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裝備系統分析理論與方法 版權信息
- ISBN：9787030710369
- 條形碼：9787030710369 ; 978-7-03-071036-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
裝備系統分析理論與方法 本書特色
本書討論了在裝備發展建設過程所涉及的人機系統分析理論與方法，對這些方法的應用領域和作用意義進行了分析探討，建立了裝備發展研究理論方法體系
裝備系統分析理論與方法 內容簡介
本書討論了在裝備發展建設過程所涉及的人機系統分析理論與方法，對這些方法的應用領域和作用意義進行了分析探討，建立了裝備發展研究理論方法體系，并采用三維結構、狀態空間、時間進程等手段描述了理論方法體系的結構和相互聯系。在建立總體認識的基礎上，本書較為詳細地討論了在裝備發展建設過程中出現并廣泛應用的作戰概念研究方法、裝備概念設計方法、能力需求論證方法、風險分析方法、系統評估方法、系統建模方法等系統理論與方法，并討論了這些方法的應用。
裝備系統分析理論與方法 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 系統觀念 1
1.1.1 整體觀念 1
1.1.2 綜合觀念 3
1.1.3 價值觀念 4
1.1.4 全過程觀念 4
1.2 系統分析 5
1.2.1 系統分析基本概念 5
1.2.2 系統分析方法 6
1.3 裝備發展中的系統工程 9
1.3.1 系統工程三維結構 9
1.3.2 系統工程活動矩陣 10
1.3.3 軟系統方法論 11
1.3.4 綜合集成法 12
第2章 裝備發展系統分析方法體系 14
2.1 裝備發展主要階段劃分 14
2.2 裝備發展規劃決策 15
2.2.1 裝備發展規劃決策原則 16
2.2.2 裝備發展規劃決策理論方法 17
2.3 裝備發展組織實施 18
2.3.1 裝備發展組織實施原則 18
2.3.2 裝備發展組織實施理論方法 19
2.4 裝備發展三維結構 20
2.4.1 性能維 22
2.4.2 時間維 23
2.4.3 費用維 25
2.4.4 性能-費用平面 27
2.4.5 性能-時間平面 27
2.4.6 時間-費用平面 28
2.4.7 裝備發展狀態空間 28
2.5 裝備發展研究理論方法體系 29
第3章 裝備概念研究理論與方法 32
3.1 裝備作戰概念設計方法 32
3.1.1 裝備作戰概念設計要素 32
3.1.2 裝備作戰概念設計框架 34
3.1.3 裝備作戰概念描述基本方法 36
3.2 裝備作戰概念評估方法 40
3.2.1 裝備作戰概念評估難點 40
3.2.2 基于時間-資源約束的評估方法 40
3.2.3 作戰概念評估指標體系 43
3.2.4 作戰概念評估模型構建 44
3.3 裝備作戰概念研究案例 45
3.3.1 頂層作戰概念設計 45
3.3.2 裝備作戰概念基本描述 45
3.4 裝備系統概念設計方法 48
3.5 裝備系統概念評估方法 50
3.5.1 裝備系統概念評估難點 50
3.5.2 能力線/技術線耦合評估方法 52
3.6 裝備系統概念研究案例 54
3.6.1 任務概念描述 54
3.6.2 作戰概念描述 55
3.6.3 技術概念描述 58
3.6.4 裝備概念描述 59
第4章 裝備能力需求分析理論與方法 61
4.1 裝備能力需求論證的特點 61
4.2 裝備能力需求辨識與提取 62
4.2.1 體系任務-能力關聯矩陣構建 63
4.2.2 作戰活動-能力關聯矩陣構建 64
4.3 裝備能力需求驗證與評估 65
4.4 裝備能力需求裁剪與分類 68
