Предлагаемая советскому читателю книга «Анализ сложных систем» представляет обработанный курс лекций, прочитанных для группы офицеров вооруженных сил и гражданских лиц, занимающихся военными проблемами, специалистами фирмы «Рэнд-Корпорейшен». Как известно, РЭНД является организацией, основу деятельности которой составляет научное исследование и изучение проблем, связанных с подготовкой США и их вооруженных сил к ведению войны.
Э. Квейд. Анализ сложных систем. // под ред. И.И. Андреева, И.М. Верещагина. – М., Советское радио, 1969, 520 с.
В связи с ростом расходов на строительство вооруженных сил министерство обороны США уделяет большое внимание совершенствованию планирования и управления созданием вооружения. Недостатки в планировании разработок систем оружия объясняются, как считают американские специалисты, прежде всего тем, что отсутствовала научно обоснованная теория планирования развития вооруженных сил США. В результате работ коллектива ученых «Рэнд-Корпорейшен» и других научных организаций по указанию Пентагона была создана основа теории военного планирования, оформляющаяся сейчас в самостоятельную научную дисциплину - анализ систем.
В развитии анализа систем принимают участие помимо военных специалисты различных профилей: математики, экономисты, психологи, специалисты по организации и управлению, инженеры и др. Работы ведутся в различных научных учреждениях, однако особую роль играет корпорация РЭНД.
Как подчеркивают американские специалисты, для военного планирования характерны большая неопределенность при оценке основных факторов, обусловливающих выбор направления строительства вооруженных сил; здесь имеют значение темпы экономического и политического развития различных стран, соотношение сил на мировой арене, возможности научно-технического прогресса, развитие вооруженных сил вероятного противника и изменение их задач с течением времени, внутриполитическая ситуация, степень морально-политического единства и другие факторы. Рассчитывать на то, что все эти факторы могут быть определены с желаемой точностью, невозможно.
Научные методы призваны уменьшить вероятность грубых просчетов в планировании, однако полностью исключить неопределенность они не могут.
В работах американских специалистов подчеркивается, что в планировании по-прежнему решающую роль играет человек-руководитель, который принимает решение в пределах своих полномочий и несет ответственность за последствия. Роль ученых и специалистов в подготовке решения заключается в том, что они должны предоставить в распоряжение руководителя рекомендации, полученные в результате анализа проблемы, на основе которых можно принять решение. В этой связи американские ученые, разрабатывающие теоретические основы военного планирования, подчеркивают, что руководитель не должен дать себя ослепить блеском математического аппарата, использованного при подготовке вариантов решений, а обязан критически рассмотреть исходные данные и предположения, принимать решения не только в соответствии с предлагаемыми рекомендациями, полученными расчетным путем, но и в соответствии со здравым смыслом и логикой суждений.
Научные методы подготовки решений должны удовлетворять следующим общим требованиям:
- результаты, достигнутые при анализе проблемы, может воспроизвести другой ученый и при этом получить те же данные;
- все вычисления, допущения, оценки и исходные данные должны быть выполнены достаточно ясно и доступны для их проверки и критики;
- выводы не должны зависеть от личностей, репутации или частных интересов.
Основной задачей военного планирования, при решении которой американские специалисты стремятся использовать различные научные методы, считается задача выбора вариантов распределения материальных ресурсов, обеспечивающих максимальную эффективность систем вооружения. В связи с этим общая задача планирования исследований и разработок систем вооружения может быть разделена, в порядке последовательности решения, на три группы задач.
Первая группа - определение основных направлений науки и техники, в наибольшей степени способствующих созданию перспективных систем вооружения. Решение задач этой группы возможно путем прогнозирования научно-технического потенциала, оценки относительной важности отдельных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Вторая группа - выбор оптимального направления развития вооруженных сил, определение их структуры. Решение этой группы задач подразумевает необходимость прогнозирования военно-политической и экономической обстановки с учетом развития вероятного противника.
