武器装备体系贡献率研究现状分析

蔡卓函，穆 歌，段 莉，冯琦琦，贾 烨

（1.陆军装甲兵学院，北京 100072；2.解放军66058 部队，天津 301700；3.军事科学院系统工程研究院，北京 100072；4.解放军61516 部队，北京 100072；5.解放军32290 部队，济南 250002；6.北部战区联合参谋部，沈阳 110001）

0 引言

随着新军事变革不断加速深入，战争形态已经发生了巨大改变，由传统机械化战争发展为信息化战争，战争形态的演变推动战略需求逐步由传统的“基于威胁”向“基于能力”转变。为适应新的需求，国内的武器装备建设也从以单一装备型号建设为主的“平台中心”范式，发展到重视体系对抗能力建设的“体系中心”范式。那么如何建设优势装备体系，确保新研装备加入体系后能够有效提升体系对抗能力，就成了装备论证工作中亟需解决的问题。在此背景下，国内独创［1］了武器装备体系贡献率这一概念，用于全面、客观地评估武器装备在体系中发挥作用的情况，是提升武器装备型号论证科学性的必要手段。

武器装备体系贡献率（以下简称体系贡献率）的研究，一方面是聚焦顶层设计，便于从全局角度合理编配武装力量，以增强体系对抗能力，提升军队战斗力水平，为打赢未来战争提供支撑。另一方面，体系贡献率作为优先发展项目的评价依据，能够更好地平衡国防经费投入与装备建设需求的矛盾，利用有限的国防经费，最大限度地提升装备建设水平，是武器装备体系可持续发展的长远需求。所以，近些年来国内越来越重视对体系贡献率的研究，但就目前状况看，研究仍处于起步阶段。

目前，国内文献研究成果主要集中在概念理论和指标方法这两部分，文献［1，8］重点辨析了体系贡献率的相关概念，文献［4，12-13］对体系贡献率评估指标进行了深入思考，文献［5-7，9-11，14-19］探索了体系贡献率评估的方法。国外虽然没有体系贡献率这一概念，但较早就具备了体系建设的思维，并采取不同方式对本国国防和军队的体系建设进行评估。本文列举了美国、俄罗斯、巴基斯坦、波兰、澳大利亚等国解决各自装备体系建设和规划问题的具体做法，对国内“武器装备体系贡献率”的研究有着借鉴意义。在评估方法上，国外对武器装备作战能力／效能评估的研究，如文献［33-38］，对国内体系贡献率评估的指标和方法有参考价值。在实际的评估过程中，由于武器装备体系本身是一个复杂系统，无法用精准的数学模型进行描述和计算，因此，复杂网络理论和方法在体系贡献率评估中具有很大的研究前景。目前国外对复杂网络的研究较为深入，如文献［39-44］，以上研究也给国内提供了研究装备体系的思路。

本文通过对本领域研究现状的分析，着重解决以下问题：

1）有哪些学者关注本领域的研究，在研究中分别有哪些共识点和分歧点；

2）在本领域的评估指标和方法研究中有哪些成果，其优势和不足；

3）国外哪些相关研究可以借鉴到国内的体系贡献率研究中；

4）本领域还存在哪些难点问题需要攻克。

1 国内相关研究

随着装备体系化发展逐步形成趋势，体系贡献率的研究被越来越多的研究人员所重视；目前已有数十家机构开始了这一领域的研究。从单位层级角度看，研究单位覆盖了从机关到院校、科研院所直至基层部（分）队的各层级。从军种类别看，覆盖了陆军、海军、空军、火箭军、战略支援部队。从研究机构成员结构上看，涵盖了军队和地方各领域（如运载火箭、特种车辆、复杂舰船等）的研究人员。从文献发表的期刊来看，覆盖了多领域（如指挥控制、系统工程、计算机仿真等）期刊。可见，体系贡献率研究方兴未艾，将成为一个新的研究热点。但从文献研究内容来看，绝大部分文献都在集中研究概念理论和指标方法，对实施流程和实际应用的探索较少，下面进行详述。

