兩棲攻擊艦初步總體方案綜合評估方法

崔魯寧 程 虹 鄭 義

（中國人民解放軍92537部隊 北京100161）

兩棲攻擊艦初步總體方案綜合評估方法

崔魯寧 程 虹 鄭 義

（中國人民解放軍92537部隊 北京100161）

針對兩棲攻擊艦總體方案綜合評估的特殊性和復雜性，分析國外艦船立項論證階段初步總體方案綜合評估技術發展，采用層次分析方法與決策理論中效用函數理論，從綜合效能、技術風險、費用三方面建立立項論證階段兩棲攻擊艦初步總體方案綜合評估指標體系及方法，為兩棲攻擊艦立項論證階段初步總體方案確定提供技術支撐。

兩棲攻擊艦；初步總體方案；指標體系；評估方法

引 言

兩棲攻擊艦主要特點是采用縱通甲板，可搭載艦載機（輸送直升機、武裝直升機）、登陸艇（氣墊登陸艇、排水型登陸艇），同時還可搭載大量登陸部隊以及陸戰裝備，具有較強的垂直輸送能力、空中火力支援能力。兩棲攻擊艦立項論證階段的初步總體方案評估主要是評價各方案在軍事上是否滿足需求，技術上是否先進，費用上是否合理，風險能否有效控制，研制能否取得相應的軍事效能等，為科學決策初步總體方案提供依據。由于影響兩棲攻擊艦總體方案的指標較多，為突出重點評價要素，對比分析各方案之間的主要差別，本文擬從效費比、技術風險兩方面建立初步總體方案綜合評估指標體系及方法。

1 國外海軍艦船初步總體方案綜合評估技術發展

美國海軍在對艦船立項論證階段進行初步總體方案綜合評估時，通過建立效能、費用、風險等指標評估方法，將其軟件化后形成艦船綜合評估模型。根據多目標遺傳優化理論，在較大的方案空間進行較為全面的方案分析，獲得一系列備選方案，并通過曲線（一系列備選優化方案）的形式展示給決策者，從而使決策者對各方案的效能、費用和風險一目了然；并將優選出的概念方案轉入概念開發階段，運用ASSET綜合評估工具進行方案的深化論證和綜合評估，最終形成《作戰使用需求書》（即ORD），交由工業部門進行下一階段的設計工作。該方法已成功應用于美海軍多型艦船立項論證和設計工作，在LHA（R）新型兩棲攻擊艦方案論證過程中，采用ASSET綜合評估工具中的總體方案評估模塊對不同概念方案的綜合效能進行評估計算［1］，為最終確定總體方案提供技術支持（參見圖1）。

2 兩棲攻擊艦初步總體方案綜合評估的總體框架

艦船立項論證階段的初步總體方案可以提出船型、主尺度、航速、隱身性等總體性能指標，可提出主要系統配置，初步確定總布置和船體結構形式等。在該階段開展評估也是為確定技術水平是否先進、風險是否可控、費用是否合理，為方案選型決策提供依據，因此分別從效費比、風險兩方面開展評估工作。

2.1 綜合效能

艦船立項論證階段的初步總體方案是依據軍事需求提出的。一般各項指標都滿足最低要求和基本需求，開展評估主要是從幾個方案中選出最優方案。因此，在開展綜合效能評估中，除要考慮作戰能力、機動能力和生存能力等方面以外，還要綜合不同類型艦船特點綜合考慮相關保障能力，全面反映方案的技術特征和效能。

2.2 風 險

風險主要包括技術風險、費用風險和進度風險，其中技術風險是起決定性作用的主要風險，它通常是造成費用風險和進度風險的主要原因。因此，在立項論證階段風險評估主要是針對技術風險進行綜合評估。

2.3 費 用

艦船的費用包括采辦費用和使用保障費用。采辦費用包括研制費和購置費，使用保障費用主要包括人員費、維修費、油料費、彈藥費、改裝費、退役費等。在艦船立項論證階段，主要從研制費和購置費兩方面進行各方案總的經費概算。

3 兩棲攻擊艦綜合效能評估方法

3.1 綜合效能評估流程

綜合效能評估流程（參見下頁圖2）［3］主要包括以下步驟：

（1）采用層次分析法分解綜合效能，建立綜合效能評估指標體系；

（2）基于專家兩兩比較法確定各層指標的權重；

（3）應用多屬性效用理論，建立各底層定量指標的價值函數，確定各底層定性指標等級劃分及定義；

（4）獲取各底層指標值，計算對應指標的效用值；

（5）計算方案的總效用值。

3.2 綜合效能評估指標體系構建

綜合效能評估指標體系可從投送能力、機動能力、生存能力、總布置合理性、可拓展能力等五個方面進行構建。

3.2.1 投送能力

投送能力包括裝載能力、輸送能力。

裝載能力下屬指標包括登陸兵裝載能力、陸戰裝備裝載能力、物資裝載能力。其中登陸兵裝載能力下屬指標為可搭載登陸兵數量；陸戰裝備裝載能力下屬指標為車輛庫面積；物資裝載能力下屬指標為物資裝載空間容積。

輸送能力下屬指標包括垂直輸送能力、平面輸送能力。其中垂直輸送能力下屬指標包括直升機庫面積、起降點數量；平面輸送能力下屬指標包括氣墊登陸艇或塢載通用登陸艇搭載數量［2］。

3.2.2 機動能力

機動能力包括續航力、航速、自給力。

3.2.3 生存能力

生存能力包括隱身性、生命力。

隱身性下屬指標包括雷達波隱身、紅外隱身，雷達波隱身下屬指標為全艦RCS，紅外隱身下屬指標為紅外輻射強度。

生命力下屬指標包括推進系統生命力、結構防護能力。

3.2.4 總布置

總布置包括總體格局及通道設置。總體格局主要考慮機庫、塢艙、車輛庫、居住區、貨艙、機艙等區域之間格局合理性；通道設置主要考慮塢艙、車輛庫、機庫之間通道可達性及合理性，貨艙轉運通道合理性。

3.2.5 可拓展能力

可拓展能力指具備未來可根據任務需求進行功能拓展的能力。

3.3 綜合效能評估計算方法

3.3.1 定量指標價值函數的建立

對各底層定量指標的價值函數，依據兩棲攻擊艦的主要作戰使用性能要求和相關艦船規范確定。具體過程：首先確定各指標門限值和目標值。門限值為滿足使用要求的最小可接受值，對應效用值設定為60；目標值為理想值或者技術極限值，對應效用值設定為100。然后，按作戰使用追求的目標、實現的難易程度和合理性確定價值函數形式（可以分為線性、S型、上凸型、下凹型）。當指標值大于目標值時，效用值取100；當指標值小于門限值時，對于規范有最低要求的指標或不可放棄的關鍵性指標效用值取0，其他指標可在0～60之間取值［4］。

3.3.2 定性指標等級劃分方法

對定性指標值常用的度量方法有等級法、標度法、模糊數法、灰色數法等。在兩棲攻擊艦初步總體方案評估中，擬采用標度法進行定性指標的度量，首先將定性指標依據問題的性質劃分為若干個等級，確定相應標準，再分別賦予60～100之間的量值，評估時對應所劃分等級和標準給定各定性指標的效用值。下頁表1列舉了定性指標等級劃分方法。

4 技術風險評估方法

4.1 確定技術風險度

通過考察技術成熟度來確定風險事件的風險度。根據系統或設備現有技術的成熟度來確定風險值。根據技術成熟度定義，把TRL（風險等級）分為9個級別，但各個級別之間的跨度并不均勻。通過引入不同的跨級難度，修正各個級別的技術風險度，可以獲得更客觀準確的風險值。我們定義三種風險跨度，分別是高風險跨度、中風險跨度和低風險跨度。設高跨度為中跨度的2倍，中跨度為低跨度的2倍，即設高跨度為4x、中跨度為2x、低跨度為x，并設有l個高跨度，m個中跨度，n個低跨度［5］，9個級別之間有8個跨度，如圖3所示，則高、中、低跨度總數之和應為8，于是

確定l、m、n，求出x，進而得到考慮跨度因素后9個TRL對應的風險值。根據技術成熟度的等級定義，按照分級屬于高跨度的有3～4、4～5、5～6和6～7，屬于中跨度的有2～3和7～8，屬于低跨度的有1～2和8～9，如圖3所示。則有l = 4、m = 2、n = 2，代入公式（1），求得x = 1/22。

