武器系统效能评估方法浅论

2003年12月 火控雷达技术 第32卷 文章编号 1008一8652(2003)04一047-04 武器系统效能评估浅论 时 俊 红 (西安电子研究所 西安 710100) 【摘要】 从武器系统效能概念入手，概括了效能评估的基本步骤。简要阐述了各 种效能评佑的方法及其优缺点，主要有试验统计法、专家调查法、指数法、解析法、层 次分析法、SEA法等。熟练掌握和理解了这些方法，就可以为武器系统的研制提供可 靠准确的数据，避免不必要的浪费和开支。 关键词:系统效能;效能评佑;射击效率;AHP;SE八 中图分类号 E 92 文献标识码 :A Comments on Methods for Evaluating Weapon System Effectiveness ShiJunhong (Xi'an Electronic Engineering Research b;atitute, Xi'an 710100) Abstract: This paper describes the concept of weapon system effectiveness (WSE) and discusses the basic steps of evaluating WSE. Several methods for evauating WSE are discussed such as test statistics method, expert investigation method, index method, analytic method, analytic hierarchy process and system effectiveness analysis. Conversanee with these methods can lead to a correct decision for development of different weapon systems without unexpected waste. Keywords: weapon system effectiveness; effectiveness evaluation; shooting efficiency; AHP;SEA 1 武器系统效能的基本概念 在规划、研制武器系统时，效能、费用、周期和风险成为评价武器系统优劣的4大要素。在 各要素中，效能是中心，是关键，是讨论其他要素的前提。在和平时期周期和风险可以转化为费 用，理大要素就成了两大要素，用效能和费用评价武器系统时，人们往往用效费比(效能/费用) 或费效比(费用/效能)作为综合评价的单一指标。因此，效能和费用或费效比就成了规划、研 制、生产和使用武器系统所追求的总目标 无论刘于军方还是制造商，武器系统的效能始终是一个非常重要的指标。因而对武器系统 收稿日期:2003-04一05 47 万方数据 2003年 12月 火拉雷达技术 第 32卷 效能的分析和研究，是和武器系统的出现同步开始的。近二十多年来，由于科学技术的发展，使 得武器系统的更新换代加快，有关军事部门对武器系统效能的研究更为重视，以期出性能 优异的先进武器系统 关于武器系统的作战能力，国内目前流行武器系统的“效能”和“射击效率”两种说法。高等 院校和武器系统研制单位大多采用前者;部队往往采用后者。“射击效率”这一名词来自苏联。 由于历史的缘由.80年代中期之前，这个名词一直盛行于我国。武器系统“效能”这一名词来自 美国，随着中美交流的不断扩大，这个名词将最终取代射击效率。显然，这个名词更加贴近其涵 义。 何谓“系统效能”，一般大都采用美国工业界武器系统咨询委员会(WSETAC)给出的定义， 它是预期一个系统能满足一组特定任务要求的度量 我国目前对武器系统效能的通俗理解是: 武器系统完成给定作战任务的能力 对应于系统效能，还有“总体效能”，’‘作战效能”的提法，这 些概念本质上是一致的，而在具体的武器系统当中，侧重点有所区别 规划、研制、生产和使用任何一个系统，归根结底是为了实现该系统的效能。系统的全面质 量由性能、可靠性、维修性、安全性、保障性、经济性和时间等7大方面的内容构成。作好武器系 统效能评价的关键一环是适当选择“效能量度”(MOE)，事实上，关于武器系统效能度量的建 立就是以模型为基础推导出来的。一般典型效能分析的步骤是: a.阐明评价武器系统效能的目的，确立系统的主要结构，限定效能分析的范围，以便使目 标与知识、时间和费用相协调。 b.确定途径，确定要研究解决问的技术途径和规划，确定研究费用、时间与技术途径各 环节的相互联系。 。.建模分析，建立一个抽象的效能分析模型，计算各系统的效能数值，分析各因素对 效能的影响程度。 d.评价比较，反复修改各影响因素(参数)，审查计算结果，进行评价比较，选择最佳方案 2 效能评估的主要方法 评估系统效能的方法很多，主要有试验统计法、专家调查法、指数法、解析法、层次分析法、 SEA法等。下面逐一简单介绍分析各种方法。 2.t 试验统计法 所谓试验统计法是在规定的现场中或精确模拟的环境中，观察武器系统的性能特征，收集 数据，评定系统效能。其特点是依据实战、演习、试验获得的大量统计资料评估效能指标，应用 前提是，所获统计数据的随机特性可以清楚地用模型表示，并相应地加以利用。常用的统计评 估方法有抽样调查、参数估计、假设检验、回归分析和相关分析等。试验统计法不但能得到效能 指标的评估值，还能显示武器系统性能、作战规则等影响因素对效胎指标的影响，从而为改进 武器系统性能和作战规律提供了定量分析基础，其结果比较准确，但需要有大量的武器装备作 试验的物质基础，这在武器研制前无法实施，而且耗费太大，需要时间长。