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武博祎 芦翰晨 | 武器装备体系贡献度评估研究进展及展望
发布日期:2022-07-21 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

武器装备体系贡献度评估研究进展及展望

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哈尔滨工程大学经管学院  芦翰晨

摘 要:为了研究武器装备体系贡献度评估的发展现状和未来趋势,本文梳理并界定了武器装备体系贡献度评估的核心内涵。从研究方法和应用方向2 个角度总结了武器装备体系贡献度评估的研究现状,总体上概述了武器装备体系贡献度评估在理论研究、方法设计和实际运用中的最新进展。分析了武器装备体系贡献度评估研究中存在的不足,并从多种角度提出武器装备体系贡献度评估的未来研究展望。研究表明:武器装备体系贡献度评估是未来武器装备体系建设决策支撑的基本工具,可有效协调武器装备研制与体系建设发展之间的关系,并推动武器装备发展模式的全面创新。

关键词:武器装备体系;体系贡献度;作战能力;作战效能;体系建模;动态评估;规划论证;决策支撑

武器装备的跨越式革新引导了新军事的变革,高技术武器装备的科研建设成为了国家完善武器装备体系建设的一道新难题[1]。从信息化武器装备需求角度看,当前武器装备建设发展需具备较高的前瞻性、协同性和先导性,为解决传统“烟囱式”发展模式的固有问题,采用科学手段实现武器装备建设整体效益最大化具有至关重要的意义。而武器装备体系贡献度评估作为我军首次提出的科学分析工具,可为国家战略规划提供可靠的决策信息支撑,并构成武器装备论证、研发和使用等环节决策过程的基本依据。

本文从评估内涵、评估方法和应用方向3个方面出发,归纳总结国内外有关武器装备体系贡献度评估的研究进展,明确现有研究不足之处,探讨武器装备体系贡献度评估的未来研究方向。

一、评估内涵相关研究

(一)概念的提出与界定

2014年,习近平主席在全军装备工作会议上强调“坚持体系建设思想,以对作战体系的贡献率为评价标准,考虑和安排武器装备发展”[2]。经学者对国家指导方针的提炼与总结,以贡献度为导向的武器装备建设发展路径应运而生,并在军事作战领域首次提出了武器装备体系贡献度评估的概念,以期准确评判新型武器装备研发的必要性与可行性。武器装备体系贡献度评估相关研究处于初步探索阶段,其评估对象是武器装备,评估背景为武器装备体系,而体系贡献度则是评估目标。在现有可查文献资料中,研究学者常使用体系贡献度或体系贡献率2种表述方式开展相关研究,经对比分析,2种表述方式均源于对“Contribution rate”的翻译[3],其概念和内涵在一定程度上可以共用,为表述严谨,本文在后续研究分析中均使用“体系贡献度”进行表述。

国外研究学者虽未直接开展关于武器装备体系贡献度评估的相关研究,但提取出相似或相近的概念。美国国防部在1974年开始致力于构建基于净评估概念的装备及技术发展方法论[4]。美国兰德公司的研究报告中采用净影响概念对中美军事平衡进行打分[5]。Bjorkman 等[6]和Kometer 等[7]提出运用“系统在联合使命环境中完成联合任务所产生的贡献”决策装备发展路线。美国圣塔菲研究所[8]在复杂适应系统理论基础上运用体系作战能力及效能的变化程度衡量待评系统的贡献作用。根据国内研究学者的观点,武器装备体系贡献度评估的概念与应用背景、使命任务、作战能力等要素密切相关[9-10],基于不同视角下对武器装备体系的界定,学者们所提出的相关概念只存在微小的差异,但都着重考虑了装备与体系间的“局部-整体”关系,可以在很大程度上将概念进行统一或互换使用。基于此,本文采用范云龙等[11]基于“贡献-受益”视角提出的武器装备体系贡献度概念,即在武器装备体系中,如果将装备、系统或小型体系当作贡献者,则包含这种贡献者的所有武器装备体系都可成为受益者,其效益可通过多种体系属性进行度量,其度量结果可称为体系贡献度,而度量的过程则称为武器体系贡献度评估。

