周 波，孔德培，喬會東

(中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽 471003)

0 引言

隨著電子信息裝備體系化、系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢日益明顯，基于信息網(wǎng)絡(luò)的一體化聯(lián)合對抗將成為未來信息對抗的主要樣式[1]。這就要求電子信息裝備不僅要具有良好的技術(shù)性能，還要具備良好的電磁環(huán)境適應(yīng)能力和體系對抗能力[2]。而傳統(tǒng)電子信息裝備試驗(yàn)鑒定主要強(qiáng)調(diào)的是單裝的性能[3]，幾乎沒有考慮體系的對抗能力，所以越來越不適應(yīng)信息化裝備體系化、系統(tǒng)化的實(shí)際需要。為適應(yīng)電子信息裝備體系化、系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢，亟需對電子信息裝備體系對抗能力進(jìn)行試驗(yàn)考核。

對體系對抗能力的考核給電子信息系統(tǒng)的試驗(yàn)鑒定帶來了新的命題，其中一個重要問題就是如何在體系對抗的狀態(tài)下考核單體裝備對整個體系的貢獻(xiàn)度，摸清電子信息裝備的效能底數(shù)。單就貢獻(xiàn)度來說，目前在金融和企業(yè)項(xiàng)目管理中，進(jìn)行了一些貢獻(xiàn)度評估方法的研究，但是成果較為零散，且應(yīng)用領(lǐng)域差距較大。雖然也有部分文獻(xiàn)研究了裝備體系貢獻(xiàn)度的評估[4-7]，可供參考和借鑒，但是還沒有形成一套成熟、可靠的理論和方法，特別是對于電子信息裝備在電子對抗中的復(fù)雜性，體系貢獻(xiàn)度是什么、有何特點(diǎn)、該如何評估等問題還未考慮。本文從電子信息裝備體系對抗復(fù)雜性出發(fā)，研究電子裝備體系貢獻(xiàn)度的評估方法。

1 體系對抗復(fù)雜性

1.1 體系內(nèi)涵

信息時代，隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，原本各自獨(dú)立的系統(tǒng)個體可以通過信息搭建的紐帶，將彼此聯(lián)結(jié)成為一個由獨(dú)立系統(tǒng)作為組分構(gòu)成的大系統(tǒng)[8]，形成了一個關(guān)于“系統(tǒng)的系統(tǒng)”的存在形態(tài)，比如網(wǎng)絡(luò)化的電子裝備體系。對于這個“系統(tǒng)的系統(tǒng)”來說，其組分系統(tǒng)雖然分布廣泛、形式松散、獨(dú)立工作但從系統(tǒng)能力上來看卻更像一個有機(jī)整體，被稱之為體系。其中，信息結(jié)束了系統(tǒng)孤立存在的形態(tài)和獨(dú)立工作的方式，使分散的組分系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)相互協(xié)同、配合工作，使個體聚合成為整體，產(chǎn)生更高效能的體系能力，在這個被壓縮的時空緯度下，整體功能的形成使得它更像一個具有強(qiáng)大功能的有機(jī)整體。

圖2 體系和系統(tǒng)群的內(nèi)涵

從電子裝備體系結(jié)構(gòu)來看，組成電子裝備體系的元素不僅數(shù)量眾多規(guī)模龐大， 而且具有錯綜復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)。對于電子信息裝備體系組成元素的層次結(jié)構(gòu)來說， 一般可以分為4級， 從底層到頂層分別是單元級、平臺級、系統(tǒng)級和體系級。體系級、系統(tǒng)級、平臺級、和單元級之間的層次關(guān)系如圖1所示。

圖1 組成體系各層次結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1可以看出，電子裝備體系是由若干相互關(guān)聯(lián)的電子信息裝備系統(tǒng)構(gòu)成，每個電子裝備系統(tǒng)又是由諸多電子裝備平臺組成，每個電子裝備平臺上都裝載著一種或多種具有獨(dú)立能力的電子裝備單元。雖然電子裝備體系由電子裝備系統(tǒng)構(gòu)成，但是并非多個系統(tǒng)組合在一起就一定能形成體系，體系和多系統(tǒng)組成的系統(tǒng)群之間的對比關(guān)系如圖2所示。

如圖2所示，體系與系統(tǒng)群之間的區(qū)別就在于體系能夠得到進(jìn)一步的涌現(xiàn)，而系統(tǒng)群中各個功能、屬性相似的系統(tǒng)組合起來仍然還是相同的功能或?qū)傩裕粫M(jìn)一步涌現(xiàn)出新的能力或?qū)傩浴?/p>