第5章 LCC分析理論與方法 71
5.1 引言 71
5.1.1 基本概念 71
5.1.2 影響因素 72
5.1.3 分析過程 74
5.2 壽命周期費用模型 75
5.2.1 費用分解結構 75
5.2.2 費用估算方法 76
5.3 壽命周期費用估算 79
5.4 壽命周期費用評價 82
5.5 壽命周期費用管理 84
第6章 效費分析理論與方法 86
6.1 效能分析 86
6.1.1 基本概念 86
6.1.2 效能度量 87
6.1.3 效能分析方法 88
6.2 系統效能模型 89
6.3 裝備體系效能評估 93
6.4 效費分析的環節和方法 97
6.4.1 效費分析基本環節 97
6.4.2 效費分析方法 98
6.5 效費分析案例 101
第7章 裝備風險分析理論與方法 106
7.1 基本概念 106
7.2 裝備風險分析方法 109
7.2.1 加權和量化方法 109
7.2.2 模糊相對風險度 111
7.2.3 風險指數法 112
7.2.4 風險因子法 113
7.2.5 技術風險相關分析 115
7.3 裝備風險管理方法 115
7.4 裝備風險分析案例 117
第8章 裝備系統綜合評價理論與方法 125
8.1 裝備系統綜合評價內容 125
8.2 裝備系統綜合評價基本步驟 127
8.3 裝備系統綜合評價方法 130
8.3.1 層次分析法 130
8.3.2 模糊綜合評價法 131
8.3.3 仿真法 133
8.3.4 其他方法 136
8.4 裝備系統綜合評價指標體系 137
8.5 裝備系統綜合評價案例 138
第9章 裝備系統建模仿真理論與方法 143
9.1 裝備系統建模概述 143
9.1.1 裝備系統建；疽 143
9.1.2 裝備系統模型層次 144
9.1.3 裝備系統模型內部關系 146
9.1.4 裝備系統模型外部影響因素 147
9.2 作戰需求建模 149
9.2.1 作戰需求建模目標 149
9.2.2 作戰需求建模方法 150
9.3 裝備系統結構模型 153
9.3.1 選擇系統要素 153
9.3.2 系統要素關系特性 153
9.3.3 系統要素間的相互關系 154
9.3.4 建立結構模型 156
9.4 裝備系統仿真 157
9.4.1 系統仿真分類 158
9.4.2 系統仿真的基本步驟 159
參考文獻 163
前言
第1章 緒論 1
1.1 系統觀念 1
1.1.1 整體觀念 1
1.1.2 綜合觀念 3
1.1.3 價值觀念 4
1.1.4 全過程觀念 4
1.2 系統分析 5
1.2.1 系統分析基本概念 5
1.2.2 系統分析方法 6
1.3 裝備發展中的系統工程 9
1.3.1 系統工程三維結構 9
1.3.2 系統工程活動矩陣 10
1.3.3 軟系統方法論 11
1.3.4 綜合集成法 12
第2章 裝備發展系統分析方法體系 14
2.1 裝備發展主要階段劃分 14
2.2 裝備發展規劃決策 15
2.2.1 裝備發展規劃決策原則 16
2.2.2 裝備發展規劃決策理論方法 17
2.3 裝備發展組織實施 18
2.3.1 裝備發展組織實施原則 18
2.3.2 裝備發展組織實施理論方法 19
2.4 裝備發展三維結構 20
2.4.1 性能維 22
2.4.2 時間維 23
2.4.3 費用維 25
2.4.4 性能-費用平面 27
2.4.5 性能-時間平面 27
2.4.6 時間-費用平面 28
2.4.7 裝備發展狀態空間 28
2.5 裝備發展研究理論方法體系 29
第3章 裝備概念研究理論與方法 32
3.1 裝備作戰概念設計方法 32
3.1.1 裝備作戰概念設計要素 32
3.1.2 裝備作戰概念設計框架 34