(二)评估的实施步骤

我国对武器装备体系贡献度评估的相关研究成果从2015年开始急剧增加,多数研究成果偏向理论研究,主要研究方向包括体系建模、指标体系构建和评估方法优化,不同学者对武器装备体系贡献度评估的使用目的和运用策略都存在较大差异,但可以就评估的基本实施步骤进行归纳和总结。

1.评估依据分析

对武器装备在体系中发挥的作用进行提炼与总结,依据体系发展相关规划、论证、需求等文件设计武器装备体系贡献度评估的实施方案,全面完成评估前期准备工作。

2.武器装备体系建模

根据评估目标及作战任务属性分析武器装备体系内部结构特征,采用科学建模方法有效体现体系结构内部关系及动态特性,构建武器装备体系贡献度评估的研究基础;

3.评估指标体系构建

通过评估指标反映武器装备及其关联要素的内在属性,并在综合性、全面性和重点性等设计原则基础上运用指标体系建立体系结构层次化的解析过程,形成武器装备体系贡献度评估的依据;

4.评估方法设计与优化

武器装备体系贡献度评估的本质是采用合适的方法度量体系关注的能力、效能或功能等特征的变化程度,通过设计科学有效的评估方法,满足武器装备体系贡献度评估对于体系复杂性、涌现性、动态性等特性的充分考量;

5.数据收集与评估分析

过多种渠道收集研究资料,使多种数据源形成可相互印证的证据链,有效提高武器装备体系贡献度评估分析的可靠性、科学性和有效性;

6.成果运用

利用评估结果为武器装备论证、采办等环节提供的决策信息支撑,并通过循环、迭代试验深度探究武器装备的应用功能及效益边界,促进武器装备体系贡献度评估工作的落地见效。

二、评估方法相关研究

武器装备体系的内部结构复杂,装备类型多样化且具有相互约束关系,任意评估对象因类型、功能和使命任务的不同都将导致评估的研究方向产生较大差异性,当前武器装备体系贡献度评估方法研究主要从体系的结构、能力和效能3 种视角开展。

(一)基于体系结构的武器装备体系贡献度评估

武器装备体系结构主要关注体系内部要素的组成关系,其装备贡献的本质表现为在作战对抗前提下,体系内部某一装备单元对体系结构冗余性、毁抗性等指标的影响程度。基于体系结构的主要评估方法可分为作战环、复杂网络法和结构方程模型(structural equation model, SEM)。

1.作战环

基于作战环的体系建模方法在作战领域已具备较成熟的应用基础,可结合一系列作战活动循环构建武器装备体系模型,并基于作战网络开展装备贡献的分析与评估。谢晓阳等[12]结合多任务、多种类、多功能视角提出一种基于作战环模型的武器装备体系贡献度评估方法,可以有效描述武器装备对体系功能的影响作用。作战环方法可以对复杂体系进行宏观描述,但是缺少对微观武器装备行为的分析。

2.复杂网络

复杂网络等网络科学相关方法在军事领域有较广泛的应用,可着重关注体系在宏观角度下的拓扑特性,计算较为简便。Li等[13]将基于武器装备体系的作战任务映射为一种复杂的时间作战网络,通过引入网络动态特性和装备异构特性对武器装备体系贡献度进行详细且精准的定量分析。复杂网络可以在网络结构特性视角下有效描述武器

3.构方程模型

SEM 方法特点是可以在数据统计分析的基础上,对体系内装备要素的因果关系进行估计和检验。刘铁林等[14]基于武器装备体系贡献度评估思想建立作战体系能力的结构方程模型,采用16种内外生变量的测量模型指导武器装备组合方案的优选决策。SEM方法可以描述变量之间的复杂关联关系,但对于体系内部武器装备间因果关系的解释能力较差,需要设定严格的假设提升评估结果的有效性和可追溯性。

