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2023年中国武器装备试验鉴定行业整体概述及未来市场发展机遇研究预测

1)武器装备试验鉴定行业整体概述:

①武器及武器装备:根据《中国人民解放军军语》(1997年版),“武器”解释为“亦称兵器。直接杀伤敌有生力量和破坏敌设施的器械与装置的统称。如枪械、火炮、坦克、导弹、作战飞机、战斗舰艇、核武器、化学武器、生物武器等。”

“武器装备”解释为“用以实施和保障作战行动的武器、武器系统和军事技术器材的统称,主要指武装力量编制内的武器、弹药、车辆、机械、器材、装具等。其中:作战:武装力量打击或抗击敌方的军事行动,泛指战争、战役、战斗范围内的各种类型、形式、样式的作战。武器系统:由相互配合的武器和技术装备组成并具有一定作战功能的有机整体。一般包括武器本身及其发射或投掷的各种运载工具、观瞄装置和指挥、控制、通信等技术装备。有单件武器构成的单一武器系统和多种武器构成的组合武器系统。技术器材:构造复杂、需要较高技能操作的器材,如观测器材,侦毒器材等。”

中金企信国际咨询公布的《武器装备试验鉴定行业市场发展动态监测及投资战略可行性评估预测报告(2023版)

②武器装备试验鉴定:《中国人民解放军军语》直接给出了装备试验的定义:装备试验为满足装备科研、生产和使用需要,按照规定的程序和条件,对装备进行验证、检验和考核的活动。包括对装备的技术方案、关键技术、性能、使用效果等的试验。《中国人民解放军军语》中没有直接的“鉴定”词条。对比美军和我军的相关概念与定义,鉴定是我军的术语,美军一般使用评估或评价。试验鉴定即要对试验所获得的数据进行处理、逻辑组合和综合分析,将其结果与装备研制总要求中规定的战术技术指标和作战使用要求进行比较分析,对装备实现研制目标的情况进行评价,对武器装备的战术技术性能和作战使用性能进行评定。

③武器装备作战试验:武器装备的全寿命周期可以划分为型号论证阶段、方案设计阶段、样机研制阶段、定型阶段和使用保障阶段;武器装备作战试验,是指在武器装备全寿命周期过程中,为确定武器装备的作战适用性和作战效能,由独立作战试验机构依据武器装备训练与作战任务剖面要求,构建近似于实战的、逼真的试验环境,运用多种试验方法手段,对武器装备进行外场试验与评估的综合过程。作战试验的重点就是在接近真实的作战使用环境中检验武器装备的作战效能和作战适用性。

其中,武器装备作战适用性是指武器装备在作战使用过程中,适用作战环境条件并有效工作的能力;武器装备作战效能是指装备对象在作战环境下满足特定作战任务要求的能力。

④武器装备作战试验与武器装备性能试验的区别:

 

作战试验能够相对真实地反映武器装备在特定约束条件下的作战适用性和作战效能,是综合评价装备能力的有效手段,对于提升装备综合战技性能、确定装备编配和作战运用方法等方面具有重要作用,因此,作战试验正逐步成为当今武器装备试验发展的重要方向。

⑤武器装备作战试验基本方法:武器装备作战试验方法,是进行武器装备作战试验活动所采用的形式和手段。它既是武器装备作战试验活动运行的基本途径,也是达到武器装备作战试验目标的必由之路和推动力,属于武器装备作战试验的能量性要素。武器装备作战试验方法大致分为虚拟仿真作战试验方法、半实物仿真作战试验方法和实装动态作战试验方法三种类型。

1)虚拟仿真武器装备的虚拟仿真作战试验,是以现代建模与仿真技术为核心支撑,综合运用现代信息技术、计算机技术、网络技术、效能评估技术等多种先进技术,构建接近真实的武器装备和战场环境的数学模型及仿真模型,并在分布式网络化的计算机系统上运行,通过考查评估装备模型在虚拟环境中的表现来近似真实地了解装备在实际作战运用中的作战效能和作战适用性。虚拟仿真具有安全性高、经济性强、易于重复、不限规模、评估方便等优点,但受到仿真模型可信度的制约,虚拟仿真仍然无法替代实装试验。

虚拟仿真有如下几种典型应用:装备论证阶段的虚拟仿真作战试验、装备单项效能的虚拟仿真作战试验、大规模装备对象的虚拟仿真作战试验、重点关注统计结果的虚拟仿真作战试验、危险条件下的虚拟仿真作战试验等。

