第2章　系統(tǒng)效能及效能評(píng)估基本概念

2.1　效能度量

武器系統(tǒng)的效能度量是評(píng)價(jià)武器系統(tǒng)最“恰當(dāng)” 的定量指標(biāo)，武器系統(tǒng)效能分析的重要任務(wù)之一就是確定效能度量。效能度量確定得是否合理，直接影響決策的準(zhǔn)確性。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的要求，正確、合理地選擇與確定武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能指標(biāo)即效能度量，對(duì)于正確地進(jìn)行武器系統(tǒng)分析，提供可靠的決策依據(jù)是非常重要的。做好系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)的關(guān)鍵一環(huán)，是適當(dāng)?shù)剡x擇效能度量，但選定一個(gè)好的效能度量不是一件容易的事情。事實(shí)上，效能度量常常是一種主觀判斷或“價(jià)值” 判斷，因此，建立一套系統(tǒng)的效能度量分析方法，對(duì)于武器裝備采辦和使用都具有十分重要的意義。

2.1.1　效能的概念

效能（Effectiveness）是一個(gè)經(jīng)常用到的概念，詞典的解釋是“事物在一定條件下所起的作用”，“事物所具有的功能” 或“事物所蘊(yùn)藏的有利的作用” 等。系統(tǒng)效能描述的是系統(tǒng)在一定條件下實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能達(dá)成預(yù)定目標(biāo)的程度，是完成其規(guī)定任務(wù)的總體能力或程度，也稱有效性度量。系統(tǒng)效能一般用于描述系統(tǒng)完成其任務(wù)的總體能力。對(duì)系統(tǒng)效能進(jìn)行評(píng)估，必須要定義衡量指標(biāo)。

在GJB 1364 — 92 中，對(duì)武器裝備效能的定義為：在規(guī)定的條件下達(dá)到規(guī)定使用目標(biāo)的能力。“規(guī)定的條件” 指的是作戰(zhàn)環(huán)境條件、作戰(zhàn)時(shí)間、參戰(zhàn)人員及使用方法等因素，“規(guī)定使用目標(biāo)” 指的是所要達(dá)到的作戰(zhàn)目的，“能力” 則是指達(dá)到目標(biāo)的定量或定性程度。從概率的角度而言，武器效能是指武器系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠滿足作戰(zhàn)任務(wù)要求的概率。

效能一般可分為單項(xiàng)效能、系統(tǒng)效能和作戰(zhàn)效能。

單項(xiàng)效能是指運(yùn)用裝備系統(tǒng)時(shí)，達(dá)到單一使用目標(biāo)的程度，如防空武器裝備系統(tǒng)的射擊效能、探測(cè)效能、指揮控制通信效能等。單項(xiàng)效能對(duì)應(yīng)的作戰(zhàn)行動(dòng)是目標(biāo)單一的行動(dòng)，如偵察、干擾、布雷、射擊等火力運(yùn)用與火力保障中的各個(gè)基本環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)效能，又稱綜合效能，是指裝備系統(tǒng)在一定條件下，滿足一組特定任務(wù)要求的可能程度。它是對(duì)武器裝備系統(tǒng)效能的綜合評(píng)價(jià)，又稱為綜合效能。系統(tǒng)效能是在型號(hào)論證時(shí)主要考慮的效能參數(shù)。美國(guó)武器裝備系統(tǒng)效能咨詢委員會(huì)認(rèn)為：系統(tǒng)效能是衡量一個(gè)系統(tǒng)滿足一組特定任務(wù)要求的程度的度量，是系統(tǒng)的可用性、可信賴性和能力的函數(shù)。該委員會(huì)不僅對(duì)武器裝備的系統(tǒng)效能下了較為科學(xué)的定義，而且給出了評(píng)估（計(jì)算）系統(tǒng)效能的基本模型框架，即系統(tǒng)效能由系統(tǒng)的可用性、可信賴性和能力三個(gè)方面共同構(gòu)成。