1.1 定义和内涵研究

国内的体系贡献率研究正处于起步阶段，在对这一概念的称呼上，一般称作“体系贡献率”，但早期文献中也常有“体系贡献度”这种说法，文中视为同一概念。在概念的定义上目前还未形成统一、明晰的标准，但大致能用公式表达。

式中，C0为加入某装备/装备系统前体系的属性值，C1为加入某装备/装备系统后体系的属性值。ΔC 反映了加入某装备/装备系统前后，体系属性值的变化情况，即新研制装备对体系的贡献率［2］。针对上述定义中“系统的属性值”的内涵理解，学者们存在分歧。主要有3 种理解方式。

1）属性值代表作战能力。罗小明［3］认为体系贡献率是将武器装备纳入体系后，体系作战能力在原有基础上的变化程度。吕惠文［4］认为作战体系的作战能力需求是牵引装备建设发展的根本动力。体系贡献率是指某型装备加入体系后，能够弥补体系现有作战能力与所需作战能力差距程度的一种度量指标值。李炜［5］在评价舰船的体系贡献度时，以某型舰船对海军装备体系能力的贡献程度作为体系贡献率的研究对象。上述学者认为体系贡献率关注的是装备体系自身的本领或潜力，着重衡量体系作战能力的提升程度，是静态概念。其认识的优势在于着眼宏观，能够从作战能力需求出发，找准装备建设的弱项短板，为装备体系发展建设提供参考，符合体系贡献率问题研究的初衷。其缺陷在于能力指标度量困难，尤其不同量纲的能力指标难以进行归一化。

2）属性值代表作战效能。金丛镇［6］认为武器装备体系贡献度是指在给定的作战想定和作战使命任务下，武器装备对整个作战体系遂行作战使命任务贡献的占比程度。需要充分考虑军事作战中各要素，包括作战环境、敌方兵力以及我方作战使命和意图。宋敬华在文献［7］中给出了关于作战效能的体系贡献率公式。上述学者关注的重点是实现特定的任务目标，衡量作战效能的发挥情况，是动态概念。其优势是便于建模分析，结果可见。缺点在于受作战中其他非装备因素影响过大，难以准确衡量装备作用。

3）属性值是一个综合概念。管清波［8］认为贡献的程度应由贡献方和受益方共同确定，由此提出了需求满足度和效能提升度两个概念。常雷雷［9］在体系贡献度的内涵中引入了技术贡献度的概念，认为某项技术对于体系的支持作用也应作为体系贡献度研究的一部分。这种理解的优势在于考虑全面，同时看到了动、静两方面和其他一些因素。缺陷在于系统中各因素间存在互相促进或制约的关系，不能简单剥离开单独研究其贡献率。

体系贡献率的定义和内涵研究是本领域研究的基础，对其内涵的不同认识影响到后续对体系贡献率特性的分析和评估指标、方法的选取。

1.2 属性和特征研究

为更好地研究体系贡献率的基础理论、涉及范围及机理问题，体系贡献率的属性及特征研究也十分必要。

陈文英、梁家林、陈小卫和陈立新等［10-12］多位学者对这一问题有过阐述。主流观点认为体系贡献率具有相对性、层次性、传递性、复杂性、时效性、涌现性等特点，如表1 所示。

表1 主流观点下体系贡献率特性

以上观点充分考虑了装备体系作为一个系统本身具备的性质，但缺乏对体系贡献率现实意义的考量。在这点上陈立新的观点比较契合研究体系贡献率的初衷。

陈立新［1］反对将体系拆分为不同层级，认为研究体系贡献率是作为制订装备战略规划的辅助决策依据，应该服务于全局而不能割裂开来。所以体系贡献率应具有全局性和宏观性。他还提出每一个列入装备体系建设规划的装备都有其唯一的功能作用，故体系贡献率应具有本质性和功能性。另外，体系贡献率主要用于战略规划，不能过于繁琐，其概略性和时效性也是关键属性。

