武器装备作战试验科目设计方法研究

叶 康，曹裕华，钱昭勇

(1.航天工程大学研究生院，北京 101416；2.国防大学联合勤务学院，北京 100036)

1 引 言

随着军队试验鉴定改革工作的推进，装备作战试验被赋予了新的地位和内涵，作为与装备性能试验、装备在役考核试验并列的三大试验内容之一。装备作战试验科目是连接试验任务与试验目标的桥梁，也是划分试验工作的标尺。我军对于作战试验科目的设计已经积累了一定的成果，但是尚未形成统一的标准，在实际应用过程中暴露出不少问题。为了解决这一现状，也为进一步完善我军装备作战试验设计理论体系，本文在分析现有方法的基础上，结合作战试验科目设计需求，提出了一种新的装备作战试验科目设计方法。

2 设计方法分析

我军目前常用的作战试验科目设计方法分为树形图法和映射法两种。

树形图法的基本原理是以问题为导向，对关键作战问题进行分解还原，从高层次到低层次，由具体到抽象，最后形成一系列具有可操作性的数据指标，用树形图的形式表现出作战试验科目的内容和结构[1-3]。树形图法具有操作简便、层次脉络清晰的特点，能有效将复杂问题简单化、抽象问题具体化，但也存在两点明显弊端：一是没有考虑作战试验中环境因素对试验结论的影响，忽略了对试验环境的规划；二是没有考虑作战流程与试验科目的对应关系，使生成的试验科目关系凌乱。

映射法的基本原理是先独立分析作战试验中的关键因素，然后通过多级映射建立其间的对应联系，最后结合试验数据清单生成装备作战试验科目集[4，5]。映射法能有效解决装备在多任务、多环境影响条件下的试验科目设计问题，通过映射能清晰有效地建立不同试验因素之间的联系，覆盖了装备使用过程中所有可能面临的场景。该方法也存在3点弊端：一是多级映射过程繁琐，增加了试验设计的工作量；二是生成过多冗余试验科目，为作战试验的实施造成了较大负担；三是设计内容多余，在作战试验科目的设计过程中没必要细化到数据清单这一级别。

装备作战试验的根本任务是对武器装备在列装之前的实战能力和对真实战场环境的适应程度做出全面评估[6]。这其中涉及到作战试验中的两个核心因素：一是装备能力，代表考核的内在对象，解决作战试验“做什么”的问题；二是试验环境，代表考核的外在条件，解决作战试验“怎么做”的问题。这是装备作战试验科目设计过程中需要重点明确的对象。还要注意的是，作战试验科目对于其他试验因素的分析应发挥引导和约束作用，故试验科目的内容不能过于细枝末节，否则不仅会加深与其它试验因素间的耦合度，还会限制其独立分析空间。

综上分析，笔者认为，作战试验科目的设计过程中既要吸收树形图法的分解思想，将抽象复杂的问题变得具体、简单，使设计成果清晰易懂，强化对试验任务的规划效果，同时，也应该吸收映射法的全面映射思想，厘清考核功能和战场环境的联系，全面覆盖装备作战试验的所有考核内容。此外，还应该对初步设计的作战试验科目进行综合评价，按照试验价值的不同进行试验必要程度的划分，使得工作人员能够根据实际试验资源和试验需求灵活调整，增加试验科目的灵活性。因此，本文提出了一种基于能力域和作战线的作战试验科目设计方案。首先根据装备的研制要求和应用要求，分解得出装备的固有能力属性，称之为能力域；然后选择装备的关键作战样式，分解形成一串按照时间顺序排列的作战环节，称之为作战线；之后建立作战线和能力域的全面映射关系，覆盖装备作战试验的所有内容，构成初级试验科目；最后通过专家打分法对所有初级试验科目进行综合评价，按照分值的高低筛选出基础试验科目和拓展试验科目。设计思路如图1所示。