(二)基于体系能力的武器装备体系贡献度评估

体系能力泛指武器装备体系的作战能力,其体系贡献度内涵表示为在一定的作战背景下,武器装备的引入、替换或革新对体系作战能力提升的贡献程度,其评估方法主要包括理想点法、灰靶理论和证据推理法。

1.理想点法

理想点法可以将武器装备体系贡献度评估转化为空间内部点的综合排序问题。王晓军等[15]利用理想点法构建防空体系与防空、抗击和效费比等指标间的映射关系,并基于拦截作战能力评估多种反集群无人机装备防御方案的体系贡献度,可有效支撑装备的论证决策。理想点法对于小型体系具备较高的计算效率,但难以处理复杂武器装备体系的大容量数据空间。

2.灰靶理论

灰靶理论是一种多因素统计分析方法,可利用灰色关联度描述体系内部武器装备间的多种对比关系。王文禹等[16]将船舶构件作为评估对象,采用基于灰靶理论的武器装备体系贡献度评估方法度量不同构件对船舶装备体系能力的影响程度,并以小线面双体船为案例对提出方法进行验证分析。基于灰靶理论的武器装备体系贡献度评估法难以获得可量化的最优解,需要结合其他数学手段保证评估结果的有效性。

3.证据推理法

证据推理法可有效处理基于不确定信息的复杂决策分析问题,并将武器装备体系贡献度评估结果转换成可量化的信度结构。Dong等[17]采用条件证据网络构建武器装备体系贡献度分析框架,并以体系需求满足度为评估标准计算不同层级能力需求间的逆条件置信度,进而实现武器装备体系贡献度的求解。证据推理算法可有效处理复杂武器装体系的评估问题,但难以避免主观信息对评估结果可信性的影响,且容易因信息量过大产生推理规则的数量爆炸问题。

(三)基于体系效能的装备体系贡献度评估

基于体系效能的武器装备体系贡献度评估方法依托于对体系特征属性值的影响分析,而这种特征属性值需要具备多样性和可量化性特点,这使得基于体系效能的评估方法成为了学者的重点研究方向,主要包括影响图法和探索性分析法。

1.影响图法

该方法通过一种类似决策树的影响图建立体系的状态方程,可动态性的实现武器装备体系贡献度的求解。Shan 等[18]基于模糊影响图实现武器装备体系建模,并通过效能分析量化军事作战任务的对抗结果,可有效判别多种战场环境因素的贡献影响。影响图法是一种非常高效的动态评估方法,对体系内要素关系刻画深刻,但建模方式较为复杂,解算过程计算量大。

2.探索性分析法

这种方法由兰德公司的Davis等[19]提出,通过考察输入因素不确定条件下作战效能的变化情况,进而评价关注因素的贡献程度。罗小明等[20]结合23种装备贡献从任务、能力、结构、演化四个维度构建武器装备体系模型,并提出了一种基于“探索性+”的武器装备贡献试验框架设计思想。探索性分析法可以较好的利用定制化特性开展循环、迭代的装备贡献仿真试验,但试验框架构建过程较为复杂,对体系涌现性、交互性等要素分析需求较高。