Третья группа - оптимизация характеристик выбранного варианта системы оружия (и ее элементов) по эффективности и полной стоимости. Решение задач этой группы предполагает выбор боевых характеристик системы оружия, обеспечивающих максимальную эффективность в предполагаемых условиях боевых действий при минимальной стоимости производства и эксплуатации.
При решении задач первой группы в США широкое развитие получили методы, основанные на систематическом использовании суждений экспертов (метод «сценариев», методика «Паттерн», проект «Форкаст» и др.).
Методика «Паттерн» является одной из первых попыток общегосударственного планирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Мы остановимся на ней несколько подробнее потому, что она уже применяется в США для планирования начальных этапов научно-технических исследований в интересах министерства обороны.
Разработчики методики «Паттерн» считали, что, только ясно представляя себе цели правительств различных государств, их экономические возможности и политическую обстановку в мире на ближайшие годы, можно оценить преимущественные направления развития науки и техники. Методику можно разделить на три этапа.
На первом этапе составляется «сценарий», в котором кратко описаны вероятная картина мира на период прогнозирования и определены политические цели государств. В сценарии, где отражены политические, экономические и военные цели США, указаны коэффициенты относительной важности основных видов мероприятий (активные боевые действия, небоевые действия, научные исследования), направленных на поддержку основных задач государства (выживаемость страны, демонстрация авторитета, общественное мнение). Сумма коэффициентов относительной важности, как для задач государства, так и для видов деятельности, необходимых для обеспечения этих задач, равна единице. Затем определяют общий коэффициент относительной важности как сумму произведений коэффициента каждой из главных задач на коэффициент одного из основных видов деятельности. Эта работа производится группой экспертов, и их общее заключение отрабатывается в итоге трех туров опроса. Опыт подобных опросов показал, что результирующие оценки экспертов распределяются около близких средних значений.
На втором этапе на основе сценария строится «дерево целей». Оно состоит из ряда уровней, начиная от обязанностей правительства и кончая отдельными техническими проблемами. На каждом из уровней определены задачи и виды действий. Верхний уровень «дерева целей» характеризует три упомянутых выше вида деятельности государства, направленных на обеспечение безопасности. На следующем уровне - восемь основных областей действий (стратегические, тактические и др.) и наук (о Земле и космосе), в развитии которых заинтересовано министерство обороны США. Эти области на следующем уровне связаны зонами деятельности военных министерств и их подразделений, в развитие которых вносят вклад 161 новая научная концепция и система вооружения.
Они, в свою очередь, связаны. 425 функциональными подсистемами, которые определены как перспективные для разработки. Далее показано 850 возможных их конструктивных исполнений, содержащих 1987 технических проблем, требующих своего разрешения, прежде чем появится возможность решать задачи более высоких уровней. Элементам всех уровней соответствующие эксперты присваивают коэффициенты относительной важности. Третий этап методики «Паттерн» - информация о взаимной полезности различных направлений работ, выполненная в виде коэффициентов взаимной полезности. Эти коэффициенты представляют собой меру, характеризующую, в какой степени разрешение проблемы в одной области может способствовать снижению расходов сил и средств на разрешение аналогичной или близкой технической проблемы, входящей в другую систему вооружения.
Для более детального планирования направлений развития науки и техники и для планирования развития вооруженных сил сохраняют свое значение специальные научно-исследовательские работы по выбору направлений развития вооружения и военной техники, которые проводит каждое из военных министерств США.
Вторая группа задач (выбора оптимального направления развития вооруженных сил) решается главным образом методами военно-экономического анализа, обобщенными в новой научной дисциплине - анализе систем.
Прежде чем переходить к анализу систем, остановимся на краткой характеристике смежных с ним научных дисциплин, получивших в последнее время применение и часто упоминающихся в настоящей книге: науке об управлении, исследовании операций, системотехнике.