1.3 评估指标研究

为系统回答“体系贡献率研究什么内容？”“应从哪几个角度进行分析？”和“如何开展具体研究？”这3 个问题，必须对体系贡献率的评估指标进行科学、全面的研究。

吕惠文［4］对体系贡献率评估指标体系的构建提出了6 点原则，分别是全面性原则、客观性与可行性并重原则、灵活性原则、独立性原则、定量优先原则和简明化原则，并从体系功能适应性、体系结构优化、作战能力提升、体系技术进步4 个视角，构建了多层次的评估指标体系。这是国内为数较少的几篇对指标体系的构建原则进行阐述的文献之一，对具体指标的选取有一定指导意义。

李小波［13］将体系贡献率的研究指标划分为问题域和技术域两部分，认为问题域包含横向的“装备贡献类型”：能力效能、体系结构、运行机制、型号谱系、经济成本、支撑技术6 类。纵向的“评估应用领域”：规划计划、立项论证、研制生产、作战使用、报废退役5类。技术域包括基础理论、评估方法、评估流程、评估指标、评估数据、评估工具6 类。从而构建了三维体系贡献率评估的总体研究框架，该框架的先进性表现在将体系贡献率研究贯穿到了装备管理的全寿命周期，规划计划阶段的评估结果可为装备发展提供方向，立项论证阶段的评估结果作为优先发展装备的依据，研制生产阶段可用于优选技战术组合方案，作战使用阶段可用于优选战术战法，退役报废阶段可设置体系贡献率下限作为退役报废的依据。大大拓宽了其使用场景，建立起了单项装备建设与装备体系发展的联系，有效支撑装备体系化建设发展。

另有多名学者从不同角度对评估指标进行研究，如罗小明［3］从增强作战效果贡献度、增强作战效率贡献度、降低作战代价贡献度3 个方面指标出发，提出了武器装备作战体系贡献度的评估指标体系。陈文英［10］从功能完备、结构合理、有效性、先进性、经济性、适用性等6 个视角，构建了具有通用性和可扩展性的多维度多层次指标体系框架。评估指标的选择极大影响了评估的结果，同一装备用不同指标体系进行评估，其体系贡献率可能存在很大差异。为确保评估的客观性，必须充分论证所选指标的科学性、全面性，以确保所有待评装备均能置于同一评估指标体系下进行有效评估。

1.4 评估方法研究

通过上节论述，可以发现，体系贡献率评估指标众多，兼有定性、定量指标，不易评估。因此，学者们也将评估方法作为研究的重点，作了很多尝试。主要方法有以下几类：

1）基于解析方法的体系贡献率评估。解析法是用函数表达式来描述指标和给定条件之间的关系，以计算指标值的评估方法，这种方法较为常用，其基本思路是：构建一个指标评估体系-根据所采用的方法进行建模- 计算指标值- 辅以相应权重系数进行加权-得到体系贡献率评估结果。王楠［14］将数学领域中研究不确定问题的粗糙集理论应用于武器装备体系贡献度评估中，将各指标抽象为算式计算评估，根据性能属性的权重和决策规则的描述信息综合评估体系贡献率。罗小明［3］采用结构方程模型（Structural Equation Modeling，SEM）方法，对武器装备作战体系贡献度评估指标进行建模，并通过彼此之间的内在联系解算出被评武器装备的贡献度。罗承昆［15］采用基于作战环和自信息量的装备体系贡献率评估方法，将装备和与其他装备的关联关系抽象为节点和边，根据节点的战技指标确定边的度量指标，计算体系贡献率。何舒［16］提出了基于网络抗毁性的贡献度评价方法，通过数学公式计算得到装备对网络的各项影响，比较某武器装备参与作战和被攻击摧毁后，装备网络作战能力的差距来衡量其在装备网络中的贡献度。解析法的优点是公式结构简单，透明性好，易于理解和使用。缺点是无法体现体系涌现性、非线性等内部性质，使得评估结果准确性和指导作用相对较弱。