三、应用方向相关研究

在国家装备发展规划的推动下,学者们已在多种体系背景下开展武器装备体系贡献度评估研究,其主要研究体系涉及作战领域、技术领域和需求领域3 种应用方向。

(一)作战领域方向的应用

武器装备体系贡献度评估的核心应用目标是通过装备发展的科学规划全面提升体系作战能力,学者们围绕“陆海空天”一体化建设要求,在陆军、海军、空军和天基体系都开展了相关研究。其中,钱晓超等[21]以陆军全域作战体系为背景开展武器装备体系贡献度评估研究,将影响陆军作战对抗的关键能力作为待评“装备”,以五种红蓝方典型对抗场景为作战想定探究15种体系能力对作战对抗的贡献作用。宋贵宝等[22]通过武器装备体系贡献度评估分析舰载导弹对攻防作战任务的影响作用,并采用最优体系原则和遗传算法推演舰载导弹的最佳配置方案。毕文豪等[23]分解远程导弹作战体系内部各类武器装备的使命任务,利用模糊综合评估法和网络层次分析法量化6种体系能力之间的影响关系,可实现新型远程空空导弹研发方案的择优选择。乔凯等[24]深入探究新研高分辨率光学遥感卫星轨道对体系应用效能提升的贡献作用,并以遥感成像能力为标准构建指标体系,通过评判不同轨道下的综合成像能力实现最佳变轨策略的规划。

(二)技术领域方向的应用

在技术领域中,武器装备体系贡献度评估可以衡量新兴装备技术对技术体系先进性、冗余性和成熟度等特性的影响程度,为指导技术预研规划提供重要参考,可有效提升技术的管理和研发效率。其中,罗吉利[25]通过构建多类技术数据采集表描述技术体系内部装备技术的固有信息和装备技术间的关联关系,提出采用k-shell分解理论和影响力指标实现装备关键技术识别,可有效提升基于置信规则库的证据推理方法的计算效率,并以技术先进性为评估标准提出了一种横纵聚合的武器装备体系贡献度计算方法。常雷雷等[26]分别以技术体系的成熟度和满足度为标准设计武器装备体系贡献度评估方法,通过运用多视图的装备技术描述方法实现技术体系建模,可有效处理不确定条件下的多类评估信息并开展完备性的技术体系评估工作。

(三)需求领域方向的应用

武器装备体系贡献度评估可以根据不同的需求来源灵活变换评估对象、评估背景和评估目标,国内学者在不同的应用场景和任务需求下验证了武器装备体系贡献度评估的有效性。

1.在体系作战需求方面,王龙等[27]将武器装备体系贡献度评估应用于空空导弹的优选决策,通过基于防空作战体系的模型构建、指标体系设计和作战效能分析,从装备贡献角度评估了 “四代弹”优于“三代弹”的影响要素。

2.在体系建设需求方面,周鼎等[28]为推进天基对地武器体系建设发展,从作战效果、作战效率、作战损耗和体系规模效应4个角度构建作战需求满足度指标体系,并提出一种模糊综合证据推理方法实现武器装备体系贡献度的综合度量,可有效明确天基对地武器是否能够有效纳入体系并合理应用。

3.在项目管理需求方面,决策者需要对武器装备项目科研建设的各个阶段进行评价和管理。闫海港等[29]将武器装备体系贡献度评估与全寿命周期管理有机融合,界定了评估工作在规划论证、立项论证等阶段中的实施目标、应用原则和作用主体,并综合提出了完备的体系贡献度评估思路。

4.在科研决策需求方面,武器装备体系贡献度评估被用于对装备研发计划进行生成和遴选。卜广志[30]面向武器装备项目群的优选决策需求,采用体系贡献度为标准评估不同装备项目组合方案的先进性和经济性,并通过二维象限法对项目群进行遴选决策,实现运用科学手段支撑装备规划论证。

5.在装备定价需求方面,谢力等[31]运用基于效能的武器装备体系贡献度评估方法量化历史采购数据信息,运用超级决策软件构建体系能力分解模型,并基于装备价格制度对武器装备定价进行核算和检验,综合实现我国武器装备审价、定价及询价的软件设计优化。

四、存在不足之处与研究展望

(一)武器装备体系贡献度评估研究的不足之处

1.从现有国内外研究成果来看,学者较大程度上将研究重点放在武器装备体系贡献度评估的模型构建及方法设计层面,虽已有学者基于体系贡献度评估对新型装备需求论证的支撑作用开展初步探讨,但是对体系贡献度评估和武器装备科研建设活动的融合方式还未开展系统研究,对于评估活动的作用机理、落地实施和成果应用等研究还相对匮乏,制约了学者们对体系贡献度评估研究框架的理解,不利于以体系贡献度评估为标准推进武器装备体系建设发展;