图1 装备作战试验科目设计思路

3 基于能力域和作战线的装备作战试验科目设计步骤

3.1 构建能力域和作战线

能力域是指装备所具备功能的集合，是装备的固有属性，是战场上履行作战使命的方法手段，是作战试验中直接或间接的考评目标。装备能力域的种类和数量自始至终不会发生改变，但可能随着作战背景的变化呈现出不同的作用效果。能力域在装备的研发论证阶段就基本确定，可根据装备的应用要求和研制要求得到。不同种类装备之间差异较大，但总体都可归为指挥控制、火力运用、战场机动和综合防护四类，将被试装备的能力按照这4个方向依次分析分解构成树形图，就可以得到该装备的能力域。另外值得注意的是，能力域中的能力因素可能部分在性能试验阶段已得到充分考评，不是所有分解得出的能力因素都有纳入作战试验阶段考评的必要性。

作战线是按照时间顺序描述的关键作战样式的作战环节，囊括了装备关键作战样式的全流程，其中每个作战环节对应着一个作战场景，也对应着影响该阶段装备功能发挥效果的条件变量选择范围。作战样式是作战类型进一步分类的统称，可以按照不同的标准进行划分，例如敌情、战法、规模等[7]。相对于作战任务而言，作战样式限制条件更少，内容更加灵活多变，能够更好地覆盖装备所需试验场景。不同作战样式的复杂程度各异，有的只包含一到两个有效作战环节，对应的条件变量变化单一，只需运用装备少量功能就能结束；而有的则包含多个作战环节，所对应的条件变量内容全面，需要调动装备全部功能才能完成任务。在试验科目的设计过程中，应该挑选有效作战环节多，条件变量内容全面，需调动装备所有功能的一个或多个关键作战样式进行分析，并分解得到对应的作战线。

3.2 构建初级试验科目

映射是指元素集之间相互对应的关系，对应方式包括一对一、一对多和多对一等[5]。为了将装备的能力域和作战线有机结合在一起，把装备作战的全流程和全能力都纳入考评范围，同时便于收集装备在逼真战场环境中的各种能力指标数据，需要构建作战线和能力域的全面映射关系，对应的映射结果就是初级试验科目。

将作战线、能力域和初级试验科目看作3个集合，分别记为O、F和S，其中作战线中的各作战环节用oi(i=1,2,3…)表示，能力域中的各种功能因素用fj(j=1,2,3…)表示，则各初级试验科目用si-j(i=1,2,3…；j=1,2,3…)表示。映射过程如图2所示。

图2 初级试验科目映射过程

3.3 构建基础试验科目及拓展试验科目

理想条件下，应该对所有初级试验科目设置相应的作战试验内容，再从中收集数据并分析得到装备的作战效能和作战适用性，这样才能最大程度还原装备的真实水平。但初级试验科目数量较大，考虑到试验资源的有限性，部队难以承受如此高昂的试验成本，同时初级试验科目之间的试验价值差异较大，没有必要在低价值的试验内容上耗费过多精力。因此，可以通过专家评价法，对上述初级试验科目从多个角度进行评分，然后对所有评分结果进行加权聚合，计算出每个初级试验科目的综合评分情况，最后依据分数值的高低将其划分为基础试验科目、拓展试验科目及无效试验科目。其中，基础试验科目要求覆盖被试装备主要作战环节和主要功能，能满足作战试验的基本需求，实现作战试验的基本考核目标，能将装备的使用风险控制在中等水平；拓展试验科目可以覆盖除基础试验科目外的其他比较重要的作战环节和功能，同时满足特定作战试验任务的个性化需求，实现作战试验的拓展考核目标，有助于进一步降低装备的使用风险；无效试验科目所涉及的内容基本已经被前两者所覆盖，且试验价值极低，没有必要纳入作战试验工作范围。

