基于能力和结构的海岸防御阵地效能评估指标体系设计

徐 鹏，邬建华，吴宜珈，孙 健，李众元

(1.陆军工程大学,江苏 南京 210007;2.中国人民解放军31102部队,江苏 南京 210007;3.中国人民解放军32526部队,江苏 无锡 214000)

效能评估是军事系统工程领域的一项重要内容,对部队的作战训练和装备的研制生产都具有重要意义。效能评估在作战指挥、装备检验、毁伤评估等方面取得了大量研究成果,但在阵地效能评估方面的研究还比较少。综合考量我国总体安全形势,军事斗争准备的重点将主要在海上,国家战略利益拓展的重点也在海上,因此，对海岸防御阵地进行研究对我国巩固海岸防御、消除后顾之忧十分必要。目前，阵地工程效能评估研究可大致分为两类:一类是从阵地综合作战能力角度建立效能评估指标体系,研究阵地的指标体系设计和聚合问题;一类是从结构角度围绕部分功能进行功能和结构分析,研究结构的毁伤问题。对阵地指标体系的研究大多是建立在阵地作战任务分析的基础上,对结构的研究则是建立在结构的毁伤状态上,通常仅从作战任务或结构单方面建立指标体系,基于能力的指标体系设计方法在阵地效能评估方面应用较少,且忽略了结构与能力的相互作用。本文通过建立能力、结构和效能的多维度指标体系,运用UAF框架,将阵地能力和结构有机结合起来生成效能指标体系,并探讨了构建海岸防御阵地效能评估指标体系的构想和技术途径。

1 相关概念分析

1.1 指标体系构成分析

能力指标体系是度量军事系统执行军事斗争任务，从顶层直到底层各层次达到各类任务目标的能力的一系列指标。为构建科学高效的指标体系,在构建指标体系的过程中应当结合评估目标实际,并遵循一些原则。指标体系设计的要求和原则可以归纳为五个方面。一是全面性,设计的评价指标应当能够系统、全面地反映被评价对象的整体特性和各方面特征;二是可操作性,评价指标应当能够被观测、衡量，且易于采集,底层指标应具有明确的物理意义,上级指标必须由下级指标通过某种方法聚合而成;三是独立性,同一层级的评价指标应尽可能相互独立,不交叉、不重叠、不矛盾,保持良好的独立性;四是可比性,同一层级的评价指标应易于互相比较;五是显著性,在理想条件下,指标体系应能描述评价目标全部特性且保持完全独立,但在现实条件下难以达成,因此,评价指标应对总体评价有较大贡献,具有较强的显著性,而不是越多越好。

基于能力的评估方法最早于2001年由美国国防部提出,其核心是强调“为威慑和打败敌人需要具备何种能力”,突出能力的重要地位。作战能力是整个体系的固有属性,其与基础单元的装备性能、数量规模有关,与作战过程无关,而作战效能是作战力量在作战过程中发挥有效作用的程度,影响因素较多,与作战环境、敌情态势、作战方案、作战目标等有关。

现有指标选择方法主要有基于任务划分、基于效果划分和基于结构划分。基于任务划分的评价指标选取与具体的作战任务直接相关,通常需要明确作战任务剖面,分析完成任务所需能力,将作战任务与体系能力关联起来;而基于效果划分的评价指标主要从评估对象产生的预期结果入手,分析达成目的的使用性能或固有性能;基于结构划分的评价指标与评价目标的组织结构、编制编成有关,通常在底层选取整个目标的基础单元作为底层指标。阵地效能评估与武器装备等效能评估不同,需要考虑阵地编成、部署位置、人员结构等多种因素,仅以一种模式划分评估指标无法描述阵地整体效能。

指标体系构建方法主要有综合评价方法、整体性评价方法、面向CISR的网络特征分析方法和基于体系网络结构的分析方法等。局域小尺度效能和宏观大尺度问题属于不同层次指标,单一指标聚合方法难以解决多尺度问题,且大部分方法仍是以层次分析法为基础的静态分析,指标间的相关性、层次间的聚合关系、指标的全面性没有很好地解决。

基于上述观点,从能力、结构、效能三个方面综合考虑阵地效能评估指标体系。能力和结构指标反映的是执行某些能力的量化标度,是针对特定作战任务和需求的指标;效能指标反映的是对作战效能大小特性的度量,用来衡量阵地执行特定作战任务和需求的效果或产生期望结果的潜力。效能指标是阵地能力和结构在某一特定作战任务中的发挥程度和外在表现,能力和结构指标可以用效能指标来衡量。

1.2 能力指标

能力指标是由能力的分解方式决定的,通常有基于任务、基于空间、基于军兵种三种分解方式。阵地通常是由单一军种依据作战任务按照某种编配方式构筑的;以空间维度看,空间维度包含组织维度和作用维度,在“陆、海、空、天、电、网、核生化”等多维作战环境中,阵地通常仅存在于陆域,但阵地对“陆、海、空、天、电、网、核生化”均有防护和作战能力,因此,在阵地能力指标选取方面应主要考虑作用维度空间进行划分,即基于威胁划分指标;以任务维度看,对任务的描述实际上就是表达对能力的需求,根据作战任务不同,可将其划分为防护能力、阻滞能力、隐蔽能力、机动能力和火力发扬能力,由于不同阵地作战任务不尽相同,进行效能评估时侧重的方向也不同,也可结合任务划分为防护效能、障碍效能、机动效能或抗力效能、伪装效能、防震效能、防电磁脉冲效能和防化效能等;以军兵种维度看,阵地通常由单军种、多兵种组成。因此，在进行阵地效能评估时,应主要考虑从任务和威胁两个维度进行能力指标分解,形成多层次、多维度的分解层次关系。

1.3 结构指标

结构决定功能,作战体系是一个复杂巨系统,由许多功能各异的系统组成,其体系能力不仅仅是各系统能力的简单堆叠,还包括系统间的增益、减益等相互作用,具有典型的整体涌现性,体系能力结构决定和制约着体系能力。阵地的结构指标是由阵地的整体结构决定的,通常有阵地编成和组织架构两种分解方式。从阵地编成角度看,阵地需要结合地形地貌、防御方向、武器装备等多种因素构设,并根据作战任务和方案布设预备阵地、中间阵地、斜切阵地等各类阵地,合理编配步兵阵地、炮兵阵地、步炮混合阵地等子阵地,以达成作战目的;从组织结构角度看,阵地通常由成建制单位统一构设并组织防御,按照组织结构划分通常可划分为营阵地、连阵地、排阵地和班阵地等。功能是阵地布设时考虑的重要因素之一,结构指标与能力指标可能有部分重合,在进行指标选取时需要充分考虑指标的独立性,剔除重合部分,去芜存菁。

1.4 效能指标

效能指标是由能力指标和结构指标共同决定的,以效能作为评价指标应主要考虑效能指标的综合性和正相关性,例如,将现阶段作战能力效能区分为杀伤力、侵彻破甲力、空间控制力。在进行阵地效能评估时,还应考虑阵地的特有属性,如抗击力、防护力等,根据阵地特殊情况和应用场景,还可以发展出抗登陆能力、防空能力等特种能力。

2 基于UAF的海岸防御阵地体系指标生成方法

2.1 UAF方法

UAF(Unified Architecture Frame)由国际开放组织于2017年发布,本质上是一种域元模型驱动的实现不同提交框架间互操作的单一集成体系框架,兼具描述、分析、规范、设计和验证复杂组织体的方法论和具体成果形式,能够兼容DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)、MoDAF(British Ministry of Defence Architecture Framework)、NAF(NATO Architecture Framework)、TOGAF(The Open Group Architecture Framework)等常用体系架构框架,是最新的体系架构框架。UAF从分类、结构、联系、流程等11个视角对复杂体系涉及的元数据、战略、业务、服务等10个领域进行分析,以全周期需求为驱动、以体系架构为主导、以域元模型为支撑,在逻辑分析方面与现代联合作战体系军事需求分析具有天然的相似性,系统框架如表1所示。

