装备技术体系设计与评估 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容介绍
装备技术体系是武器装备体系的重要补充和完善，装备技术体系研究是体系研究的重要组成部分。本书全面系统地介绍了装备技术体系设计与评估的相关问题，主要内容涉及装备技术体系的生成、描述、技术贡献度评估、面向不完备信息的装备技术体系成熟度评估和面向主观信息与客观信息的装备技术体系满足度评估问题。

目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 武器装备体系与装备技术体系 1
1.1.1 武器装备体系基本概念 1
1.1.2 装备技术体系基本概念 2
1.1.3 装备技术体系与武器装备体系的关系 4
1.2 美国国防部体系结构框架 5
1.2.1 发展历程与主要内容 5
1.2.2 体系结构框架理论中的技术视图 7
1.3 装备技术体系设计与评估中的关键问题 9
1.3.1 装备技术体系生成 9
1.3.2 装备技术体系描述 10
1.3.3 装备技术体系贡献度评估 11
1.3.4 装备技术体系成熟度评估 12
1.3.5 装备技术体系满足度评估 16
1.4 装备技术体系设计与评估的意义 18
参考文献 19
第2章 装备技术体系的生成与描述 24
2.1 装备技术体系生成方法 24
2.1.1 传统装备技术体系生成方法 24
2.1.2 装备技术体系中技术的特点 25
2.1.3 装备技术体系生成 27
2.2 装备技术体系描述方法 29
2.2.1 多视图描述方法与现有技术视图 29
2.2.2 装备技术体系相关元素 29
2.2.3 装备技术体系多视图描述 33
2.3 装备技术体系生成与描述示例 35
2.3.1 装备技术体系的生成 35
2.3.2 装备技术体系的描述 37
2.4 小结 40
参考文献 40
第3章 技术贡献度评估 41
3.1 技术贡献度相关概念及分析思路 41
3.1.1 系统军事价值、技术支持度和技术贡献度概念 41
3.1.2 系统军事价值与技术支持度分析思路比较 43
3.2 技术贡献度评估框架 44
3.3 技术对系统支持度分析 46
3.3.1 技术对系统支持度求解框架及步骤 46
3.3.2 灰靶分析原理及计算步骤 51
3.3.3 灰靶分析中标准模式改进 57
3.3.4 灰靶分析的数理分析 58
3.4 技术对体系贡献度分析 61
3.4.1 系统军事价值分析 61
3.4.2 系统到技术的映射矩阵 68
3.4.3 技术贡献度的计算 71
3.4.4 技术贡献度可比性分析 72
3.5 示例分析 73
3.5.1 各项技术对主战坦克的支持度计算 73
3.5.2 主战坦克军事价值分析 81
3.5.3 系统到技术的映射矩阵 85
3.5.4 技术对体系贡献度计算结果及讨论 87
3.6 小结 88
参考文献 88
第4章 装备技术体系成熟度评估 90
4.1 系统成熟度评估问题 90
4.1.1 Sauser的系统成熟度评估方法 91
4.1.2 Tan的系统成熟度评估方法 92
4.1.3 现有系统成熟度评估中存在的问题 93
4.2 基于证据推理算法的成熟度评估方法 94
4.2.1 模型假设与评估步骤 94
4.2.2 ISRL的计算 96
4.2.3 证据推理算法 98
4.3 装备技术体系成熟度评估示例 99
4.3.1 无人机技术组合成熟度评估 99
4.3.2 某简化技术组合成熟度评估 102
4.3.3 哈勃望远镜修复技术组合成熟度评估 106
4.3.4 与传统系统成熟度的比较分析 110
4.4 装备技术体系评估中不完备信息影响因素分析 110
4.4.1 两条规则融合时模型 110
4.4.2 不完备信息的取值范围 111
4.4.3 不完备信息的灵敏度分析 114
4.4.4 规则一致性的含义 115
4.4.5 讨论 117
4.5 小结 118
参考文献 118
第5章 面向主观信息的装备技术体系满足度评估 120
5.1 面向主观信息的装备技术体系满足度评估问题分析 120