所以，體系是能夠得到進(jìn)一步涌現(xiàn)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)或聯(lián)結(jié)的獨(dú)立系統(tǒng)的集合或綜合，屬于復(fù)雜系統(tǒng)范疇。體系具備復(fù)雜系統(tǒng)的一般特征，如非線性、開放性、動態(tài)性、多樣性、涌現(xiàn)性、自適應(yīng)性、自組織性等；歸納起來，整體涌現(xiàn)性、非線性和不確定性是體系復(fù)雜性的主要表現(xiàn)。

1.2 體系對抗復(fù)雜性

在電子裝備體系對抗試驗(yàn)中，預(yù)警探測、指揮控制、情報偵察等大量電子信息裝備產(chǎn)生了繁雜的電磁信號密集、交疊在一起，除了參試的眾多電子信息系統(tǒng)本身作為體系對抗中信息鏈路的重要節(jié)點(diǎn)外，還有試驗(yàn)過程中指揮決策的智能因素。所以，所有這些參與試驗(yàn)的各種要素以信息為媒介組合在一起，也就涌現(xiàn)出了以復(fù)雜電磁環(huán)境為代表的體系對抗環(huán)境。這種體系對抗環(huán)境涌現(xiàn)出了復(fù)雜系統(tǒng)的整體屬性、特征、行為及功能，而當(dāng)把這個體系還原分解為不相干的各個部分之后，體系的整體屬性和功能將不復(fù)存在。

在電子裝備體系對抗試驗(yàn)過程中，如果采用線性可加的原則，就是把形成體系對抗環(huán)境的各個組成部分進(jìn)行逐層簡化分解后，分別進(jìn)行試驗(yàn)研究，最后逐層向上疊加得到整個體系對抗的試驗(yàn)結(jié)論。這就是以往的單項(xiàng)性能試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，它所遵循的線性原則就是在還原論指導(dǎo)下，對事物進(jìn)行無限制的往下一層分解，它忽略了組成體系對抗各要素之間復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系的非線性，以及指揮決策過程中的不確定因素。因此，如果不考慮非線性，在這種線性簡化的還原論思想指導(dǎo)下，電子裝備試驗(yàn)評估所得出的結(jié)論可信度是值得懷疑的。

通過對電子裝備體系對抗試驗(yàn)復(fù)雜性問題的分析，可知針對電子裝備試驗(yàn)評估中的要素分解、指標(biāo)選取和定性和定量關(guān)系問題，大都要涉及整體與部分、全局與局部之間的復(fù)雜關(guān)系，這些都屬于復(fù)雜系統(tǒng)研究的范疇。

2 體系貢獻(xiàn)率

2.1 概念

貢獻(xiàn)度，通俗地講就是一個事物A(稱為貢獻(xiàn)者)對另一個事物B(稱為受益者)貢獻(xiàn)程度的度量[7]。貢獻(xiàn)度常被用在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，近幾年才在國防領(lǐng)域內(nèi)被逐漸應(yīng)用起來，也有人稱之為貢獻(xiàn)率。關(guān)于體系貢獻(xiàn)率，不同組織和研究人員對其做了不同的定義，目前國內(nèi)外對裝備體系貢獻(xiàn)率尚無統(tǒng)一明晰的定義，也不具備給出權(quán)威定義的足夠條件。為了便于理解，以下給出了現(xiàn)有文獻(xiàn)中的幾種定義：

1)體系貢獻(xiàn)度[5]是對評估對象對體系內(nèi)各系統(tǒng)對抗能力及整個體系對抗能力的影響作用或涌現(xiàn)效應(yīng)的度量。

2)如果把某個裝備(或作戰(zhàn)系統(tǒng))作為貢獻(xiàn)者，把與其有關(guān)的某個對抗體系(包含體系中的其他系統(tǒng))作為受益者，把它們置于某種體系對抗環(huán)境下，使體系對抗能力發(fā)生變化的程度即為武器裝備體系貢獻(xiàn)度[6]。

3)裝備的體系貢獻(xiàn)度[7]是裝備在一定時期內(nèi)對體系對抗能力(或?qū)剐?、體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)先進(jìn)性、建設(shè)效益等方面貢獻(xiàn)程度的綜合量度。