作戰(zhàn)效能有時(shí)稱為兵力效能，指在規(guī)定的作戰(zhàn)環(huán)境條件下，運(yùn)用武器裝備系統(tǒng)及其相應(yīng)的兵力執(zhí)行規(guī)定的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)所能達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)的程度。這里，執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)應(yīng)覆蓋武器裝備系統(tǒng)在實(shí)際作戰(zhàn)種可能承擔(dān)的各種主要作戰(zhàn)任務(wù)，且涉及整個(gè)作戰(zhàn)過程。因此作戰(zhàn)效能是任何武器裝備系統(tǒng)的最終效能和根本質(zhì)量特征。

以潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)為例，其作戰(zhàn)效能主要依賴于以下幾個(gè)方面：一是潛艇必須具備反艦作戰(zhàn)的能力，也是其最主要的任務(wù)之一。潛艇對(duì)海作戰(zhàn)效能主要取決于潛艇上的各種對(duì)海攻擊能力，比如各種對(duì)海攻擊導(dǎo)彈和反水面艦船魚雷系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力。二是必須具備反潛作戰(zhàn)的能力，也是潛艇的又一大任務(wù)。潛艇反潛作戰(zhàn)能力主要取決于潛艇上反潛魚雷系統(tǒng)的性能和數(shù)量。三是必須具備對(duì)來自空中、水面、水下各種威脅的早期預(yù)警和獲取目標(biāo)信息的能力，但由于潛艇長(zhǎng)期處于水下活動(dòng)，因此更應(yīng)強(qiáng)調(diào)聲吶探測(cè)效能。四是必須具備運(yùn)用水聲對(duì)抗器材對(duì)敵方探測(cè)、制導(dǎo)武器系統(tǒng)實(shí)施干擾和欺騙的能力。五是潛艇在海上作戰(zhàn)時(shí)所能適應(yīng)的作戰(zhàn)環(huán)境與系統(tǒng)保障的能力。

根據(jù)已有研究，可將武器裝備效能評(píng)估指標(biāo)因素分為四類：系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)性能指標(biāo)、系統(tǒng)效能指標(biāo)和作戰(zhàn)效能指標(biāo)。各種效能指標(biāo)因素的層次關(guān)系如圖2.1 所示。

圖2.1　中各項(xiàng)效能評(píng)估指標(biāo)因素具體描述如下：

（1）系統(tǒng)參數(shù)（Dimensional Parameter，DP）：表示系統(tǒng)固有的屬性或特征，其值表示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為，如材料、尺寸、重量、干擾功率等。

（2）系統(tǒng)性能指標(biāo)（Measures of Performance，MOP）：系統(tǒng)行為屬性的定量化描述，或系統(tǒng)單個(gè)因素或?qū)傩詫?duì)于整體能力貢獻(xiàn)的數(shù)量化描述，如潛艇航行速度、潛艇的生存能力、聲吶系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域。這個(gè)指標(biāo)一般不考慮環(huán)境的影響。

（3）系統(tǒng)效能指標(biāo)（Measures of Effectiveness，MOE）：系統(tǒng)完成其功能程度的定量化描述或者系統(tǒng)以最佳方式及預(yù)期結(jié)果完成使命的能力的定量化描述。

（4）作戰(zhàn)效能指標(biāo)（Measures of Force Effectiveness，MOFE）：也稱兵力效能指標(biāo)，是衡量系統(tǒng)在作戰(zhàn)環(huán)境中完成任務(wù)的程度。作戰(zhàn)行動(dòng)是由一定軍事力量（包括人和武器系統(tǒng)）在一定環(huán)境條件下按一定行動(dòng)方案進(jìn)行的，所以作戰(zhàn)效能在一定條件下可表示軍事力量或行動(dòng)方案的效能。

由此可見，系統(tǒng)參數(shù)和性能度量是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部具有的特征和能力的描述； 而效能度量、作戰(zhàn)效能度量是系統(tǒng)在外部環(huán)境中表現(xiàn)的特征和能力的描述。MOE 度量系統(tǒng)在作戰(zhàn)環(huán)境中如何執(zhí)行其功能或影響其他實(shí)體。它是對(duì)系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定目標(biāo)程度的定量表示，是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析比較的一種基本標(biāo)準(zhǔn)。MOE 與一些標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，這些標(biāo)準(zhǔn)通常以理想系統(tǒng)為參考。MOE 描述了系統(tǒng)在作戰(zhàn)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)其總體功能的情況。特別地，MOE 依賴于特定的想定。

