装备保障系统效能综合评估方法研究综述

徐兆文 薛勇 胡万里 翁兴卓

航天工程大学 北京 昌平 102206

摘要：为科学评估信息化条件下装备系统的保障效能，在对装备系统保障效能评估基本流程和相关概念进行界定的基础上，根据评估目标的不同科学分析装备保障系统效能影响因素，依据科学性、系统性以及可适用性的原则，对现阶段国内外装备保障系统效能评估的各类研究方法进行探析，分析比较各类方法的优劣性，并依据方法的差异性进行总结性综述，对新形势下开展装备保障系统效能评估方法的选择具有现实指导意义。

关键词：装备保障系统；效能评估；评估方法

装备保障系统保障效能评估，主要是对装备保障的建设和运行水平进行评估，从而衡量装备保障系统综合能力，发现系统建设和运行中存在的问题，进而优化完善保障系统功能、要素、结构和运行，选择或改进装备保障方案、模式、方式和样式，最终形成“建设—评估—再建设”循环发展模式，不断提高装备精细化、科学化保障水平。评估指标体系制定时一般指标范围越大，指标数量越多，得到评估的方案的差异性越明显，有利于评估结果的判定，相应的确定复杂而众多的评估指标的难度越大，构建评估模型的工作量也随之增加。评估指标构建的思路为“具体抽象具体”，具体步骤主要包括：评估对象及评估目标分析、影响因素分析、指标体系初建、指标体系筛选与优化、确立评估指标参数体系。建立装备保障系统效能评估指标参数体系的基本流程如图1所示（以通信装备为例）。

图
1装备保障系统效能评估基本流程图

一、装备保障效能评估方法国外研究现状

国外对装备保障效能评估的方法主要是以仿真的方法为主，具有众多典型的装备综合保障仿真系统以及仿真平台，在实际评估活动中，国外的装备综合保障仿真系统以及平台综合考虑到了各军兵种武器装备的使用管理特点，置身于实际的作战想定与实际战场情况之中，既注重装备保障系统的保障力量部署、保障资源分配、保障技术配套等内部因素的影响，也考虑到了对任务遂行时的装备需求、装备部署使用的外在因素，仿真系统能够高度模拟实际任务中的保障行动，从中获取关键的评估数据，从而查找降低装备保障系统效能的关键影响因素，对已有的装备保障方案与装备应用情况进行科学评价，依据评估结果丰富必要的装备保障做作业活动，不断优化装备保障资源配置。国外一些典型的装备保障仿真系统模型主要如下：

（1）SCOPE模型

该模型是美空军建模中心（AFMC）为美国空军基地后装保障机构开发的装备保障仿真模型，可以通过调节备品备件的供应层级水平模拟基层级与基地级的指挥调配机构，调整装备维修管理计划，依据装备可用度与状态确定备件分配的优先性。

（2）LCOM(Logistics Composite Model)模型

该模型由Rand公司为美国空军开发的保障性仿真模型，采用蒙特卡洛与排队论方法，用于美国军用飞机的后勤、RMS权衡等方面，主要采集的参数表征为飞机可用度、执行任务率、装备停机时间等参数。

（3）LOGAM模型

该模型是美国国防部针对装备全寿命周期各个阶段设计的一种装备系统效能分析仿真模型，旨在分析平衡装备系统的阶段效能表现，采用基于HLA规范的方法研究装备初始保障需求、维修器材需求和备件需求等，从而评价优化装备设计性能、保障方案等。

（4）SALOMO（Single Airbase Logistics Model）模型

该模型是TNO-FEL公司与荷兰空军联合开发，采用基于离散事件DEDS仿真对荷兰空军保障性进行评估，主要模拟仿真飞机执行任务的任务成功率，飞机飞行时间以及在已有维修资源保障的情况下的任务完成率。

（5）SIMLOX模型

该模型由瑞典SYSTECON公司开发，从系统执行任务的角度采用蒙特卡洛方法的分析软件，结合排队理论对装备执行任务的方案进行仿真与预测评估，通过仿真模拟装备保障资源水平、装备完好性信息以及器材储备等情况，广泛应用于航天航空等领域。