4)體系貢獻(xiàn)率[9]是裝備(包括單型裝備、裝備系統(tǒng)和裝備對抗子體系)對裝備對抗體系形成綜合對抗能力的貢獻(xiàn)作用的一種度量。

從上述這些定義來看，裝備體系貢獻(xiàn)度是根據(jù)裝備(或?qū)瓜到y(tǒng))承擔(dān)的使命任務(wù)，將單一裝備置于近似真實(shí)的對抗條件下，考慮裝備使用的真實(shí)對抗系統(tǒng)、對抗環(huán)境和對手，檢驗(yàn)評估使用該裝備后對己方整個體系對抗能力提升(或者藍(lán)方整個體系對抗能力下降)的貢獻(xiàn)程度。有文獻(xiàn)中將體系貢獻(xiàn)率的內(nèi)涵從體系維度、對抗維度、“效費(fèi)”維度和“層級”維度等四個維度給出了理解，簡單來看這四個維度分別是從裝備體系融入度、任務(wù)完成度、效費(fèi)程度和層級結(jié)構(gòu)優(yōu)化程度來衡量體系貢獻(xiàn)率。

2.2 電子裝備體系貢獻(xiàn)度

電子信息裝備體系貢獻(xiàn)率，就是將電子裝備體系中的電子信息裝備對抗效能與體系對抗效能進(jìn)行對比(擴(kuò)展后可以將電子信息裝備體系對抗效能與包含該體系的裝備體系對抗效能進(jìn)行對比)，對比的結(jié)果就是體系貢獻(xiàn)率。

根據(jù)體系對抗復(fù)雜性分析，電子信息裝備體系的組成要素眾多、交互作用復(fù)雜以及涌現(xiàn)特征，使得電子裝備體系貢獻(xiàn)率評估尤其要從電子信息裝備體系的復(fù)雜系統(tǒng)特征出發(fā)，其最主要的描述方式就是在電子信息裝備體系對抗效能中，某關(guān)鍵或重大電子信息裝備相比于其它電子信息裝備對體系對抗效能的優(yōu)勢比較程度，或者由該關(guān)鍵或重大電子信息裝備的加入使得整個體系對抗能力得到涌現(xiàn)的程度。

2.3 體系貢獻(xiàn)度的基本模式與特點(diǎn)

貢獻(xiàn)率模式有多種，如關(guān)鍵作用模式、固定作用模式、比例非線性模式等。關(guān)鍵作用模式，又稱為脈沖模式，就是某一件裝備的加入會對體系能力產(chǎn)生重大影響，極大提升體系的作戰(zhàn)能力，反之如果體系中沒有該裝備系統(tǒng)，整個體系的作戰(zhàn)能力將急劇下降，如通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等對體系的影響效果；固定作用模式，又稱為線性模式，即體系能力隨著裝備數(shù)量的增加幾乎呈線性增長，如火力打擊系統(tǒng)等對體系的影響效果；比例線性模式，又稱為非線性模式，即某系統(tǒng)的加入和數(shù)量增加對體系能力的影響效果，如電子對抗系統(tǒng)。

1)通過對體系貢獻(xiàn)率的理解，再根據(jù)貢獻(xiàn)率的作用模式，可以得出體系貢獻(xiàn)率具有如下特點(diǎn)：

相對性：電子信息裝備對電子信息裝備體系的貢獻(xiàn)率是動態(tài)變化的，并非一成不變，相對于不同的對抗條件、對手和對抗樣式，某同一裝備對體系對抗的貢獻(xiàn)率可能不一樣。例如，預(yù)警探測系統(tǒng)在有干擾和無干擾條件下的對抗，其體系貢獻(xiàn)率就存在著較大的差距。

2)層次性：裝備對作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率可能包括若干個方面，對某個方面的貢獻(xiàn)又可能體現(xiàn)在多個角度，從而使得體系貢獻(xiàn)率要素呈現(xiàn)一種層狀結(jié)構(gòu)。

3)相關(guān)性：電子裝備本身的對抗效果往往會對對抗體系中其他裝備的對抗效果帶來間接影響，從而影響到整個體系的對抗效果。如防空導(dǎo)彈對對手飛機(jī)的有效殺傷會顯著提高己方地面電子裝備的生存能力，進(jìn)而又增強(qiáng)地面電子裝備的對抗效果，所以防空導(dǎo)彈對對抗體系的貢獻(xiàn)直接表現(xiàn)在防空攔截能力上，間接提升了地面電子裝備的對抗效能。

2.4 體系貢獻(xiàn)度的計(jì)算

衡量體系貢獻(xiàn)度[10]，一般來說，可以從是否增加能力類型、是否改進(jìn)戰(zhàn)技短板、是否提高運(yùn)行效率、是否降低整體成本等方面來衡量體系貢獻(xiàn)度。其中任何一個方面發(fā)生變化，都認(rèn)為對體系產(chǎn)生了貢獻(xiàn)。體系貢獻(xiàn)率評價可以通過體系對抗綜合效能和費(fèi)效變化來表達(dá)體現(xiàn)，通過接入新裝備進(jìn)行試驗(yàn)，測量觀察體系效能發(fā)生的變化，從而得知增減改及規(guī)?；逞b備后體系發(fā)生的變化，即體系貢獻(xiàn)率和體系影響度。

