裝備效能評估環(huán)境工程化實現(xiàn)研究

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引言

對裝備效能的研究，有助于找到最佳的應(yīng)用方案，為決策服務(wù)；有利于找出裝備發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，提出將來的發(fā)展方向與發(fā)展重點，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行效費分析，以最小的代價換取最大的裝備實力。通過對裝備的效能進(jìn)行評估，可以在宏觀上評價武器裝備的作用大小，分析、比較同類系統(tǒng)優(yōu)劣等問題。

1.建立效能評估環(huán)境目的

建立裝備的效能評估環(huán)境，其主要目的是：建設(shè)一套效能評估軟硬件系統(tǒng)，結(jié)合裝備的指標(biāo)體系，根據(jù)評估模型，通過測試和試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及合理設(shè)置的各評估指標(biāo)評估權(quán)值，執(zhí)行效能評估算法，實現(xiàn)對裝備的系統(tǒng)效能評估，并生成評估報告。根據(jù)效能的評估結(jié)果，可供應(yīng)用者了解裝備固有的作戰(zhàn)能力和不足，為裝備系統(tǒng)的使用決策提供參考依據(jù)；并為裝備的研制、采購單位提供客觀、定量的參考，實現(xiàn)物力與人力資源的最佳匹配；通過定性的描述總體設(shè)計方案相對于理想方案的偏離程度，可供研發(fā)人員對裝備系統(tǒng)方案的最優(yōu)設(shè)計提供指導(dǎo)，為裝備的技術(shù)改造提供定量分析，指導(dǎo)信號處理算法的選擇和設(shè)計；結(jié)合仿真數(shù)據(jù)預(yù)先評估，可為研制與生產(chǎn)單位避免反復(fù)實驗性試探所耗費的周期與成本。

2.效能環(huán)境建設(shè)內(nèi)容

效能評估環(huán)境工程化實施需要完成的工作應(yīng)該包括：建立裝備效能指標(biāo)體系；基于科學(xué)的系統(tǒng)工程理論，研究裝備效能評估模型，實現(xiàn)匹配指標(biāo)的合理評估方法；獲取計算機仿真、實物仿真/測試以及外場試驗、試飛輸出的指標(biāo)數(shù)據(jù)；建立裝備效能評估軟件系統(tǒng)，結(jié)合指標(biāo)體系，對測試和試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及合理設(shè)置各評估指標(biāo)的評估權(quán)值，執(zhí)行評估算法完成對裝備綜合效能的評估，最終生成評估報告。

3.效能評估典型環(huán)境工程化要求

所謂典型環(huán)境即廣泛適應(yīng)于各種航電、武器裝備的效能評估，具備兼容性和重用性，在工程化實現(xiàn)過程中具有指導(dǎo)意義；因此，結(jié)合工程實際條件，典型環(huán)境應(yīng)具有以下功能：a）對仿真、測試數(shù)據(jù)的抽取與導(dǎo)入；b）對外場設(shè)備數(shù)據(jù)的下載與傳輸；c）效能或子效能的指標(biāo)體系可視化構(gòu)造；d）效能或子效能待評估指標(biāo)的選取；e）可輸入仿真、試驗獲取的指標(biāo)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；f）可采集專家對指標(biāo)的直接評分結(jié)果；g）可進(jìn)行評估方案創(chuàng)建、編輯功能；h）具有評估效能對應(yīng)指標(biāo)權(quán)值的獲取功能；i）可根據(jù)創(chuàng)建的評估方案，執(zhí)行評估的計算；j）可顯示評估結(jié)果，并生成評估報告；k）可進(jìn)行指標(biāo)相關(guān)性、獨立性、敏感性的分析；l）提供評估算法庫，包括通用數(shù)學(xué)算法以及可用戶自定義的算子；m）對指標(biāo)數(shù)據(jù)、評估方案、評估任務(wù)執(zhí)行輸出等數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類管理；n）支持?jǐn)?shù)據(jù)庫內(nèi)多種數(shù)據(jù)的上傳與下載。

4.環(huán)境建設(shè)總體思路

首先建立合理的效能評估指標(biāo)體系，然后綜合利用計算機仿真、半實物仿真及外場實測試驗完成該指標(biāo)體系的綜合測試，并基于指標(biāo)測試結(jié)果設(shè)計相應(yīng)的評估算法，對測試結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及合理設(shè)置各評估指標(biāo)的評估權(quán)值，執(zhí)行效能評估算法完成系統(tǒng)綜合效能的評估，最終生成評估報告?？傮w流程中，指標(biāo)體系的建立部分是指建立一個科學(xué)、合理的、能反映系統(tǒng)綜合效能的技戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)；指標(biāo)測試部分是指對該指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)中的各具體指標(biāo)進(jìn)行有效測試，測試的手段包括結(jié)算機仿真、半實物仿真及外場實測試驗；綜合效能評估部分依據(jù)指標(biāo)測試結(jié)果，完成系統(tǒng)的綜合效能評估，包括評估算法的選擇和設(shè)計、數(shù)據(jù)無量綱化預(yù)處理、各指標(biāo)評估權(quán)重的設(shè)定；完成綜合效能評估后，最終生成評估報告，包括各子系統(tǒng)的定量效能評估值及系統(tǒng)的綜合效能值。