2)半实物仿真武器装备的半实物仿真作战试验,是以现代建模与仿真技术为基础,将虚仿真手段和物理仿真手段有机地结合起来,从而将真实装备或真实装备的物理效应设备与虚拟的计算机仿真模型融为一体,发挥其各自的优势,以求更加真实准确地揭示武器装备作战效能和作战适用性的一种试验方式。在半实物仿真试验中,比较简单或规律比较清楚的系统,可以使用计算机仿真模型来试验;对于比较复杂或规律尚不清楚的系统,可以采用实装或实装的物理效应设备来试验。从而使两种试验手段扬长避短,各取其优,以期达到理想的试验效果。虚拟仿真具有一个严重缺陷就是建模困难,模型的可信度不易得到有效保证,这严重制约了虚拟仿真试验的发展。为了解决这个问题,最简单的办法就是在虚拟仿真中将难于建模的对象直接使用真实的系统进行试验。但是考虑到实装参与试验的安全性、经济性等方面的约束,通常会采用实装的物理效应模型来替代实装参与试验,由此形成了半实物仿真试能。实装的物理效应模型虽然也是实装的代品,但它是一个物理实体,而日常会依据实装的物理特性来建造,从而使其在运用中能够产生与实装接近的物理效应,典型的物理效应设备就是实装的模拟器。

半实物仿真具有相对虚拟仿真信度提升、人工操作参与、互动实时性强等优点,但也因实物和人工的参与,致使该类试验的应用规模受到限制,安全性与可重复性亦不及虚拟仿真。半实物仿真有如下几种典型应用:考察装备可操作性方面的作战试验、考查装备人机结合程度的作战试验、考查与装备物理特性有关内容的作战试验等。

3)实装动态作战武器装备实装动态作战试验方法是指作战试验人员通过构设严酷逼真的野外作战环境条件,以预先拟定的作战想定为背景,依据装备使用需要和作战需要,以实装实兵对抗为手段,对武器装备样机进行作战试验与鉴定,以此评价其作战效能和适用性的试验方法。实装动态试验方法可以分为试训结合试验法、专题试验法和实战检验法三种基本类型。美军通过近期几场局部战争实践,深刻领会到“实践是检验真理的唯一标准”这一道理。

比如,海湾战争中,为了搞好空地、空空协同,战前运用各种手段进行了周密的准备,然而实战中还是出现了武器装备误伤大于战伤的事实。美军认为,完全依靠系统仿真试验以及和平状态下的士兵检验,是难以实现真正评估武器装备作战适用性和作战效能的。武器装备只有经过实战的检验才能达到构想的目标。实战检验可通过以下途径实现:一是出售武器装备到战争热点地区,通过热点地区国家间进行的战争进行实战检验。例如,中东地区,长期以来几乎已经成了美军武器装备的实战试验场。二是局部参与盟军的作战行动或进行联合军事演习,通过盟军的作战环境局部检验武器装备的相关性能。例如,英阿马岛战争,美国通过参与战场侦察,在实战中检验了已方侦察卫星提供情报的准确性。三是以维和部队的身份,通过现地环境进行专题检验。四是利用自身参与实战的机会来全面检验武器装备的作战使用性能。

以虚拟仿真和半实物仿真为代表的系统仿真作战试验方法的试验周期短,试验条件规范,可以进行试验数据的收集和分析比较,但很难全部模拟产品真实的环境条件和使用情况,并且受试验设备的限制,其中一些大型系统和设备无法试验。而实装动态作战试验方法的环境条件和使用条件真实、有代表性,但不具有可控性,不同条件下的作战使用性能无法进行统一比较。同时,由于受试验次数和试验条件限制,试验数据的完整性和准确性较差,可靠性较低,试验周期长,试验费用较高。

2)行业的产生背景装备试验鉴定活动伴随着武器装备的诞生而产生,并随着武器装备的发展不断完善。现代意义上的装备试验鉴定始自欧洲。彼时,法国在大革命战争、拿破仑战争等实战中大规模使用火炮,其间暴露了不少火炮质量问题。1836年,法国组建了世界上最早的炮兵试验场,以改进火炮质量性能。之后德国、美国等相继建立了专业的武器试验场。人类战争实践极大地推动武器装备发展的同时,也极大地推动了装备试验鉴定的发展演进。