體系貢獻(xiàn)度是針對戰(zhàn)略需求的度量指標(biāo)，需要由體系試驗(yàn)綜合而得到。文獻(xiàn)[10]給出體系貢獻(xiàn)率的計(jì)算公式為：

系統(tǒng)A的貢獻(xiàn)率=

(1)

從式(1)可以看出，這里的體系貢獻(xiàn)度是一個百分比，即小于1的數(shù)值。如果采用這個公式計(jì)算體系貢獻(xiàn)率就隱含著把整個體系貢獻(xiàn)率數(shù)值作為1，而體系中每個裝備系統(tǒng)的體系貢獻(xiàn)率都是小于1的數(shù)值，從方法論上就等于說把組成體系每個系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率直接線性相加就得到整體的貢獻(xiàn)率。從電子裝備體系對抗復(fù)雜性來看，這種計(jì)算方法從方法論上就陷入了原有性能試驗(yàn)所遵循的還原論思維，沒有從電子裝備體系的復(fù)雜系統(tǒng)角度思考問題，所以從方法論上根本就不合理，而且即便強(qiáng)行計(jì)算出個貢獻(xiàn)率數(shù)值，其結(jié)果準(zhǔn)確性及可信性也是值得懷疑的，另外從實(shí)際效果來說也沒有指導(dǎo)意義。

3 體系貢獻(xiàn)度評估方法述評

體系的復(fù)雜性、涌現(xiàn)性，結(jié)構(gòu)的進(jìn)化性，能力的相對性，使得傳統(tǒng)基于還原論的性能試驗(yàn)評估方法如數(shù)學(xué)分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等在體系評估時集體失效，體系評估正面臨理論和方法的挑戰(zhàn)，以往的評估方法在體系貢獻(xiàn)率評估也不再適用，這里給出一種方法論和幾種具體的評估方法。

3.1 綜合集成方法論

綜合集成的系統(tǒng)方法論是在開放復(fù)雜系統(tǒng)的研究實(shí)踐上提煉、概括和抽象出來的[11]。經(jīng)過不斷的演進(jìn)和發(fā)展，該方法論逐漸在經(jīng)濟(jì)、社會、工程等各領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用，典型的應(yīng)用如財政補(bǔ)貼、價格、工資綜合研究[12]，青藏高原形成演化及其環(huán)境、資源效應(yīng)研究等。綜合集成方法研究的每個問題都是極為復(fù)雜的系統(tǒng)，它們大多具有如表1所示的特點(diǎn)。

根據(jù)表1所述，對照體系對抗試驗(yàn)復(fù)雜性分析，可知電子信息裝備體系對抗試驗(yàn)也滿足開放復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)，又因?yàn)樾阅茉囼?yàn)在體系對抗條件下的方法論不足，所以完全可以應(yīng)用綜合集成方法來研究適用于體系對抗試驗(yàn)中體系貢獻(xiàn)度評估的方法。

體系貢獻(xiàn)度評估的結(jié)果是為了發(fā)現(xiàn)整個電子信息系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、能力和對抗效能上存在的問題，評估的重點(diǎn)是整個體系，通過評估電子裝備的體系貢獻(xiàn)率，提高對整個體系的認(rèn)知，最終達(dá)到輔助體系對抗、建設(shè)決策的目的。建立一個綜合性體系對抗仿真試驗(yàn)環(huán)境，將需要進(jìn)行評估影響的裝備放入環(huán)境中，并通過快速試驗(yàn)的相關(guān)體系性效果，以達(dá)成支持對抗決策的目的。換句話說，就是構(gòu)建一個體系對抗仿真環(huán)境開展仿真試驗(yàn)，對電子裝備體系中的重點(diǎn)裝備、焦點(diǎn)裝備進(jìn)行“加”“減”“改”后觀察和分析會對體系帶來什么影響。例如，己方增加或減少某種電子裝備對體系能力有什么影響？敵方增加或減少某種電子裝備對己方體系有什么影響？電子裝備性能指標(biāo)的改變對雙方的體系會有什么影響？等等。這個體系仿真試驗(yàn)環(huán)境就是一個為對抗決策提供“可操控”的綜合集成研討環(huán)境，是“綜合集成方法”的一種具體實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步可以在這個體系對抗試驗(yàn)環(huán)境中根據(jù)需要開展研討規(guī)劃試驗(yàn)方案、改變參數(shù)、增加/減少裝備、快速仿真等活動，評估分析體系中電子裝備的能力和貢獻(xiàn)率。