2）基于仿真方法的体系贡献率评估。仿真法是借助计算机等设备，通过构建体系作战场景，对作战效能进行动态评估，以评价待评装备体系贡献率的方法。其基本思路是：模拟真实的作战环境-进行仿真试验-分析仿真数据- 得到体系贡献率评估结果。甘斌、胡正东等利用仿真实验的可重复性优势，在考虑交战双方对抗的条件下进行体系仿真实验，计算各类效能指标，通过敏感性分析、相关性分析以及因果追溯分析等方法开展装备体系贡献度的评估［11］。罗小明［17］提出采用基于Agent 的仿真建模方法，按照被试系统遂行直接和联合作战的任务剖面及作战流程，设计被试装备体系和联合作战体系中各要素间的交互规则，分析体系内、外部作战适应能力的演化机制及效能涌现特性，评估装备体系内、外部贡献度。仿真法的优点是充分体现整体论思想，考虑装备在体系作战中的整体效果，解决了体系中涌现性等不好评估的问题，同时减少了因评估指标选取不当、权重分配不合理等因素造成的误差，并且省时、省费用、易于重复。缺点是该方法是基于作战效能的评估，其中包含作战环境、敌我兵力、战略战术等各种非装备因素，难以准确衡量装备在其中的作用。

3）基于主观判断的体系贡献率评估。基于主观判断的评估方法通常用来评估难以定量描述的指标，常用的方法有专家评定法、基于专家经验的层次分析法等。吕惠文［18］提出基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）的综合评估与权重赋值法，分别从体系功能适应性、作战使命任务权重、体系结构3 方面进行评估，最终通过AHP 法的权重赋值和多层加权融合获得体系贡献率综合值。叶紫晴［19］采用基于规则推理的任务贡献度分析方法，分析能力与任务之间的映射关系，通过将专家经验变成通用规则，构建规则库的方法，推理作战任务装备对任务的支撑作用，分析能力的变化对体系执行任务水平的影响，从而评价各个装备对体系完成使命任务的贡献度。主观判断法的优点是能够较好地解决定性指标的评估问题和权重分配问题。其缺点是主观性强，容易带有倾向性。

以上3 类方法都有其优势也都存在不足，难以满足实际评估的需求。仍需继续深入分析，探索定性与定量相结合、单项评估与综合评估相结合、客观评估与主观评估相结合的评估模式。

2 国外相关研究

武器装备体系贡献率因为是国内独创［1］的概念，所以国外没有关于这一问题的研究，但国外一些相关的理念和方法可以借鉴到国内体系贡献率的研究当中，如国外对武器装备体系建设与规划问题的研究，对武器装备作战能力／效能评估问题的研究和对复杂网络在军事上应用的研究等。

2.1 武器装备体系建设与规划问题研究

21 世纪初美军作为全球军事力量变革的先锋，在第一时间意识到未来一体化联合作战的任务需求已从传统的“基于威胁”向“基于能力”转变。过去适应传统战争的需求生成系统（requirements generation system，RGS）［20］因缺乏联合作战概念指导，各军兵种“烟囱”现象严重，装备发展重复，国防经费虚耗等诸多问题越来越不适宜未来战争需求。为在军事斗争中继续保持优势，美国防部迅速转型研发“基于能力”的联合能力集成与开发系统（Joint Capabilities Integration and Development System，JCIDS）［21-24］。明确现有能力不足和能力重叠的情况，并通过提出一系列（装备或非装备）解决方案进行弥补和改进，JCIDS 可初步评估各项方案的费用和在联合作战中的作用情况以指导国防部做出正确决策，最终向联合部队交付有用、可用、可负担的能力。在“基于能力”的框架下，兰德公司发表了研究报告［25］讨论国防部如何改变其分析系统，以更好地支持基于能力的规划，并且开发了“基于能力的规划（Capabilities-Based Planning，CBP）”的组合分析方法［26］，从多种待研装备中优选出最有利于能力需求的发展组合，通过定量实验和分析人员与高层决策者的定性分析共同解决装备规划问题。