這樣得出的跨級風險的TRL和對應的風險度見表2。

表2 TRL和對應的風險度

在技術成熟度原始等級劃分的基礎上，結合兩棲攻擊艦技術風險評估指標體系特點，提出技術成熟度等級劃分原則，并結合動力電力系統下屬指標包括推進及電力技術給出技術成熟度劃分實例，如下頁表3所示。

4.2 確定技術風險體系權重

技術風險體系權重是指該系統或設備存在的風險，對上一級系統風險的影響程度，采用層次分析法確定。

表3 技術成熟度原始等級劃分原則

4.3 確定總的風險分值

將技術風險度轉換為0～100之間的分值，技術風險度與技術風險分值之間的對應關系見表4，在確定各指標技術風險度后，按對應關系線性插值可得各指標的技術風險分值。

表4 TRL和對應的風險度

設總的技術風險分值為R，艦艇總體被分成了m個一級系統，每個一級系統的技術風險分值分別為R1、R2…Rm，每個一級系統在總風險中的權重分別w1、w2…，設第i個一級系統被分成了ni個二級系統，每個二級系統的技術風險分值分別是Ri1、Ri2…Rin1，每個二級系統在上層一級系統中的權重分別是wi1、wi2…win1，總的技術風險分值為：

5 效費比計算方法

費用分析主要是針對研制費用及裝備購置費用，初步總體方案效費比由式（3）求得：

費用因子計算公式如式（4）：

6 綜合評估計算方法及評估實例

在評估得出各方案效費比、技術風險后，采用層次分析法，對綜合效能及技術風險評估體系各指標權重進行分析，將效費比分值與總技術風險分值加權求和作為最終評估結果。

設定四個初步總體方案，不同方案對應不同的排水量、總布置方案、關鍵系統配置、技術風險及費用等。其中方案1采用較為成熟船型，噸位較小，布置簡單，但裝載能力弱，造價較低；方案2在方案1的基礎上進一步增加排水量，提高了裝載能力；方案3進一步提高裝載能力及起降點數量，并先期開展了關鍵技術攻關；方案4在方案3的基礎上進一步提高裝載能力及起降點數量，但造價較高，且技術風險較大。采用層次分析方法獲得權重，運用上述方法對其進行評估計算，結果見表5。

表5 綜合評估

根據上述計算結果可以看出：所建立的初步總體方案綜合評估方法基本能夠評價方案之間的差異，評估方法也可根據不同需要進行改進；綜合考慮效費比及技術風險，方案3為最優方案。

［1］汪玉，劉品成. 美國海軍艦船論證評估方法與應用［M］. 北京：國防工業出版社，2011：31-34.

［2］傅學慶，李進軍. 登陸艦艇作戰能力評估研究［J］. 船舶， 2006（2）： 6-9.

［3］馬其東、方立恭. 基于直覺模糊多屬性決策的作戰效能綜合評估方法［J］. 指揮控制與仿真， 2011（2）： 15-19.

［4］李長生，江敬灼，曾憲釗，等. 軍事運籌新方法研究與應用［M］. 北京：軍事科學出版社，2002：20-28.

［5］李煒、吳曉偉. 艦船研制技術風險綜合評估的一種方法［J］. 江蘇科技大學學報（自然科學版）， 2012（3）：25-28.

Synthetical evaluation of preliminary overall scheme for amphibious assault ship

CUI Lu-ning CHENG Hong ZHENG Yi
(No. 92537 Unit of the PLA, Beijing100161, China)

According to the particularity and complexity of the synthetical evaluation of the preliminary overall scheme for amphibious assault ships, the development of the synthetical evaluation of the preliminary overall scheme in the project demonstration phase for foreign warships is analyzed. Based on the analytic hierarchy process and the utility function theory in the decision theory, the synthetical evaluation index system and the method of the preliminary overall scheme in the project demonstration phase for amphibious assault ships are constructed from the three aspects of comprehensive performance, technical risk and cost. It provides technical support for the determination of the preliminary overall scheme in the project demonstration stage for amphibious assault ships.

amphibious assault ship, preliminary overall scheme, index system, evaluation method

U662.3

A

1001-9855（2017）03-0010-06

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.03.010

2016-09-26；

2017-01-20

崔魯寧（1978-），男，博士，工程師。研究方向：艦船總體技術。

程 虹（1963-），女，碩士，高級工程師。研究方向：艦船總體技術。

鄭 義（1981-），男，博士，工程師。研究方向：艦船總體技術。