表1 復(fù)雜系統(tǒng)問題特點(diǎn)

3.2 相關(guān)具體方法

3.2.1探索性分析方法

探索性分析是對各種不確定性要素產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行整體研究，通過探索性分析，可以全面分析各種不確定因素對于特定問題的影響，整體把握各種關(guān)鍵要素，探索可以完成相應(yīng)任務(wù)需求的系統(tǒng)各種能力與策略，尋求滿意解以及后續(xù)調(diào)整方案。

根據(jù)體系貢獻(xiàn)度的相對性，同一裝備在不同的對抗條件、對手和樣式下的體系貢獻(xiàn)率是不一樣的，為了全面分析電子信息裝備的體系貢獻(xiàn)率，獲得電子信息裝備體系貢獻(xiàn)率的綜合評估結(jié)果，探索性不失為一種有效的解決方案。在進(jìn)行體系貢獻(xiàn)率具體實(shí)施時，可以將待考核電子信息裝備的基本能力作為主要探索變量，在不同的配試裝備情況下，通過對有無該型電子信息裝備作戰(zhàn)結(jié)果的對比分析，可以獲得該裝備所具有的基本能力對體系的基本貢獻(xiàn)。

3.2.2影響圖建模方法

影響圖建模方法是一種研究復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)范化建模方法，該方法通過分析所研究的復(fù)雜系統(tǒng)，找出表征系統(tǒng)運(yùn)行過程所必需的系統(tǒng)參量，通過分析系統(tǒng)各參量之間的相互關(guān)系畫出系統(tǒng)的影響圖，根據(jù)系統(tǒng)圖與系統(tǒng)參量的實(shí)際物理意義，運(yùn)用一定的建模算法，得出系統(tǒng)的狀態(tài)方程，然后進(jìn)行仿真分析，可用于進(jìn)行不同條件下能力變化的分析。

由影響圖分析方法畫出的系統(tǒng)影響圖，能夠直觀的反映出體系對抗條件下對抗體系中各個系統(tǒng)、各要素的相互作用和相互關(guān)系，這種關(guān)系描述是體系貢獻(xiàn)率評估的基礎(chǔ)，它能直觀反應(yīng)貢獻(xiàn)者與受益者直接或間接的關(guān)系。這樣，利用影響圖模型和分析方法，可以開展不同條件下電子裝備對抗效能分析，通過對比分析有無評估電子裝備加入對抗體系引起對抗效能的變化，即可得到該待評估電子裝備的體系貢獻(xiàn)率。

3.2.3粗糙集評估方法

電子裝備體系貢獻(xiàn)率評估的核心是分析電子信息裝備加入體系前后體系作戰(zhàn)能力之間的變化關(guān)系，這一問題的研究在很大程度上依賴于相關(guān)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。然而，在實(shí)際評估中電子對抗的復(fù)雜性，導(dǎo)致評估數(shù)據(jù)本身的不確定性、模糊性以及影響因素的復(fù)雜性，進(jìn)而出現(xiàn)評估信息不準(zhǔn)確、不可靠的結(jié)果，因而需要一種有效的數(shù)據(jù)分析方法。粗糙集是一種處理模糊性和不確定性知識的數(shù)據(jù)分析工具，它僅利用數(shù)據(jù)本身所提供的信息，無需任何先驗(yàn)知識，不需建立解析式數(shù)學(xué)模型，完全由數(shù)據(jù)驅(qū)動；具備從大量數(shù)據(jù)中求取最小不變集和最小規(guī)則集的能力，能夠挖掘出潛在有價值的評估信息；還可根據(jù)評估數(shù)據(jù)本身的規(guī)律計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重，不完全依賴專家的知識判斷或經(jīng)驗(yàn)，能消除主觀性和模糊性，使評估結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信。

4 結(jié)束語

電子信息裝備體系化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢，對于裝備試驗(yàn)鑒定既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。針對體系對抗試驗(yàn)的難題，本文在分析體系對抗試驗(yàn)復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，探析了電子裝備體系貢獻(xiàn)度的基本概念，論述了電子裝備試驗(yàn)體系貢獻(xiàn)度評估的基本特點(diǎn)、模式與計(jì)算等相關(guān)問題,評析了電子裝備體系貢獻(xiàn)度評估的綜合集成方法論和幾種具體的評估方法，為電子信息裝備體系對抗試驗(yàn)提供重要理論支撐?！?/p>