3.1.3 裝備作戰概念描述基本方法 36
3.2 裝備作戰概念評估方法 40
3.2.1 裝備作戰概念評估難點 40
3.2.2 基于時間-資源約束的評估方法 40
3.2.3 作戰概念評估指標體系 43
3.2.4 作戰概念評估模型構建 44
3.3 裝備作戰概念研究案例 45
3.3.1 頂層作戰概念設計 45
3.3.2 裝備作戰概念基本描述 45
3.4 裝備系統概念設計方法 48
3.5 裝備系統概念評估方法 50
3.5.1 裝備系統概念評估難點 50
3.5.2 能力線/技術線耦合評估方法 52
3.6 裝備系統概念研究案例 54
3.6.1 任務概念描述 54
3.6.2 作戰概念描述 55
3.6.3 技術概念描述 58
3.6.4 裝備概念描述 59
第4章 裝備能力需求分析理論與方法 61
4.1 裝備能力需求論證的特點 61
4.2 裝備能力需求辨識與提取 62
4.2.1 體系任務-能力關聯矩陣構建 63
4.2.2 作戰活動-能力關聯矩陣構建 64
4.3 裝備能力需求驗證與評估 65
4.4 裝備能力需求裁剪與分類 68
第5章 LCC分析理論與方法 71
5.1 引言 71
5.1.1 基本概念 71
5.1.2 影響因素 72
5.1.3 分析過程 74
5.2 壽命周期費用模型 75
5.2.1 費用分解結構 75
5.2.2 費用估算方法 76
5.3 壽命周期費用估算 79
5.4 壽命周期費用評價 82
5.5 壽命周期費用管理 84
第6章 效費分析理論與方法 86
6.1 效能分析 86
6.1.1 基本概念 86
6.1.2 效能度量 87
6.1.3 效能分析方法 88
6.2 系統效能模型 89
6.3 裝備體系效能評估 93
6.4 效費分析的環節和方法 97
6.4.1 效費分析基本環節 97
6.4.2 效費分析方法 98
6.5 效費分析案例 101
第7章 裝備風險分析理論與方法 106
7.1 基本概念 106
7.2 裝備風險分析方法 109
7.2.1 加權和量化方法 109
7.2.2 模糊相對風險度 111
7.2.3 風險指數法 112
7.2.4 風險因子法 113
7.2.5 技術風險相關分析 115
7.3 裝備風險管理方法 115
7.4 裝備風險分析案例 117
第8章 裝備系統綜合評價理論與方法 125
8.1 裝備系統綜合評價內容 125
8.2 裝備系統綜合評價基本步驟 127
8.3 裝備系統綜合評價方法 130
8.3.1 層次分析法 130
8.3.2 模糊綜合評價法 131
8.3.3 仿真法 133
8.3.4 其他方法 136
8.4 裝備系統綜合評價指標體系 137
8.5 裝備系統綜合評價案例 138
第9章 裝備系統建模仿真理論與方法 143
9.1 裝備系統建模概述 143
9.1.1 裝備系統建；疽 143
9.1.2 裝備系統模型層次 144
9.1.3 裝備系統模型內部關系 146
9.1.4 裝備系統模型外部影響因素 147
9.2 作戰需求建模 149
9.2.1 作戰需求建模目標 149
9.2.2 作戰需求建模方法 150
9.3 裝備系統結構模型 153
9.3.1 選擇系統要素 153
9.3.2 系統要素關系特性 153
9.3.3 系統要素間的相互關系 154
9.3.4 建立結構模型 156
9.4 裝備系統仿真 157
9.4.1 系統仿真分類 158
9.4.2 系統仿真的基本步驟 159
參考文獻 163
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裝備系統分析理論與方法 節選