总之，试验统计法是 评估武器系统效能比较可信的基本方法之一。 2.2 专家调查法 对数据缺乏或者难以定量描述的指标，如对新技术项目的预测和评价、对非技术因素起主 48 万方数据 第4期 时俊红 武器系统效能评估方法浅论 要作用的项目的预测和评价，则以专家作为获取信息的对象，进行专家打分、评估比较 一般的 方法是，选取最能反映效能特征的指标，请专家“打分”，然后对专家的不同意见进行处理，得到 武器系统的效能。当评估指标难以定量计算时，采用专家调查法比较有效，关键是专家的选取 和特征指标的选取。另外，专家调查法的主观因素较多，操作起来有一定的困难 么3 指数法 指数法是针对系统的具体情况，建立相应的数学模型，计算反映系统能力的若干指数，再 通过对若干指数加权求和，得到反映系统综合能力的综合指数。如“武器火力指数”，“综合战斗 力指数”等 特点是数学模型直观、明确、综合能力强，使用方便，比较适合于对大型系统进行客 观评价 不足之处是，虽然指数法是建立在军事专家们的丰富经验之上，但其中的权系数难免 受个人行为的影响，同时对要求比较细致描述的结构问题一般不很适宜 2.4 层次分析法(AHP) 所谓层次分析法，即根据问题的性质和要求达到的目标分解出问题的组成因素.并按因素 间的相互关系及隶属关系，将因素层次化，组成一个层次结构模型，然后按层分析，最终获得最 低因素对于最高层的重要性权值，或进行优劣排序 大致步骤是; a分析系统中各因素之间的关系，建立系统递阶层次结构; h.对同一个层次元素相对于上一层次中某一个准则的重要性进行两两比较，构造两两比 较判断矩阵; c.由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重; d，计算各层元素对系统目标的合成权重，并进行排序。 层次分析法是近年来兴起的一种效能评估方法，它用定性和定量相结合的方法处理各决 策因素的特点，并且具有系统、灵活、简洁的优点，在一定的领域得到了广泛的重视。 2.5 解析法 解析法有的地方也叫矩阵法，基本模型是6。年代中期美国工业界武器效能咨询委员会 (WSEIAC)为空军建立的评价武器系统效能的模型和方法。一般表示形式为: E 二 ADC 式中E— 系统效能; A— 可用度，是系统在开始执行任务时所处状态的量度; n— 可信赖度，已知系统在开始工作时所处的状态，系统在执行任务过程中所处状态的 量度; C— 能力，已知系统在执行任务过程中所处的状态，表示系统完成规定任务之能力的量 度 解析法的特点是数学模型比较严谨，效能指标含义明确，在评价系统效能中得到广泛的应 用，在实践中得到了推广，针对具体的系统有不同的修正模型，如美国陆军用的导弹系统效能 模型(称为AAM模型)，考虑人的因素和训练水平差异的KADC模型等 2.6 SEA(System Effectiveness Analysis)法 SE八法是由美国MIT信息与决策系统实验室A. H. Levis教授等人于7。年代末，80年 代初提出的，首先应用于民用系统的评估，84年开始应用于军事系统。 系统、环境、使命、系统效能、性能量度和原始参数组成了支撑效能分析(SEA〕方法的概念 体系。SE八方法的基本思想是:当系统在一定环境下运行时，系统运行状态可以由一组系统原 49 万方数据 2003年 12月 火控雷达技术 第32卷 始参数的表现值描述。对于一个实际系统，由于系统运行不确定因素的影响，系统运行状态可 能有多个(甚至无数个)。那么，在这些状态组成的集合中，如果某一状态所呈现的系统完成预 定任务的情况满足使命要求，就可以说系统在这一状态下能完成预定任务。由于系统在运行时 落人何种状态是随机的，因此，在系统运行状态集中，系统落人可完成预定任务的状态的“几 率”大小，就反映了系统完成预定任务的可能性，即系统效能。而为了能对系统在任一状态下 完成预定任务的情况与使命要求进行比较，必须把它们放在同一空间内，这一空间恰好可采用 性能量度空间{MOP)。在性能度量空间上建立对 应于系统参数变化的轨迹I,和对应于使命参数 变化的轨迹L?。设V (L)表示轨迹I,的体积，则: E二V (I,,门L?)/V(LJ 近年来，SEA方法应用广泛，在民用和军事系统 当中都有应用，不仅适合于大系统，也适合于小系 统，是一种有较强分析能力和广泛适用性的方法。 0 MOM 图1 系统效能指标示意图 3 结束语 武器装备的效能实际上具有时效性，它是时间的函数，随着时间的增长，将逐渐降低。同时 由于各武器系统的差异性，故对不同的武器系统采用不同的效能评估方法，实践中往往采用几 种方法混合使用，各取其长，以期得到客观全面、准确定量的效能值，为评价武器系统的优劣提 供准确的数据，为武器研制、采购和使用提供可靠的保障。 参 考 文 献 张进乐.武器系统效能分析〔Jl.火力长制与指挥,1993,(2). 高尚、妻寿春.武器系统效能评定方法综述[J].系统工程理论与实践，1998,(7). 田棣化，萧元星等.高射武器系统效能分析〔M].北京:国防工业出版社，1991. 李宗吉、王树宗.武器装备系统效能评佑的几种方法[J〕海军工程大学学报，2000,(1). 吴晓锋、周舍超.SEA方法及其在CI系统效能分析中的应用一(1)概念与方法口〕.系统 工程理论与实践，1998, (11). 魏继才、胡晓译.武器系统效能建模方法研究与应用CJ.系统工程与电子技术，2002, (6). 箫元星.系统效能建模方法综述CJ7.兵工学报，1997,(3). ? ?? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ﹂ ， ? ， ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 万方数据