武器系統效能分析提高的可拓策略思路方法生成研究

王 豐,顧佼佼

(海軍航空大學,山東 煙臺 264001)

可拓學[1-2]是我國學者蔡文創立的一門橫斷性學科,其包括基元理論、可拓分析方法、可拓策略生成方法等。可拓策略生成方法是用形式化、定量化方法,生成解決矛盾問題的策略方法。相關學者應用可拓學在管理、數學、設計等領域取得了一些研究成果。本文創新性地將可拓學方法運用于武器系統效能分析提高的研究中。對項目組在研究提高武器系統效能過程中的思路及方法,運用可拓策略生成方法,對矛盾問題進行可拓分析,結合相容度函數和效益系數,尋求一種方法、思路刻畫的新途徑。并利用優度評價方法,對生成的可拓策略進行綜合評價,從而選出最適合的可拓策略。為武器系統研發、分析過程中遇到的矛盾問題的解決提供一種新的創新思維模式和思維層面上的理論支持。

1 武器系統效能分析提高的策略生成

武器系統效能分析提高的可拓策略方法生成基本步驟如下。

1.1 建立效能提高的可拓模型

通過對武器系統的效能進行分析,界定問題的目標和條件,分別用基元分別刻畫為G和L,建立效能提高的可拓模型[1]為

P=G·L。

1.2 建立核問題的可拓模型

分析效能提高分析中的過程和問題,提煉并建立核優化問題為P0=G0·L0。

1.3 建立相容度函數

根據專業知識,專家經驗意見,并結合效能提高的實際問題,建立相容度函數K(P)。若K(P)>0,則說明優化問題得到解決；若K(P)<0,則說明優化問題未得到解決。

1.4 對核問題的目標和條件進行可拓分析

若核問題K(P)<0,則運用相關、蘊含、發散和可擴等可拓分析方法對目標基元或者條件基元進行拓展分析。

1.5 對分析得到的基元實施主動變換

對拓展分析得到的基元實施主動變換或主動變換的運算,由于傳導變換的作用,會使問題的相容度函數發生改變。若主動變換實施后的相容度函數K′(P)>0,說明效能提高問題得到解決。若K′(P)<0,說明效能提高問題未得到解決,則需要再次對核問題進行拓展分析,或再次對拓展分析得到的基元進行可拓變換。

1.6 確定是否產生新的矛盾問題

對于能使K′(P)>0的主動變換φi(i=1,2,…,n),若未引起新的問題,則主動變換φi(i=1,2,…,n)為可拓策略方法,否則需要重新尋求主動變換,以尋找新的可拓策略方法。

1.7 確定可拓策略方法的效益系數

依據專家意見,給出主動變換φi(i=1,2,…,n)的難度系數γφi(i=1,2,…,n),1≥γφi≥0。難度系數表示主動變換實施的難易程度,γφi(i=1,2,…,n)越大,表示主動變換φi(i=1,2,…,n)越難實施。γφi(i=1,2,…,n)越小,表示主動變換φi(i=1,2,…,n)越易實施。

為了評價可拓策略方法實施的綜合效果,通過主動變換φi的難度系數γφi和變換φi實施后的相容度函數進行計算,給出效益系數的概念：

(1)

ωφi越小,表示可拓策略方法的綜合效果越差,ωφi越大,表示可拓策略方法的綜合效果越好。

參考效益系數ωφi,結合項目組的實際情況,運用優度評價方法對生成的可拓策略進行綜合優度評價,選出較優、較適合的可拓策略方法集T。

2 實例分析

假設某課題項目組的任務是研究提高某型號艦載武器[3-6]系統的效能參數。嘗試運用本文方法,對效能提高的思路和方法進行形式化研究。

2.1 提高艦載武器系統效能矛盾問題的界定

假設艦載武器系統為a,通過事元建立艦載武器系統a的效能提高的模型為

2.2 矛盾問題的界定

在項目組現有人力、物力、財力條件下,欲提高艦載武器系統a的效能,該問題的可拓模型可以建立為

P=G·L=

其中,

經過專家組的經驗意見,結合對相關歷史資料進行分析,其核問題的可拓模型建立為

P0=g0·l0=

對條件基元l0建立相容度函數[7～8]K(P)=k1(x1)∧k2(x2),其中,

當x1、x2均為中時,相容度函數K(P)=K(l0)=(-1)∧(-1)=-1<0,即問題P=G·L不相關。

2.3 根據基元的拓展分析原理,對條件基元進行拓展分析

運用相關分析原理,對條件l0進行相關分析,建立條件l0的相關分析樹如下：

其中,

l01=(項目組1,科研人員,L1),

l02=(項目組1,資金,10萬),

l03=(項目組1,相關設備,L2),

l04=(項目組1,時間,18個月)。

對l01運用發散分析原理進行發散分析,得

其中,

同理,對l02進行發散分析,得

對l03進行發散分析得

其中,

對l04進行發散分析得

2.4 可拓策略的生成

1)尋求主動變換φ1,使φ1l01=l011,由于傳導變換的作用,使條件l0發生傳導變換,記為

3)尋求主動變換φ3,使φ3l03=l031,由于傳導變換的作用,使l0發生傳導變化,記為

φ3Tl0=l?0=

從變換前后相容度函數的計算可以看出,可拓變換φ1,可使K(l0)>0,即變換φ1可使不相容問題轉化為相容問題,效能提高問題得到解決。而可拓變換φ2,φ3不能解決不相容問題。

綜上,可得該矛盾問題的可拓策略方法集合為Wφ={φ1},及通過招募新的科研人員,增加科研力量,使研發出來的新技術的數量增加,成熟度得到改善。

本例中的可拓策略φ1是對條件基元進行拓展分析得到的。也可以運用發散、蘊含、可擴、相關等拓展分析原理,通過對條件基元中的其他基元或者目標基元進行拓展分析,尋求其他的可拓策略,解決不相容問題。

在得到多個可拓策略后,根據實際情況,依據優度評價方法進行評價, 并根據優度值對可拓策略的優劣進行綜合排序, 選取優度較高的策略,為決策者最后的決策提供參考依據。

3 結束語

本文引入可拓學中的可拓策略生成方法,研究項目組在提高武器系統效能過程中的思路及方法。利用相關、蘊含、可擴等分析方法對條件或目標進行可拓分析,構建可拓分析樹,并通過給出效益系數的概念,研究效能提高的可拓策略方法。其結果可信度較高,方法簡便實用,而且分析過程更形式化,邏輯性更強,為最后決策中較優策略的選擇提供了一個良好的支撐平臺。下一步,將結合具體研究課題項目,利用計算機編程,實現武器系統效能分析提高過程的自動化和智能化。