装备试验鉴定最基本的任务是检验评估装备,发现装备问题缺陷,改进提升装备性能,确保装备实战适用性和有效性。在此基础上,装备试验鉴定逐步演变为装备建设决策的重要支撑、装备采购管理的重要环节,以及检验评估装备能否满足作战使用要求的重要活动。装备试验鉴定贯穿于装备全寿命周期,在装备建设发展乃至军队战斗力生成中发挥着不可替代的作用。

军事技术不断迭代发展的今天,装备试验鉴定不仅是武器装备建设发展的支撑与保障,更是先导和引领。原因在于,新型武器装备技术含量越来越高,而试验鉴定技术往往需要达到相应甚至超出被试对象的技术水平,才能对其进行检验、验证和评估。例如,要进行毫米级精度的测量,试验设备必须达到微米级以上的精度。也就是说,要对先进的军事装备实施有效的测试、测量和科学分析、评估、鉴定,试验技术与手段必须更加先进。

武器装备作战试验是当代新军事变革背景下传统武器装备试验工作转型的重要方向,也是当代信息化条件下武器装备发展工作的迫切需求,对于确保新研武器装备的实战效能、规避武器装备研制风险等方面都具有十分重要的作用。

在以往的机械化战争样式下,武器装备试验工作逐渐形成了一套以性能试验为主体的理论与实践体系,其具有两个显著特点:一是试验项目基本上都是以单件武器装备型号产品为试验对象的;二是试验目的基本上都是为了检验装备型号产品的各个单项性能指标是否达到了初始设计要求。在当今信息化战争以及以信息技术为主导的装备发展背景下,装备性能试验的这两个特点已经难以满足武器装备试验工作的实际需求,这就导致了武器装备试验工作迫切需要向着符合时代要求、符合当代装备发展需求的方向实施转型,武器装备作战试验由此登上历史舞台。

①信息化战争的特点是武器装备试验转型的外因:当代信息化战争的显著特点之一就是体系对抗。装备发展的指导思想,已经向构建功能完备、实力强大的装备体系实施转型,通过体系牵引先进装备型号的发展。传统的装备型号单项性能试验已经无法真实体现当代装备的实战效能,各个单项性能指标都占优的武器装备在实战中并不一定真的强大,而通过信息系统关联起来的相互之间功能配套且协作紧密的具有最优整体效能的装备体系才是影响战争成败的关键因素。因此,当代的武器装备试验有必要由单一装备的试验向装备体系的试验转型,由“标准”环境下的试验向“实战”环境下的试验转型,由注重性能的试验向注重效能的试验转型。

②信息化装备的特点是武器装备试验转型的内因:当代的信息化武器装备在构成上融入了大量先进的、精密的、复杂的信息化设备,这些设备往往具有以往的机械化设备所不具备的特征,如操作复杂、易受于扰、比较脆弱等。信息化设备的上述特点决定了它们的使用效能在相对平稳的试验环境下和比较激烈的实战环境下会产生较大的差异。在静态的试验环境下,信息化设备的各项性能可能都是达标的,但是在复杂的实战环境下,由于相互干扰、遭受攻击、系统不可靠、人员误操作等不可测因素的影响,往往使其使用效能难以达到应有的水平。因此,要想使平时的装备试验真正发挥作用,就必须让平时的试验环境向贴近于实战的环境实施转型。

美军于20世纪80年代至90年代率先提出武器装备作战试验的思想,其基本理念是:在现实中构建逼真的战场环境,设置适当的作战对手,通过模拟真实的作战运用和对抗过程,检验武器装备的作战适用性和作战效能,从而在实战使用之前对新型武器装备的真实作战能力和满足战场需求的程度做出全面的评价。此后,美军通过多年实践,逐步建立起一套与该思想相配套的武器装备作战试验体制、法规、标准、内容和方法,形成了相对完整的作战试验体系。武器装备作战试验和武器装备性能试验具有显著的区别。

国内在持续跟踪武器装备作战试验的发展动态并深入开展相应的理论与实践研究已有二十余年的历程,取得了相当丰富的研究成果,其中很多成果都结合了我军武器装备试验工作的实际情况,有针对性地提出了关于我军如何开展武器装备作战试验的意见和建议,对于我军武器装备试验工作的科学发展做出了重要贡献。此外,一些军兵种已经开始尝试在有限的范围内进行特定武器装备的作战试验活动,取得了宝贵的试验成果和试验经验,这对于我军今后全面推进武器装备作战试验工作具有明显的积极意义。