Azadeh与Judge等学者研究了基于离散事件的方法构建了装备维修保障效能模型，结合蒙特卡洛Monte-Carlo抽样方法利用装备完好性参数、任务持续性等参数构建评估指标体系解算效能。Duffuaa对装备保障系统的人力需求、备件供应和管理、保障方案合理性等进行了仿真模拟用于研究装备维修保障效能。Chen J等学者构建了ARINC模型，该模型采用综合函数表达武器装备的效能，即利用武器装备的战备状态、设计性能合理性、遂行任务可靠性构建武器装备效能综合评估解析表达方式。Francesco C在构建意大利空军器材备件供应模型时，采用边际分析法在VARI-METRIC模型基础上进行了优化调整。Kim J.S等提出了基于排队论的方法构建在有限保障资源条件下的备件库存重组模型。Kagazyo、Satty、Bevilacqua等人在对能源方案进行研究时采用层次分析法（AHP）进行选取，并采用可信的决策理论结合几何平均数法、最小二乘法等对层次分析法（AHP）的评价指标进行了优化，借助灵敏度分析方法提高了层次分析法(AHP)的决策效率。Molina采用人工神经网络的方法对桥梁系统性能进行了有效的评价。Tamura将人工神经网络法与层次分析法结合应用于柔性制造系统的多目标评价中，很大程度上提高了评估的准确性。Melanie L.Hatch提出了装备保障方案评价活动与装备研制活动并行的思想，利用装备设计阶段的评价装备保障方案的决策结果权衡设计配套保障资源。

通过上述分析发现，国外装备保障效能评估方法大多倾向于仿真模拟，辅以少量的解析方法，通过仿真装备保障活动和作业过程，考察影响实际使用过程的关键因素；通过对保障系统的仿真运行，采集任务中系统的运行状态信息；通过数据统计的方法获取预设参数指标的实际数值，从而得到最终的效能评估结果。

二、装备保障效能评估方法国内研究现状

国内对装备保障效能评估方法的研究可分为3类，多指标解析方法、仿真方法和多种方法综合使用。比较典型的研究如下：

（1）多指标解析方法评估

徐林、卢雷、曹小龙等采用多级综合模糊评价法和线性加权法实现对舰船装备、雷达装备、武警应急救援装备保障能力的评估。窦晓杰等人基于ADC方法，构建了通信装备保障效能评估模型，揭示了通信装备保障诸多影响要素间的本质联系，为通信装备系统的效能评估提供借鉴与指导。艾宝利等人实现了运用灰色理论和灰色关联度方法设计并计算出了装备维修保障模型及效能评价等级的概率值，通过灰色综合评价法合成最终的评估结果。孙志鹏等人基于置信规则库建立了预警反击作战体系保障能力评估模型，提出了基于证据推理方法的效能评估思路，精准的识别了预警反击作战体系保障能力的短板弱项，为有针对性的改进保障预案提供了科学依据。李鑫、吴天爱、郑建辉等采用云重心判别法构建了装备保障模型分别用于导弹装备保障、人防物资保障和战时装备保障效能的解析求解。闫永玲等人基于贝叶斯方法，建立了地空导弹装备在使用阶段的装备保障模型，实现对装备保障客观准确的评估。杨懿、武昌等学者提出基于改进的TOPSIS法、AHP-GEM综合法、突变理论等方法应用于空军通信装备维修保障效能评估活动中，极大的拓展和丰富了效能评估领域解析算法新思路。

