中国指挥与控制学会会刊 
信息通信装备是军事信息系统的重要组成部分,是联合作战体系中联结各类作战力量的基本手段,在体系对抗中扮演着举足轻重的角色,其效能发挥在一定程度上决定了整个体系效能的发挥水平。信息通信装备试验鉴定主要包括性能试验、作战试验和在役考核三个阶段,作战试验阶段考核主要考虑装备作战效能、作战适用性、体系适用性等方面。其中,作战适用性是装备能够满足作战使用要求的程度,是规划、研制和部署装备的基本依据,是评估装备优劣的重要综合性指标,也是判断装备作战能力发挥的重要标准[1]。开展信息通信装备作战适用性评估,是装备建设决策的重要支撑,是装备全寿命管理的重要环节,是发现装备问题缺陷、改进提升作战性能、确保实战适用性和有效性的重要手段。本文首先对信息通信装备作战适用性指标进行分类梳理,然后采用层次分析法和模糊综合评价法相结合的评估算法,实现对信息通信装备作战适用性的评估。
1 指标体系
作战任务适用性以评估装备适应作战任务能力为目标,重在检验装备本身所具有的适应能力,比如装备在支撑作战任务中的作战可靠性、战场抗毁性、使用便捷性、安全防护性和电磁兼容性等末端指标;作战资源适用性是评估装备在发挥作战效能时对人员、物资、能源等资源的要求或依赖程度,比如保障性、维修性、标准化、人机工程、运输携行、电源适配等末端指标;作战环境适用性主要评估装备对室内机房、平原丘陵、高寒山地、湿热丛林、岛屿海面等自然环境的适应能力。
信息通信装备类型繁多,应用场景复杂,可以根据属性归类的方式进行分类,如表1 所示。根据装备形态和应用场景可以分为4类,分别是纯软件类、固定机房类、载具安装类和搬移携行类,这4类装备根据自身特点和应用场景采用不同的作战适用性评估指标。
表1 不同类型装备作战适用性评估指标 |
| 评估指标 | Ⅰ类装备 | Ⅱ类装备 | Ⅲ类装备 | Ⅳ类装备 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 作战适用性 | 作战任务适用性 | 作战可靠性 | √ | √ | √ | √ |
| 战场抗毁性 | √ | √ | ||||
| 使用便捷性 | √ | |||||
| 电磁兼容性 | √ | √ | √ | |||
| 安全防护性 | √ | √ | √ | √ | ||
| 作战资源适用性 | 保障性 | √ | √ | √ | √ | |
| 维修性 | √ | √ | √ | |||
| 标准化 | √ | √ | √ | √ | ||
| 人机工程 | √ | √ | √ | √ | ||
| 运输携行 | √ | |||||
| 电源适配 | √ | |||||
| 作战环境适用性 | 室内机房 | √ | √ | √ | ||
| 平原丘陵 | √ | √ | ||||
| 高寒山地 | √ | √ | ||||
| 湿热丛林 | √ | √ | ||||
| 岛屿海面 | √ | √ | ||||
Ⅰ类装备:纯软件类,主要包括各类网络管理软件、指挥信息系统软件、安全防护软件、数据管理软件等,此类装备主要功能由软件实现,安装在通用服务器或计算机上。纯软件类装备作战任务适用性主要体现在软件长期稳定运行能力(作战可靠性)、无漏洞及安全防护能力(安全防护性);作战资源适用性体现在软件出现漏洞或功能需要升级更新时的维护保障能力(保障性),软件设计、编程是否遵循标准模式(标准化),作战人员使用时人机界面是否友好,操作是否便利等(人机工程)。
Ⅱ类装备:固定机房类,主要包括基础通信网络中的传输、交换、网络、电源等装备,如光端机、程控交换机、路由器、网络交换机、通信电源等,此类装备具有专门的硬件系统,主要在嵌入式软件支持下完成特定的功能,一般安装在固定机房内。固定机房类装备作战任务适用性体现在长期稳定工作能力(作战可靠性),相关元器件或模块对电磁干扰的敏感性(电磁兼容性),硬件用电安全、使用安全和嵌入式软件安全能力(安全防护性)等;作战资源适用性体现在对备品备件耗材等的保障性要求(保障性),装备出现问题时是否具有故障修复的便捷性(维修性),元器件模块是否是标准件和嵌入式软件设计编程是否遵循标准流程(标准化),作战人员使用时交互是否友好、操作是否便利等(人机工程)等指标;作战环境适用性主要体现在固定机房环境下的工作运行能力。
Ⅲ类装备:载具安装类,主要依托于车辆、舰船、飞机等载具安装使用,如各类车载/舰载/机载的微波接力机、卫星信道设备、短波电台、超短波电台、移动通信设备等。与II类装备相比,此类装备作战任务适用性增加了作战环境下的战场抗毁性,作战资源适用性指标与II类装备相同,作战环境适用性增加了平原丘陵、高寒山地、湿热丛林、岛屿海面等指标要求,当然,特定型号装备环境评估指标还需根据具体应用场景进行取舍,如海军类装备需要重点评估岛屿海面环境下的适应能力。
Ⅳ类装备:搬移携行类,主要包括非装车或单兵携行的各类通信装备,如单兵背负短波电台、超短波电台、卫星终端、移动通信终端、搬移式路由器、交换机等。此类装备要求最全面,与III类装备相比,作战任务适用性增加了使用便捷性指标,重在评估装备组件安装、拆卸是否便利,操作使用是否符合战场环境要求等;作战资源适用性增加了战场环境下的运输携行和电源适配指标,运输携行指标评估装备在运输携行时重量是否合适,是否具有便利的搬移或携行设计,如背具、把手等;电源适配指标重在评估装备是否具有多种电源接口、是否具有宽泛的电源工作范围等;作战环境适用性包含室内机房、平原丘陵、高寒山地、湿热丛林、岛屿海面等所有的战场环境。
2 评估方法
2.1 指标权重计算
指标权重计算过程主要按照以下步骤具体实施。
1)利用表1 的分类方式确定指标体系,并对各指标进行编号,以便于后续分析处理。
2)构造判断矩阵,并邀请专家对判断矩阵进行赋值,赋值方法采用(10/10-18/2)标度法,即两两比较矩阵内对应指标,指标重要性比较结果按照表2 进行赋值。
表2 (10/10-18/2)标度表 |
| 等级 | 含义 | 10/10-18/2 标度值 |
|---|---|---|
| 1 | 两个元素相比,同等重要 | 10/10 |
| 3 | 两个元素相比,一个元素比另一个元素稍微重要 | 12/8 |
| 5 | 两个元素相比,一个元素比另一个元素明显重要 | 14/6 |
| 7 | 两个元素相比,一个元素比另一个元素强烈重要 | 16/4 |
| 9 | 两个元素相比,一个元素比另一个元素极端重要 | 18/2 |
注:若因素i与因素j的重要性之比为a,则j与i的重要性之比为1/a;需要作折中处理时,可取相邻两个等级的中间值。 |
3)计算各层次判断矩阵最大特征根、特征向量和一致性比率,如果一致性比率不符合要求,由专家对判断矩阵进行调整,直到一致性比率满足要求为止。
4)利用判断矩阵特征向量计算结果确定指标权重值。
2.2 指标评分
作战试验过程中,部分指标可以获得大量的客观定量数据,如平均故障间隔时间、维修时间等,部分指标只能通过人为方式进行主观评价,如使用便捷性、人机工程等。作战适用性是装备作战使用的满意程度,主要反应的是部队作战试验人员在近似实战情况下对各项指标的满意程度,所以,客观定量数据是作战试验人员按照实战化要求进行评分赋值的依据,作战试验人员需要根据实战经验或通过与类似装备比较的方式对各指标进行客观评价。评分赋值可以采用四级(优、良、中、差)或三级(优、中、差)等多种定性方式,也可以采用十分制、百分制等定量方式实施。本文采用十分制,由作战试验人员按照表3 的参考标准进行赋值。
表3 评分标准表 |
| 序号 | 等级 | 分值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | 优 | 10 | 该项指标完全满足作战要求 |
| 2 | 良 | 8-9 | 该项指标较好满足作战要求 |
| 3 | 中 | 6-7 | 该项指标基本符合作战要求 |
| 4 | 差 | 0-5 | 该项指标不能适应作战要求 |
2.3 评估算法
1)获取指标评价向量
由信息通信装备使用或测试人员对末端指标进行评价打分,并对评分结果求取平均值,转化为百分制,然后生成各评估层次所需的指标评价向量:
D=(d1,d2…dn)
其中,dn为第n个指标的最终评估值。
2)生成隶属度权重矩阵
首先,计算第j个指标属于第e类评价等级的隶属度Xj,e,则有
Xj,e=fe(dj)
其中,fe为第e类评价等级的隶属函数,按照优、良、中、差4个等级(k=4),所对应的隶属函数f1~f4如图1 所示。
其次,计算第j个指标属于第e类评价等级的隶属度权重rj,e。
rj,e=
最后,计算由n个指标的隶属度权重构成的隶属度权重矩阵R,其中,行向量Rj表示第j个指标的模糊评估向量。
R= =
3)结果计算
利用指标权向量A和隶属度权重矩阵R,采用图2 “单层次模型”可以计算各二级指标的评估等级向量,然后,利用图3 所示的“多层次模型”计算作战适用性总的评估等级向量B综。图2 和图3 中A为指标权重向量,由2.1节中所述方法获得。
根据以上算法,可分别得到信息通信装备的“作战任务适用性”等级向量B1、“作战资源适用性”等级向量B2和“作战环境适用性”等级向量B3,以及信息通信装备作战适用性综合评价向量B综。其格式为(a,b,c,d),即优秀概率为a,良好概率为b,中等概率为c,差概率为d。
3 应用示例
本文以某型野战程控交换机为例,按照设计指标体系、确定指标权重、数据采集与处理等环节对其作战适用性进行评估。
3.1 指标体系设计及权重确定
按照上文不同类型装备的区分方法,该型野战程控交换机属于第Ⅳ类装备,可依据表1 确定其作战适用性评估指标体系。
指标权重采用层次分析法确定。以一级指标为例,其中一位专家根据工作经验,并结合该型野战程控交换机作战应用需求对3个二级指标进行比较赋值,构造的判断矩阵如表4 所示。
表4 一级指标判断矩阵 |
| Y | E1 | E2 | E3 |
|---|---|---|---|
| E1 | 1 | 11/9 | 13/7 |
| E2 | 9/11 | 1 | 11/9 |
| E3 | 7/13 | 9/11 | 1 |
本文利用该专家赋值结果计算矩阵特征值为λ=3.005 3,特征向量A=(0.427 4,0.325 2,0.247 4),一致性比率CI=0.002 6<0.1,满足一致性要求。同理,组织多位专家对比较矩阵进行赋值,求取作战任务适用性、作战资源适用性、作战环境适用性权重平均值为:0.42、0.30、0.28。采用同样的方法,各层次指标权重均可确定。具体指标体系和权重见表5 。
3.2 评估计算
为验证所采用的评估算法,本文采用仿真数据的方式模拟生成指标评价结果,具体见表5 。
表5 某型野战程控交换机作战适用性评估指标体系及评分 |
| 一级指标 | 二级指标 (权重) | 三级指标 (权重) | 评分 |
|---|---|---|---|
| 作战适用 性Y | 作战任务适用性E1 (0.42) | 作战可靠性S11 (0.25) | 9 |
| 战场抗毁性S12 (0.29) | 9 | ||
| 使用便捷性S13 (0.19) | 8 | ||
| 电磁兼容性S14 (0.15) | 9 | ||
| 应用安全性S15 (0.12) | 8 | ||
| 作战资源适用性E2 (0.3) | 保障性S21 (0.23) | 6 | |
| 维修性S22 (0.18) | 8 | ||
| 标准化S23 (0.21) | 7 | ||
| 人机工程S24 (0.15) | 7 | ||
| 运输携行S25 (0.12) | 8 | ||
| 电源适配S26 (0.11) | 7 | ||
| 作战环境适用性E3 (0.28) | 平原丘陵S31 (0.28) | 8 | |
| 高寒山地S32 (0.28) | 8 | ||
| 湿热丛林S33 (0.18) | 8 | ||
| 岛屿海上S34 (0.14) | 6 | ||
| 空中机载S35 (0.12) | 7 |
以二级指标作战任务适用性(E1)下的5个三级指标S1~S5为例,运用2.3节的方法生成隶属度权重矩阵
R1=
采用单层次模型,计算作战任务适用性模糊评价向量B1=A1·R1=(0.505 2,0.403 7,0.091 1,0)。
同理可得,B2=(0.035 3,0.196 4,0.600 4,0.167 9);B3=(0.217 6,0.328 9,0.383 5,0.070 0)。
采用用多层次模型,得到作战适用性的隶属度权重矩阵
R= =
综合计算该型野战程控交换机作战适用性结果为B综=A·R=(0.283 7,0.320 5,0.325 8, 0.070 0),即优、良、中、差的概率分别为28.37%、32.05%、32.58%、7.00%。
4 结束语
本文根据不同类型装备特点选取作战适用性指标,构建了纯软件类、固定机房类、载具安装类、搬移携行类4类信息通信装备指标体系,采用层次分析+模糊综合评价的作战适用性评估算法,并进行示例评估,验证了算法的可行性。文中的评估算法虽为信息通信装备作战适用性评估而建立,但对其他类型装备作战适用性评估也具有一定的借鉴意义。