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『云作战』的基础评估指标

已有 633 次阅读 2024-6-2 07:23 |个人分类:【云作战】论文与论题精选系列|系统分类:人文社科

■ 锋启云涌

摘要云作战评估的内容主要包括,云作战力量建设以及作战行动效能的评估指标、评估方法与评估模型。这里简要介绍适用于云作战的基础评估指标。

 

从本质上讲,评估就是对某事物的状态、作用、影响等方面做出判断和估计,以便掌握实际情况,采取恰当的应对策略。综合评估的价值与作用在于,对力量建设、作战行动的方向、进程和效率进行监督与控制,提供某种意义上的支援和保障功能。军事评估的核心对象是军事效能,包括对军兵种力量、联合作战力量的建设与实战效果进行评估,通过合理的评估结果,对力量建设、作战指挥与作战进程进行全面掌握与控制。云作战评估,简称云评估,是指将各类分散设置的相关评估资源聚焦运用于某一或某类具体的作战评估活动。对于云作战力量体系而言,有效的评估不仅有助于掌控建设的方向、进程与细节,还可以揭示当前发展或作战过程中的存在问题和潜在优势,为改进力量建设或作战行动策略,提供调整和优化依据。具体地,云作战评估的内容主要包括,云作战力量建设以及作战行动效能的评估指标、评估方法与评估模型。

军事效能,一般是指军事作战体系的实用效果和能力,包括各种军事装备能够产生的实际效果和军事作战行动所产生的实际作用。军事效能评估,是对军事效能的科学评价和有效度量。从现代作战工程角度上讲,军事效能评估主要涉及评估指标体系,军事效能的度量模型,以及联合作战能力的基础参数估计。

一、军事效能评估指标

军事作战体系通常包括作战人员、武器装备以及实战效能。对军事作战体系效能进行评估,通常采用可靠性、有效性和实效性三个基本指标。

可靠性

可靠性是指作战力量体系在规定条件下和规定时间内,完成规定作战行动的能力。比如,军兵种力量的可靠性,是指军兵种力量,在规定条件下和规定时间内对规定目标实施攻防打击的能力。可靠性的本质是,作战部队在规定环境下可以正常运用而不出现丧失能力的固有性质,即作战力量“用之能战”。

有效性

有效性,是指作战力量体系在规定条件下和规定时间内,具备规定作战能力,以及若遭受意外攻击情况下,作战力量体系可在规定时间内有效恢复再战的能力。这里所说的能力,包括人员的行动能力和武器装备的作战打击能力。比如,联合作战力量体系可以按照任务要求,在规定条件下和规定时间内对指定目标实施攻防打击行动,如若遇到敌方攻击可在规定时间内恢复协同作战能力,并完成预期的作战任务。有效性的本质是,力量体系完成作战行动的稳健性特质,它综合地反映了作战力量可靠性和修复性的整体状态。

实效性

实效性又称为成功率,是指军事作战体系在规定条件下和规定时间内,达成规定作战任务和预定目标的实际效果。比如,武器装备在规定条件下和规定时间内成功运用于毁伤敌方目标,作战行动在规定条件下和规定时间内成功消灭敌方力量、摧毁敌方目标体系等方面的实际效果。实效性的本质是,作战力量体系完成作战行动、实现任务目标的实际特征,它反映了作战力量的实际效果,即作战力量“战之能胜”。

二、军事效能指标模型

军事效能指标模型,是指针对军事效能评估指标,所建立的指标度量计算公式,包括可靠性、有效性和实效性度量指标模型,以及联合作战效能的结构性度量指标模型。

可靠性的度量指标模型

从物理可测和便于分析运用的角度出发,度量系统可靠性的定量化指标模型是可靠度。可靠度是指在规定条件下和规定时间内,具备规定作战行动能力的概率,用闭区间 [0, 1] 中的数值进行表示。其中,0表示完全丧失规定作战行动能力,1表示完全具备规定作战行动能力。基于概率论知识,作战力量可靠度R(T)的一般计算表达式为:

精选-120-1.jpg

式中,T是保持规定作战行动能力的持续时间,f(t)表示作战力量丧失作战行动能力时刻的分布密度。上式意味着作战力量至少在时间段0T内不出现丧失作战行动能力的概率。在实际操作中,如果运用这个计算式存在一定的困难,比如分布密度中的参数难以确定,则可以采用以下近似算式计算可靠度:

精选-120-2.jpg

其中,s(T)为作战力量保持行动能力的持续时间不少于T的观察次数;m为总的观察次数。

有效性的度量指标模型

度量有效性的定量化指标模型是运用有效度。有效度是指在在规定条件下和规定时间内,包括在遭受意外攻击后的规定时间内,具备规定作战行动能力的概率。有效度是度量有效性的一个特征量。它用区间 [0, 1] 中的数值表示。作战力量的有效度(A)可以用平均有效行动时间(F)和平均恢复时间(Z)来表示和计算:

精选-120-3.jpg

实效性的度量指标模型

实效性的度量指标模型可以采用实效度或成功率。若记G为力量体系实施作战行动的总次数,S为其中有效的成功次数,则作战力量的实效度或成功率E可以表示为:

精选-120-4.jpg

  成功率可以包括:完成任务率、对敌毁伤率等。完成任务率,是指在规定的条件下,作战力量达成任务或目标可能性大小的量度,反映着作战力量攻防行动的精确度。进一步而言,打击成功率的基本定量指标是命中概率。命中概率取决于武器弹着部位相对目标中心的偏差,当偏差为零时,即为命中目标。由于受到多种因素的影响,这个偏差是随机变量,一般认为它服从正态分布规律。对敌毁伤率,是指作战武器在给定条件下,对敌方目标的毁伤概率,它取决于武器的杀伤力和打击的成功率。通常,毁伤率可分为两大类:当武器打击直接命中目标并可损毁目标时,毁伤率即为成功率;当打击部位处于目标附近也能毁伤目标时,毁伤率是弹着点毁伤区域坐标的函数,这时的毁伤率称为区域毁伤率。

