SEA方法及其在C~3I系统效能分析中的应用(Ⅳ)――系统效能分析

图 2 指标 uk 与 E 的关系曲线
的饱和点, 现已知该 C3 I 系统的战术技术指标值为 R ≥150km , T ≤15s, V ≥120 批, 因此, 其 R 和 T 均落入
相应的非饱和区, 应作为重点的考核指标, 而指标V 取值落入其饱和区, 可作为非重点的考核对象.
例 2 在某 C3 I 系统的指挥所建设期间, 计算机领域出现了一种新的技术, 经分析它可提高计算机运 行效率, 现考虑替换原有方案中的有关技术部分. 但为了平衡经费预算, 必须减掉一些次要的计算机备份, 从而造成指挥所的工作可靠度适度降低. 其系统方案的性能差别及其相应的系统效能计算结果 (采用本系 列文章 的交战模型) 如表 2 所示. 它为系统方案的调整是否可行提供了决策依据.
1 概述
同任何一个人工系统一样, C3 I 系统的建设, 从其概念设计到建造完工的全过程中, 也会遇到一些必须 解决的系统分析问题, 如下是其中常见的若干问题:
1) 系统方案的优化分析与选择. 这一系统分析问题出现在系统方案论证阶段, 其中包括系统战术技术 指标体系的优化与综合评价; 系统方案 (总体方案, 技术方案等) 的优选与确认等.
2 关于系统效能的定量比较分析
令 8 为系统集, 它表示 C3 I 系统 (方案) 的结构、行为、系统原始参数值等系统要素的变化空间; 令 H 为
环境集, 它表示系统所处的环境组成、配置及环境参数值等环境要素的变化空间; 令M 为使命集, 它表示
赋予系统的使命内容、要求、使命原始参数值等使命要素的变化空间. 令 I = [ 0, 1 ], 它表示系统效能 E 的
取值空间. 那么根据系统效能建模的 SEA 方法[4, 5], 可建立如下泛函关系:
F: (8 , H , M ) → I
(1)
或简写为:
E = F (S , C , G ) , S ∈ 8 , C ∈ H , G ∈M
(2)
现考虑系统集 8 = (S 0, S 1, …, S n) , 则对于一定的 C ∈H 和 G ∈M , 由 (1) 或 (2) 可相应获得:
SEA M ethod and It s A pp lica t ion in Effect iveness A na lysis of C3 I System ( )
—— System Effect iveness A na lysis
W u X iaofeng Zhou Zh ichao
(Guangzhou N ava l A cadem y, Guangzhou 510431)
S1
0. 95
20～ 180
0. 67
S2
0. 89
5～ 150
0. 60
213 系统建设步骤的优化分析
假设某一大型 C3 I 系统共有 m 个建设项目 L = (l1, l2, l3, …, lm ) , 需要分配在 m 个阶段完成, 其中, 每个阶段完成一个建设项目 lj , 其可选择的项目集为 Y j < L , j = 1, 2, …, m. 令每个阶段完成后的系统形式 为S j, 即
想.
例 3 某一 C3 I 系统需要分两期工程改造探测系统, 即换装新型雷达和改进雷达录取设备. 先换装新
型雷达可提高探测系统的探测距离和探测概率, 而先改进雷达录取设备可减小系统反应时间. 上述两种建
设步骤在本系列文章 所述的交战状态下产生的系统效能如图 1 所示, 它们产生不同的阶段效益.
图 1 系统建设阶段的效能增益 214 系统验收试验中重点考核指标的确定
2) 系统建设的跟踪评价与建设步骤优化. 在系统建设实施阶段, 难免对系统方案的某些细节进行调 整, 那么, 这些调整所带来的系统效能发生什么变化? 如何选择最优调整方案? 此外, 一个大规模 C3 I 系统 的建设往往需要分阶段完成, 为了使系统尽早形成战斗力 (即动态最优) , 系统建设项目如何分阶段进行? 哪些在前? 哪些在后?
0. 95
50～ 240
0. 54
212 系统建设的跟踪评估 在系统建设实施阶段, 由于一些不可预测的因素的出现—— 如某新技术产生; 原方案中某些技术因客
观条件而难以实现等, 难免要对原系统方案进行调整 (严格说, 即产生新的“系统”). 因此, 有必要对调整后 的系统方案与原系统方案进行效能比较与评估.
效能对其敏感度较高. 因此, 在系统验收试验过程中, 应把
取值落入其相应非饱和区的系统战术技术指标 (敏感性指
标) 作为重点试验和考核的对象, 严格把关.
