装备系统分析理论与方法

第1章 绪论 现代高技术条件下的军事对抗不仅是高技术武器之间的对抗，还是装备体系之间的体系对抗。在装备的发展过程中，除了提高单项装备的性能外，还应从体系角度着手，运用系统方法提高和完善整个装备体系的综合性能。 装备的发展是一个统筹兼顾、全面考虑的综合性问题，对装备的论证分析适用于采用系统的思维和系统工程的方法。系统观念在我国的成功运用首先体现在装备发展中，如“两弹一星”工程。在“两弹一星”工程中，钱学森同志提出了利用系统思想把运筹学和管理学统一起来的见解，并提倡成立总体设计部，使国防尖端技术的科研工作获得了迅速的发展。我国的“两弹一星”“载人航天”等重大工程就是坚持系统观念、运用系统方法的成功案例[1]。实践表明，系统观念、系统方法是组织管理重大工程、重大事业不可或缺的方式方法。在装备发展中采用系统管理方法，综合协调优化技术参数，以实现在*短的时间内，获得满足要求、适度超前、使用简便、寿命周期费用*少的装备系统，是应用系统理论和方法的*终目的。 1.1 系统观念 系统观念是运用系统理论的观点和方法来认识事物，争取实现*优处理问题的思维方式，是人类对于系统的本质和内在规律的基本看法，是解决系统问题时必须遵循的基本指导思想。系统观念包括四个方面：整体观念、综合观念、价值观念和全过程观念。 1.1.1 整体观念 树立整体观念就是用系统的方法研究问题，在空间上树立全局观念，在时间上树立长远观念。立足总体、统筹全局、全面规划并协调处理，使系统的总体与部分、部分与部分、系统与环境之间达到辩证统一、协调融合[2]。 美国的“阿波罗登月计划”是成功运用系统整体观念的工程实例之一。“阿波罗登月计划”共组织了2万多家企业、200所大学和80多个研究机构，使用600多台大型计算机，30多万人参与研制工作，耗费255亿美元，历时11年。“阿波罗登月计划”的全部任务由地面、空间和登月三部分组成，是一项复杂、庞大的工程项目，涉及多方面的技术。“阿波罗”飞船和“土星”五号运载火箭有860多万个零部件，以及众多的子系统，各子系统之间纵横交错、相互联系、相互制约。为顺利完成这项工作，“阿波罗登月计划”的组织者除了考虑各部门之间的配合和协调工作外，还要预估各种未知因素可能带来的影响。面对这些千头万绪的工作和千变万化的情况，“阿波罗登月计划”成立了总体规划部门，运用体现系统整体观念的科学组织管理方法，综合考虑，统筹安排，提前两年成功地将3名宇航员送上了月球。 我国的“两弹一星”工程和“载人航天”工程的成功也充分体现了系统整体观念的运用。在钱学森同志的提议下，“两弹一星”工程成立了总体设计部，负责全面协调整体工作，保证了“两弹一星”工程的顺利进行。“两弹一星”工程中成功运用系统整体观念所形成的航天系统工程理论在我国的“载人航天”工程中继续发挥着重要的作用。 部分失败的装备发展案例也验证了整体观念的重要性。例如，美国的“科曼奇”直升机项目，始于1983年，当时仍是美苏对峙的冷战时期，欧洲大陆是美苏可能发生战争的热点地区。“科曼奇”直升机项目的所有要求都是针对欧洲环境下的战争而设定的。但是随着国际形势和美军战略重心的变化，2004年3月美军方宣布取消投资380亿美元的“科曼奇”直升机项目，将146亿美元经费转向增购796架“黑鹰”直升机。 “科曼奇”直升机头顶多项高科技光环，但为什么在研制了21年后，却半途而废停止发展呢？深入分析其原因，不外乎两点。 原因1：“不对称战争”拒绝“科曼奇”直升机。停止“科曼奇”直升机的发展计划*早源于2001年，当时曾在美国海军航空兵部队服役的国防部部长拉姆斯菲尔德就提出了一份全新的国防战略评估报告。该报告认为，美军的战略重心需从冷战时期的大规模作战转移到打赢恐怖分子的“不对称战争”上。