3)行业的发展趋势

①实战化:实战化试验鉴定的根本出发点是“能打仗、打胜仗”的战斗力标准,这是装备试验鉴定的最高标准,也是唯一标准。其内涵有四点:

1)体系环境。未来单件装备一定是在体系中与其他装备联动与协同作战的,因此,装备试验鉴定必须要充分覆盖网络信息体系支持下联合作战与全域作战中可能的装备组合。实战化检验一定是完成装备性能的组合动作,既包括单装条件下完成自身的多功能检验,更包括与其他装备的协同与联动。

2)复杂环境。包括复杂电磁环境、地理环境和气象环境,特别是复杂电磁环境,在未来作战中一定是一种常态,仅将装备的抗复杂电磁环境能力以一种工作模式设计,从而也仅以一种工作模式去考核,不符合装备设计与考核的实战化要求。

3)性能底数。装备实际使用条件通常会超出设计与考核所针对的典型环境、典型剖面与典型目标,装备试验鉴定需要在摸清基本性能的基础上,掌握装备的最大、最小能力与潜力,即性能、边界甚至是超限使用。

4)人在环路。现代武器装备的自动化水平越来越高,在装备性能试验中,由于主要完成分解动作和单一指标考核,通常会以设备的自动处理为主。但实战中,人是装备使用最具有能动性的因素,人在各种条件下可能怎么使用装备,能达到的水平如何,应该通过实际使用和考核研究清楚。即使是目前人工智能技术已经逐步应用于装备研制,也只有把“人工”的问题研究充分,“智能”的问题才可能较好解决。

②一体化:现代武器装备试验鉴定可以从多个维度考察。从时间维度,通常安排研制(性能)试验和作战试验两大类,研制试验先于作战试验。从空间维度,对于某些空基装备,涉及飞行试验和地面试验,往往需要空地同步开展。武器装备试验的一体化特点,要求前后拉通、空地统筹。其中,前后拉通指的是武器装备作战试验关卡前移,介入到作战概念开发、装备需求生成与装备研制早期阶段,目的是尽早暴露问题,解决好不同阶段试验的统筹安排,及早化解需求风险。空地统筹,指的是地面试验应当充分结合空中实际环境与剖面而开展筹划,空地试验应当在强调一致性的同时有所区分和侧重、能够互相补充,目的是避免一味从严而造成过设计降低产品效费比。

③强化建模与仿真的应用:装备试验鉴定方法有计算、仿真、地面半实物/实物验证、全实物地面验证以及飞行验证(对于空基装备)等多种方式,而强化建模与仿真在装备实物试验鉴定中的应用,则是装备试验鉴定的最主要特征,其原因有三:首先,对所有威胁场景、装备编配策略与战场环境的可能组合,进行全数遍历试验是极其昂贵和不现实的,特别是在联合作战与全域作战条件下,这些组合会越来越多、越来越复杂,相当多的场景、策略与环境只有通过仿真才能实现;

其次,在强化装备实战化考核的大背景下,即使是对某些重点能力在特定的场景、策略与环境下考核,受限于空域、可参与的兵力资源以及时间等原因,实战化考核剖面仍然会与真实作战环境有偏差,完全通过真实配试兵力完成考核,仍然是不现实的;

第三,随着技术的进步,建模与仿真水平逐年提升,原来无法实现仿真的,或者仿真程度不足的,如今已经具备实现可能。以空基预警探测装备为例,“仿真百遍不如实飞一遍”的观点长期存在,一个重要原因是杂波对探测性能的影响难以有效仿真。

在新时期武器装备试验鉴定实践中,如果加大对仿真试验技术攻关的经费投入力度及使用比重,就有可能使得相关部门产生足够的积极性去突破当前仿真存在的各类技术瓶颈。美空军在F-22战斗机的初始作战试验鉴定中,通过建模仿真和试验大纲优化,将原定700多试飞架次缩减到200多架次,多样化试验鉴定带来的效益得以彰显。此外,进一步重视在地面条件下依托专用测试设备与环境开展实装的相关试验验证,也是空基装备多样化试验鉴定的重要体现。

④全周期考核:长期以来,武器装备考核时间段仅集中在设计定型之前,装备交付部队后便不再计入考核周期。新时期武器装备试验鉴定要求新增“在役考核”,将强化武器装备试验鉴定的全寿命周期特性,标志着武器装备试验鉴定理念的重要改变,将在役考核纳入试验鉴定,装备没有退役,考核就没有结束。