经分析研究，专家打分法应从以下5个项目对初级试验科目的试验价值进行评分，每个项目总分为100分。

一是初级试验科目所对应的条件变量丰富程度。科目所涉及的条件变量种类越多，因素水平变化范围越广，则试验价值越大。该项目评分结果记为w1，所占权重为20%。

二是初级试验科目所对应的行动耗时比重。科目内容在任务全程中耗时比例越大，则试验价值越大。该项目评分结果记为w2，所占权重为15%。

三是初级试验科目所对应的结果影响程度。科目内容对任务成败结果影响越大，则试验价值越大。该项目评分结果记为w3，所占权重为30%。

四是初级试验科目与其他试验内容的重合度。科目内容与性能试验内容以及在役考核试验内容重合程度越低，则试验价值越大。该项目评分结果记为w4，所占权重为10%。

五是初级试验科目与练兵备战的关联程度。科目内容越贴近官兵的练兵备战需求，则试验价值越大。该项目评分结果记为w5，所占权重为25%。

根据加权平均规则，最终得出的综合评价结果记为W，则有：

W=0.2w1+0.15w2+0.3w3+0.1w4+0.25w5

对综合评价结果大于或等于70分的初级试验科目设为基础试验科目，说明该类科目试验价值很高，对于完成基本试验目标不可或缺；对综合评价结果大于30分但小于70分的初级试验科目设为拓展试验科目，说明该类科目试验价值中等，在试验资源富余或者试验有特定要求的情况下，可以根据需要从中剪裁出一部分执行；对综合评价结果小于或等于30分的初级试验科目记为无效试验科目，说明该类科目试验价值很低，一般不纳入最终试验科目。

需要强调的是，在不同作战环节中对同一能力因素进行考核不意味着试验科目的重复浪费，因为不同作战环节代表着不同的任务背景，且同一能力因素在不同作战环节中发挥的作用也不尽相同，因此不用对能力因素重复的试验科目再进行二次筛选。

4 应用举例

以攻击型无人机为例，对其作战试验科目开展设计研究。

攻击型无人机由机体结构、动力系统、飞行控制系统、自动驾驶仪和战斗载荷构成，不仅能执行军事侦察、监视、搜索等非攻击性任务，还能执行压制敌方防空系统以及对敌攻击等复杂作战打击任务，是当下最先进的军事装备之一[8-10]。攻击型无人机在执行军事任务过程中，可以装配各种不同型号的精确制导武器，如果发现敌方势力，如坦克、雷达、通信指挥设备等，能通过地面指挥或主动决策两种方式下达攻击指令，并可以采取导弹攻击或者机身冲撞两种方法对锁定目标进行损毁。攻击型无人机已成为一体化战争中的重要一环，并显示出良好的应用前景，被世界各军事强国所重视。

4.1 构建能力域和作战线

结合攻击型无人机的应用要求和研制要求，按照能力域的4种分解方向，分析得到攻击型无人机的能力域，分解过程如图3所示。其中，指挥控制方面包括计算决策能力、链路通信能力；火力运用方面包括目标感知能力、精确打击能力、协同制导能力；战场机动方面包括灵活操控能力、续航能力、导航能力；综合防护方面包括风切变威胁感知能力、健康管理能力、故障预测能力、隐身能力。共计有12种能力因素。

图3 攻击型无人机能力域分解图

攻击型无人机有主动进攻和协助防御两种基本作战类型，以主动进攻为主。主动进攻作战根据敌情的差异又分成对立足未稳之敌的进攻作战、对有防备之敌的进攻作战以及空中遭遇战3种作战样式。从中选取对有防备之敌的进攻作战作为关键作战样式进行分析研究，原因有以下3点：

一是作战内容丰富。相较于其他作战形式而言，对有防备之敌的进攻作战拥有更完整的作战环节，而且可以建立在不同作战环境中并灵活搭配各种应力条件，既能作为攻击型无人机的独立作战样式，也可以拓展为联合作战样式，包含丰富的作战内容。

二是对抗性强。对有防备之敌的进攻作战通常面临更严峻的作战条件，敌对势力能给予充分的雷达侦察、电磁干扰、火力打击等威胁因素，因此对装备的作战能力要求更高，更有利于暴露装备的潜在问题，并有助于验证相关战术战法的有效性。

