第2章　装备管理建模理论与方法

2.1　装备管理建模基础理论

系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来，相互作用、相互依存的所有实体的集合或者总和。对于系统概念的理解，我们可以从系统组成要素、功能以及结构三个方面理解。

（1）系统是由若干要素（部分）组成的。这些要素可能是一些个体、元件、零件，也可能其本身就是一个系统（或称为子系统）。例如，运算器、控制器、存储器、输入/输出设备组成了计算机的硬件系统，而硬件系统又是计算机系统的一个子系统。

（2）系统有一定的结构。一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序的内在表现形式，就是系统的结构。例如，钟表是由齿轮、发条、指针等零部件按一定的方式装配而成的，但一堆齿轮、发条、指针随意放在一起却不能构成钟表；人体由各个器官组成，单凭器官简单拼凑在一起不能成为一个有行为能力的人。

（3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力和功能。例如，信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。

系统模型是用来研究系统功能及其规律的工具，常常是用数学公式、图、表等形式表示的行为数据的一组指令。系统模型是对实际系统的抽象，是对系统本质的描述。它是通过对客观世界的反复认识、分析，经过多次相似整合过程所得到的结果。建立系统模型首先要了解所研究对象的实际背景，明确要达到的目标，根据研究对象的特点，确定该时刻该对象系统的状态、特征和变化规律的若干基本变量。这就要求我们查阅大量的资料，请教相关领域的专家，力求掌握研究对象的各种信息，弄清实际对象的特征。

对系统模型的理解，一方面，根据不同的研究目的，对同一系统可建立不同的系统模型，例如，根据研究需要，可建立RLC网络系统的传递函数模型或微分方程模型；另一方面，同一系统模型也可代表不同的系统，例如，对系统模型y=kx（k为常量），则有：①若k为弹簧系数，x为弹簧的伸长量，y为弹簧力大小，则该模型表示一个物理上的弹簧运动系统；②若k为直线斜率，x、y分别为任意点的横坐标和纵坐标，则该模型表示一个数学上过原点的直线系统。

系统模型的特征有以下三个：

（1）它是现实系统的抽象或模仿；

（2）它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；

（3）它集中体现了这些主要因素之间的关系。

影响一个系统的因素比较多，如果把全部影响都反映到模型中来，这样的模型是很难建立的，甚至是不可能建立的，因此，系统模型应该既能反映实际系统的表征和内在特性又不至于太复杂。数学建模过程的关键一步应当是模型简化，它既可以为复杂系统准备一个在计算机上比实际情况更容易处理的平台，又能提供关于原来系统的足够多的信息，从而使得模型最大限度地等效于原型。

系统模型属于系统辨识的范畴，为了实现研究系统的目的，我们还需要从仿真技术上进行研究，建立仿真模型。仿真模型指的是针对不同形式的系统模型研究其求解算法，使其在计算机上得到实现。

从系统一般理论来看，系统可看作一个集合结构。系统模型按照变量的情况，可分为确定性模型和随机性模型。对于服从确定的因果联系、连续的自然过程，可以运用经典的数学方法，运用各种方程式来描述，这类模型称为确定性模型。对于事物发展变化没有确定的因果性，系统受到一些复杂的随机因素影响，使系统在有确定输入时，得到的输出是不确定的，这样的系统称为随机系统，所建立的模型为随机性模型。从不同的角度，按照不同的标准，模型的分类有不同方式。

根据数学方法分类，系统模型可分为初等模型、微分方程模型、优化模型、控制模型等。根据研究的实际问题分类，系统模型可分为人口发展模型、生态模型、交通模型、经济模型等。根据变量的情况分类，系统模型可分为线性数学模型和非线性数学模型。根据对变量的了解程度分类，系统模型可分为白箱模型、灰箱模型、黑箱模型等。根据系统的性质分类，系统模型可分为微观模型、宏观模型、集中参数模型、分布参数模型、定常模型、时变模型等。

以装备论证仿真为例，目前，主要的模型分类方法有以下几种：

1．按模型功能分类

根据模型所具有的功能可将其分为武器装备效能模型、经济科技能力模型、环境模型、基础支持模型、综合分析与评估模型等。这种分类与各细分的学科专业相吻合。不同种类的模型可用于支持装备论证的不同阶段及类型。

2．按模型层次分类

根据模型仿真的详细程度和规模大小可将其分为战役作战装备体系模型、战斗装备体系模型、装备系统效能模型、分系统/设备模型。这种分类的主要特点是较高层的模型可以应用较低层模型的输出作为输入，同时也比较符合不同论证阶段和不同论证单位的实际情况。例如，需求分析阶段更多地使用较高层模型，而在战术技术指标论证阶段更多地采用较低层模型。

3．按作战样式分类

对于陆军的模型来说，可以按其作战样式划分为岛屿封锁战役模型、岛屿进攻战役模型、边境地区反击战役模型、反空袭战役模型和抗登陆战役模型等。这种划分方式主要是依据作战样式，比较符合作战的客观实际，同时也容易与训练模拟、作战分析统一起来。

4．按装备类型分类

按所论证的装备类型进行划分，可将其分为坦克模型、飞机模型、舰船模型、导弹模型等。所有武器装备论证的基础和归结点都与具体的武器装备密切相关，而且不同的装备在具体建模方法上也不完全一样，因此，这种划分也是一种较自然的划分方法。

以上是对模型的主要划分方法，它们之间是相互交叉的。另外，如果从模型属性、建模方式等方面考虑，也可以有其他不同的分类方法。