基于能力解析的体系贡献率评估方法

张璇子; 潘韬丞; 刘天坤; 孙磊

doi:10.3969/j.issn.1673-3819.2024.06.024

指挥控制与仿真 >

2024 , Vol. 46 >Issue 6: 152 - 160

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2024.06.024

建模仿真与评估

基于能力解析的体系贡献率评估方法

张璇子 ,
潘韬丞 ,
刘天坤 ,
孙磊

展开

陆军航空兵学院某研究所, 北京 101100

张璇子(1984—),女,硕士,工程师,研究方向为航空装备仿真评估。

潘韬丞(1994—),男,硕士,工程师。

Copy editor: 李楠

收稿日期: 2023-07-26

修回日期: 2024-01-12

网络出版日期: 2024-11-26

收起

Research on contribution rate evaluation method based on capability analysis

ZHANG Xuanzi ,
PAN Taocheng ,
LIU Tiankun ,
SUN Lei

Expand

Army Aviation Research Institute, Beijing 101100, China

Received date: 2023-07-26

Revised date: 2024-01-12

Online published: 2024-11-26

Fold

摘要

针对当前装备体系贡献率评估缺乏有效快速手段的问题,围绕装备体系论证与评估需求,根据“任务-能力-装备”思路提出一种基于装备体系作战能力解析计算的体系贡献率评估方法。该方法通过有效建模装备性能-体系功能-作战能力之间的映射聚合关系,基于装备性能指标参数和装备体系编配构成快速有效地计算出装备体系作战能力,并评估得出新研装备对装备体系作战能力提升的贡献率。同时,根据典型作战场景通过仿真评估法对能力解析法评估结果进行验证以检验该方法可行性,为装备论证评估提供参考依据,辅助支撑装备体系规划。

关键词： 体系贡献率; 装备性能; 作战能力; 仿真验证

本文引用格式

张璇子 , 潘韬丞 , 刘天坤 , 孙磊 . 基于能力解析的体系贡献率评估方法[J]. 指挥控制与仿真, 2024 , 46(6) : 152 -160 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2024.06.024

Abstract

Aiming at the problem of insufficient fast and effective methods for the equipment contribution rate evaluation,this paper revolves around the requirements of the equipment system demonstration and evaluation, proposes an contribution rate evaluation method based on the combat capability analytical calculation of equipment system according to “mission-ability-equipment” train of thought.Through effective modeling of the mapping and aggregation relationship for equipment performance-system function-combat capability, this method calculates the combat capability of equipment system quickly and effectively based on the equipment performance parameters and system composition, and evaluates the contribution rate of the newly developed equipment to the improvement of the equipment system combat capability. Meanwhile, the simulation evaluation method was used to verify the results for the feasibility of this method according to the typical fight scenario. This research can provide reference for equipment demonstration and evaluation, and provide auxiliary support for equipment system planning.

Key words： contribution rate evaluation; equipment performance; combat capability; simulation verification

体系贡献率是装备在作战体系构成中,对提升体系作战能力或作战效能产生的贡献程度^[1]。作战体系是由任务过程中功能作用相关的武器装备组成的系统,体系作战能力是指作战体系具备完成任务的本领,体系作战效能是指作战体系实现完成任务的程度。二者相比较而言,装备体系作战能力稳定能反映装备体系自身固有属性和能力,装备体系作战效能动态描述了装备体系实际完成任务的情况。装备体系作战能力概念上相较于体系作战效能更加静态,装备对体系作战能力贡献主要体现在提升作战能力的程度上,对体系作战效能贡献主要体现在增强作战效能的发挥上。

解析法用函数表达式来描述各个指标间的映射关联关系。基于解析法进行体系贡献率评估的思路是:构建能力指标评估体系—基于解析法建模—计算能力指标值—根据权重系数加权汇总—评估得到体系贡献率^[2]。罗鹏程等采用加权和与加权积等聚合算法对能力指标进行“与”和“或”关系计算得到体系作战能力^[3],从能力、连接性、冗余性3个角度对贡献率进行描述,研究表明,3种贡献率的量级存在差异,因此,在进行多类型贡献率评估时,需要考虑其评价准则灵敏性函数灵敏度的影响^[4]。

通过仿真法构建体系作战场景,实现仿真推演验证,根据仿真数据对作战效能动态评估和评价装备体系贡献率。李兴兵等通过分布式仿真实验根据作战想定开展仿真推演,并采集仿真数据,对仿真数据通过效用函数计算得到体系的综合能力和效能。作战仿真通过建立相对逼真的仿真对抗环境来计算武器装备贡献率,但贡献率目前限于定量值计算,难以对定性信息进行描述^[5]。

针对装备体系规划论证工作中仿真系统构建较慢、仿真模型置信度不高等问题,本文紧密围绕装备论证与评估需求,以“任务-能力-装备”的评估整体思路提出基于能力解析计算的体系贡献率评估方法,实现新装备对整体作战装备体系的贡献率快速有效的计算,初步支撑装备论证需求。

装备体系作战能力是指在典型运用场景、正常作战运用情况下,装备体系支撑完成作战任务的整体能力。本文通过选择紧密相关装备体系作战能力的参数,对装备体系作战能力指标值利用解析法转换计算。该方法能够根据装备体系的具体构成、编配和装备性能指标参数,快速有效地计算出装备体系作战能力,根据新研装备加入装备体系前后体系作战能力值的差异,计算新研装备对装备体系的贡献率大小。

1 基于能力解析的体系贡献率评估设计

装备体系是装备总体结构面向作战能力的反映,根据作战任务,分析执行该项任务对装备体系作战能力的需求,构建满足该需求的作战装备体系,包括具体装备构成、编配等。同时实现“能力域”向“装备域”的转换,通过装备功能和性能将能力指标与装备体系建立关联关系。

作战能力是面向使命任务目标时装备体系所需具备能力需求的体现,体系功能是面向作战能力构建时装备体系所需具备功能组成的体现,装备性能是面向体系功能实现时装备体系所需达到性能要求的体现。基于自上而下逐层分解的思路,从分析使命任务开始,按照“能力层-功能层-性能层”对该作战装备体系能力进行逐层分解,构建完成其任务所需的作战能力、体系功能和装备性能指标,以建立多层级体系能力评估指标体系。

基于体系能力评估指标体系进行计算,以往利用解析法可基于单装性能值指标通过相关函数公式对单装作战能力进行计算,但考虑装备体系作战的复杂性和涌现性,计算装备体系作战能力需借助装备体系的功能和性能指标完成。因此,基于自下而上层层聚合的思路,对装备体系作战能力指标值进行计算,通过体系功能层,实现装备个体性能到装备体系功能之间的聚合,通过构建装备体系功能到装备体系作战能力之间的关联映射,解决装备个体性能-装备体系功能-装备体系作战能力之间的层级聚合问题。

综合考虑作战装备体系的具体构成、编配,从单个装备的性能指标参数出发,研究性能指标层-功能指标层-体系能力层的逐层聚合关系,最终映射到装备体系作战能力上。根据新研装备加入作战装备体系前后体系作战能力的变化情况,以增量、比值、满意度等方法评估新研装备对作战装备体系的贡献率。体系贡献率评估整体思路如图1所示。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图1 基于能力解析的体系贡献率评估思路

Fig.1 Evaluation idea of contribution rate evaluation based on capability analysis

2 体系贡献率评估指标体系构建

通过研究“作战能力—体系功能—系统性能”各层次间相关影响性,本文基于作战任务,根据系统性能、体系功能、作战能力构建评估指标体系,该指标体系考虑武器装备物理特性,通过对武器装备作战能力计算,对比分析武器装备对装备体系的贡献率^[6]。

构建评估指标体系时,能力指标体系与装备体系之间通过装备的性能指标联系在一起,建立能力指标与性能指标间的关联需要构建体系的功能层。体系的功能层指标可看作能力在某一领域的体现,反映了多种不同型号的装备协同作战时各装备个体对能力支持程度的综合体现,具体构建步骤如图2所示:

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图2 “能力—功能—性能”多层评估指标体系

Fig.2 “Capability-function-performance” multi-layer evaluation index

①根据作战使命任务,构建所需的能力指标体系,将其分解到底层能力指标;