第1章 緒論 現代高技術條件下的軍事對抗不僅是高技術武器之間的對抗，還是裝備體系之間的體系對抗。在裝備的發展過程中，除了提高單項裝備的性能外，還應從體系角度著手，運用系統方法提高和完善整個裝備體系的綜合性能。 裝備的發展是一個統籌兼顧、全面考慮的綜合性問題，對裝備的論證分析適用于采用系統的思維和系統工程的方法。系統觀念在我國的成功運用首先體現在裝備發展中，如“兩彈一星”工程。在“兩彈一星”工程中，錢學森同志提出了利用系統思想把運籌學和管理學統一起來的見解，并提倡成立總體設計部，使國防尖端技術的科研工作獲得了迅速的發展。我國的“兩彈一星”“載人航天”等重大工程就是堅持系統觀念、運用系統方法的成功案例[1]。實踐表明，系統觀念、系統方法是組織管理重大工程、重大事業不可或缺的方式方法。在裝備發展中采用系統管理方法，綜合協調優化技術參數，以實現在*短的時間內，獲得滿足要求、適度超前、使用簡便、壽命周期費用*少的裝備系統，是應用系統理論和方法的*終目的。 1.1 系統觀念 系統觀念是運用系統理論的觀點和方法來認識事物，爭取實現*優處理問題的思維方式，是人類對于系統的本質和內在規律的基本看法，是解決系統問題時必須遵循的基本指導思想。系統觀念包括四個方面：整體觀念、綜合觀念、價值觀念和全過程觀念。 1.1.1 整體觀念 樹立整體觀念就是用系統的方法研究問題，在空間上樹立全局觀念，在時間上樹立長遠觀念。立足總體、統籌全局、全面規劃并協調處理，使系統的總體與部分、部分與部分、系統與環境之間達到辯證統一、協調融合[2]。 美國的“阿波羅登月計劃”是成功運用系統整體觀念的工程實例之一！鞍⒉_登月計劃”共組織了2萬多家企業、200所大學和80多個研究機構，使用600多臺大型計算機，30多萬人參與研制工作，耗費255億美元，歷時11年！鞍⒉_登月計劃”的全部任務由地面、空間和登月三部分組成，是一項復雜、龐大的工程項目，涉及多方面的技術！鞍⒉_”飛船和“土星”五號運載火箭有860多萬個零部件，以及眾多的子系統，各子系統之間縱橫交錯、相互聯系、相互制約。為順利完成這項工作，“阿波羅登月計劃”的組織者除了考慮各部門之間的配合和協調工作外，還要預估各種未知因素可能帶來的影響。面對這些千頭萬緒的工作和千變萬化的情況，“阿波羅登月計劃”成立了總體規劃部門，運用體現系統整體觀念的科學組織管理方法，綜合考慮，統籌安排，提前兩年成功地將3名宇航員送上了月球。 我國的“兩彈一星”工程和“載人航天”工程的成功也充分體現了系統整體觀念的運用。在錢學森同志的提議下，“兩彈一星”工程成立了總體設計部，負責全面協調整體工作，保證了“兩彈一星”工程的順利進行！皟蓮椧恍恰惫こ讨谐晒\用系統整體觀念所形成的航天系統工程理論在我國的“載人航天”工程中繼續發揮著重要的作用。 部分失敗的裝備發展案例也驗證了整體觀念的重要性。例如，美國的“科曼奇”直升機項目，始于1983年，當時仍是美蘇對峙的冷戰時期，歐洲大陸是美蘇可能發生戰爭的熱點地區！翱坡妗敝鄙龣C項目的所有要求都是針對歐洲環境下的戰爭而設定的。但是隨著國際形勢和美軍戰略重心的變化，2004年3月美軍方宣布取消投資380億美元的“科曼奇”直升機項目，將146億美元經費轉向增購796架“黑鷹”直升機。 “科曼奇”直升機頭頂多項高科技光環，但為什么在研制了21年后，卻半途而廢停止發展呢？深入分析其原因，不外乎兩點。 原因1：“不對稱戰爭”拒絕“科曼奇”直升機。停止“科曼奇”直升機的發展計劃*早源于2001年，當時曾在美國海軍航空兵部隊服役的國防部部長拉姆斯菲爾德就提出了一份全新的國防戰略評估報告。該報告認為，美軍的戰略重心需從冷戰時期的大規模作戰轉移到打贏恐怖分子的“不對稱戰爭”上。美軍應當削減常規部隊，特別是陸軍的規模，將節省下來的錢用于發展“國家導彈防御系統”（national missile defence，NMD）、遠程隱身轟炸機等高科技裝備。