美军应当削减常规部队，特别是陆军的规模，将节省下来的钱用于发展“国家导弹防御系统”（national missile defence，NMD）、远程隐身轰炸机等高科技装备。近几十年，美国发动地面战争的机会越来越少，在某种程度上，维持现有部队规模是一种浪费。 费用过高并不足以让“科曼奇”直升机发展计划功亏一篑。促使美军放弃“科曼奇”直升机计划的主要原因还在于，该直升机当年的设计思想已经远远落后于时代。 原因2：无人机的优势胜过“科曼奇”直升机。美军分析了冷战结束后的世界形势认为：欧洲发生战争的威胁大不如前，而在阿富汗和伊拉克作战的环境都是寸草不生的大漠，难以让直升机有藏身之处。更重要的是，在伊拉克战争中频频发生直升机被击落的事件，其中有不少是被并无制导装置的火箭弹在短距离击落的。在与伊拉克战场类似的战争环境中，“科曼奇”直升机上各种隐身技术形同虚设，而“科曼奇”直升机的装甲保护又不如“阿帕奇”武装直升机。这些因素无疑使得“科曼奇”直升机的生存能力大打折扣。陆军可以拿着原本属于“科曼奇”直升机项目的巨额预算，购买约800架现役“黑鹰”直升机，升级现役战斗序列中的1400架作战飞机，并加大对无人机项目的资金投入。 美军重视无人机的发展是迫使“科曼奇”直升机发展计划终止的另一个主要原因。现在的无人机研制成本低廉，而且能完成“科曼奇”直升机担负的所有作战侦察任务，即使无人机被敌方击落，也不存在搜救飞行员的问题。美国军方透露：陆军参谋长根据阿富汗和伊拉克两场战争积累的经验，花了半年时间检讨陆军的军备采购计划，结论是“科曼奇”直升机的开发未能配合美国陆军作战模式的转变，因此只能取消其研制计划。 1.1.2 综合观念 分析和综合是解决问题的两种方法。传统的解决问题的方法多以分析为主，而系统方法则强调综合运用各种经验和知识，即从系统的总目标出发，将各种有关的知识和经验有机结合，协调运用，达到融会贯通，产生质的飞跃[3]。这就是“总体大于部分之和”，即“1+1>2”的整体凸现原理。现代科技发展的趋势就是在高度分化的基础上实现高度综合。 系统综合成功的例证有苏联的“米格-25”和美国的“阿波罗登月计划”。 “米格-25”是苏联在1960年研制部署的一种高空高速战斗机，是世界上**种速度超过马赫数3的战斗机。“米格-25”主要是为了对付美国研发中的 XB-70轰炸机与 SR-71“黑鸟”高空高速侦察机，“黑鸟”侦察机的*高速度达到马赫数3，普通的截击机根本无法追上它，更谈不上对它进行跟踪监视拦截，只有“米格-25”可以轻松尾随 SR-71，随时监视其航向，并在其有不轨举动时发出警告。“米格-25”优越的技术性能令美国人十分关注，美方甚至以此推测苏联的军用航空制造技术已经领先于世界。1976年9月9日苏联飞行员别连科中尉驾驶“米格-25”飞机叛逃到日本北海道的函馆市，美国人才真正揭开了“米格-25”的神秘面纱。美日的技术专家把“米格-25”完全拆解后运到东京以北100多千米的百里空军基地，经过彻底的检查发现，该机70%的部件是不锈钢部件。美国人采用钛合金部件，苏联人仍采用普通的不锈钢部件，但是苏联工程师却用相对落后的技术和材料生产出某方面性能突出的战机，其综合运用的设计理念令人叹服。 在美国的“阿波罗登月计划”中，几乎没有一项是突破性的新技术，都是现有技术的运用，关键在于综合。“阿波罗飞船”的登月成功，还证实了系统科学的一个重要命题——“综合即创造”。 1.1.3 价值观念 价值是系统优化的指向。价值具有两重性，即价值的客观性和主观性。进行系统分析运用价值观念的要点如下。 （1）正确选择系统的价值目标。这对于系统目标的实现非常重要，如同战略错误是无法用战术措施进行纠正和弥补的。 第二次世界大战期间，英、美运输舰为了对付德国飞机的袭击，在船上安装了高炮，但这些高炮击落的敌机很少，仅占来袭敌机的4%左右，而且高炮的安装维修费很高，当时有人提出将高炮拆除。实际上，对于在运输舰上安装高炮的争论是一个如何选择价值目标的问题。价值目标是选击落敌机还是选保卫运输舰。若选击落敌机为价值目标，则在运输舰上安装高炮没有多少效益；若选保卫运输舰为价值目标，则在运输舰上安装高炮的效益巨大。在运输舰上安装高炮的目的不是击落敌机，而是保卫运输舰安全如期地到达目的地。实战统计显示，不安装高炮的运输舰损失率大于25%，安装高炮后，致使敌机不敢低飞，运输舰的损失率降到了10%以下，由此可见安装高炮是有效的。 （2）充分把握系统开发的时间价值和社会价值。时间价值的描述有“兵贵神速”“寸金难买寸光阴”“时间就是金钱”等说法。有些项目虽然很好，但错过了时机就可能成为鸡肋。例如，对某些装备的研制一拖再拖，等研制出来已经时过境迁，性能落后。 系统开发不仅要追求*佳经济效益，还应取得良好的社会效益和生态环境效益，只有被社会接受和公众认可的系统才具有生命力。例如，英、法合作研制的“协和式”客机技术性能很好，但噪声太大，经济性也不好，因此被迫于2004年全部退役。 （3）注意系统的潜在功能。系统开发除了会产生预计的效益外，可能还具有一些意想不到的潜在功能。这些潜在功能有可能是有益的，也有可能是有害的。 例如，早期为了防止德国法西斯率先掌握核武器，许多美国科学家联名上书美国总统罗斯福要求研制核武器，其中包括爱因斯坦。当核武器所带来的巨大破坏力展现后，一些科学家认识到核武器的出现可能会给人类带来难以控制的危害，又上书要求美国政府停止使用核武器。当时在研制核武器时没有考虑到核武器可能产生的危害，等认识到这种危害的潜在可能性时却为时已晚。 1.1.4 全过程观念 全过程观念包括两方面的内容：一是从系统发展的纵向看，任何系统的开发都应该做到系统的全寿命周期*优；二是从系统发展的横向看，系统开发必须使并行的两个过程（工程技术过程与工程管理过程）密切配合，相辅相成。 随着系统思想的深入发展，全过程的观念逐步渗入各个科研领域。例如，20世纪60年代末，装备的研制领域出现了武器系统寿命周期费用（ life cycle cost，LCC）的概念。在这之前，对武器系统费用的定义主要是单件武器系统产品的成本，即主要考虑生产单件武器系统产品所需的费用。但单件武器系统产品的研制、生产成本已不足以说明武器系统总费用的高低，不能将武器系统的研究与研制费用、部队采购费用和使用与维护费用割裂开来加以考虑，而必须将它们结合起来，作为武器系统的全寿命周期费用进行总体综合考虑。武器系统的使用部门在做出采购决策时，不但要考虑采购费用，更要考虑在整个全寿命周期内的使用与维护费用。 武器系统寿命周期费用的大致构成比例：研究与研制费用占10%～15%，采购费用（生产费用）占30%～40%，使用与维护费用占50%～60%。现在， LCC已成为衡量一个武器系统投资水平和经济性的主要参数，也成了武器系统研究、设计、试验、研制及生产、采购、使用与维护等过程中各种决策的主要依据之一。 实际上，LCC的概念就是全过程观念在武器系统研制上的体现。 1.2 系统分析 系统分析（system analysis，SA）方法产生于20世纪50年代，由美国兰德（Rand）公司提出，早期主要用于武器系统的成本和效益分析，是一种进行定量分析的系统方法。系统分析是系统工程的一个逻辑步骤，是系统工程的重要标志。 系统分析是通过一系列步骤，帮助决策者选择决策方案的一种系统方法。在进行系统分析之前先要进行系统综合，提出系统实现的几种初步方案，系统分析针对这些方案进行分析、演绎，建立数学模型进行计算，优化选择系统参数。系统分析之后的逻辑步骤是系统评价，系统评价实际上是高一层次的系统综合，即综合系统分析的结果，然后评价各个备选方案的优劣。 1.2.1 系统分析基本概念 1．系统分析的要素 系统分析的要素为目标、可行方案、费