②根据底层能力指标,考虑支撑该底层能力指标实现的装备体系构成和所表现出的体系功能特征,提出体系功能层指标;

③根据体系功能层指标和该底层能力指标下的装备体系构成,提出各装备个体支撑该项功能所需的性能指标。

3 基于性能-功能-能力聚合的体系贡献率计算评估

根据上述评估指标体系,本文通过研究装备体系能力、体系功能与性能指标的映射关系,实现对装备体系作战能力的层级聚合计算,基于作战能力计算新装备对装备体系的贡献率,形成基于能力解析的装备体系贡献率评估方法,如图3所示。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图3 “性能—功能—能力”层级聚合

Fig.3 “Performance—function—capability” level aggregation

3.1 性能-功能-能力聚合模型

3.1.1 性能层-功能层聚合

各型号装备功能层指标=装备单元性能指标行为化聚合计算,以武装直升机为例,部分典型功能行为可基于性能数据函数化定义^[7],由于保障方面效能考虑因素和计算方式与其专业领域紧密贴合,较为复杂,故本文暂未考虑。

1)空地导弹攻击

A^空地导=K_导× $D S D K$ × $M m a x 导$ × $G D G K$ × $n 导$

式中:K_导为制导方式,取值原则为:有线指令制导取0.7,无线制导取0.8,波束制导取0.9,全自动寻的取1.0;D_S为射程,D_K为基准射程,取2 km;

M m a x 导

为导弹最大速度,Ma;G_D为战斗部重量,G_K为基准重量,取5 kg;n_导为挂载导弹数量。

2)火箭弹攻击

A^箭= $D f D K$ × $M m a x 箭$ × $1 A s$ × $G D G K$ × $n 箭$

式中:D_f为有效射程,D_K为基准射程,取20 km;

M m a x 箭

为火箭弹最大速度,Ma;n_箭为挂载火箭弹的数量,枚;A_s为火箭弹散布精度,通常用圆概率偏差表示;G_D为战斗部重量,G_K为基准重量,取5 kg。

3)雷达探测

E^雷达= $D 0 D K$ × $β S β K$ ×P₀×K_探

式中:D₀为有效距离,D_K为基准距离,取4 km;β_S为总搜索方位角,β_K为基准方位角,取360°;P₀为发现概率;K_探为设备系数,对于雷达来说,测距器取0.3,无角跟踪能力雷达取0.5,圆锥扫描雷达取0.6,单脉冲雷达取0.7,脉冲多普勒雷达取0.8~1.0。

4)光电探测

E^光电=ln((D_{电视探测距离}/ $D 电视探测距离 K$ )(D_{电视识别距离}/ $D 电视识别距离 K$ )+(D_{红外探测距离}/ $D 红外探测距离 K$ )(D_{红外识别距离}/ $D 红外识别距离 K$ )+(D_{激光探测距离}/ $D 激光探测距离 K$ )(D_{激光照射距离}/ $D 激光照射距离 K$ ))

式中:

D 电 视 探 测 距 离 K

为基准距离,取10 km;

D 电 视 识 别 距 离 K

为基准距离,取8 km;

D 红 外 探 测 距 离 K

为基准距离,取7 km;

D 红 外 识 别 距 离 K

为基准距离,取5 km;

D 激 光 探 测 距 离 K

为基准距离,取10 km;

D 激 光 照 射 距 离 K

为基准距离,取8 km。

5)飞行机动

B_飞行机动= $V m a x V K + H d H K + N y m a x - N y m i n N K + V y m a x V Y K$

式中:V_max为最大速度,V_K为基准速度,取300 km/h;H_d为动升限,H_K为基准升限,取5 000 km;N_y_max为最大正过载,N_y_min为最小负过载,取g,N_K为基准过载差,取4;V_y_max为最大爬升速率,V_YK为基准爬升速率,取10 m/s。

6)隐蔽防护

X^隐蔽= $13 S K S 0 0.25 + l K × w K × h K l × w × h 0.25 + S$

式中:S₀为桨盘面积,S_K为基准面积,取150 m²;l、w、h分别为直升机的几何长、宽和高,l_K、w_K、h_K分别为基准长、宽和高,取10 m、2 m、2 m;S为闪光系数,取值视F_f值而定,即