Наукой об управлении является кибернетика. Она изучает наиболее общие законы управления в системах любой природы и любой сложности. Объектом исследования в этой науке также являются системы, но только системы управления.
Под системой управления в кибернетике понимается взаимосвязанная совокупность элементов, предназначенных для целенаправленного воздействия управляющего органа на управляемый объект (для выполнения функции управления).
Системы управления могут иметь большое качественное различие (биологические, технические, военные, общественные системы управления), однако у всех систем есть много общего по форме. Общим для всех систем управления является структура, основные элементы (управляющий орган, управляемый объект, прямая связь, обратная связь) и информация, подлежащая переработке. Кибернетика с единых позиций изучает закономерности в функционировании систем управления различной природы.
Бурное развитие кибернетики в значительной степени обусловлено успехами в области электронных вычислительных машин. В настоящее время кибернетику обычно делят на три составные части: теорию информации, теорию алгоритмов и теорию управляющих систем.
Теория информации изучает способы передачи, переработки, хранения и выдачи информации. Она стала широко использовать математические методы после того, как было введено понятие количества информации.
Теория алгоритмов занимается изучением способов формализации процессов управления. Формализация процесса управления (или отдельной задачи) включает следующие этапы: описание процесса, разработку алгоритма и составление программы.
Описание процесса представляет последовательное изложение тех действий, которые должны выполняться при реализации данного процесса управления.
Алгоритм есть строгая последовательность простейших операций и логических условий, выполнение которых приводит к реализации процесса (решению задачи). Программа представляет систему команд, реализующих алгоритм на данной электронной вычислительной машине. Таким образом, формализация процессов управления направлена на математическое обеспечение электронных вычислительных машин и в целом автоматизированных систем управления.
В теории алгоритмов самое широкое применение получают математические методы: классические методы математического анализа, теория вероятностей, теория массового обслуживания, математическое программирование, алгебра логики и др.
Теория управляющих систем занимается анализом и синтезом управляющих систем. Таким образом, кибернетика в целом занимается анализом и синтезом систем управления. Однако системы управления представляют только часть больших систем, имеющихся в технике, природе и обществе.
Исследование операций - наука, занимающаяся выработкой количественных рекомендаций, необходимых при планировании и организации операций. Под операцией в смысле этой пауки понимается любое целенаправленное действие человека, группы людей и систем человек - машина.
Из этого определения следует, что предметом изучения в этой науке являются операции, которые по своему содержанию имеют огромный диапазон - от простейшего действия до сложных систем. Основными методами теории исследования, операций являются математически методы, причем весьма часто они реализуются на электронных вычислительных машинах. Очень широкое применение в исследовании операций получают методы математического моделирования с реализацией как аналитических, так и статистических моделей.
В военном деле можно отметить следующие области применения исследования операций:
1) оценка эффективности отдельных комплексов вооружения и образцов военной техники;
3) определение боевых возможностей войск;
4) нахождение оптимальных вариантов боевых действий.
В настоящее время уже достигнуты значительные успехи при решении задач, относящихся к первым двум областям.
Трудно решаются задачи, связанные с третьей и особенно с четвертой областью.
Системотехника, или в советской литературе теория больших систем, является молодой наукой, изучающей методы синтеза больших систем на основе изучения способов функционирования отдельных ее элементов. Теория больших систем является пока больше наукой технической, результаты которой используются при проектировании систем любой природы.
Следует отметить исключительно важное значение в современных условиях этой теории. Наше время характерно, прежде всего, наличием большого количества сложных систем в технике, экономике, в военном деле и т.д. Особенностью сложных систем являются информационные процессы, реализуемые в элементах системы и направленные на обеспечение оптимального управления. В связи с разработкой больших систем возникает много важных проблем, одна из которых заключается в том, чтобы построить большую систему по заданным ее функциям. По нашему мнению, теория больших систем является чрезвычайно перспективной, развитие которой позволит более успешно решать практические вопросы в области управления.