近幾十年，美國發動地面戰爭的機會越來越少，在某種程度上，維持現有部隊規模是一種浪費。 費用過高并不足以讓“科曼奇”直升機發展計劃功虧一簣。促使美軍放棄“科曼奇”直升機計劃的主要原因還在于，該直升機當年的設計思想已經遠遠落后于時代。 原因2：無人機的優勢勝過“科曼奇”直升機。美軍分析了冷戰結束后的世界形勢認為：歐洲發生戰爭的威脅大不如前，而在阿富汗和伊拉克作戰的環境都是寸草不生的大漠，難以讓直升機有藏身之處。更重要的是，在伊拉克戰爭中頻頻發生直升機被擊落的事件，其中有不少是被并無制導裝置的火箭彈在短距離擊落的。在與伊拉克戰場類似的戰爭環境中，“科曼奇”直升機上各種隱身技術形同虛設，而“科曼奇”直升機的裝甲保護又不如“阿帕奇”武裝直升機。這些因素無疑使得“科曼奇”直升機的生存能力大打折扣。陸軍可以拿著原本屬于“科曼奇”直升機項目的巨額預算，購買約800架現役“黑鷹”直升機，升級現役戰斗序列中的1400架作戰飛機，并加大對無人機項目的資金投入。 美軍重視無人機的發展是迫使“科曼奇”直升機發展計劃終止的另一個主要原因。現在的無人機研制成本低廉，而且能完成“科曼奇”直升機擔負的所有作戰偵察任務，即使無人機被敵方擊落，也不存在搜救飛行員的問題。美國軍方透露：陸軍參謀長根據阿富汗和伊拉克兩場戰爭積累的經驗，花了半年時間檢討陸軍的軍備采購計劃，結論是“科曼奇”直升機的開發未能配合美國陸軍作戰模式的轉變，因此只能取消其研制計劃。 1.1.2 綜合觀念 分析和綜合是解決問題的兩種方法。傳統的解決問題的方法多以分析為主，而系統方法則強調綜合運用各種經驗和知識，即從系統的總目標出發，將各種有關的知識和經驗有機結合，協調運用，達到融會貫通，產生質的飛躍[3]。這就是“總體大于部分之和”，即“1+1>2”的整體凸現原理，F代科技發展的趨勢就是在高度分化的基礎上實現高度綜合。 系統綜合成功的例證有蘇聯的“米格-25”和美國的“阿波羅登月計劃”。 “米格-25”是蘇聯在1960年研制部署的一種高空高速戰斗機，是世界上**種速度超過馬赫數3的戰斗機。“米格-25”主要是為了對付美國研發中的 XB-70轟炸機與 SR-71“黑鳥”高空高速偵察機，“黑鳥”偵察機的*高速度達到馬赫數3，普通的截擊機根本無法追上它，更談不上對它進行跟蹤監視攔截，只有“米格-25”可以輕松尾隨 SR-71，隨時監視其航向，并在其有不軌舉動時發出警告！懊赘-25”優越的技術性能令美國人十分關注，美方甚至以此推測蘇聯的軍用航空制造技術已經領先于世界。1976年9月9日蘇聯飛行員別連科中尉駕駛“米格-25”飛機叛逃到日本北海道的函館市，美國人才真正揭開了“米格-25”的神秘面紗。美日的技術專家把“米格-25”完全拆解后運到東京以北100多千米的百里空軍基地，經過徹底的檢查發現，該機70%的部件是不銹鋼部件。美國人采用鈦合金部件，蘇聯人仍采用普通的不銹鋼部件，但是蘇聯工程師卻用相對落后的技術和材料生產出某方面性能突出的戰機，其綜合運用的設計理念令人嘆服。 在美國的“阿波羅登月計劃”中，幾乎沒有一項是突破性的新技術，都是現有技術的運用，關鍵在于綜合！鞍⒉_飛船”的登月成功，還證實了系統科學的一個重要命題——“綜合即創造”。 1.1.3 價值觀念 價值是系統優化的指向。價值具有兩重性，即價值的客觀性和主觀性。進行系統分析運用價值觀念的要點如下。 （1）正確選擇系統的價值目標。這對于系統目標的實現非常重要，如同戰略錯誤是無法用戰術措施進行糾正和彌補的。 第二次世界大戰期間，英、美運輸艦為了對付德國飛機的襲擊，在船上安裝了高炮，但這些高炮擊落的敵機很少，僅占來襲敵機的4%左右，而且高炮的安裝維修費很高，當時有人提出將高炮拆除。實際上，對于在運輸艦上安裝高炮的爭論是一個如何選擇價值目標的問題。價值目標是選擊落敵機還是選保衛運輸艦。