浅析综合电子信息系统的效能测试和评估
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摘要:针对综合电子信息系统效能测试和评估的重要性,分别介绍了系统效能的基本概念,以及系统效能分析的主要内容和基本步骤,提出了系统效能测试和评估的方法和模型,为大型复杂系统的效能测试和评估提供了一些可供借鉴的思路。
关键词:综合电子信息系统;测试;评估;作战效能
中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)07-1761-03
Analysis of the Effectiveness of Integrated Electronic Information System Test and Evaluation
CHEN Jie, XU Yuan, ZENG Wei
(Chongqing Communication Institute, Chongqing 400035, China)
Abstract: Based on the importance of integrated electronic information systems for efficacy test and evaluation,the paper respectively introduces the basic concept of system efficacy,as well asthe systematic analysis of the main contents and basic steps.proposes test and evaluation methods and models,provides a number of ideas to the test and evaluation of system efficacy for the complex systems.
Key words: integrated electronic information system; test; evaluation; operational effectiveness
高技术条件下的现代战争是包括陆、海、空、天、电磁在内的全方位、多领域、诸军兵种协同作战的立体战争,呈现了信息化战争的特点,夺取信息优势已成为各国军事竞争的首要目标。信息化为战争制胜的关键因素,综合电子信息系统则为信息化的关键。综合电子信息系统是多种电子信息系统的综合集成,具备许多功能,如指挥、控制、通信、情报、监视、导航、定位、电子战、信息战等。综合电子信息系统的测试和评估主要包括性能测试和评估和效能测试和评估两方面内容。文章主要就效能测试和评估做简要研究和探索。介绍了系统效能测试和评估的方法和模型。
1 综合电子信息系统
1.1 基本概念
综合电子信息系统是指在高技术局部战争环境中,为诸军兵种联合作战提供信息作战能力与优势的系统,是多种电子信息系统的综合集成,具备许多功能,如指挥、控制、通信、情报、监视、导航、定位、电子战、信息战等。
1.2 研究意义
综合电子信息系统是由多种电子信息系统综合集成在一起的巨型复杂系统,其中,每种电子信息系统都有自己的性能和效能。而且综合电子信息系统又是一个人―机系统,在某种条件下,最后的决策是以人为主确定的。所以,综合电子信息系统的效能概念也是相当复杂的、正在探索的课题,可想而知,效能的测试和评估就更加艰巨一些。综合电子信息系统的效能测试和评估是十分重要的问题,世界各国对这一问题都给予了高度的重视。因此,对综合电子信息系统的效能测试和评估进行研究是十分重要且必要的。
2 系统效能测试和评估
2.1 系统效能分析的主要内容
效能的一般定义为:效能是一个系统满足一组特定任务要求程度的能力(度量);或者说系统在规定的条件下达到规定使用目标的能力。目前,国内通常将系统的效能分为如下三类:
1) 单项效能:指运用武器装备系统时,达到单一使用目标的程度。
2) 系统效能:国家军用标准GJB451-91中规定,系统效能是“系统在规定的条件下满足给定定量特征和服务要求的能力”。这里“给定定量特征和服务要求”是指装备应达到的一些定量特征和所要达到的目的或目标。
3) 作战效能:单项效能、系统效能均是对系统“相对静态”效能的一种度量,作战效能又称为兵力效能,是指在规定作战环境下,运用系统在执行规定的作战任务时,所能达到的预期目标的程度。
综合电子信息系统的作战效能可以定义为综合电子信息系统在规定条件下完成规定作战任务的有效能力。
2.2 系统效能分析的基本步骤
效能的真正意义是Goode和Machol最早指出的:“效能评估是决策的依据―包括预决策、试行决策和执行决策”。他们看到了效能这一概念的意义在于为决策服务的效能评估,离开了效能评估,效能只是一个含义模糊的名词。研究系统效能的目的就是为了评估,为了评价系统的优劣。
系统的效能评估,就是根据影响系统效能的主要因素,运用一般系统分析的方法,对系统装备的单项效能、系统效能或作战效能作一个科学评价,得出其效能的定量或定性表述。根据系统效能评估的目的和内涵,在具体操作中,可以将系统效能评估分为以下5个基本步骤:1) 进行系统分析,明确系统的评估目标和具体要求;2) 研究效能评估理论,选用最适合的评估方法;3) 依据实际需求,建立装备效能评估指标体系;4) 建立效能评估模型,并进行装备的效能评估;5) 分析评估的结果,提出具有一定价值的建议。