S= $1.0 F f 22 H z 0.79 F f ≤ 10 H z 0.79 + 0.05 (F f - 10) 3 10 H z F f ≤ 22 H z$

式中:F_f=n_p×w_x,n_p为旋翼桨叶片数,w_x为旋翼转速。

7)装甲防护

D^装甲= $0.1 动力装置装甲防护 0.18 飞行员座舱防护 0.32 操纵装置装甲防护 0.4 燃油系统装甲防护$

若有多层防护,可将上述系数进行累加。

8)威胁告警

W^告警=1+ $0.1 全向雷达告警 0.1 全向红外告警 0.1 全向激光告警$

若有多层告警,可将上述系数进行累加。

9)威胁干扰

W^干扰=1+ $0.1 电磁干扰 0.1 红外干扰 0.1 诱饵弹$

若有多层干扰,可将上述系数进行累加。

3.1.2 功能层-能力层聚合

1)功能层体系化聚合

体系功能层指标=各型号装备功能层指标聚合计算,根据各装备在装备体系功能中所起的作用,运用不同的运算规则,处理不同类型装备的对应功能指标值,这些规则包括取大值、取小值、取和值、取综合值等规则,能力运算规则如下:

①取大运算C_max(A,B)=max(A,B)

若多个武器装备进行信息获取,各个获取的信息间互相包含时,该武器装备体系信息获取能力值可通过取大运算进行计算;

②取小运算C_min(A,B)=min(A,B)

若多个武器装备通过机动共同执行作战行动时,该武器装备体系机动能力值可通过取小运算进行计算;

③取和运算C_plus(A,B)=A+B

若多个武器装备进行信息获取,各个获取的信息间不相交时,该武器装备体系信息获取能力值可通过取和运算进行计算;

④综合运算C_syn(A,B)≥A+B

若多个武器装备协同完成火力打击时,考虑协同打击过程中能力涌现性,该武器装备体系火力打击能力值将大于两个武器装备的火力打击能力值之和^[8]。

2)功能层向能力层聚合

体系能力层指标=体系功能层指标聚合计算,可通过函数的方式将不同方面的功能指标聚合成某项能力指标,如

TL =f(R₁,R₂,…,R_l)=

k(w₁ $R 1 θ 1$ +w₂ $R 2 θ 2$ +…+w_l $R l θ l$ )

式中:i∈

1, l

,w_i≥0为各输入分量的权值,且

∑ i = 1 l

w_i=1;θ_i为各输入分量调整因子;R₁,…,R_l为武器装备功能层能力;k为总体调节参数。

TO =f $R 1, R 2, …, R l$ =k $R 1 θ 1 × R 2 θ 2 × … × R l θ l$

式中:θ_i为各输入分量调整因子;R₁,…,R_l为武器装备功能层能力;k为总体调节参数。

以武装直升机为例,根据装备在特定场景任务下作战运用形式的不同,可定义相应的作战能力函数:

①对地攻击能力:

A_对地攻击=A^导+A^箭

当平台搭载武器包含空地导弹和火箭弹时,其对地攻击能力为武器功能之和。

②侦察探测能力:

E_侦察探测=E^雷达+E^光电+E^目视

当平台搭载载荷包含雷达探测设备、光电探测设备时,其侦察探测能力为各设备功能和目视能力之和,由于现代武装直升机的座舱设计都非常有利用驾驶员的观察,对其目视能力定义E^目视=1。

③防护能力:

D_防护=D^装甲×X^隐蔽

直升机平台其装备防护能力主要依赖装甲防护和隐蔽防护,且作用缺一不可,因此,其能力为两项功能之积。

④威胁预警能力:

W_威胁预警=W^告警×W^干扰

直升机平台其威胁预警能力一般依赖威胁告警和威胁干扰,且作用缺一不可,因此,其能力为两项功能之积。

3.2 体系贡献率评估模型

3.2.1 能力指标聚合

武器装备系统的战役(战斗)目标(功能、任务)具有层次性,因而作战能力指标也呈现层次特性,对于层次结构而言,指标聚合的方法通常采用自下而上逐层聚合的方式进行,通过加权和、加权积和计算函数法实现各层级能力指标层级聚合。