首先,有助于完成对装备的全面检验。无论是性能试验、作战试验还是在役考核,其考核目标、考核环境、时间约束和考核重点等要素均有所不同,特别是由于部队使用的长期性、剖面的综合性以及操作人员对装备的认识深化与个体差异,部分问题难以在前期试验中暴露。

其次,有助于深化对装备研制规律的认识。基于长时间积累的数据,针对前期试验没有暴露、只有在在役考核阶段才能暴露的各类问题,开展设备故障与失效机理的深入分析,进一步发现设计缺陷,不断提高装备研制水平。

第三,有助于真正形成并加速需求-设计/改进-验证的全程闭环。部队使用是发现装备能力与问题的重要环节,但如果不将部队使用纳入在役考核,一是可能导致问题闭环速度相比研制试验和作战试验明显减缓,二是导致部分问题(如联合作战条件下跨军兵种使用问题),难以反馈至装备研制主管部门形成改进输入,从而使一次暴露的问题长期得不到解决。通过在役考核,在同一试验鉴定机构的组织下,意味着不同试验鉴定阶段暴露的问题,都能被统一掌握、同等对待和及时响应,从而真正形成并加速需求-设计/改进-验证的全程闭环。

⑤第三方鉴定检测市场需求不断提升

由于现代武器装备的电子化程度大幅提高,且在海、陆、空各种平台上的安装密集度也大幅增加,引发了电子设备相互之间的电磁干扰等问题。为了考核军工电子设备的EMC性能,几乎所有的军工电子设备都要求必须通过国家军用标准(GJB)的EMC测试。武器装备第三方检测市场需求不断提升。

第一,为提高装备采购质量,军品装备部门逐步开展了各型实物样机邀请招标比测试验择优选择,第三方检测机构相对更加客观,具备公允性优势。

第二,军用装备信息化不断提升,武器装备的远程精确化、智能化、隐身化、无人化趋势更加明显,检测的复杂程度也不断提升,相应检测设备投入成本越来越大,第三方检测更具备经济性。随着第三方检测机构专业技术、实验室建设、服务质量等方面的提升,预计未来有更多环节向第三方检测机构开放。

第三,近几年也涌现出一批聚焦于军用装备各个环节与细分领域第三方检测上市公司,包括不限于思科瑞、西测测试、苏试试验等,上述企业近年来武器装备第三方检测相关收入持续增长,一定程度反映了本行业的发展趋势。

4)行业的前景及发展空间对于武器装备作战试验行业,受军事业务保密性的影响,从军方相关单位、军工科研院所、行业协会等公开信息渠道均无法取得相对权威的市场规模统计数据。

关于市场规模,目前存在部分第三方研究机构统计的数据可供参考,根据中金企信统计数据:2020年我国军用计算机仿真(软件)行业市场规模约115.18亿元,相对2019年同比增长8.18%。未来随着我国国防信息化的不断深入,我国军用计算机仿真(软件)市场前景十分广阔,预计到2027年行业市场规模将超过200亿元。根据其他相关研究,假设试验检测支出在整个装备造价中占比约为10%左右,中国2022年国防支出预算为14,760.81亿元,按2017年装备费用占比41.1%估算,装备试验、检测环节总规模约可达每年600亿元。目前第三方检测机构开展较多的通用测试类项目,仅为其中向第三方机构及市场放开的一部分;随着市场第三方机构在专业技术水平、实验室布局、服务质量及意识等方面的提升,预计军工检测会有更多业务逐渐向市场第三方机构放开。

近年来,我国国防开支不断提升,武器装备费用占国防开支比例不断提升。2010年至2020年间,我国国防支出从5,333.37亿元增长到12,916.24亿元,年均复合增长率达9.25%。在国防支出的结构方面,我国国防支出主要由人员生活费、训练维持费和装备费三部分组成,2010-2017年,装备费占比从33.2%提高至41.1%,装备费年均复合增长率为13.44%,高于同期国防支出增速。

2022年2月12日,《军队装备试验鉴定规定》发布,自2022年2月10日起施行。按照面向部队、面向实战的原则,规范了新体制新编制下军队装备试验鉴定工作的管理机制;着眼装备实战化考核要求,调整试验鉴定工作流程,在装备全寿命周期构建了性能试验、状态鉴定、作战试验、列装定型、在役考核的工作链路。《军队装备试验鉴定规定》发布有望带动军用试验鉴定工作需求提升,下游军用检测公司未来营收有望进入加速阶段。

 

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