1.3　效能分析方法论

1.3.1　效能分析与其他学科的关系

效能分析是横跨多门学科、应用多种技术的一种实践性很强的综合技术，理论上与系统科学、数学、军事运筹学、军事指挥学、军事装备学存在着交叉融合关系，应用上以系统工程、优化与决策技术、建模与仿真技术、计算机与网络技术、虚拟现实技术等为支撑技术，实践上还要以评估者的专业知识为背景。效能分析离不开其他相关学科知识的支撑，在它的发展过程中不断从其他学科、技术、知识中汲取营养，丰富自身。

（1）与系统科学的关系。效能分析是从系统的角度分析研究系统整体完成使命任务的能力，涉及系统自身、目标、环境和人员。而系统科学是以系统为研究对象的，通过描述“一般系统”的特征、类型和演化规律等，试图揭示系统的对应或相似性以及同构性等共性问题，进一步发展到以复杂系统为研究对象。所以，系统科学为效能分析奠定了思维方式的哲学基础。

（2）与数学的关系。效能分析主要是一种定量分析技术，尽管在分析具体问题时会用到定量与定性相结合的方法，对复杂系统还常用仿真方法，但是数学的方法无疑是至关重要的。因此，数学是效能分析的重要理论基础，为效能分析提供了数学建模的手段。

（3）与军事运筹学的关系。效能分析是通过系统的分析方法来得出系统效能的结论，为武器系统的发展论证、作战使用及作战方案的制定提供决策依据。而军事运筹学是研究军事活动中决策优化问题的学科，目的是寻找最优的行动方案。两者具有相同的目的，效能分析是运筹学的一个研究分支或方向。效能分析方法的发展可以丰富军事运筹学的研究内容。

（4）与军事指挥学和军事装备学的关系。军事系统的效能分析当然是与作战指挥方式、兵力的组织、武器装备的性能和作战使用密不可分的，它们将直接影响到效能的发挥。效能分析的结果为作战指挥和装备发展提供决策依据。因此，效能分析与军事指挥学和军事装备学存在着相互依存的关系。

（5）与系统工程的关系。“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法”（钱学森），目的是实现系统整体目标的最优化。而效能分析的结果是为决策者提供优选方案的依据，因此，效能分析是为实现系统整体目标最优化的一种具体手段或技术，是系统工程思想和科学方法在军事领域内的一项具体应用。

（6）与建模与仿真技术的关系。建模与仿真是指构造现实世界实际系统的模型并在计算机上进行仿真的有关复杂活动。效能分析是以“效能指标”分析为目标的建模与仿真过程。效能分析对建模与仿真技术具有依赖关系，建模与仿真为效能分析提供了指导思想和分析工具，是一种通用技术，效能分析则是以建模与仿真技术为基础的一种应用技术。

（7）与优化与决策技术的关系。决策是一种行为，是对多种方案进行优化选择的过程，优化与决策是以定量和定性分析结果为前提的。效能分析是以“效能”最优为目标的分析技术，是决策的依据。所以，优化与决策对效能分析具有依赖关系。

（8）与其他相关技术的关系。效能分析研究除了与上述学科和技术有密切关系外，在进行效能分析的过程中，还会涉及多种具体技术，如计算机与网络技术、虚拟现实技术、兵力生成技术、数据处理技术等，它们构成了效能分析的基本工具，对不同的研究目的、分析问题的规模、采用的手段，效能分析依赖的基本技术也有很大的不同。

另外，开展效能分析总是有一定的研究背景、目的和范围的，特别是具有很强的专业应用背景。不同的专业都有效能分析的需求，都要用到相应的专业知识，所以，开展效能分析的人员应该是掌握了效能分析方法的专业技术人员。

1.3.2　效能分析方法

效能分析方法的选择与效能分析的前提、目的和分析层次有很大关系，常用的效能分析方法如图1.3.1所示。

实装检验法是评价武器系统效能的最直接有效的方法，评价结果真实可信，但是该方法使用受限于成本巨大，组织实施困难，因此难以成为通用方法。

基于数学模拟的综合效能分析方法根据研究问题的要求和对系统的分析，构建效能指标体系；界定系统的边界以及与环境的关系，确定影响效能的各种参量和数值；建立求解效能问题的模型；按系统的层次计算各项效能指标的值和综合效能指标值；分析得出有关结论。一般来说，数学模拟法适用于对系统的静态效能（固有能力，设计者赋予系统的能力）的分析，分析的指标层次不高。

基于仿真的作战模拟法根据研究的问题开展系统分析，包括实现的目标、系统的组成等；明确对抗环境，包括作战想定、敌我作战力量、自然环境等；建立效能指标体系，要考虑各种因素的影响，采用层次化的指标体系；构建仿真模型（计算机仿真、半实物仿真、交互式仿真），能够体现对抗双方各种因素、环境的变化；运行仿真模型，进行数据分析处理，得出仿真结果；最后进行模型的检验和修改。作战模拟法则适用于对系统的动态效能的分析，能够分析对抗过程的效能，因此，可用于分析层次较高、规模较大的系统的作战效能。