若選擊落敵機為價值目標，則在運輸艦上安裝高炮沒有多少效益；若選保衛運輸艦為價值目標，則在運輸艦上安裝高炮的效益巨大。在運輸艦上安裝高炮的目的不是擊落敵機，而是保衛運輸艦安全如期地到達目的地。實戰統計顯示，不安裝高炮的運輸艦損失率大于25%，安裝高炮后，致使敵機不敢低飛，運輸艦的損失率降到了10%以下，由此可見安裝高炮是有效的。 （2）充分把握系統開發的時間價值和社會價值。時間價值的描述有“兵貴神速”“寸金難買寸光陰”“時間就是金錢”等說法。有些項目雖然很好，但錯過了時機就可能成為雞肋。例如，對某些裝備的研制一拖再拖，等研制出來已經時過境遷，性能落后。 系統開發不僅要追求*佳經濟效益，還應取得良好的社會效益和生態環境效益，只有被社會接受和公眾認可的系統才具有生命力。例如，英、法合作研制的“協和式”客機技術性能很好，但噪聲太大，經濟性也不好，因此被迫于2004年全部退役。 （3）注意系統的潛在功能。系統開發除了會產生預計的效益外，可能還具有一些意想不到的潛在功能。這些潛在功能有可能是有益的，也有可能是有害的。 例如，早期為了防止德國法西斯率先掌握核武器，許多美國科學家聯名上書美國總統羅斯福要求研制核武器，其中包括愛因斯坦。當核武器所帶來的巨大破壞力展現后，一些科學家認識到核武器的出現可能會給人類帶來難以控制的危害，又上書要求美國政府停止使用核武器。當時在研制核武器時沒有考慮到核武器可能產生的危害，等認識到這種危害的潛在可能性時卻為時已晚。 1.1.4 全過程觀念 全過程觀念包括兩方面的內容：一是從系統發展的縱向看，任何系統的開發都應該做到系統的全壽命周期*優；二是從系統發展的橫向看，系統開發必須使并行的兩個過程（工程技術過程與工程管理過程）密切配合，相輔相成。 隨著系統思想的深入發展，全過程的觀念逐步滲入各個科研領域。例如，20世紀60年代末，裝備的研制領域出現了武器系統壽命周期費用（ life cycle cost，LCC）的概念。在這之前，對武器系統費用的定義主要是單件武器系統產品的成本，即主要考慮生產單件武器系統產品所需的費用。但單件武器系統產品的研制、生產成本已不足以說明武器系統總費用的高低，不能將武器系統的研究與研制費用、部隊采購費用和使用與維護費用割裂開來加以考慮，而必須將它們結合起來，作為武器系統的全壽命周期費用進行總體綜合考慮。武器系統的使用部門在做出采購決策時，不但要考慮采購費用，更要考慮在整個全壽命周期內的使用與維護費用。 武器系統壽命周期費用的大致構成比例：研究與研制費用占10%～15%，采購費用（生產費用）占30%～40%，使用與維護費用占50%～60%。現在， LCC已成為衡量一個武器系統投資水平和經濟性的主要參數，也成了武器系統研究、設計、試驗、研制及生產、采購、使用與維護等過程中各種決策的主要依據之一。 實際上，LCC的概念就是全過程觀念在武器系統研制上的體現。 1.2 系統分析 系統分析（system analysis，SA）方法產生于20世紀50年代，由美國蘭德（Rand）公司提出，早期主要用于武器系統的成本和效益分析，是一種進行定量分析的系統方法。系統分析是系統工程的一個邏輯步驟，是系統工程的重要標志。 系統分析是通過一系列步驟，幫助決策者選擇決策方案的一種系統方法。在進行系統分析之前先要進行系統綜合，提出系統實現的幾種初步方案，系統分析針對這些方案進行分析、演繹，建立數學模型進行計算，優化選擇系統參數。系統分析之后的邏輯步驟是系統評價，系統評價實際上是高一層次的系統綜合，即綜合系統分析的結果，然后評價各個備選方案的優劣。 1.2.1 系統分析基本概念 1．系統分析的要素 系統分析的要素為目標、可行方案、費
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