三是便于开发。对有防备之敌的进攻作战拥有更加清晰的作战行动和作战流程，不确定因素较少，能让官兵拥有更加立体直观的认知，便于作战试验科目设计工作的实施。

将攻击型无人机对有防备之敌的进攻作战样式按照作战准备阶段、作战实施阶段以及作战收尾阶段3个过程进行分解，形成对应的作战线，分解过程如图4所示。其中，作战准备阶段包括机动输送环节、开进任务区环节；作战实施阶段包括战场侦察环节、防御突破环节、进攻打击环节；作战收尾阶段包括战况评估环节、返回据点环节。共计有7个作战环节。

图4 攻击型无人机作战线分解图

4.2 构建初级试验科目

为了将攻击型无人机的能力域和作战线有机结合在一起，将处于7种作战场景中的12种装备能力都纳入考评范围，并为后续全面评判装备作战效能和作战适用性打牢基础，现建立攻击型无人机作战线和能力域的全面映射关系，其映射结果为初级试验科目。映射过程如图5所示。总计生成84个初级试验科目。

图5 攻击型无人机初级试验科目映射过程

4.3 构建基础试验科目及拓展试验科目

邀请6名专家对上述84个初级试验科目进行综合评价，最后对6名专家的打分情况进行加权平均计算。因为统计数据较多，且计算过程简单，在此就不详细列出。最终的计算结果如下：

评分大于或等于70分的有13个，被定为基础试验科目，分别是：机动输送环节-健康管理能力(s1-10)，开进任务区环节-导航能力(s2-8)，战场侦察环节-目标感知能力(s3-3)，战场侦察环节-灵活操控能力(s3-6)，防御突破环节-链路通信能力(s4-2)，防御突破环节-灵活操控能力(s4-6)，防御突破环节-风切变威胁感知能力(s4-9)，防御突破环节-隐身能力(s4-12)，进攻打击环节-精确打击能力(s5-4)，进攻打击环节-协同制导能力(s5-5)，战况评估环节-计算决策能力(s6-1)，战况评估环节-目标感知能力(s6-3)，返回据点环节-续航能力(s7-7)。

评分大于30分小于70分的有21个，被定为拓展试验科目，分别是：机动输送环节-故障预测能力(s1-11)，开进任务区环节-链路通信能力(s2-2)，开进任务区环节-灵活操控能力(s2-6)，开进任务区环节-风切变威胁感知能力(s2-9)，开进任务区环节-故障预测能力(s2-11)，战场侦察环节-计算决策能力(s3-1)，战场侦察环节-链路通信能力(s3-2)，战场侦察环节-续航能力(s3-7)，战场侦察环节-风切变威胁感知能力(s3-9)，防御突破环节-计算决策能力(s4-1)，防御突破环节-故障预测能力(s4-11)，进攻打击环节-计算决策能力(s5-1)，进攻打击环节-链路通信能力(s5-2)，进攻打击环节-灵活操控能力(s5-6)，进攻打击环节-隐身能力(s5-12)，战况评估环节-链路通信能力(s6-2)，战况评估环节-灵活操控能力(s6-6)，战况评估阶段环节-健康管理能力(s6-10)，返回据点环节-链路通信能力(s7-2)，返回据点环节-导航能力(s7-8)，返回据点环节-故障预测能力(s7-11)。

评分小于或等于30分的有50个，被定为无效试验科目，在此就不一一列举。

5 结束语

本文在分析树形图法和映射法的基础上，提出了基于能力域和作战线的作战试验科目设计方法。该方法不仅能有效覆盖装备使用过程中的全功能和全流程，还能减少冗余试验科目，同时具备一定的剪裁空间。相较于传统试验科目设计方法，本方法考虑更加全面，适用性更强。下一步应该以作战试验科目为基础，对作战试验中的条件变量组合方案、试验样本量、评价指标等其他因素进行分析，为科学、高效地开展装备作战试验活动提供支撑。