)量; Ri為在給定時(shí)間內(nèi)完成的作業(yè)量。
(3)工程裝備的毀傷率Sg
式中，Ns為工程裝備總毀傷數(shù);No為工程裝備總數(shù)量。
(4)主戰(zhàn)裝備毀傷率Sz。由于不同的武器裝備其作戰(zhàn)能力及對作戰(zhàn)的貢獻(xiàn)各不相同，因此在評估主戰(zhàn)裝備效能時(shí)，不能簡單地進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，而采用武器裝備作戰(zhàn)能力指數(shù)來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。
式中，Zi為主戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)能力指數(shù)總毀傷數(shù);Zo為主戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)能力指數(shù)總數(shù)量。
式中，Zi為第i種裝備的單件作戰(zhàn)能力指數(shù):Ni為第i種裝備的數(shù)量;
M為武器裝備種類數(shù)。
式中，Ns為第i種裝備的毀傷數(shù)
5)毀傷交換率J
式中，Zs為藍(lán)方主戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)能力指數(shù)總毀傷數(shù);Zs紅為紅方主戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)能力指數(shù)總毀傷數(shù)
6)推進(jìn)速度
7）工程裝備作戰(zhàn)貢獻(xiàn)度。如上所述，在對多種裝備方案進(jìn)行對比時(shí)，工程裝備系統(tǒng)對完成聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)程度的貢獻(xiàn)度類評估要素是:提高推進(jìn)速度、提高敵方主戰(zhàn)裝備毀傷程度、降低已方主戰(zhàn)裝備毀傷程度及提高戰(zhàn)損比等。為便于綜合比較，亦可建立工程裝備作戰(zhàn)貢獻(xiàn)度作為綜合評估上程裝備系統(tǒng)對聯(lián)合作戰(zhàn)貢獻(xiàn)程度的指標(biāo)。
式中，G為f程裝備作戰(zhàn)貢獻(xiàn)度:T分別為不同方案推進(jìn)速度提高率·敵方主戰(zhàn)裝備毀傷提高率、已方主戰(zhàn)裝備毀傷降低率、戰(zhàn)損比提高率;Wi分別為各不的權(quán)重系數(shù)，其值根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)的目的確定。
8）工程裝備作戰(zhàn)效能指數(shù)。在不同方案對比時(shí)，為便于綜合比較，建立工程裝備作戰(zhàn)效能指數(shù)作為綜合評估工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的指標(biāo)。
X=H *G
式中，X為工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指數(shù)。
4聯(lián)合作戰(zhàn)工程保障仿真系統(tǒng)
由于很難進(jìn)行實(shí)兵、實(shí)裝檢驗(yàn)，武器裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估研究主要依托作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，以仿真系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)平臺.只有在極特殊的情況下，才有可能進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)驗(yàn)證。因此作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)是開展武器裝備作戰(zhàn)效能評估研究的基本手段和必備條件。為此，需要在工程裝備論證通用仿真環(huán)境下開發(fā)研制各種聯(lián)合作戰(zhàn)工程保障仿真系統(tǒng)。
4.1研制目的
開發(fā)研制聯(lián)合作戰(zhàn)工程保障仿真系統(tǒng)的目的是:在聯(lián)合作戰(zhàn)背景下，進(jìn)行工程兵分隊(duì)遂行工程保障任務(wù)仿真，為研究工程裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能，提供技術(shù)支撐。
4.2技術(shù)體制
仿真體系結(jié)構(gòu)。聯(lián)合作戰(zhàn)工程保障仿真系統(tǒng)采用分布式仿真技術(shù)的高層體系結(jié)構(gòu)HLA,包括:規(guī)則(IEEE-P1516 );接照規(guī)范(IEEE-P I 516.1):對象模型模板IEEE-P1516.2
(2)軟件工程。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。
(3)開發(fā)平臺。
硬件平臺:PIII650, 256MB內(nèi)存、32MB顯存、20硬盤、100MB網(wǎng)卡;
操作系統(tǒng):Windows NT 4.0/ Windows 2000;
開發(fā)語言:Visual C++ 6.0;
運(yùn)行支撐軟件:KD-RTI;
對象模型模板:KD-OMDT o
4.3聯(lián)邦組成
聯(lián)合作戰(zhàn)工程保障仿真聯(lián)邦由紅方仿真成員、藍(lán)方仿真成員、戰(zhàn)場環(huán)境方和管理控制方4類仿真成員、仿真運(yùn)行支撐環(huán)境及資源庫組成。