5.2 基于证据推理的装备技术体系满足度评估方法 122
5.2.1 D-S证据理论简介 122
5.2.2 证据推理方法与置信规则库学习 126
5.2.3 置信规则库的构造 128
5.2.4 激活规则的权重及信度分布的调整 128
5.2.5 存在的主要问题 129
5.3 置信规则库的结构学习方法 130
5.3.1 主成分分析 130
5.3.2 多尺度分析 131
5.3.3 Isomap 132
5.3.4 灰靶分析 133
5.3.5 结构学习方法 133
5.4 无人机技术满足度评估 134
5.4.1 问题建模 135
5.4.2 使用证据推理方法进行满足度评估 135
5.4.3 主成分分析/多尺度分析/Isomap/灰靶分析的输入 137
5.4.4 不同方法选择的关键技术 137
5.4.5 不同方法的结果对比分析 142
5.4.6 PCA-RIMER的鲁棒性分析 147
5.4.7 讨论 149
5.5 小结 150
参考文献 150
第6章 面向客观信息的装备技术体系满足度评估 155
6.1 面向客观信息的装备技术体系满足度评估问题分析 155
6.2 基于置信规则库参数学习的装备技术体系满足度评估方法 157
6.2.1 研究现状及存在的主要问题 157
6.2.2 置信规则库的参数学习方法 158
6.2.3 待估计的参数 159
6.2.4 优化模型 160
6.3 基于差分进化的求解算法 161
6.4 无人机燃油输送能力需求满足度评估 164
6.4.1 背景介绍 164
6.4.2 场景I：基于完全数据集 166
6.4.3 场景II：基于特定数据集 167
6.4.4 讨论 170
6.5 小结 172
参考文献 172
附录A 装备技术体系生成示例 175
附录B 成熟度评估中不完备信息βD的推导 176
附录C 成熟度评估中不完备信息βD取值范围的证明 177
附录D 成熟度评估中不完备信息影响因素对评估结果的灵敏度分析证明 181
附录E 面向主观信息满足度评估示例中的置信规则库 183

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第1章 绪论
　　1.1 武器装备体系与装备技术体系
　　1.1.1 武器装备体系基本概念
　　武器装备体系是建立在体系相关概念的基础上，用大系统的观点和方法研究武器装备建设问题的重要概念。武器装备一经产生，武器装备体系就客观存在，但武器装备体系概念的提出却经历了一个逐步的演变过程。体系是由系统组成的系统，英文对应的是System-of-Systems、Family of Systems、Super-Systems、Meta-Systems、Joint Systems等，体系在民用和军用领域有着广泛应用，出现了众多体系的概念，这些概念从不同角度反映体系的特征。2006年，在以“体系开发规律与科学途径”为主题的香山会议上，与会专家讨论认为体系是为达到一定目的而以一定方式集合若干系统共同工作所形成的更大规模或更高层次的系统。武器装备体系的建设决定作战使命和任务能否完成、能力需求和装备需求能否得到满足；相应的，武器装备体系的能力需求和装备需求也牵引和指导装备技术体系的构建。
　　Maier总结体系具有五大特征[1]，即组分系统独立运行、组分系统独立管理、地理分布范围广泛、涌现性和演化性。不同研究人员也从自身研究角度出发提出了新的武器装备体系特征，鲁延京[2]总结武器装备体系具有地理分布性、涌现性、装备的独立性、演化性，以及有机性等特点。程贲[3]认为武器装备体系具有分布性、涌现性、独立性、演化性和整体性。
　　学者对于武器装备体系的定义仍然存在分歧，目前有两种比较有代表性的观点。一种观点[4,5]认为，武器装备体系并不面向具体作战使命和作战任务，强调一个国家所拥有的武器装备构成武器装备体系。此类武器装备体系的定义为：“武器装备体系是指为保障军队作战、训练和其他任务实施而确定的武器装备总体结构、数量规模、技术水平，以及为实现这种构成所进行的一系列管理活动的有机整体”。另一种观点[6,7]认为，武器装备体系是面向作战的，即武器装备体系是在特定的使命任务牵引下构建和发挥作用的。此类武器装备体系的定义为：“武器装备体系是在一定的战略指导、作战指挥和保障条件下为完成一定作战任务，由功能上互相联系，相互作用的各种武器装备系统组成的更高层次的大系统”。