不同的效能分析方法有各自的特点，在具体问题分析中可以将不同方法进行有效结合，以真实有效地对武器装备的效能进行评估。

这里引用霍尔三维结构来描述效能分析方法论中的几个关系，如图1.3.2所示。

1.3.3　开展效能分析应注意的几个关系

1．定量与定性

效能分析是一种定量分析技术，但在描述实际系统时，并非对所有的因素都可以进行量化。因此，定性与定量分析相结合必须作为武器系统效能分析的一项基本原则加以坚持。

定性分析是定量分析的基础，细致的定性分析是效能分析的前提。例如，首先要明确系统的范围、行为、功能，系统与目标的关系、与环境的关系等，进一步才能确定对效能的影响因素，然后才能实施建模与仿真。定量分析的目的是提供精确的量化结果，为定性分析提供有力的证明。

定性与定量的概念不是绝对的，在一定的条件下可以互相转化。例如，“要求防空武器系统完成对空防御任务相当可靠”是定性的描述，我们可以取“对来袭目标的毁伤概率≥0.9”为定量指标，这样就实现了定性与定量的互相转化。影响防空武器系统作战效能的因素有：反应时间、射击范围、导引能力、跟踪精度、可靠性、射弹威力等，它们对效能影响分别有多大，可以通过专家打分等评分方法进行量化。我们计算的效能指标值是定量的，但需要给出的是定性的结论。

2．静态与动态

效能分析方法有多种，哪些是静态方法，哪些是动态方法呢？一般认为数学方法属于静态方法，仿真的方法属于动态方法，但不能这么简单地看问题。

区别分析方法为静态或动态的主要标准是描述系统特性的或运动规律的参数是否可变。例如，幂指数法（，效能指标描述为基本战术技术指标的函数，各项基本指标对总效能指标的影响程度由指数来描述）常用于描述某型兵器的静态作战能力、描述某型兵器相对于另一型同类兵器作战能力的比值，但如果能在对抗过程中进行的动态取值，则得到的就是动态效能。又如，作战模拟法可以模拟对抗双方的作战过程，是典型的动态分析方法，但如果模拟过程是事先设定的、程序化的功能演示，则不能说是动态分析方法。

静态和动态分析方法各有所长，在分析大系统时，要合理使用，取长补短。以静态的简单、易于描述之长，弥补动态的复杂、实现困难之短。以动态的大系统分析能力、复杂行为描述能力之长，弥补静态的分析能力单一之短。

3．数学方法与物理方法

数学建模与仿真方法和物理仿真方法各有优缺点，在对大系统进行分析时，两种方法都应该使用。首先，为了分析问题简单起见，我们提倡能够用数学模型描述的问题，就应该通过建立数学建模来仿真；其次，由于大系统的组成复杂，影响作战效能的因素众多，并非所有因素都能够通过数学模型来描述；再次，进行物理仿真时，由于考虑的细节太多，全部使用物理仿真过于困难。因此，在分析复杂系统效能时，不可能只使用某一类方法。

数学建模与仿真法具有简明的逻辑关系，易于理解，便于计算；建模与仿真过程中，进行了适当的简化和抽象，能够体现主要矛盾，例如可以通过选取某变量的统计特征值，进行灵敏度分析，能够清楚地表现各变量对效能的影响程度。仿真的方法能够形象直观地描述系统的运动，尤其是描述系统中的非线性关系，描述复杂的指挥决策过程和对抗过程，描述人机交互和人的感觉，这种形象表现力是数学方法所不能比拟和替代的。当然，对大系统进行仿真实现时也需要进行简化。

针对大系统的效能分析，可以先进行系统分析，将大系统分解成子系统。对子系统采用仿真方法进行分析；而在大系统级，可以采用数学和仿真相结合的方法，由于在子系统级仿真，已经考虑了很多复杂的影响关系，对大系统的分析是在子系统分析之上进行的，只考虑更高层次的影响因素，所以，不论是用仿真方法进行效能分析，还是用数学方法进行效能综合都容易实现。

4．分析与决策

效能分析是武器系统分析领域的一个重要的分析技术，它是以定量或定性与定量相结合的结果，为决策者提供科学决策的依据。

在分析与决策过程中，分析是基础、是前提，决策是目标。分析结果是否客观、真实，将直接影响决策的合理性和科学性。为此，我们需要认真对待分析过程中的每项工作。分析与决策可能存在着反复，效能指标的值或优选的方案应该用其他方法或直觉来检验，如图1.3.3所示。

5．概率与实现问题

应用效能分析方法得到的是武器系统效能的某项指标值或综合指标值，尤其是应用解析法求解武器系统命中概率和毁伤概率时，使用的基本战术技术指标数据也都是统计特征值，因此，分析得到的结论是一种期望的结果。在应用建模与仿真法进行效能分析时，尽管有实体模型（也有数学模型）作支撑，可以不同程度地反映作战过程中的非线性因素，但是，仿真系统运行的结果不能代表现实事件，一方面是仿真系统与真实系统一定存在着差距，另一方面，仿真运行的条件受很多随机因素的影响。所以，一次仿真运行的结果是不能作为评估结论的，大量仿真结果的统计平均才能接近于真实情况。