1)加权和聚合

加权和是指下层指标根据各自的权重通过互补、合作、累加的方式聚合到上层指标中。具体描述如下:

记g为聚合函数,

x^i

为上层指标值,

x^i 1

x^i 2

x^i 3

,…,

x^i m

为下层指标值,w_i₁,w_i₂,w_i₃,…,w_im为下层指标对应的权重,则加权和聚合原理可表示为

$x^i$ =g( $x^i 1$ , $x^i 2$ , $x^i 3$ ,…, $x^i m$ ;w_i₁,w_i₂,w_i₃,…,w_im)

如果下层指标间是简单的线性关系,则

$x^i$ = $∑ j = 1 m$ w_ij $x^i j$

其中,权重w_ij满足

∑ j = 1 m

w_ij=1。

2)加权积聚合

加权积是指下层指标根据各自的权重通过共同、协作、累乘的方式聚合到上层指标中,适用于下层指标重要性不同、权重各异、但对于上层指标都是不可或缺的场合中,具体描述如下:

记t为聚合函数,

x^i

为上层指标值,

x^i 1

x^i 2

x^i 3

,…,

x^i m

为下层指标值,w_i₁,w_i₂,w_i₃,…,w_im为下层指标对应的权重,则加权积聚合原理可表示为

$x^i$ =t( $x^i 1$ , $x^i 2$ , $x^i 3$ ,…, $x^i m$ ;w_i₁,w_i₂,w_i₃,…,w_im)

如果下层指标间是简单的线性关系,则

$x^i$ = $∏ j = 1 m x^i j w i j$

其中,权重w_ij满足

∑ j = 1 m

w_ij=1。

3)计算函数法

通过特定函数的方式将不同方面的能力指标聚合成对应上层能力指标,具体描述如下:

记f为聚合函数,

x^i

为上层指标值,

x^i 1

x^i 2

x^i 3

,…,

x^i m

为下层指标值,w₁,w₂,w₃,…,w_n为函数中对应的参数,则计算函数可表示为

$x^i$ =f( $x^i 1$ , $x^i 2$ , $x^i 3$ ,…, $x^i m$ ;w₁,w₂,w₃,…,w_n)

根据装备在特定场景任务下作战应用形式的不同,可定义相应的作战能力函数^[9]。

①空中火力突击能力:

C_{空中火力突击}=[ln(E_侦察监视+1)×η+ln(B_机动能力+1)+ln(A_火力打击+1)]×C_战场生存

式中:E_侦察监视为侦察监视能力;η为通信能力系数,无线通信取1.0,有实时图像传输取1.2,如有加密功能可再加0.05; B_机动能力为机动能力;A_火力打击为火力攻击能力;C_战场生存为战场生存能力。

②侦察监视能力:

E_侦察监视=ln $E 目标侦察 + 1$ +E_目标监视

式中:E_侦察探测为侦察功能能力;E_目标侦察为目标侦察能力;E_目标监视为目标监视能力。

③火力打击能力:

A_火力打击=ln $A 对地攻击 + 1$

式中:A_对地攻击为对地攻击能力。

④战场生存能力:

C_战场生存=D_抗坠防护+W_威胁预警

式中:D_抗坠防护为抗坠防护能力;W_威胁预警为威胁预警能力。

3.2.2 体系贡献率计算

体系贡献率计算方法可基于增量、比值、满意度和效费比的度量方法进行计算^[10]。本文主要通过基于增量的方法完成体系贡献率计算,基于增量的体系贡献率计算是增替新装备后,对原作战装备体系的作战能力变化量的比较计算,可分为以下情况:

1)原体系中没有此装备,增加新装备对体系的贡献大小。

2)用新装备替换功能类似老装备,对体系的贡献大小。

假设新装备体系作战能力为E₁,原装备体系作战能力为E₂,且f₁,f₂,…,f_n对应于各能力指标,则体系贡献率可通过下述公式计算:

C= $E 1 f 1, f 2, …, f n - E 2 (f 1, f 2, …, f n) E 2 (f 1, f 2, …, f n)$ ×100%

4 仿真评估验证

为了验证基于能力解析方法的可行性,本文同时采用解析法和仿真法针对典型作战任务场景开展装备体系贡献率计算,并通过二者计算结果的对比实现相互验证。

4.1 验证方案设计

1)作战任务场景

根据前方情报,敌方仍存在部分残存的防空及地面兵力,我方由直升机编队快速飞往任务区域,对尚未被摧毁的目标、遮蔽物后的目标、新发现的目标等实施精确打击,并完成摧毁评估及二次打击,为我方后续部队扫清障碍,开辟通路。

2)装备体系构成

①红方装备体系

4架武装直升机、4架突击直升机、2架无人机、地面指挥中心。

②蓝方装备体系

便携式防空导弹、地堡、坦克、装甲车。

3)体系对抗过程

突击直升机控制无人机前出侦察探测,搜索航路和目标周边反制目标,实现战场监控,引导武装直升机利用远程精确制导弹药对敌时敏目标精准打击,形成区域摄打态势;武装直升机对机降航路及周边敌隐蔽野战防空目标实施即察即打,清除压制敌阻航阻降力量,掩护开辟航路;突击直升机向敌阵地中心突破,清剿隐蔽火力点和顽敌,夺取主阵地。

4)评估实验方案

针对上述任务场景计算A型武装直升机的体系贡献率,分别构建两个装备体系,即红方使用A型武装直升机称为新装备体系,红方使用B型武装直升机称为原装备体系。基于增量的体系贡献率度量方法计算体系贡献率,如图4所示。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图4 验证实验方案

Fig.4 Verification experimental scheme

4.2 基于能力解析的体系贡献率评估

针对上述直升机编队执行空中火力突击典型作战场景,通过分析作战活动,将作战活动和所需能力相互映射。空中火力突击作战过程中涉及侦察监视、火力打击、战场机动、战场生存等作战能力,其中侦察监视能力分解为目标获取能力,火力打击可向下层分解为对地攻击能力,战场机动能力分解为空中机动能力和作战半径,战场生存能力分解为抗坠防护能力和威胁预警能力。这里以火力打击能力和侦察监视能力为例,能力层指标体系如图5—图7所示。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图5 作战能力层指标体系

Fig.5 Combat capability level index

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图6 目标侦察能力评估指标体系

Fig.6 Target reconnaissance capability evaluation index

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图7 对地攻击能力评估指标体系

Fig.7 Land attack capability evaluation index

根据该任务装备体系,在侦察监视过程中实现目标侦察能力时需通过雷达探测和光电探测的方式,因此,体系功能层指标为雷达探测和光电探测,而作战装备体系中具有该功能的主要为武装直升机和固定翼无人机装备单元。雷达探测主要依赖于直升机装备的有效距离、搜索方位角、发现概率、设备系数等性能指标,光电探测则受直升机装备的电视探测距离、电视识别距离、红外探测距离、红外识别距离、激光探测距离、激光照射距离等性能指标所影响。

装备体系对地攻击时主要通过空地导弹和火箭弹方式,因此,体系功能层指标为空地导弹攻击和火箭弹攻击能力,而装备体系中具有该功能的主要为武装直升机单元。空地导弹攻击和火箭弹攻击都主要依赖于直升机装备的制导方式、弹药数量、导弹速度、导弹射程、导弹射高、导弹发现概率、导弹散布精度、导弹战斗部重量、设备系数等性能指标。

战场机动能力和战场生存能力类似上述方式进行构建,因此基于空中火力突击作战任务,可构建该作战装备体系能力评估指标体系如图8所示。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图8 体系贡献率评估指标体系

Fig.8 Contribution rate evaluation index

假设红方装备体系中以A型武装直升机为新装备体系、B型武装直升机为原装备体系,按照基于能力解析的评估模型以及各装备性能指标值求解两个装备体系的作战能力值,最后得到A型装备体系贡献率,具体如表1所示。