表1 UAF系统框架

2.2 海岸防御阵地体系指标生成流程

运用UAF框架生成海岸防御阵地体系指标就是通过UAF不同视角和领域,主要从战略、业务、服务、人力、资源五个方面生成海岸防御阵地相关视图,分析海岸防御阵地能力指标、结构指标,并以此生成效能指标,完成由能力、结构到效能的映射。战略领域主要负责从使命任务出发提出体系构建的科学规划和合理愿景,构建指标体系;业务领域主要负责明确阵地作战任务及其子任务;人力领域主要负责明确阵地指挥机构具体责权和人员组成;资源领域主要描述各类子阵地编成和阵地工程配置;服务领域主要描述作战任务和作战威胁之间的关系。海岸防御阵地效能评估指标体系生成流程图如图1所示。

图1 海岸防御阵地效能评估指标体系生成流程图

3 仿真实例

为验证方法可行性,结合某型阵地实际,运用基于UAF的海岸防御阵地体系指标生成方法构建指标体系。假设阵地位于沿海地带,主要威胁为无人机、空中轰炸、巡航导弹、立体登陆,作战任务为在敌火力打击下保存有生力量,以某种阵地编成构建海岸防御阵地,迟滞敌登陆部队向阵地纵深突进并尽可能杀伤敌军。

3.1 能力指标分析

3.1.1 基于任务分析

海岸防御阵地主要遂行海岸防御和反登陆作战。登陆作战通常由登陆准备、水面运输、滩头阵地开辟三个阶段组成。在各作战阶段中,守方一般组织情报侦搜、综合防护、火力打击等作战行动,以Sm-Ova视图描述海岸防御阵地的一般作战流程,根据假设条件构建海岸防御阵地Sm-Ova视图,如图2所示。

图2 海岸防御阵地Sm-Ova视图

由图2可知,海岸防御阵地组织海岸防御和反登陆作战过程大致包括前沿侦察预警、形成作战构想、制定作战计划、组织火力打击。可将海岸防御阵地作战任务概括为保存战斗力量、发扬战斗效力(提高阻滞力、保障快速机动、充分发扬火力)和稳定作战指挥三项主要任务。同时与其他阵地相比,海岸防御阵地更加注重抗登陆能力。根据作战流程分析并结合以往研究成果,通过业务结构视图Op-Sr描述任务,将子任务区分为侦察预警、综合防护、对空防护、超越防护、障碍阻滞、火力发扬、保障机动,如图3所示。

图3 海岸防御阵地Op-Sr视图

3.1.2 基于威胁分析

从海湾战争等几场局部战争可以看出,海上方向面临的威胁与日俱增。目前世界各国科技、军事能力进一步发展,战时海岸防御阵地可能面临立体登陆、远程打击、隐身突击、信火打击、致瘫打击等多种威胁。当前海上方向面临威胁与海岸防御阵地作战任务互为映射,海岸防御阵地作战任务是由研究对象的作战目的和面临威胁决定的,海上方向面临的威胁指导了海岸防御阵地建设的方向,并在一定程度上决定了海岸防御阵地的作战任务。服务追踪视图Sv-Tr描述了当前海上方向面临威胁与海岸防御阵地作战任务的对应关系,如图4所示。

图4 海岸防御阵地Sv-Tr视图

3.2 结构指标分析

3.2.1 基于阵地编成

阵地按照工事组成及强度、地理位置等方面不同,具有不同的作战能力和效果。一个阵地通常应当包含不同级别、不同兵种的子阵地和相应阵地工程,子阵地一般区分营、连、排、班等级别构建步兵阵地、炮兵阵地、步炮混合阵地、防空阵地等,阵地工程通常包含信息阵地工程、火力阵地工程、指挥阵地工程、保障阵地工程、障碍工程、机动工程等,是构成阵地的基本元素,由碉堡、坑道、雷场等具体工事组成。阵地一般分为警戒阵地、抵抗阵地、预备阵地、要点阵地、中间阵地等,根据阵地任务和需求不同,还应当设立具备相应能力的特殊阵地,如海岸防御阵地应当突出反登陆能力。资源结构视图Rs-Sr描述了海岸防御阵地编成,如图5所示。分析Rs-Sr视图可以得出阵地中各功能阵地的组成以及各功能阵地完成作战任务所需子阵地、工事。