2.武器装备体系贡献度评估是以客观准确的军事需求和使命任务为基本前提,力图引导体系建设避免类似装备重复制造且按需制造。现有武器装备的需求生成分析覆盖面不足,缺乏对武器装备内涵的标准化、规范化研究,对于遥感卫星、无人机等具备军民融合特征的武器装备类型的研究分析较为稀缺,忽略了武器装备本身的技术属性和应用属性,对武器装备体系内部要素的整体性、复杂性、对抗性等特点考虑不足;

3.武器装备体系贡献度评估中涉及大量定性、定量指标的模糊性计算,对于新型武器装备的论证决策,客观原因决定项目经理、专家和技术人员的经验知识是评估数据来源的重要组成部分,其主观因素对相关指标的选择、量化和定权等方面有较强影响,使得评估结果不具备较高的客观性。同时,当前武器装备体系贡献度评估研究多围绕静态评估方法展开,而作战任务中的武器装备运用受指挥、决策和控制等相关人员的实时影响,需采用动态评估方法体现作战对抗的演变过程,并通过循环、迭代的仿真试验度量武器装备对作战结果的贡献作用;

4.目前大多数研究都将评估背景建立在面向作战任务的武器装备体系之上,这使得体系贡献度评估的框架不具备普适性,仅能片面体现装备对提升作战能力的贡献作用,对于多维性的体系属性特征体现不全面,导致评估结果无法提供精确有效的决策支撑信息。同时,装备对系统或体系的贡献程度并能单纯由每一维度的贡献度量结果简单独立叠加形成,需要对非线性的评估结果提供有效的解释标准和运用方法。

(二)武器装备体系贡献度评估研究的研究展望

当前武器装备体系贡献度评估的研究还处于方法创新层面,如何将体系贡献度评估与武器装备科研建设有机融合,使武器装备体系贡献度评估成为支撑武器装备项目优选和发展规划的科学分析工具,为装备全寿命周期各阶段提供科学有效的决策信息支撑,是武器装备体系贡献度评估研究的根本落脚点。从目前的研究现状和不足之处来看,未来武器装备体系贡献度评估的研究重点应集中在以下几个方面:

1.基础理论的完善

从现有国内外研究综述来看,学者对以体系贡献度标准为主导参考依据的遥感卫星科研管理过程还未展开系统性的探究,制约了学者们对武器装备体系贡献度评估具体实施应用方式的理解,不利以体系贡献度为标准推进武器装备体系建设发展。

因此,为将体系贡献度标准与武器装备科研管理过程有效融合,需要从评估机制的顶层设计入手,形成一套成熟、可靠、标准且具有普适性的理论和法,充分推动科研主体之间的开展协同合作,以满足种类多样、功能不一的武器装备体系贡献度评估需求,并保证体系贡献度标准的落地见效。

综上所述,本文认为武器装备体系贡献度评估理论层面的完善首先要从基本的管理机制入手,逐步探讨体系贡献度主导的武器装备科研管理系统的运行规律,图1中展示了相关运行机制与管理系统发展阶段之间的作用关系。

图1 体系贡献度的基础理论研究方向

2.装备需求分析与评估维度的扩展与统一

武器装备体系贡献度评估的基本目标是最大程度提升体系的作战能力,并由作战任务需求牵引武器装备的科研建设。但需要指出的是,武器装备所指代的是武器装备体系结构内部的所有装备单元,其中大部分装备并未实际参与作战攻击环节,而是作为现代作战体系运行的关键保障,为侦察预警、指挥控制、信息处理、保障维护等环节提供稳定、可靠的技术支撑。此类武器装备已具备较高的军民融合发展趋势,在军用、民用和商用领域具有良好的应用前景,因此对武器装备的需求分析需着重关注应用领域的多维性和军民融合的协同性。