（2）仿真方法评估

于春风等学者对装甲装备和军械装备运用DEDS仿真原理对其维修保障系统进行建模仿真，依据仿真评估结果优化了维修系统的器材备件、人力资源配备等。杜晓明、刘长泰等实现了基于HLA分布式交互仿真的方法对装备保障效能进行解析运算，建立了相应的仿真技术框架，应用于战时装备保障效能评估。张涛运用多层次Petri网对装备保障活动过程进行建模和分析，规范了此类模型的战备完好性参数与任务持续性参数的输入与输出方式。何明在其他学者应用的BP神经网络方法基础之上，提出了应用Elman神经网络方法对装甲装备维修保障效能进行评估，Elman神经网络方法摆脱了模型中最小干扰点的缺点，提高了评估结果的可靠性。黄少罗^[88]基于蒙特卡洛的方法，建立了远程火箭炮系统作战效能评估仿真模型，对战时战场武器装备效能的发挥进行了仿真计算。陈明在研究战时车辆定点维修保障问题时，采用了美国Imagine That公司开发的EXTEND软件仿真模拟战时车辆保障运行情况，得出了效能评估的最终结果。徐磊运用系统动力学的方法，建立了战时防空装备维修系统的SD仿真结构模型，实现了对维修保障系统的效能评估。谢轶、牛中兴基于可用度仿真算法，利用瑞典SYSTECON开发的Simlox系统对地空导弹装备保障系统效能进行评估，描述了地空导弹装备使用与保障系统运行过程中的各类影响因素。魏勇、徐延学等学者在分析研究舰炮装备保障模型时主要聚焦装备可靠性、战备完好性、备件短缺风险等参数，提出了应用蒙特卡洛抽样理论、离散事件仿真的办法进行建模分析。

（3）多种方法综合使用

艾宝力综合使用灰色关联度和证据理论的方法提出了空军通信装备维修保障资源配置效能评估模型，应用Arena软件对装备保障对象的维修保障活动进行仿真，得出了系统的平时备件使用率、平均修复时间等关键数据用于保障系统的解析计算。孙娟丽等学者基于任务决策对在装备保障任务中的装备完好性和备件利用率进行解析计算，通过蒙特卡洛仿真法进一步验证评估结果的正确性。刘伟综合利用Agent仿真法与云模型算法对战时装备维修指挥、信息感知、通信等行为进行建模分析，实现了对战时装备维修保障系统效能的评估。穆富玲、舒正平对局部变权法的综合改进和最小二乘法的组合赋权法分别实现了对军民一体化装备保障效能与空军通信装备维修保障效能的综合评估，通过优化指标权重的分配验证了改进赋权法的优越性。

三、分析与总结

通过对国内外现有的装备保障领域效能评估方法的整理，对比分析出了不同方法间的优劣性，详情见下表1。

表1 效能评估方法对比表

方法分类	评估方法	优点	不足
解析法评估	（1）函数关系式法（层次分析法、模糊综合评价法、ADC法、灰色综合评价法）。	（1）表达方式清晰易懂、便于理解。 （2）透明性好，计算简单、方便变量间的关系分析。 （3）适用于系统对抗条件下的效能评估	（1）评估过程设定在诸多假设条件的前提下，非线性因素考虑不足，评估结果具有一定的客观性。 （2）装备保障效能评估影响因素较多，难以建立包含全部因素的函数关系式，而简化模型不能真实的反应实际效能。 （3）系统状态转移较多时，函数关系式无法全面反应对抗条件下的动态特点。
仿真法评估	（1）蒙特卡洛仿真、系统动力学仿真、离散事件系统仿真、Agent仿真、基于HLA分布交互式仿真、有色Petri网仿真、Extent等仿真软件。	（1）能够有效模拟复杂系统的真实运行环境，构建出了装备保障实际过程中的对抗对象、应用场所等动态变化的保障过程。 （2）能够真实的反应装备保障系统之间、系统与环境之间的复杂影响关系。 （3）通过完整的仿真程序的运行，比较容易得出效能评估最终结果。	（1）采集大量、全面的基础数据较为困难。 （2）难以完全模拟复杂的对抗环境，考虑因素过多，指标难以健全。 （3）仿真模型开发工作量大且通用性不强，维护升级困难。 （4）仿真数据结果分析较为困难，结果不易验证。
多种方法综合使用	（1）AHP、模糊综合评价法的改进、灰色聚类、灰色关联度、组合赋权法、证据推理法、云模型、多级可拓扑综合评估法、改进的TOPSIS法、线性加权法等。	（1）适用范围广，便于建立评估模型，计算过程相对简单。 （2）逻辑清晰，便于比较相互影响因素间的关系。	（1）主观性较强，模糊性认识的权重分配对评估结果影响较大。 （2）评估指标大多为静态因素，动态随机因素考虑不全，无法真实反应战场动态的保障活动。 （3）评估结果受评估指标意义、量纲差异等影响较大，难以适应系统状态转移较多的评估目标。