综合电子信息系统是一个综合集成的巨型复杂系统,影响其效能的因素繁多,这就为评估体系的建立带来了很大困难。其中,评估方法的选定对指标体系的建立有直接影响,不同的评估方法对指标体系的要求不同,而建立科学的评估指标体系是保证系统效能评估结果科学有效的前提和基础。因此,评估方法的选择必须紧密结合系统的实际特点,指标体系的建立必须由该领域实际工作经验丰富的专家参与,并在实践中不断反馈、修正和完善,在具体应用中检验和改进。因此,要对综合电子信息系统做出客观、可信的评价,选定适当的评估方法并根据评估方法建立评估指标体系就十分重要,是评估体系中研究的重点。
2.3 系统效能模型
美国工业武器系统效能咨询委员会(The Weapon System Effectiveness Industry Advisory Committee, WSEIAC)认为:“系统效能是预期一个系统满足一组特定任务要求的程度的度量,是系统可用性、可信性与固有能力的函数。”WSEIAC的系统效能模型是一个应用最为广泛的系统效能模型,其表达式为
E=ADC
式中 E―系统效能;A―可用度向量;
A=(a1,a2,…,an)
其中n为系统在开始执行任务时的状态数
D―可信度矩阵;
式中dij―系统由初始状态i经历任务期间到任务结束时转移到状态j的转移概率。
C―固有能力向量。
CT=(c1,c2…cn)
式中cj―系统处于状态i经历任务期间到任务结束时转移到状态j的转移概率。
WSEIAC的ADC模型在评价系统效能中得到了广泛的应用,针对不同的应用情况,ADC模型出现了很多修正模型,如ARC模型、QADC模型、KADC模型和CADC模型。这些都可以用来评估综合电子信息系统的效能。
2.4 综合电子信息系统的作战效能测试和评估
2.4.1 系统作战效能的测试
综合电子信息系统的效能主要有作战效能、综合作战效能、系统的效能比和效能费用比,而研究较多的则是系统的作战效能。
综合电子信息系统的作战效能是指综合电子信息系统在规定条件下完成规定作战任务的有效能力。在综合电子信息系统的性能中,有一些性能是直接影响作战效果的。直接影响作战效果的重要的综合电子信息系统的性能指标Pi的加权综合反映了综合电子信息系统本身的作战能力,可以将综合电子信息系统的作战效能表示为:
eb=K1(P1/P01) +K2(P2/P02)+…+Kn(Pn/P0n)
式中,P1,P2, …Pn为综合电子信息系统中直接影响作战效果的实测的性能指标;P01,P02, …,P0n为对应的、理想的(或设计的)性能指标。有的性能指标(系统延时、指挥周期等)不是越大越好,而是越小越好,所以,在计算Pi/P0i时应取其倒数即P0i/iP。K1,K2,…,Kn为各对应性能指标的加权系数,其数值的选取与该项性能指标对完成作战任务的重要性有关,且要求K1+K2+…+Kn=1,1≥Ki≥0。
2.4.2 系统作战效能的评估
综合电子信息系统作战效能评估的方法主要有以下几种:
专家咨询法:构造一个专家群体,由专家们根据自己的经验和判断进行评价,并对评价结果按一定规则进行处理,加工,最后得出关于作战效能的评估结论。这种方法简单易行,但如何构造专家群体,专家如何进行评估,尚无切实可行的原则和方法。因此,采用这种方法,主观随意性大,可信度差。
仿真模拟法:运用现代建模和仿真技术,对综合电子信息系统进行仿真模拟。首先对系统构成进行分析。在此基础上,进行仿真系统的顶层设计,构造仿真模块,并对模块的功能及输入、输出进行界定。然后,进行专题建模研究和模块研制,最后进行系统集成。该方法是通过模拟战场环境,对系统作战效能进行评估的一种手段和途径。其优点是能较准确地拟合实战过程,在各个环节进行人为干预,评估结果较为可信,其主要缺点是系统庞大,工作量大,建模难度大,开发时间长。
层次分析法(AHP)法:AHP法的基本思路是通过分析系统的内在关系,构造一个反映系统各因素关联隶属关系的递阶层次模型,通过每一层次各因素之间对上层因素影响的两两成对比较,得出各因素的相对重要性排序;最后按层次结构关系,对各种能力进行综合,给出总的能力评估结果。这是一种定性,定量分析相结合的多准则决策分析方法。
综合分析法:利用系统的固有关系,规律,采用层次分析法、指数法、德尔菲法、效用函数分析法、灰色评估法、多目标决策及以上方法,对各分系统进行评估,再在此基础上对整个系统进行评估。这种方法对于分析多标准,多准则的复杂系统,对依靠定量难度大的对象具有较大的使用价值。
解析公式法:将综合电子信息系统作战效能的单项指标表述为基础指标的解析公式,对公式进行数值求解,得出作战效能指标值。
假设PXT为系统的作战效能,PTX为通信系统的作战效能,PKZ为控制系统的作战效能,PQB为情报系统的作战效能。假定我们只考虑这三种分系统的作战效能,则有:
方法1:连乘法 PXT= PTX・PKZ・PQB;
方法2:系数法 PXT=c1PTX+c2PKZ+c3PQB,其中(c1+c2+c3=1);
方法3:分层法 1)对控制和情报系统的作战效能进行综合,即 PZH=c1PKZ+c2PQB, 其中(c1+c2=1);
2)系统效能为:PXT= PTX・PZH。
在对综合电子信息系统的作战效能进行评估时,要综合考虑多种影响系统效能发挥的因素,综合多种效能评估方法进行综合评估。选取每种评估方法的优势,取长补短。这样,才能对综合电子信息系统的作战效能有一个较为全面、准确的评估。
3 小结
综合电子信息系统作为一个庞大而复杂的系统,其性能及效能概念以及它们的测试和评估都是非常重要的问题,我们必须给予高度的重视。要建设好, 如综合电子信息系统这样的巨型系统,必须抓好系统性能和效能的设计、测试和评估。巨型信息系统的软件及算法对性能和效能起着重要作用,必须加大力度发展软件技术和先进的算法。此外,综合电子信息系统是一个人―机系统,在某种条件下,最后的决策是以人为主确定的。因此,必须选拔、培养一批高素质、高水平的综合电子信息系统的管理、使用和指挥决策人员。
参考文献:
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