MOP 表示一個(gè)物理實(shí)體的內(nèi)在性質(zhì)或特征。從某方面說，它度量的是系統(tǒng)的行為屬性，即系統(tǒng)的物理和結(jié)構(gòu)上的行為參數(shù)和任務(wù)要求參數(shù)，或者說“性能是系統(tǒng)按照?qǐng)?zhí)行某行動(dòng)的要求執(zhí)行這一行動(dòng)效能的度量”。發(fā)現(xiàn)概率、虛警率、信噪比、波特率、吞吐量及頻率范圍等都是性能度量。MOP反映被分析系統(tǒng)的內(nèi)在特征，與想定無(wú)關(guān)。它是建立指標(biāo)體系的基本元素之一。系統(tǒng)效能高并不意味著其作戰(zhàn)效能也高。例如，一個(gè)通信系統(tǒng)能夠及時(shí)傳輸一個(gè)情報(bào)，但指揮人員并沒有很好地利用此情報(bào)，盡管可認(rèn)為這個(gè)通信系統(tǒng)效能比較高，但其此時(shí)的作戰(zhàn)效能很低。

這四類指標(biāo)有一定的聯(lián)系，系統(tǒng)效能度量依賴于系統(tǒng)性能和人的因素，體現(xiàn)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)和人的因素結(jié)合后所具有能力的度量； 而系統(tǒng)作戰(zhàn)效能度量依賴于系統(tǒng)效能度量和環(huán)境因素，體現(xiàn)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)和人結(jié)合后在實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境中完成任務(wù)程度的度量。

2.1.2　效能度量分析

為了有效地評(píng)估系統(tǒng)效能，必須建立合理的需求（指標(biāo)），這種需求的描述要與系統(tǒng)的性能度量（MOP）相匹配，也就是說，不能超出系統(tǒng)的能力范圍。效能度量是通過系統(tǒng)的性能度量和需求的比較而得到的，即效能度量是性能度量和需求的函數(shù)。由上可知，要度量一個(gè)系統(tǒng)的效能必須首先明確需求。需求一般是由武器裝備采辦人員或者使用人員提出和確定的。

需求的定義過程是：首先，定義一個(gè)對(duì)達(dá)成任務(wù)目標(biāo)有意義的某一方面屬性； 然后，定義一個(gè)指標(biāo)（變量）來衡量此需求； 最后，通過定義一個(gè)度量（依賴于一些參數(shù)公式或算法）來量化這個(gè)指標(biāo)。例如對(duì)導(dǎo)彈而言，使用人員可能定義導(dǎo)彈完成作戰(zhàn)任務(wù)成功率是90%，這就是一個(gè)具體的需求。當(dāng)然有的需求不是很具體，但在具體的操作過程中，我們也必須根據(jù)實(shí)際情況來抽象，最終量化這個(gè)需求。

系統(tǒng)性能度量的定義過程是：首先，定義一個(gè)與系統(tǒng)性能相關(guān)的指標(biāo)（概念），如精度、時(shí)限、數(shù)據(jù)處理速率、易損性、生存能力和可靠性； 然后，利用已有度量指標(biāo)或新定義一個(gè)或多個(gè)度量指標(biāo)（變量），并采用某一具體公式形式來表示這個(gè)指標(biāo)。性能度量指標(biāo)的結(jié)果可能是一個(gè)數(shù)值，如概率或期望值、一個(gè)數(shù)量區(qū)間或一個(gè)多維數(shù)量空間。

效能度量是衡量一個(gè)系統(tǒng)性能滿足需求的程度，對(duì)其定義的基本過程與性能度量類似：定義一個(gè)衡量滿足需求程度的指標(biāo)； 通過定義標(biāo)準(zhǔn)、公式或算法來量化此指標(biāo)； 確保性能度量和需求指標(biāo)（變量）相稱； 效能度量的值最終依賴于在性能度量公式中的可觀測(cè)、可測(cè)量的量、表達(dá)需求的參數(shù)和進(jìn)行比較的方法。