除美国外，其他国家也有各自的方案解决装备体系建设与规划问题。俄军通过拟制“综合目标纲要”的方式，实现资源的最大化利用。俄军要求在规划时必须根据规划目标拟制多种达成目标的措施方案，并对各种方案预期达到的效果、花费的资源和时间进行评估，最后按照“效-费-可行性”的标准选择最佳实施方案。使武装力量所有组成部分的发展在效果、资源和时间上取得最大程度的协调和平衡［1］。巴基斯坦［27］有自己的“决策支持系统”，并逐步探索决策支持体系与威胁感知相结合的新方法，用于武器装备的评价、供应、储存和分配。波兰［28-31］则是充分研究了美国CBP 分析和仿真工具集，结合自己的国情总结了定义能力需求的主要步骤，设计了支持步骤的计算机仿真系统，提出了军队长期能力规划过程的数学模型和方法支持。澳大利亚［32］国家安全发展的实施方案也是基于CBP 的关键概念和技术，提出了澳大利亚国家安全能力管理成熟化过程中所涉及的原则和步骤。

2.2 武器装备作战能力／效能评估问题研究

国外对于装备作战能力/效能的评估，主要依靠仿真技术，通过构建逼真的战场环境，预设交战双方的兵力及部署、模拟战术战法和对抗过程，来评价武器装备在作战过程中发挥的作用。尤其美军在试验条件建设和评估实践上经验丰富，如美国乔治亚理工大学就长期开展基于仿真的技术影响评估，2010 年Michelle Rene Kirby［33］提出了一种结构化的技术鉴别、评估和选择方法（Technology Identification，Evaluation and Selection，TIES），目前该方法已广泛应用于军事领域。2005 年美国学者Morris R D 在专著［34］中详细阐述了常规武器效能评估的基本工具和方法。2012 年Andreas T［35］阐述了agent范式在作战建模和分布式仿真中的作用和意义。重点讨论了在军事领域中支持agent 的仿真和基于agent 建模的示例。2016 年Jan O［36］对美国国防部不同类型的飞机进行评估，尝试给出合理的指标对飞机的各项性能展开综合论证，为飞机平台的优先采办提供建议。2018 年波兰学者Andrzej N［30］提出了一个冲突模型，定义了武器系统与不同参与者发生冲突情况下的能力度量方法和一些重要参数（如地形、作战要素类型等），同时给出了该方法的实现途径和与其他方法的比较。2018 年美国学者Dillenburger S P［37］针对多目标空袭问题，提出了一种精确建立Pareto 最优边界的有效算法。计算预期杀伤力和附带风险以精确估计武器效果。2020 年韩国学者Nam M H［38］提出了一种利用建模与仿真来估计战车损伤概率的方法，并建立了易损性评估所需的构件损伤概率估算程序，以评估地面作战车辆在敌方威胁下的生存能力。

2.3 复杂网络在军事上的应用研究

复杂网络是复杂系统的抽象表达方式，在现实生活中，很多复杂系统都可以抽象成复杂网络的形式进行分析研究，比如：电力网、交通网、社交网等。很多国家也将复杂网络应用于军事领域。2004 年美国学者Jeffrey R C［39］提出信息时代战斗模型IACM，并用4 类节点（传感器节点、决策节点、影响节点和目标节点）和连接节点的弧共同构建了信息时代的作战网络模型。2009 年美国学者Sean D［40］在IACM（Information Age Combat Model）模型基础上提出对基本网络中心操作模型进行定量分析，引入Perron-Frobenius 特征值证明节点的连接性和系统有效性之间的关系，用以分析网络在一般情况下产生反馈效果的能力即战斗力。2012 年以色列学者Boaz G［41］通过建立网络优化模型讨论了国防机构所面临的资源配置最优化问题，以此指导武器装备体系发展。2013 年印度学者Bimal K M［42］建立了考虑群体间信息变化率的网络战争数学模型，用仿真结果描述了不同群体参与网络战争的行为，并对模型进行了稳定性分析以便更好地分析网络战争。2015 年美国学者Thomas S F［43］尝试将社交网络和图形理论方法用于军事战略和战术行动中，以协助指挥官制定目标方法，进行任务规划。2019年加拿大学者Paul L［44］探索了认知网络对加拿大武装部队能力的影响，认为改善认知网络的要素，可以提高武装部队的任务成功率。