同时,现有研究中对武器装备所关联的作用体系与评估目标分析都较为单一,无法全面性的体现装备内在属性与体系需求之间的关系,对装备贡献作用的提取也不能片面的表现为对作战能力的提升,需求满足、技术提升、成本控制、体系兼容等体系属性特征都可作为遥感卫星装备体系贡献度评估的考量因素,因此需要面向武器装备内在特征开展多维度、多视角的体系贡献度分析,并给出综合性、全面性的评估结果作为信息支撑。

本文通过研究分析,针对武器装备类型的多样化和评估维度的多维化所设计的通用评估研究框架如图2所示。

图2 通用性武器装备体系贡献度评估框架

3.评估结果应用的拓展

体系贡献度评估结果是武器装备运用效果的真实反馈,可有效体现装备内在属性对于体系建设发展的多方面促进作用,全面理解武器装备体系贡献度评估结果可以指导相关人员在现实场景下科学、全面的运用装备,并通过多维度、多层次的评估分析和循环式、迭代式的结果运用深度探究武器装备功能和影响的边界,可面向体系发展规划、装备研发论证、装备采购定价、科研行业建设、军民融合发展和装备配置方案优化等多种需求场景提供决策信息支撑。基于此,如何构建武器装备体系贡献度评估在装备科研建设过程中的实施应用方式,实现在武器装备的论证、研制、试验和运用中建立有效的信息交互渠道,并积极促进评估成果的多元化应用是进一步深化研究的关键。

4.评估方法的优化与创新

作战任务牵引的武器装备体系贡献度评估要求最大程度上反映装备在真实环境中的运用结果,单以静态评估方法度量装备不具备完备性和客观性,评估方法的优化与创新需要紧密围绕动态评估思想,运用循环、迭代的仿真试验提升评估结果的有效性。同时,根据“无免费午餐”定理可知[32],现实中没有一种通用的评估方法适用于解决所有视角下的武器装备体系贡献度评估问题,因此应吸纳各种评估方法的应用优势,针对武器装备贡献的复杂特征,通过不同的评估视角及评估维度合理选择评估方法,并在此基础上,对数据处理、指标量化、动态评估、结果追溯等评估短板进行加强探索研究,构建科学、合理且有效的武器装备体系贡献度评估方法。

5.评估技术的完善与开发

武器装备体系贡献度评估方法研究可有效保证装备贡献分析在算法层面的可靠性和有效性,但作为一种新兴的科学分析工具,体系贡献度评估应具备更强的实用性和适用性,除在评估背景多维性方面的考量外,还应结合武器装备体系建模、评估模型设计、指标体系构建等要素构成更为完备的武器装备体系贡献度评估技术,实现武器装备贡献的全过程评估分析,并具备工程先进性和可开发性。同时,为保证所构建评估技术的落地见效,需要进一步结合作用机理分析和应用策略制定形成更为完善的评估链条,以立体、系统视角解决的体系贡献度评估在武器装备科研建设活动中的实施应用问题。

五、结论

(一)信息化条件下的武器装备体系具有较强的涌现性、交互性和网络化等特征,以体系贡献度为标准的武器装备科研建设路径具有良好的科学性与适用性,可有效支撑国家装备发展规划和军民融合发展战略,并在最大程度上降低国家资源浪费。

(二)武器装备体系贡献度评估的未来研究应在完善相关理论基础的前提下,基于决策工具开发流程逐步开展武器装备体系评估技术研究,以规划设计、技术开发和综合应用构建完备的研究框架,充分把握武器装备体系贡献度评估的实践路径。

(三)总体来看,当前研究成果多从工程角度探讨评估方法的优化与创新,而探索构建一种体系贡献度主导的遥感卫星装备科研管理系统,可有效将武器装备体系贡献度评估拓展到管理科学研究领域,以学科交叉融合推进武器装备建设创新发展。

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注:该文已被《哈尔滨工程大学学报》录用,并将在2022年第8期上刊载。文中图片来源于网络。




 
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