表1 计算评估结果

Tab.1 Result of computational evaluation

能力指标体系		空中火力突击场景		A型武装直升机体系贡献率
能力指标体系		新装备体系	原装备体系	A型武装直升机体系贡献率
一级能力指标	空中火力突击能力	8.41	7.60
二级能力指标	侦察监视能力	3.55	2.68
	机动能力	2.53	2.53	10.66%
	火力打击能力	6.58	6.58
	战场生存力	1.65	1.56

4.3 基于仿真的体系贡献率评估

根据上述作战想定进行体系对抗仿真实验,参考体系贡献率仿真评估法步骤流程^[11],依据体系对抗过程,分析所需作战能力,确定评估各项能力所需的分项指标,建立评估指标体系如表2所示。

表2 评估指标的选择

Tab.2 Evaluation index selection

序号	场景	体系能力指标	任务完成程度指标
1	空中火力突击作战任务	侦察发现率、识别正确率、发现用时、打击用时、命中率、毁伤率、生存时间、生存率	任务完成时间、任务完成度

各项指标采用仿真系统计算,由仿真系统提供底层仿真过程和结果数据,基于仿真数据统计计算指标项结果。然后,使用德尔菲指标赋权法得到评估指标体系权重,最后,结合各指标项值和指标体系权重值加权和计算得到体系贡献率评估结果,如表3所示^[12]。

表3 仿真评估结果

Tab.3 Simulation evaluation result

指标		空中火力突击场景		体系贡献率
指标		新装备体系	原装备体系	体系贡献率
任务完成程度指标	任务完成时间	100 min	100 min	11.36%
	任务完成度	90.48%	81.25%
	侦察发现率	100.0%	100.0%
	识别正确率	86.0%	76.0%
火力打击能力	发现用时	45 min	50.1 min
	打击用时	65.6 min	65.2 min	9.88%
	毁伤率	92.5%	77.5%
	命中率	95.24%	82.3%
	生存时间	96.4 min	95.8 min
	生存率	100%	100%

4.4 体系贡献率验证比较

基于能力解析和仿真的评估方法所得A型武装直升机对装备体系的贡献率如表4所示。

表4 体系贡献率值验证比较

Tab.4 Contribution rate value verification comparison

能力解析评估法	仿真评估法 (作战能力指标)	仿真评估法 (任务完成度指标)
10.66%	9.88%	11.36%
偏差率	7.89%	6.16%

通过上述比较可得基于能力解析的评估方法和仿真评估法所得体系贡献率结果的偏差率都在10%以内,因此,基于能力解析的体系贡献率评估方法具备相当的可行性,可快速有效地辅助装备型号论证和装备体系规划建设。

5 结束语

本文基于“任务-能力-装备”思路分析典型使命任务,构建装备体系作战能力评估指标体系,研究装备体系能力与装备性能指标映射关系,选择与装备体系作战能力密切相关参数,按解析法构建基于“作战能力-体系功能-装备性能”的装备体系贡献率评估模型,根据装备体系的具体构成、编配和装备性能指标参数,快速有效地计算出新装备对作战装备体系的贡献率。基于典型场景任务,分别用能力解析和仿真方法计算某型武装直升机对作战装备体系的贡献率,通过二者结果相互比较以验证基于能力解析的体系贡献率评估方法的可行性。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

[1]	罗承昆, 陈云翔, 项华春, 等. 装备体系贡献率评估方法研究综述[J]. 系统工程与电子技术, 2019, 41(8):1789-1 794. LUO C K, CHEN Y X, XIANG H C, et al. Review on evaluation methods of equipment system contribution rate[J]. Systems Engineering and Electronics, 2019, 41(8):1789-1 794.

[2]	蔡卓函, 穆歌, 段莉, 等. 武器装备体系贡献率研究现状分析[J]. 火力与指挥控制, 2021, 46(9):1505-1 512. CAI Z H, MU G, DUAN L, et al. Analysis on the status of the contribution rate of weapon equipment system[J]. Fire Control & Command Control, 2021, 46(9):1505-1 512.

[3]	罗鹏程, 傅攀峰, 周经伦. 武器装备体系能力评估框[J]. 系统工程与电子技术, 2005, 27(1):72-75. LUO P C, FU P F, ZHOU J L. Framework to evaluate the combat capability of weapons SoS[J]. Systems Engineering and Electronics, 2005, 27(1):72-75.