联合作战效能结构性度量指标模型

联合作战可以表现为联合作战力量的重复运用、多军兵种的分离运用和聚焦运用三种结构性方式。依据概率论知识,可以分别得到这三种不同方式的实效度计量算式。

第一,军兵种攻防力量重复行动的实效度计量算式。如果某军兵种每次攻防作战成功率均为E0 (0< E0 <1),那么重复运用该军兵种攻防力量的实效度为:E = 1- (1- E0)N这里N为重复行动的次数。可以看出,重复行动次数越多,实效性越高,当N不断增大,实效性将逐步趋近于1,即成功的概率趋近于百分之百。

第二,军兵种分离运用的实效度计量算式。如果有N个军兵种参与作战行动,这N个军兵种完成各自作战行动任务的实效度分别为E1,…,EN 0 < Ei < 1 (i = 1,…,N )。整个作战行动任务的达成,要求每个军兵种独立达成各自的行动目标。此时,军兵种力量属于分离运用和各自为战,那么达成整个任务的实效度为:E = E1EN 。可以看出,当N逐渐增大时,分离作战实效度E反而逐渐减小,这意味着,缺乏相互协同的军兵种力量各自为战,行动任务量越大,则实效性越低。

第三,多军兵种聚焦运用的实效度计量算式。如果N个军兵种参与作战行动,并具有相同的聚焦作战目标,这N个军兵种作战行动的实效度分别为E1,…,EN ,且互不干扰,那么多军兵种聚焦作战行动的实效度为:E = 1-(1-E1)(1-EN)。可以看出,当N逐渐增大时,聚焦作战实效度E也逐渐增大,即聚焦行动的参与军兵种数量越多,则实效性越高。因此,聚焦作战适合大规模作战行动,这也是云作战提倡的作战模式。

三、基础参数估计

上述军事效能指标中,有许多基础参数,如可靠度、平均有效行动时间、平均恢复时间、军兵种达成作战行动任务的实效度,等等。这些参数估计是军事效能评估的重要前提,它们的获得均可以借助基础参数估计方法。

参数估计简述

基础参数估计的基本思想是,通过对观察对象的某些表象进行直接观测,将观测的数据结果按照概率统计方法进行分析处理,从而达到了解该对象某些内在特征的目的。由于观察对象的某些内在特征事先难以确知,即具有不确定性,数学上常用随机变量来表示这样的观察对象,这时的随机变量称为总体;而观测得到的数据称为该总体的样本,观测数据的数量称为容量。所采用的概率统计方法是,计算均值、方差等样本特征数,样本特征数也常常称为统计量。从概率统计意义上讲,最佳的参数估计应是无偏、有效和一致的。无偏性是指统计量的数学期望等于估计对象参数;有效性是指统计量为无偏且与被估计参数的方差达到最小;一致性是指统计量随样本数量增大依概率收敛于被估计参数。

    参数估计有两种基本方法:点估计和区间估计。点估计是用观测值的统计量作为未知参数的统计估值,如样本的均值和方差。根据概率理论,当不断增加观测数时,观测数据的算术平均值将依概率收敛于它的数学期望。实际中,观测次数总是有限的,有时可能很少。因此,参数估计存在一定的误差,但这种误差可以通过区间估计进行控制。

点估计

若设x1x2,…,xN为某观测对象的N观察样本,则样本的均值和方差分别是

精选-120-5.jpg

它们可以作为观察对象的数学期望和方差估计值。这里的image.png对于观测对象都是无偏性和一致性估计量;如果观测对象服从正态分布,那么它们还是有效估计量。

通常,数学期望表示观测对象的平均状态,方差表示观测结果的稳定程度,方差越小稳定程度越高。例如,曾经10次采用某种军事攻击方法对敌方目标实施攻击,其中有6次获得成功。此时,攻击次数N = 10xi表示第i次攻击,xi = 1表示攻击成功,xi = 0表示攻击失败,i = 1,…,10。那么针对相同目标,该种攻击方法的实效度可估计为精选-120-6.jpg ,即成功率为60%;而精选-120-7.jpg ≈ 0.107,即稳定程度为89.3%

区间估计

区间估计仍然可以借助统计量估计未知参数,与点估计不同的是,它指出未知参数处于某个区间的概率。在概率统计中,区间估计方法主要是用于分析、评定统计量的精确程度和可信程度。它用两个统计量构成的区间来估计未知参数(总体的某个特征)。

精选-120-11.jpg

主要参考文献

[1] 戴锋, 魏亮, 吴松涛. “云作战”理论初探[J]. 中国军事科学, 2013(4): 142-151. (链接)

[2] 戴锋, 魏亮, 吴松涛. 再论“云作战”[J]. 中国军事科学, 2014(3): 129-138. (链接)

[3] 戴锋, 魏亮, 吴松涛. 三论“云作战”[J]. 中国军事科学, 2015(1): 135-146. (链接)

友情提示】本文主要内容选自作者的书稿《云作战导论》,更加完整、详细的背景资料可参见:

1. 科学网:戴锋的个人博客《云作战导论》节选系列);

2. 微信公众号:云作战『云作战』论点信息系列)。

作者声明】本文内容不涉密;作者对在科学网所发表的“云作战”相关原创文章与博文拥有版权,侵权必究。

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