系統(tǒng)參數(shù)空間、性能空間、需求空間和效能空間的關(guān)系可用圖2.2 來表示。

如圖2.2 所示，參數(shù)空間到性能空間的映射產(chǎn)生了性能度量（作戰(zhàn)能力）軌跡。性能需求表示為需求空間。如果性能度量軌跡完全在需求空間之內(nèi)，則所有的系統(tǒng)行為都滿足需求，那么其效能為1.0； 如果性能度量軌跡完全在需求空間之外，則沒有一個(gè)系統(tǒng)行為滿足需求，那么其效能為0.0。

記Et 表示裝備研制總要求規(guī)定的裝備性能完成規(guī)定作戰(zhàn)任務(wù)需求的結(jié)果空間子集，Ec 表示裝備在實(shí)際作戰(zhàn)條件下遂行規(guī)定任務(wù)需求所能達(dá)到的結(jié)果空間子集。用f（X）表示X 集合的映射，當(dāng)X 為點(diǎn)集時(shí)，f（X）表示X 集合中的點(diǎn)數(shù)，假設(shè)裝備工作狀態(tài)正常且遂行任務(wù)時(shí)完全發(fā)揮所具有的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，則可以定義武器裝備的作戰(zhàn)效能為

若Ec 與Et 不相交，則有

若Ec ?Et，表示裝備完全具備在規(guī)定的作戰(zhàn)環(huán)境下遂行規(guī)定任務(wù)達(dá)到規(guī)定目標(biāo)的能力，并能夠完全發(fā)揮，則有f（Ec ∩Et）= f（Et），于是有

所以有武器裝備的作戰(zhàn)效能滿足0 ≤Efficiency ≤1。

式（2.1）說明武器裝備作戰(zhàn)效能的大小既取決于所具備的系統(tǒng)性能，還取決于作戰(zhàn)能力發(fā)揮所面臨的實(shí)際條件。因此，一般來講，系統(tǒng)性能的評(píng)估不依賴具體軍事想定，作戰(zhàn)效能的評(píng)估則取決于具體的軍事想定。

在明確了效能度量分析原理的基礎(chǔ)上，這里給出了制定MOE 的具體過程，如圖2.3 所示。

由圖2.3 可知，在有了具體的MOE 制定需求后，我們首先要有明確的觀點(diǎn)和任務(wù)，這些是制定MOE 的基礎(chǔ)，通常這些內(nèi)容是通過與用戶的反復(fù)交互而得到的。例如，在裝備研制過程中，通常研制任務(wù)書及研制合同等文件中列出的、用戶所提出的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)和使用要求就是這里的明確的觀點(diǎn)和任務(wù)。但是，通常我們不僅要確定裝備是否達(dá)到了這個(gè)指標(biāo)和要求，而且需要回答裝備采辦決策者所關(guān)心的議題。

議題是指裝備采辦決策時(shí)需要回答的問題，例如導(dǎo)彈的突防能力、射程、重量、全彈長(zhǎng)及射擊精度等。關(guān)鍵議題是指為了評(píng)價(jià)裝備的使用、技術(shù)、保障和其他能力而必須研究回答的問題。關(guān)鍵議題是評(píng)價(jià)裝備整體價(jià)值的基礎(chǔ)，是裝備采辦管理里程碑決策的重要依據(jù)，例如反艦導(dǎo)彈的最大射程、航路規(guī)劃導(dǎo)航點(diǎn)的數(shù)量、抗箔條干擾能力等。通常我們要明確與裝備使用相關(guān)的關(guān)鍵議題，即關(guān)鍵使用議題（Critical Operational Issues，COI），這也是前面計(jì)算公式中的需求。在明確需求的基礎(chǔ)上可以初步制定MOE，然后按照上面的分析方法來評(píng)估MOE，通過那些達(dá)到用戶需求的MOE，對(duì)于沒有達(dá)到要求的則需要重新制定。對(duì)于初步同意的MOE 還需要具體應(yīng)用它，在實(shí)際應(yīng)用過程中，如果MOE 已經(jīng)達(dá)到用戶的需要，則結(jié)束； 否則，還需要對(duì)MOE 進(jìn)行修改或者添加。