3 研究现状分析与发展方向探索

综合国内外研究现状可以看出，国外相关研究起步较早，特别是美国，21 世纪初就明确了武器装备发展建设的方向，在复杂网络和计算机仿真方面也取得了丰富的研究成果。国内的发展相对较晚但很迅速，尤其近年来越来越多的学者关注于武器装备体系建设和复杂网络分析［45-48］等领域，关于体系贡献率的研究，本文认为有3 方面问题亟待解决。

3.1 明确体系贡献率的定义与内涵

这是本领域研究的基础，学界对这一问题的认识存在分歧将导致后续整体研究方向出现偏差。笔者通过分析比较现有研究成果，对体系贡献率的内涵有以下4 点理解：1）体系贡献率研究的是能力层面的问题，关注的是满足需求的能力指标提升的程度；2）这里的需求既包括作战任务对武器装备作战能力的需求，又包括装备建设对其体系结构优化的需求；3）一项武器装备或武器装备系统通常可弥补多项能力差距，所以体系贡献率是一个综合度量指标；4）由于在不同作战场景中武器装备的作战能力不同（如两栖装备在水、陆中机动能力不同），故某型装备的体系贡献率不应是某数值，而是一个基于不同场景的评估结果矩阵。

3.2 明确评估指标框架

体系贡献率的研究初衷要求在评估过程中，必须将所有待评装备（各军兵种）置于同一评估指标体系下，以确保真实、客观地展现武器装备在体系中发挥作用的情况，科学指导武器装备体系建设。笔者认为关于指标框架的选择，可以通过以下两个视角进行分析，其一是根据“作战任务-能力需求”映射关系，构建侧重作战输出效果的“体系作战贡献率研究框架”，解决作战输出效果视角下，体系贡献率评估指标问题。其二是通过分析武器装备体系结构的相关特性［49］，构建侧重装备体系建设的“体系结构贡献率研究框架”。主要解决装备体系建设视角下，体系贡献率评估指标问题。由这两个视角入手，尝试构建完备的评估指标框架。

3.3 明确体系贡献率的应用场景

体系贡献率的研究应是贯穿于装备管理的全寿命周期中的。一项装备项目从规划计划到退役报废都离不开体系贡献率的作用。并且在每个阶段中，体系贡献率也有不同用途，如在装备立项论证这一阶段，体系贡献率既可以作为不同类型装备优先发展的依据，又可作为同类型装备方案选型的依据，适用范围十分广泛。明确体系贡献率的应用场景，能够更好地指导实际工作。

另外，通过对国内外研究现状的分析，本文认为武器装备体系贡献率的研究仍面临以下挑战：1）体系科学理论尚在发展之中，对于体系运行机理和涌现、适应、协同等特性研究不够深入，尚未完全建立支持体系贡献率评估的体系基础理论［13］；2）体系贡献率评估指标选择较为随意，缺乏客观的标准以筛选指标，使其能够应用于各军兵种装备且具有完备性和科学性；3）体系贡献率评估方法虽多，但由于难以构建覆盖全军武器装备体系运用的全域作战场景，无法进行全方位的仿真试验评估或校验修正，导致评估结果的可信度和可解释性较低，距实现科学指导装备论证实践的初衷还有很大差距。

4 结论

随着武器装备体系化建设的不断发展，体系贡献率问题的研究成为国内装备论证领域的研究热点，本文通过梳理总结国内体系贡献率的各项研究成果及国外的相关研究，回答了开篇提出的4 个问题：1）陈述了关注本领域研究的专家学者所持的观点，其中，体系贡献率的公式表达已在领域内达成共识，但在其内涵、特征属性和评估指标设计等方面存在较大分歧；2）列举了学者从不同角度构建的指标研究框架和研究方法，叙述了各自的优势和不足；3）列举了国外对武器装备体系建设与规划、对武器装备作战能力／效能评估和复杂网络在军事上的应用3 方面问题的研究成果；4）分析了目前研究中亟待解决的问题和面临的挑战。以上是本文对武器装备体系贡献率研究现状的分析和思考，希望能对国内的研究提供一些参考。