图5 海岸防御阵地Rs-Sr视图

3.2.2 基于组织结构

人力结构视图Pr-Sr描述阵地人员组织结构,如图6所示。组织结构是在阵地组织防御的成建制部队整体架构,根据阵地大小和组织防御部队级别不同、军兵种不同,组织结构也各有不同。以某型阵地为例,旅海岸防御阵地中涉及的关键人员主要有指挥员、情报分析人员、作战筹划人员、操作人员和保障人员等。

图6 海岸防御阵地Pr-Sr视图

3.3 效能指标分析

战略追踪视图St-Tr描述了效能指标与能力指标、结构指标之间的对应关系,反映了业务、服务、资源、人力领域与战略领域的相互依赖关系,体现了阵地的整体性,其对应关系如图7所示。分析图7可以得到，完成某项任务、应对某种威胁需要哪些阵地的支持,如警戒阵地主要完成前沿侦察预警、人员综合防护、超越登陆抵抗和前沿障碍阻滞任务。

阵地任务与威胁 侦察预警综合防护对空防护超越防护障碍阻滞火力打击保障机动警戒阵地 抵抗阵地 要点阵地 预备阵地 中间阵地

7St-Tr

由上述能力指标和结构指标的对应关系,可以通过战略分类视图St-Tx描述海岸防御阵地效能指标以及层次关系。海岸防御阵地应当具备侦察预警能力、综合防护能力、火力打击能力、抗登陆能力、机动保障能力,各能力可进一步细化为子能力直至性能指标,如火力打击效能包含对空打击效能和对陆打击效能,其中，对空打击效能的指标主要有防空武器数量、武器射向、射程和火力密度,如图8所示。

图8 海岸防御阵地St-Tx视图

战略联系视图St-Cn是在战略分类视图St-Tx的基础上进一步描述了各效能的相互依赖关系。海岸防御阵地效能体系中,各效能指标并非单独存在,彼此之间存在一定从属关系。如侦察预警是抗登陆、火力打击和机动保障的前提,而综合防护是阵地发挥其他作战效能的基础条件。战略联系视图St-Cn如图9所示。图中实线描述了三级指标与二级指标的从属关系,虚线描述各二级指标间的相互依赖关系。

图9 海岸防御阵地St-Cn视图

3.4 指标体系设计方法对比分析

以文献[11]要地防空指标体系和文献[9]连阵地防御系统为例,要地防空指标体系仅从能力方面着手将效能指标确定为防护效能、障碍效能和机动效能,没有考虑要地防空阵地结构中火力阵地工程作用,其指标体系仅能评估阵地被动防护效能,无法体现阵地对火力的发扬与倍增效果。连阵地防御系统仅从结构方面着手,将连阵地划分为指挥要素、火力要素和掩蔽要素,忽略了能力连防御阵地的迟滞能力和机动保障能力,难以体现阵地抗兵力突击、保障机动和长期坚守作用。

4 结束语

本文围绕海岸防御阵地效能评估指标体系设计问题,针对已有方法仅考虑能力或结构单一角度构建指标体系的不足,提出基于能力和UAF的效能评估指标体系设计方法,以UAF框架为基础,按照能力结构并行、综合生成效能的流程,通过不同领域视图描述能力指标和结构指标,并进一步生成效能指标,确保了能力、结构和效能的整体性和一致性,最后通过模拟事例对方法进行详细演示和对比分析,检验了方法的有效性与可行性。但本文仅提出了指标体系设计生成方法,没有考虑指标间互相重叠的部分,生成指标的独立性仍需进一步研究。