（1）解析方法

装备保障效能评估活动涉及影响因素众多，是一个复杂的系统工程，保障系统的分项效能呈现出较为复杂的层次结构，高层级指标与低层级指标间互相影响。在该类问题中常用的解析方法有层次分析法（AHP）、模糊综合评判法、逼近理想点排序法、线性加权法、灰色综合评判法等。此类评估方法具有便于理解，应用范围广、适用性强等优点，但是亦存在考虑静态影响因素多、受决策者主观意识影响较大的缺陷，不利于系统的动态运行下的效能评估。目前国内在装备保障效能评估领域使用解析方法的案例较多，解析方法虽然在分析装备保障效能影响因素等方面有一定的参考价值，但是在面对不同类型的装备在实际使用过程中的动态变化情况，很难全面反应现实以任务驱动的装备保障效能发挥度，决策者的主观不确定性以及认知模糊性等不利因素大大的影响了评估结果准确性，对装备保障任务过程中的装备指挥、装备维修、器材供应等动态过程评估不全。

（2）仿真方法

仿真方法能够依据计算机模型引入影响装备保障活动的动态影响因素，模拟演示装备保障系统的实际运行，获取不同约束条件下的装备保障系统的评估数据。但是仿真方法需要大量的基础数据的采集，对数据积累的过程提出了很高的要求。仿真过程中难以模拟真实的对抗环境，一个全新的仿真系统开发成本较高，且通用性不高，开发建立数学模型时具有较大的工作量，系统开发完成后不便于修改和升级改造。目前国内对装备保障仿真的研究还是不够系统，虽然已经建立了少量的基于仿真的装备保障效能评估系统和模型，但是仿真系统的规模与国外相比还是比较小，仿真系统在运行时的可信度、仿真能力以及实用性等方面还存在较大的不足，对比国外已经成功应用并且运行的仿真系统和模型具有较大的差距。

综上所述，当前国内调整改革的进程逐步加深，对装备保障效能评估的研究正处于一个全新的探索阶段，在开展装备保障领域的效能评估工作时已经更加注重多种方法综合使用的研究，采用不同的评估方法综合使用，结合不同类型装备特点弥补各种方法间的劣势，力求更加全面系统精准的进行效能评估工作。要充分借鉴其他类型装备和国外成熟的装备保障效能评估理论，为下一步装备保障效能评估研究夯实基础。

参考文献

[1]韩维.航母航空保障效能评估综述[J].科学技术与工程,2021,21(7).

[2]许庆.面向仿真的航天装备维修保障效能评估指标参数体系[J].兵工自动化，2019,(9).

[3]王伟.装备保障系统效能综合评估方法研究[D].国防科学技术大学，2009.

[4]何志德. 何志德.装备维修保障系统效能综合评估[D].西安:第二炮兵工程学院, 2006.

[5] Sherbrooke Craig C.装备备件最优库存建模—多级技术[M].贺步杰,译.北京:电子工业出版社,2008.

[6] Paolo C,Irina K,Bernhard E. Maintenance Optimization and Nuclear Power Plant life management a Proposal for an Integrated set of Maintenance Effectiveness Indicators[J]. Journal of Pressure Vessel Technology,2012,134(3):427-533.

[7] Kumar U,Galar D. Maintenance Performance Metrics: a State-of-the-Art Review [J]. Journal of Quality in Maintenance Engineering,2013,19(3):233-277.

[8]Aditya P,GOPI C.Development of a multi-criteria hierarchical framework formaintenance performance measuremment[J].Journal of Quality in Maintenance Engineering,2007,13(3).

[9]王立武.通信对抗条件下通信装备系统效能评估研究[J].通信对抗，2010,(3).

[10]肖爽.综合航空电子系统保障效能评估及其仿真. [D].郑州大学，2019.

[11]陈伟龙.基于主动式保障的装甲装备维修保障效能评估研究[D].北京：装甲兵工程学院，2013.

姓名：徐兆文；性别：男；民族：汉；籍贯：辽宁朝阳；研究方向：装备保障资源配置与优化；