两栖攻击舰初步总体方案综合评估方法

崔鲁宁 程 虹 郑 义

（中国人民解放军92537部队 北京100161）

两栖攻击舰初步总体方案综合评估方法

崔鲁宁 程 虹 郑 义

（中国人民解放军92537部队 北京100161）

针对两栖攻击舰总体方案综合评估的特殊性和复杂性，分析国外舰船立项论证阶段初步总体方案综合评估技术发展，采用层次分析方法与决策理论中效用函数理论，从综合效能、技术风险、费用三方面建立立项论证阶段两栖攻击舰初步总体方案综合评估指标体系及方法，为两栖攻击舰立项论证阶段初步总体方案确定提供技术支撑。

两栖攻击舰；初步总体方案；指标体系；评估方法

引 言

两栖攻击舰主要特点是采用纵通甲板，可搭载舰载机（输送直升机、武装直升机）、登陆艇（气垫登陆艇、排水型登陆艇），同时还可搭载大量登陆部队以及陆战装备，具有较强的垂直输送能力、空中火力支援能力。两栖攻击舰立项论证阶段的初步总体方案评估主要是评价各方案在军事上是否满足需求，技术上是否先进，费用上是否合理，风险能否有效控制，研制能否取得相应的军事效能等，为科学决策初步总体方案提供依据。由于影响两栖攻击舰总体方案的指标较多，为突出重点评价要素，对比分析各方案之间的主要差别，本文拟从效费比、技术风险两方面建立初步总体方案综合评估指标体系及方法。

1 国外海军舰船初步总体方案综合评估技术发展

美国海军在对舰船立项论证阶段进行初步总体方案综合评估时，通过建立效能、费用、风险等指标评估方法，将其软件化后形成舰船综合评估模型。根据多目标遗传优化理论，在较大的方案空间进行较为全面的方案分析，获得一系列备选方案，并通过曲线（一系列备选优化方案）的形式展示给决策者，从而使决策者对各方案的效能、费用和风险一目了然；并将优选出的概念方案转入概念开发阶段，运用ASSET综合评估工具进行方案的深化论证和综合评估，最终形成《作战使用需求书》（即ORD），交由工业部门进行下一阶段的设计工作。该方法已成功应用于美海军多型舰船立项论证和设计工作，在LHA（R）新型两栖攻击舰方案论证过程中，采用ASSET综合评估工具中的总体方案评估模块对不同概念方案的综合效能进行评估计算［1］，为最终确定总体方案提供技术支持（参见图1）。

2 两栖攻击舰初步总体方案综合评估的总体框架

舰船立项论证阶段的初步总体方案可以提出船型、主尺度、航速、隐身性等总体性能指标，可提出主要系统配置，初步确定总布置和船体结构形式等。在该阶段开展评估也是为确定技术水平是否先进、风险是否可控、费用是否合理，为方案选型决策提供依据，因此分别从效费比、风险两方面开展评估工作。

2.1 综合效能

舰船立项论证阶段的初步总体方案是依据军事需求提出的。一般各项指标都满足最低要求和基本需求，开展评估主要是从几个方案中选出最优方案。因此，在开展综合效能评估中，除要考虑作战能力、机动能力和生存能力等方面以外，还要综合不同类型舰船特点综合考虑相关保障能力，全面反映方案的技术特征和效能。

2.2 风 险

风险主要包括技术风险、费用风险和进度风险，其中技术风险是起决定性作用的主要风险，它通常是造成费用风险和进度风险的主要原因。因此，在立项论证阶段风险评估主要是针对技术风险进行综合评估。

2.3 费 用

舰船的费用包括采办费用和使用保障费用。采办费用包括研制费和购置费，使用保障费用主要包括人员费、维修费、油料费、弹药费、改装费、退役费等。在舰船立项论证阶段，主要从研制费和购置费两方面进行各方案总的经费概算。