5.工程實施具體方案

5.1系統(tǒng)組成及部件描述

效能評估系統(tǒng)整體上由采集器、指標(biāo)體系、評估系統(tǒng)、展示及配套四部分構(gòu)成。1）采集器：采集器是效能評估數(shù)據(jù)的來源之一，是進(jìn)行效能評估的前提和支撐。采集器主要用于滿足不同接口、不同協(xié)議設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和適配，實現(xiàn)試驗、仿真等場景下數(shù)據(jù)的獲取。2）指標(biāo)體系：指標(biāo)體系是效能評估的核心，效能評估的工作主要都是圍繞指標(biāo)體系的創(chuàng)建、運行、優(yōu)化展開。指標(biāo)體系的制定原則、內(nèi)容、算法與管理，是效能評估的核心內(nèi)容。3）評估系統(tǒng)：評估系統(tǒng)是效能評估的主體，其涵蓋了數(shù)據(jù)管理、效能評估、評估展示系統(tǒng)等部分，是效能評估實際執(zhí)行的載體，是主要構(gòu)成部分。4）展示及配套：展示及配套是效能評估的升華，包括了效能評估配套展示設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等的搭建，提升效能評估展示效果。

5.2運行流程及描述

效能評估工作主要由四個主要工作構(gòu)成：試驗任務(wù)管理與數(shù)據(jù)處理流程、效能評估流程、評估后流程及評估展示。整體工作流程如圖1所示，其中：1）試驗任務(wù)管理與數(shù)據(jù)處理流程流程主要負(fù)責(zé)對效能評估相關(guān)試驗工作進(jìn)行調(diào)度管理；實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸手段（目標(biāo)時將內(nèi)外場仿真、測試、實驗原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集）；管理大量仿真、測試、實驗原始數(shù)據(jù)，評估計算需求預(yù)處理后的參數(shù)數(shù)據(jù)，以及評估結(jié)果與分析報告等數(shù)據(jù)。2）效能評估流程主要負(fù)責(zé)指標(biāo)體系的構(gòu)建、評估方案的設(shè)計、評估算法模型的管理、評估計算的調(diào)度、評估報告的生成等。3）評估后流程主要負(fù)責(zé)依據(jù)提交的真實效能結(jié)果，對評估結(jié)果進(jìn)行迭代校準(zhǔn)。4）評估展示主要將評估結(jié)果通過現(xiàn)代化、直觀的呈現(xiàn)手段進(jìn)DOI:10.19353/j.cnki.dzsj.2017.12.097試驗任務(wù)管理與數(shù)據(jù)處理主要包括試驗任務(wù)管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索管理、接口管理與系統(tǒng)支撐管理五個部分。1）試驗任務(wù)管理：試驗任務(wù)管理是對試驗進(jìn)行任務(wù)化管理的功能，提供制定試驗任務(wù)、設(shè)定任務(wù)執(zhí)行的模板、對任務(wù)進(jìn)行查詢刪除等管理操作的功能，并對試驗數(shù)據(jù)提供操作接口，獲取試驗數(shù)據(jù)。2）數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理是對數(shù)據(jù)處理過程定義、管理與查詢狀態(tài)的功能，實現(xiàn)滿足可自定義的數(shù)據(jù)處理流程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、存儲，實現(xiàn)元數(shù)據(jù)的定義與維護(hù)。3）數(shù)據(jù)檢索：數(shù)據(jù)檢索是數(shù)據(jù)的人機界面接口，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的查詢、搜索、維護(hù)功能。4）接口管理：接口管理在滿足可擴(kuò)展的架構(gòu)上，實現(xiàn)對特定格式輸入文件的解析與管理，目前支持對CSV/EXCEL等格式數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入解析。5）系統(tǒng)支撐管理：系統(tǒng)支撐管理提供系統(tǒng)用戶、用戶權(quán)限、系統(tǒng)級日志、數(shù)據(jù)字典、系統(tǒng)參數(shù)等基礎(chǔ)信息的配置與管理。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與環(huán)境配套

評估環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要構(gòu)成部分及各部分功能如下：服務(wù)器：運行應(yīng)用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫。操作終端：通過瀏覽器與應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行交互，完成數(shù)據(jù)上傳/下載。數(shù)據(jù)庫：管理指標(biāo)庫、元數(shù)據(jù)庫等。評估系統(tǒng)：基礎(chǔ)軟件平臺，提供指標(biāo)體系、評估算法、評估模型等基礎(chǔ)功能。展示系統(tǒng)：由展示設(shè)備、展示操作終端等構(gòu)成，提供評估結(jié)果的展示與研討。效能評估的展示及配套區(qū)域，可劃分為三個部分：展示觀摩區(qū)：主要是滿足效能評估的結(jié)果展現(xiàn)、點評等工作需要。展示觀摩區(qū)至少具備大屏展示、觀看席、點評席、演示操作等功能。設(shè)備操作區(qū)：主要是滿足效能評估操作的區(qū)域，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)導(dǎo)入、評估操作、數(shù)據(jù)管理等功能，以及放置必要的服務(wù)器、操作終端及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。操作區(qū)至少設(shè)置多個工位，分別負(fù)責(zé)評估運行、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)監(jiān)控等。研討交流區(qū)：主要用于效能評估相關(guān)會議研討、技術(shù)交流等。圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

6.結(jié)束語

本文詳細(xì)分解了裝備效能評估典型環(huán)境的能力要求，給出在工程化建設(shè)中系統(tǒng)組成、工作流程、數(shù)據(jù)管理、硬件架構(gòu)、場地布局等具體實現(xiàn)手段和典型方案，具備實用指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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作者:張胤 劉軒 單位:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 電子科技大學(xué)成都研究院