[4]	DOU Y J, ZHOU Z X, ZHAO D L, et al. Weapons system portfolio selection based on the contribution rate evaluation of system of systems[J]. Journal of Systems Engineering and Electronics, 2019, 30(5):905-919. DOI

[5]	李兴兵, 谭跃进, 杨克巍, 等. 基于体系对抗仿真的装甲装备体系效能评估[J]. 指挥控制与仿真, 2008, 30(6):59-62. LI X B, TAN Y J, YANG K W, et al. Evaluation on armor weapon system of system effectiveness based on system of system combat simulation[J]. Command Control & Simulation, 2008, 30(6):59-62.

[6]	杨克巍, 杨志伟, 谭跃进, 等. 面向体系贡献率的装备体系评估方法研究综述[J]. 系统工程与电子技术, 2019, 41(2):311-321. YANG K W, YANG Z W, TAN Y J, et al. Review of the evaluation methods of equipment system facing the contribution rate[J]. Systems Engineering and Electronics, 2019, 41(2):311-321.

[7]	孙世霞, 来国军, 张宏斌. 武装直升机作战效能仿真与评估方法[M]. 北京: 科学出版社, 2019. SUN S X, LAI G J, ZHANG H B. Simulation and evaluation method for combat effectiveness of armed helicopters[M]. Beijing: Science Press, 2019.

[8]	张迪, 郭齐胜, 李智国, 等. 基于型号性能指标的武器装备体系作战能力评估方法[J]. 火力与指挥控制, 2015, 40(5):762-767. ZHANG D, GUO Q S, LI Z G, B H. Evaluation method for weapon equipment capability based on performance index of type[J]. Fire Control & Command Control, 2015, 40(5):762-767.

[9]	张廷良, 陈立新. 军用直升机作战效能评估与运筹分析方法[M]. 北京: 国防工业出版社, 2013. ZHANG T L, CHEN L X. Evaluation and operational research analysis methods for military helicopter combat effectiveness[M]. Beijing: National Defence Industry Press, 2013.

[10]	陈小卫, 张军奇, 杨永志. 新研装备体系贡献率度量方法分析[J]. 兵器装备工程学报, 2018, 39(4):19-22. CHEN X W, ZHANG J Q, YANG Y Z. Analysis on measurement methods of new equipment system of systems contribution[J]. Journal of Ordnance Equipment Engineering, 2018, 39(4):19-22.

[11]	燕雪峰, 张德平, 黄晓冬, 等. 面向任务的体系效能评估[M]. 北京: 电子工业出版社, 2020. YAN X F, ZHANG D P, HUANG X D, et al. Mission oriented effectiveness evaluation and optimization of system of systems[M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2020.

[12]	周林, 周峰, 闫永玲, 等. 装备效能评估理论与方法[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2022. ZHOU L, ZHOU F, YAN Y L, Theory and method of equipment effectiveness evaluation[M]. Xi’an: Northwestern Polytechnical University Press, 2022.

Options

文章导航

模态框（Modal）标题

摘要

本文引用格式

Abstract

1 基于能力解析的体系贡献率评估设计

图1 基于能力解析的体系贡献率评估思路

2 体系贡献率评估指标体系构建

图2 “能力—功能—性能”多层评估指标体系

3 基于性能-功能-能力聚合的体系贡献率计算评估

图3 “性能—功能—能力”层级聚合

3.1 性能-功能-能力聚合模型

3.1.1 性能层-功能层聚合

3.1.2 功能层-能力层聚合

3.2 体系贡献率评估模型

3.2.1 能力指标聚合

3.2.2 体系贡献率计算

4 仿真评估验证

4.1 验证方案设计

图4 验证实验方案

4.2 基于能力解析的体系贡献率评估

图5 作战能力层指标体系

图6 目标侦察能力评估指标体系

图7 对地攻击能力评估指标体系

图8 体系贡献率评估指标体系

表1 计算评估结果

4.3 基于仿真的体系贡献率评估

表2 评估指标的选择

表3 仿真评估结果

4.4 体系贡献率验证比较

表4 体系贡献率值验证比较

5 结束语

参考文献