3 两栖攻击舰综合效能评估方法

3.1 综合效能评估流程

综合效能评估流程（参见下页图2）［3］主要包括以下步骤：

（1）采用层次分析法分解综合效能，建立综合效能评估指标体系；

（2）基于专家两两比较法确定各层指标的权重；

（3）应用多属性效用理论，建立各底层定量指标的价值函数，确定各底层定性指标等级划分及定义；

（4）获取各底层指标值，计算对应指标的效用值；

（5）计算方案的总效用值。

3.2 综合效能评估指标体系构建

综合效能评估指标体系可从投送能力、机动能力、生存能力、总布置合理性、可拓展能力等五个方面进行构建。

3.2.1 投送能力

投送能力包括装载能力、输送能力。

装载能力下属指标包括登陆兵装载能力、陆战装备装载能力、物资装载能力。其中登陆兵装载能力下属指标为可搭载登陆兵数量；陆战装备装载能力下属指标为车辆库面积；物资装载能力下属指标为物资装载空间容积。

输送能力下属指标包括垂直输送能力、平面输送能力。其中垂直输送能力下属指标包括直升机库面积、起降点数量；平面输送能力下属指标包括气垫登陆艇或坞载通用登陆艇搭载数量［2］。

3.2.2 机动能力

机动能力包括续航力、航速、自给力。

3.2.3 生存能力

生存能力包括隐身性、生命力。

隐身性下属指标包括雷达波隐身、红外隐身，雷达波隐身下属指标为全舰RCS，红外隐身下属指标为红外辐射强度。

生命力下属指标包括推进系统生命力、结构防护能力。

3.2.4 总布置

总布置包括总体格局及通道设置。总体格局主要考虑机库、坞舱、车辆库、居住区、货舱、机舱等区域之间格局合理性；通道设置主要考虑坞舱、车辆库、机库之间通道可达性及合理性，货舱转运通道合理性。

3.2.5 可拓展能力

可拓展能力指具备未来可根据任务需求进行功能拓展的能力。

3.3 综合效能评估计算方法

3.3.1 定量指标价值函数的建立

对各底层定量指标的价值函数，依据两栖攻击舰的主要作战使用性能要求和相关舰船规范确定。具体过程：首先确定各指标门限值和目标值。门限值为满足使用要求的最小可接受值，对应效用值设定为60；目标值为理想值或者技术极限值，对应效用值设定为100。然后，按作战使用追求的目标、实现的难易程度和合理性确定价值函数形式（可以分为线性、S型、上凸型、下凹型）。当指标值大于目标值时，效用值取100；当指标值小于门限值时，对于规范有最低要求的指标或不可放弃的关键性指标效用值取0，其他指标可在0～60之间取值［4］。

3.3.2 定性指标等级划分方法

对定性指标值常用的度量方法有等级法、标度法、模糊数法、灰色数法等。在两栖攻击舰初步总体方案评估中，拟采用标度法进行定性指标的度量，首先将定性指标依据问题的性质划分为若干个等级，确定相应标准，再分别赋予60～100之间的量值，评估时对应所划分等级和标准给定各定性指标的效用值。下页表1列举了定性指标等级划分方法。

4 技术风险评估方法

4.1 确定技术风险度

通过考察技术成熟度来确定风险事件的风险度。根据系统或设备现有技术的成熟度来确定风险值。根据技术成熟度定义，把TRL（风险等级）分为9个级别，但各个级别之间的跨度并不均匀。通过引入不同的跨级难度，修正各个级别的技术风险度，可以获得更客观准确的风险值。我们定义三种风险跨度，分别是高风险跨度、中风险跨度和低风险跨度。设高跨度为中跨度的2倍，中跨度为低跨度的2倍，即设高跨度为4x、中跨度为2x、低跨度为x，并设有l个高跨度，m个中跨度，n个低跨度［5］，9个级别之间有8个跨度，如图3所示，则高、中、低跨度总数之和应为8，于是

确定l、m、n，求出x，进而得到考虑跨度因素后9个TRL对应的风险值。根据技术成熟度的等级定义，按照分级属于高跨度的有3～4、4～5、5～6和6～7，属于中跨度的有2～3和7～8，属于低跨度的有1～2和8～9，如图3所示。则有l = 4、m = 2、n = 2，代入公式（1），求得x = 1/22。

这样得出的跨级风险的TRL和对应的风险度见表2。

表2 TRL和对应的风险度

在技术成熟度原始等级划分的基础上，结合两栖攻击舰技术风险评估指标体系特点，提出技术成熟度等级划分原则，并结合动力电力系统下属指标包括推进及电力技术给出技术成熟度划分实例，如下页表3所示。