例 4 某 C3 I 系统的战术技术指标: 探测半径 R (公
里) , 系统反应时间 T (秒) , 处理目标容量 V (批) , 对系统
效能 E 的影响关系经计算 (采用本系列文章 的监视模 型) 如图 3 所示. 图中标明了指标 R , T , V 相对系统效能 E
Abstract SEA m ethod is conven ien t to ana lyse of effectiveness in a ll a sp ects, th is is one of its im po rtan t fea tu res. O n the ba sis of p reced ing p ap ers, th is p ap er go on to ex2 pound s d ifferen t k ind s of facto rs ( such a s system structu re, environm en t, system m is2 sion) tha t influence system effectiveness and p rovides som e ana lytic m ethod and in2 stances. A t la st, the p ap er p ropo ses som e p rob lem s tha t a re no t so lved in SEA m ethod. Keywords system ana lysis; system effectiveness; SEA m ethod; C3 I system
劣比较, 以及它们相对现役系统 S 0 的改进效果.
表 1
探测概率 P 发
通信手段种类数量 ( I , J ) 可通率 (P i) 系统反应时间 T s (秒) 效能 E
S0
0. 5
(1, 1)
0. 8
180～ 720
0112
S1
0. 9
(2, 3)
0. 8
20～ 180
0. 67
S2
0. 8
(3, 7)
E i = F (S i, C , G ) , i = 0, 1, …, n
(3)
上式表示在一定的环境和使命 (任务) 条件下, 不同的“系统”S i 所对应的系统效能值, 它可应用于如下系统
分析问题:
211 系统 (方案) 的比较与优选
这里包括两方面的内容. 第一, 关于待选的系统方案 (如设为 S 1) 与现役系统 (如设为 S 0) 的效能分析,
它可定量地给出正在考虑的“新系统”对其将要取代的现役系统的改进程度, 从而为该系统方案的确认提
供依据. 第二, 关于不同系统方案的效能比较, 它可为系统方案的优选提供决策依据.
例 1 某现役 C3 I 系统 S 0 与待选系统方案 S 1, S 2 的差别及其相应的系统效能计算结果 (采用本系列文
章 的交战模型) 如表 1 所示. 它反映了偏重改造探测系统的方案 S 1 与偏重改造通信系统的方案 S 2 的优
3) 系统验收试验设计与系统改进建议. 在系统建设进入试验与验收阶段, 会遇到如何确定系统试验项 目, 如何验收系统的问题. 其中的一个工作是分析和确定影响系统研制目标实现的主要战术技术指标, 并 对此进行必要的试验与验收. 在系统建成投入使用后, 就面临着系统的改进问题. 在一定的条件 (如时间、 经费等) 约束下, 有必要确定对系统改进效果最佳的改进措施.
第2期
SEA 方法及其在 C3 I 系统效能分析中的应用 ( ) —— 系统效能分析
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E = F (S u, u , C , G )
= F (S u, u1, u2, …, uK , C , G ) , (S u, u) ∈ 8 , C ∈ H , G ∈M
(6)
由 (6) 式可以分析指标 uk (k = 1, 2, …, K ) 的变化对系统效
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系统工程理论与实践
1999 年 2 月
表 2 (S 1 —— 原方案, S 2 —— 调整后方案)
可决策概率 (含可靠性)
系统反应时间 (含计算效率) (秒) 效能 E
S j = S ( l1, …, lj ) , j = 1, 2, …, m
S 0 表示现役系统或“无”系统, S m 表示完整建成的系统. 令
∃E ( lj ) = F (S j , C , G ) - F (S j- 1, C , G )
(4)
即 ∃E (lj ) 表示第 j 个建设阶段完成后的系统效能增益. 现要求确定 l3j ∈Y j , 使得
能的影响. 图 2 描述了一种典型的 uk 与 E 的关系曲线, 其
中 uk = a0 点称为指标 uk 的饱和点, uk ≥a0 的区域称为指标
uk 的饱和区. 当 uk 的取值落入其饱和区时, 其微小变化不
会对系统效能产生显著影响; 而当 uk 处于非饱和区 (a1,
a0) 时, uk 值的微小变化会引起系统效能 E 的剧变, 即系统
参见 (2) 式, 令 S u 为从系统 S 中抽取系统战术技术指标 u 后的系统部分, 其中设 u 由 K 个指标组成, 即 u= (u1, u2, …, uK ) , 则 (2) 式可表示为: