武器装备体系原理与工程方法

本书探讨了武器装备体系的概念、内涵、特点以及基础科学问题，研究了武器装备体系复杂性的根源和不确定性的表现形式，论述了武器装备体系的涌现机制，阐述了武器装备体系静态演化与动态演化的特征和分析方法，提炼了武器装备体系工程V＋＋模型，构建了武器装备体系需求分析、顶层设计、综合集成和评估分析的工程方法，并基于一线工程实践经验总结及新技术的发展，对智能武器装备体系、武器装备体系有机性和体系生命力理论的研究进行了展望。 本书可作为军方各级首长和指战员、相关专业科研人员和工程技术人员的学习材料，也可作为高等院校系统工程、体系工程和装备工程等相关专业研究生的教材或参考书。

张宏军，《复杂体系工程系列丛书》主编，中国船舶工业系统工程研究院院长，研究员，“海洋安全体系国防科技工业创新中心”主任，全军武器装备战略咨询委员会委员，中国造船工程学会副理事长，舰载航空指挥和保障学术委员会主任委员，享受政府特殊津贴，入选“国家百千万人才”，长期从事船舶与海洋工程、体系工程与系统工程、舰载航空等方面研究，我国第一艘航母航空保障系统总设计师，我国第一艘国产航母副总设计师，大力推进武器装备研制由“交付装备”向“交付战斗力”转变。 面对国家建设海洋强国和海上丝绸之路的战略构想，率先提出了“智慧海洋”的理念，并纳入国家十三五规划纲要，成为国家“智慧海洋”工程的首倡者和先行者。主持了国家重大型号工程一级系统、重大装备预研课题和“智慧海洋”国家级专项工程等研究工作，在智慧海洋、航母工程和联合作战等一系列重大工程中发挥了重要作用。荣获包括国防科学技术特等奖、国防技术发明二等奖、国防科技进步二等奖在内的多个奖项，发表SCI、EI检索文章多篇。 韦正现，《复杂体系工程系列丛书》副主编，中国船舶工业系统工程研究院研究员，长期从事体系工程、作战系统等领域的基础理论和专业技术研究工作。先后主持了国防科技创新特区《基于环境噪声特性的MB信息感知技术》、国防基础科研重点项目《JTXX系统一体化总体集成试验测试技术》和一般项目《JT一体化XX系统软件总体综合测试方法》、装备预研项目《水下YJ体系技术仿真与验证》、《多平台一体化协同XX体系研究》等课题研究，参与了多个国家重大型号工程项目立项论证、方案设计、装备研制和试验测试等方面工作。荣获含国防科技进步二等奖、集团公司科技进步一等奖在内的各类奖项7项，申请发明专利20余个，其中4个获得授权，在国内外期刊会议上发表论文60余篇，其中SCI、EI检索20余篇，正式出版专著、译著2部。

第 1章 系统、体系与武器装备体系 1 1.1  系统  1 1.1.1  系统的定义  1 1.1.2  系统科学重点关注的特征  4 1.2  体系  6 1.2.1  体系概念  6 1.2.2  体系特征  9 1.3  武器装备体系  10 1.3.1  体系对抗  11 1.3.2  武器装备体系的定义  14 1.3.3  复杂系统、体系与武器装备体系特性对比分析  16 1.4  武器装备体系的基础科学问题  18 1.4.1  武器装备体系需关注的重点特性分析  18 1.4.2  武器装备体系的基础科学问题  21 1.5  本章小结  23 参考文献  24 第  2章 武器装备体系复杂性与不确定性  28 2.1  复杂性  28 2.2  系统的复杂性  31 2.3  武器装备体系的复杂性与不确定性  32 2.3.1  武器装备体系复杂性的形成  32 2.3.2  武器装备体系的不确定性形成和表现  34 2.4  武器装备体系不确定性分析  36 2.4.1  武器装备体系不确定性分析过程框架  36 2.4.2  认知不确定性理论  38 2.5  本章小结  42 参考文献  42 第3章  武器装备体系涌现性  44 3.1  系统涌现性  44 3.2  武器装备体系涌现性类型  46 3.3  武器装备体系涌现机制  48 3.3.1  涌现性描述  48 3.3.2  涌现的产生机制  49 3.3.3  武器装备体系的涌现特征  50 3.4  武器装备体系能力指标项涌现性分析方法  52 3.4.1  软集理论  52 3.4.2  体系能力指标项涌现度量模型  54 3.4.3  体系能力指标项涌现性分析过程  56 3.5  武器装备体系整体性能突变型涌现评价方法  56 3.5.1  面向体系综合效能评估的系统优势函数  57 3.5.2  基于邻接矩阵节点能力值计算  58 3.5.3  系统优势函数中的权重确定  59 3.5.4  基于系统优势函数的体系涌现性评价过程  59 3.6  实例与分析  61 3.6.1  体系能力指标项涌现性实例  61 3.6.2  体系整体性能突变型涌现评价实例  63 3.7  本章小结  67 参考文献  67 第4章  武器装备体系演化性  69 4.1  演化性  69 4.2  武器装备体系的演化性  72 4.3  武器装备体系结构静态演化与波及效应  75 4.3.1  武器装备体系结构关系模型  77 4.3.2  武器装备体系静态演化波及效应  82 4.4  武器装备体系结构动态演化准则  88 4.4.1  武器装备体系动态演化模式  88 4.4.2  武器装备体系流程扩展模型  90 4.4.3  WF_CPN模型数据依赖关系分析  93 4.4.4  动态演化错误分析  96 4.4.5  武器装备体系动态演化实施准则  98 4.5  本章小结  104 参考文献  105 第5章  武器装备体系工程模型  107 5.1  系统工程  107 5.1.1  系统工程概念  107 5.1.2  系统工程方法论  110 5.1.3  系统工程生命周期模型  111 5.2  体系工程  114 5.2.1  体系需求工程  117 5.2.2  体系设计工程  117 5.2.3  体系集成与构建工程  117 5.2.4  体系演化工程  117 5.2.5  体系评价验证工程  118 5.2.6  体系工程与系统工程的区别  118 5.3  武器装备体系工程  120 5.3.1  武器装备体系工程概念与内涵  120 5.3.2  武器装备体系工程重点研究方向  121 5.4  武器装备体系工程V++模型  123 5.4.1  复杂大系统工程过程模型  124 5.4.2  武器装备体系工程过程模型  126 5.5  本章小结  132 参考文献  132 第6章  武器装备体系需求分析方法  134 6.1  面向任务基于能力的武器装备体系需求分析框架  134 6.1.1  作战任务需求分析  136 6.1.2  作战能力需求分析  138 6.1.3  体系化武器装备需求分析  139 6.2  武器装备体系任务能力需求分解  140 6.2.1  任务能力分解模式  140 6.2.2  任务能力模型构建  144 6.3  基于事件活动流的任务能力需求分解模型验证  147 6.4  本章小结  150 参考文献  151 第7章  武器装备体系设计过程与方法  152 7.1  SysML  152 7.2  武器装备体系设计过程框架  155 7.3  武器装备体系设计步骤分析  158 7.3.1  分析提取体系作战活动环节  159 7.3.2  定义体系作战流程环节  160 7.3.3  提取体系成员作战活动环节  161 7.3.4  体系结构设计与配置设计环节  162 7.3.5  装备系统设计环节  164 7.3.6  体系运行控制模型生成环节  166 7.3.7  体系部署设计环节  167 7.4  基于DEA的武器装备体系设计方案优选方法  168 7.4.1  数据包络分析  168 7.4.2  武器装备体系设计方案优选与案例分析  172 7.5  本章小结  173 参考文献  174 第8章  武器装备体系评估方法  175 8.1  武器装备体系能力探索性分析  175 8.1.1  武器装备体系探索性分析过程  176 8.1.2  武器装备体系能力探索性分析框架  177 8.2  武器装备体系效能评估方法概述  179 8.3  武器装备体系贡献率  180 8.4  基于区间二型模糊集的体系贡献率评价方法  181 8.4.1  区间二型模糊集和D-S证据理论  182 8.4.2  武器装备体系贡献率评价过程  184 8.4.3  案例分析  186 8.5  基于因果追溯的体系贡献率分析  190 8.5.1  基于GMDH的影响参数与体系效能代理模型  190 8.5.2  基于因果追溯的体系贡献率分析过程模型  193 8.5.3  案例分析  197 8.6  本章小结  201 参考文献  202 第9章  武器装备体系综合集成方法  205 9.1  武器装备体系集成层次分析  205 9.2  武器装备体系资源集成机制  206 9.3  武器装备体系信息集成模型和方法  212 9.3.1  数据集成模型对象描述  214 9.3.2  数据集成模型代数操作  217 9.3.3  基于订阅/发布机制的信息集成机制  220 9.4  武器装备体系服务化功能集成  227 9.4.1  服务化功能集成框架  227 9.4.2  服务管理模型  231 9.4.3  服务化功能集成的应用接口  236 9.5  武器装备体系过程集成  237 9.6  本章小结  240 参考文献  241 第  10章 武器装备体系集成效应分析方法  245 10.1  武器装备体系信息集成效应分析  245 10.1.1  信息获取能力  246 10.1.2  信息传输能力  249 10.1.3  信息共享能力  251 10.1.4  信息互操作性  253 10.2  武器装备体系的功能集成效应  255 10.2.1  功能重组灵活度  256 10.2.2  功能结构合理性  256 10.2.3  功能的柔性  258 10.2.4  功能的耦合性  258 10.2.5  功能实体的互操作性  259 10.2.6  功能的集成度  260 10.3  武器装备过程集成效应分析  262 10.3.1  武器装备体系流程反应时间  262 10.3.2  武器装备体系过程集成效应分析  267 10.4  武器装备体系集成效应聚合方法  269 10.4.1  聚合权重向量计算  269 10.4.2  基于Choquet积分的武器装备体系集成效应聚合  271 10.5  本章小结  273 参考文献  273 第  11章 武器装备体系脆弱性分析方法  275 11.1  武器装备体系脆弱性分析流程  275 11.2  基于信息熵的节点脆弱度分析模型  277 11.2.1  风险隶属度矩阵的建立  278 11.2.2  基于信息熵理论的风险度评估理论  280 11.2.3  基于空间关系的节点脆弱度分析  281 11.3  体系流程静态结构脆弱性分析方法  283 11.3.1  面向错误传播概率的节点脆弱度分析  283 11.3.2  体系流程静态结构脆弱性分析  285 11.4  体系流程动态结构脆弱性分析方法  287 11.4.1  面向错误传播矩阵的节点脆弱度计算  287 11.4.2  面向重构的流程动态结构脆弱度分析  289 11.5  案例分析  291 11.5.1  案例描述  291 11.5.2  节点的脆弱性计算  292 11.5.3  流程的脆弱性计算  293 11.6  本章小结  294 参考文献  295 第  12章 基于工程实践的武器装备体系研究启示  297 12.1  航空保障系统复杂性系统工程  297 12.1.1  航空保障系统概述  297 12.1.2  航空保障系统特点分析  299 12.1.3  航空保障系统：复杂大系统或体系  300 12.2  航空保障系统工程实践：从降维解析到映射升维  301 12.3  武器装备体系工程研究启示  303 参考文献  304 第  13章 武器装备体系有机性研究展望  305 13.1  武器装备体系隐秩序与有机性概念  305 13.1.1  隐秩序的基本概念  305 13.1.2  有机性的基本概念  306 13.2  有机性在武器装备体系中的作用分析  307 13.3  武器装备体系有机性分类  309 13.4  有机性模拟现状  310 13.4.1  生物群体协作模拟  310 13.4.2  生物种群进化模拟  314 13.4.3  生物个体模拟  316 13.5  武器装备体系有机性研究展望  318 13.5.1  生物有机性模拟研究展望  318 13.5.2  武器装备体系有机性研究展望  320 参考文献  321 第  14章 基于大数据和人工智能的武器装备体系  322 14.1  大数据支持下的武器装备体系复杂性和不确定性研究展望  322 14.2  无人智能武器装备体系研究展望  323 14.2.1  无人智能集群装备  324 14.2.2  无人机群网络模型  326 14.3  智能增强的武器装备体系研究展望  330 14.4  本章小结  331 参考文献  331 第  15章 武器装备体系生命力理论  332 15.1  体系生命力理论产生背景  332 15.2  生命力概念的初始含义  334 15.3  生命力相关理论发展  336 15.3.1  社会生态系统的弹性  336 15.3.2  健康管理技术（PHM）  337 15.3.3  信息物理系统（CPS）  339 15.3.4  工程弹性系统理论（ERS）  341 15.4  体系生命力理论  343 15.4.1  体系生命力理论概述  343 15.4.2  体系生命力实现技术途径  344 15.4.3  体系生命力保障技术  346 15.5  本章小结  347 参考文献  348