4.2 确定技术风险体系权重

技术风险体系权重是指该系统或设备存在的风险，对上一级系统风险的影响程度，采用层次分析法确定。

表3 技术成熟度原始等级划分原则

4.3 确定总的风险分值

将技术风险度转换为0～100之间的分值，技术风险度与技术风险分值之间的对应关系见表4，在确定各指标技术风险度后，按对应关系线性插值可得各指标的技术风险分值。

表4 TRL和对应的风险度

设总的技术风险分值为R，舰艇总体被分成了m个一级系统，每个一级系统的技术风险分值分别为R1、R2…Rm，每个一级系统在总风险中的权重分别w1、w2…，设第i个一级系统被分成了ni个二级系统，每个二级系统的技术风险分值分别是Ri1、Ri2…Rin1，每个二级系统在上层一级系统中的权重分别是wi1、wi2…win1，总的技术风险分值为：

5 效费比计算方法

费用分析主要是针对研制费用及装备购置费用，初步总体方案效费比由式（3）求得：

费用因子计算公式如式（4）：

6 综合评估计算方法及评估实例

在评估得出各方案效费比、技术风险后，采用层次分析法，对综合效能及技术风险评估体系各指标权重进行分析，将效费比分值与总技术风险分值加权求和作为最终评估结果。

设定四个初步总体方案，不同方案对应不同的排水量、总布置方案、关键系统配置、技术风险及费用等。其中方案1采用较为成熟船型，吨位较小，布置简单，但装载能力弱，造价较低；方案2在方案1的基础上进一步增加排水量，提高了装载能力；方案3进一步提高装载能力及起降点数量，并先期开展了关键技术攻关；方案4在方案3的基础上进一步提高装载能力及起降点数量，但造价较高，且技术风险较大。采用层次分析方法获得权重，运用上述方法对其进行评估计算，结果见表5。

表5 综合评估

根据上述计算结果可以看出：所建立的初步总体方案综合评估方法基本能够评价方案之间的差异，评估方法也可根据不同需要进行改进；综合考虑效费比及技术风险，方案3为最优方案。

［1］汪玉，刘品成. 美国海军舰船论证评估方法与应用［M］. 北京：国防工业出版社，2011：31-34.

［2］傅学庆，李进军. 登陆舰艇作战能力评估研究［J］. 船舶， 2006（2）： 6-9.

［3］马其东、方立恭. 基于直觉模糊多属性决策的作战效能综合评估方法［J］. 指挥控制与仿真， 2011（2）： 15-19.

［4］李长生，江敬灼，曾宪钊，等. 军事运筹新方法研究与应用［M］. 北京：军事科学出版社，2002：20-28.

［5］李炜、吴晓伟. 舰船研制技术风险综合评估的一种方法［J］. 江苏科技大学学报（自然科学版）， 2012（3）：25-28.

Synthetical evaluation of preliminary overall scheme for amphibious assault ship

CUI Lu-ning CHENG Hong ZHENG Yi
(No. 92537 Unit of the PLA, Beijing100161, China)

According to the particularity and complexity of the synthetical evaluation of the preliminary overall scheme for amphibious assault ships, the development of the synthetical evaluation of the preliminary overall scheme in the project demonstration phase for foreign warships is analyzed. Based on the analytic hierarchy process and the utility function theory in the decision theory, the synthetical evaluation index system and the method of the preliminary overall scheme in the project demonstration phase for amphibious assault ships are constructed from the three aspects of comprehensive performance, technical risk and cost. It provides technical support for the determination of the preliminary overall scheme in the project demonstration stage for amphibious assault ships.

amphibious assault ship, preliminary overall scheme, index system, evaluation method

U662.3

A

1001-9855（2017）03-0010-06

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.03.010

2016-09-26；

2017-01-20

崔鲁宁（1978-），男，博士，工程师。研究方向：舰船总体技术。

程 虹（1963-），女，硕士，高级工程师。研究方向：舰船总体技术。

郑 义（1981-），男，博士，工程师。研究方向：舰船总体技术。