　　武器装备体系已经吸引了众多科研人员和利益相关者的研究兴趣，相关的研究成果很多[2-7]。全军和各军兵种科研院所都拥有从事总体设计的相关单位。国防科学技术大学是国内在这一领域内从事科学研究的主要单位之一，自“十五”以来，陆续承担了军内科研、条件建设、自然科学基金等有关装备体系的多个项目，培养了超过100名装备体系相关专业的博士、硕士研究生，在国内外学术期刊发表了超过300篇高水平学术论文[2，3，7-13]。火箭军工程大学是火箭军军种中承担装备体系需求分析与结构设计、装备维修与综合保障、能力评估与优化等课题的对口单位，具有深厚的科研实力，且与火箭军机关和基层联系紧密，具有应用背景与实践优势。
　　1.1.2 装备技术体系基本概念装备技术体系指的是，为满足多样化、多层次能力需求和装备需求，由各项技术组成的，具有层次结构和体系特征的技术集合。
　　装备技术体系的核心是技术及技术之间的关系。各项技术均由武器装备体系当前或未来的能力需求和装备需求牵引获得，技术之间的关系部分来源于技术与能力需求和装备需求的关系，部分来源于技术本身的属性，如层次、类别等。这阐明了装备技术体系的来源：特定或非特定作战使命驱动下的能力需求和装备需求。同时，这也说明，装备技术体系构建的根本目的是为满足武器装备体系当前或未来的能力需求及装备需求。
　　装备技术体系具有如下特点[14-16]。
　　(1)装备技术体系中各项技术本质上是同质的
　　技术都具有共同的基本属性，如技术成熟度、层次、类别等。这与武器装备体系中的武器装备有本质区别，各种武器装备都有自身的战技指标，不同类型装备，如战斗机和装甲车的战技指标有可能完全不同。此外，武器装备体系中还有作战任务、作战活动、能力、功能等元素，种类多样。但是，装备技术体系的元素本质上是同质的。
　　(2)装备技术体系中技术之间的关系相对简单
　　相比而言，武器装备体系中的元素众多(包括使命、任务、活动、能力、装备等)，各元素之间的关系也相对复杂。根据能力需求和装备需求与技术之间的关系，可以大致判定技术之间耦合的紧密程度：相同或类似能力需求或装备需求牵引而得的技术组合内的技术关系是非常紧密的，而不同技术组合内的技术之间的关系是非常松散的。
　　(3)装备技术体系的结构具有层次性这是由处于源头的能力需求和装备需求的特征决定的。能力需求和装备需求本身是有层次结构的，能力需求和装备需求越明确，技术越清晰，技术的层次越多；相反，能力需求越模糊，技术也越抽象，也难以再继续分解。
　　(4)装备技术体系具有涌现性、演化性等体系层次的属性
　　技术的特征涌现为技术体系的特征，但技术体系层面的特征仅能从体系层面来认识、研究。技术是不断变化的，这表现为技术体系的演化行为，技术的变化表现在两个方面。
　　①技术属性的变化，如技术的成熟度、技术风险的不断变化等。
　　②旧技术的淘汰和新技术的引入带来了装备技术体系结构上的变化。
　　(5)装备技术体系的评估需要大量的专家参与和考虑大量的主观信息
　　由于装备技术体系中的各项技术都是抽象的概念，技术本身的属性多是静态的，因此装备技术体系的评估不能选用武器装备体系评估中常用的仿真等方法，而是应当采用基于专家知识、定性定量相结合的方法。此外，由于专家的大量参与，还需要综合考虑其中的不确定性。
　　(6)装备技术体系的地位非常重要，需求非常急迫，但其相关研究处于很不成熟的阶段。
　　装备技术体系结构是装备技术体系评估与优化的基础，是武器装备体系规划决策的重要依据，是武器装备体系建设风险的重要影响因素，更是确保体系建设进度、费用和性能的有力保证。然而，国内外开展相关研究的机构较少，可借鉴的成果不多，还处在探索和实证研究阶段。相比而言，武器装备体系已经成为国内外相关研究机构和学者的研究重点之一，已经取得了重要的研究成果。因此，武器装备体系的相关研究成果可以服务于装备技术体系的相关研究。
　　1.1.3 装备技术体系与武器装备体系的关系
　　从武器装备体系和装备技术体系的概念出发，可以初步获得装备技术体系与武器装备体系的关系，如图1.1所示。
　　图1.1武器装备体系与装备技术体系关系
　　装备技术体系与武器装备体系之间的关系总结如下[14-16]。
　　①装备技术体系源于武器装备体系。装备技术体系的两大核心要素，即技术和技术之间的关系，都来自于武器装备体系中的能力需求和装备需求。
　　②装备技术体系建设的直接和根本目的是满足武器装备体系的能力需求和装备需求。装备技术体系建设的成果也直接服务于武器装备建设规划计划论证，并且对国防预研项目的设置起指导作用。
　　③装备技术体系是武器装备体系的重要补充和完善。目前开展的武器装备体系的相关研究虽然已经涉及技术层面，但是研究尚不深入。以目前广为接受的美国国防部体系结构框架为例，其中关于技术的视图仅有两个，这显然不能满足需求。
　　④装备技术体系与武器装备体系一样，也具有涌现性、演化性等体系属性。
　　对比图1.1中武器装备体系与装备技术体系的关系，可以发现技术组合是非常重要的概念。技术组合对应于比较独立和完整的组件级能力需求或装备需求，是装备技术体系满足度评估中的基本单元。相比较而言，单项技术对应的能力需求或装备需求层次较低，并不是满足度评估中的重点。实际上，单项技术在大多数情况下并不能对应于完整的能力需求或装备需求，往往无从分析。
　　综上所述，装备技术体系的相关研究是武器装备体系的重要补充和完善，武器装备体系现有的研究成果对于装备技术体系的相关研究具有重要的借鉴意义，但是装备技术体系不是武器装备体系向技术层的简单延伸，而是需要在综合对比分析的基础上继承武器装备体系中的相关研究成果。
　　1.2 美国国防部体系结构框架
　　1.2.1 发展历程与主要内容
　　目前国内外有很多关于武器装备体系的研究，其中具有代表性的是美军先后提出的C4ISR(command,control,communication,computer,intelligence,surveillance,reconnaissance)框架[17]和国防部体系结构框架(DoD architecture framework，DoDAF)[18-21]。该结构框架为体系结构提供了规范化的描述建模方法和标准。
　　美军先后于1996年6月和1997年12月颁布了C4ISR体系结构框架1.0版(简称C4ISR1.0)和C4ISR体系结构框架2.0版(简称C4ISR2.0)，以这两个版本的C4ISR框架报告为基础，美军分别在2003年、2007年、2009年和2011年发布了国防部体系结构框架1.0版(简称DoDAF1.0)、国防部体系结构框架1.5版(简称DoDAF1.5)、国防部体系结构框架2.0版(简称DoDAF2.0)和国防部体系结构框架2.02版(简称DoDAF2.02)。这四个版本的报告对美军建设武器装备体系具有很强的指导意义，极大地提高了美军武器装备互联互通互操作的能力，已被美国国防部要求推广至美军所有在役和在研武器装备的研制和改进过程。
　　表1.1综合对比了已有C4ISR和DoDAF中的视图分类和数量，其中标“*”号的视图在不同版本框架中名称不同。以DoDAF2.0版本为分界点，DoDAF2.0之前的技术视图称为技术标准视图，之后的版本(2.0与2.02版本)称为标准视图；DoDAF2.0之前的系统与服务视图在2.0与2.02版本中分为系统视图与服务视图。自DoDAF2.0开始，视图类别和数量大幅增加，主要增加了能力视图、数据与信息视图、项目视图和服务视图(服务的概念在DoDAF1.5版本中已有涉及，但在DoDAF2.0中才开始单列为一类视图)。DoDAF2.0与DoDAF2.02中的视图类别、数量是完全一致的，只是具体内容与涉及元素稍有差异。
　　表1.1 已有C4ISR和DoDAF中的视图分类和数量
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