Рассмотренные молодые науки - кибернетика, исследование операций и теория больших систем имеют бесспорное право на самостоятельное существование, хотя у них есть смежные области, иногда достаточно спорные.
Возникает вопрос, есть ли необходимость в самостоятельном существовании и развитии еще одной науки, занимающейся вопросами изучения систем анализа систем, которой посвящена данная книга. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо кратко рассмотреть предмет, содержание и методы анализа систем. Заметим заранее, что хотя почти каждая глава книги начинается с определения анализа систем, тем не менее, четкого толкования предмета и содержания этой науки дать еще не удалось. Это в значительной степени объясняется молодостью нового научного направления. Анализ систем - логико-аналитический метод, применяемый для перспективного планирования при создании сложных систем и проведении крупных мероприятий в условиях неопределенности.
Анализ систем возник как развитие методологии исследования операций. Основное отличие анализа систем от исследования операций заключается в предмете исследования и методах.
Предмет исследования анализа систем - сложные ситуации и системы, для которых необходимо, прежде всего, определить задачи и направление действий.
Предмет теории исследования операций - некоторое целенаправленное действие, причем определение задачи и действий не входит непосредственно в исследование операций, поскольку они являются, в сущности, ограничениями, накладываемыми на параметры операции. Применительно к военным проблемам, рассматриваемым в настоящей книге, все задачи анализа систем можно разбить на три вида:
1) задачи, связанные с созданием основ общей структуры вооруженных сил. При решении этих задач американские специалисты исходят из военной доктрины государства, стратегии, задач вооруженных сил, состояния экономики, науки и техники, с учетом всех возможностей противника;
Методы анализа систем близки к методам исследования операций, однако имеются и характерные отличия.
Основное различие в методах обеих дисциплин заключается в том, что в исследовании операций наибольший объем занимают математические методы, тогда как в анализе систем они являются подспорьем логическим методам. Исключительно важное значение в анализе систем придается методам экономической оценки, учета противодействия противника и неопределенностей.
Анализ систем обычно идет в следующей последовательности:
- постановка задачи;
- выбор альтернативных путей решения задачи;
- исследование ресурсов, расходуемых на решение задачи;
- составление модели;
- выбор критериев оценки;
- сравнение альтернатив и принятие решения.
Постановка задачи является самым важным элементом анализа систем и включает формулировку существа проблемы, границы исследования, исходные данные и выявление целей.
Выбор альтернативных путей решения задач заключается в перечислении тех альтернатив (средств), которые по предварительным соображениям могут быть использованы для решения поставленной задачи. В процессе исследования происходит отсев некоторых альтернатив и включение новых.
Исследование ресурсов, расходуемых на решение задачи, представляет важный этап экономических исследований, на котором определяются материальные ресурсы, а также их стоимостные выражения, необходимые для решения задачи. Обычно выбор систем оружия производится по минимуму стоимости при заданной эффективности.
Составление модели - этап исследования, на котором разрабатывается некоторый аналог реального процесса путем учета наиболее существенных факторов математическими зависимостями (аналитические модели), с помощью электронной вычислительной машины (машинные модели) или с помощью специальной «игры» (игровые модели).
Моделирование в анализе систем будет занимать все большее место, особенно в связи с развитием методов математического моделирования и электронных вычислительных машин.
Выбор критериев оценки является исключительно ответственным этапом анализа систем и заключается в указании такой величины (системы величин), по численному значению которой можно судить об успешности решения задачи. Как подчеркивается в данной книге, выбор критериев всегда труден. Эти трудности усугубляются тем обстоятельством, что военное планирование идет на самых различных уровнях руководства, и цели действий на одном уровне могут быть только средством для реализации целей другого, более высокого уровня. Для удовлетворительного действия методов анализа систем считается важным, чтобы критерии, принимаемые на каждом уровне руководства, были увязаны в единую логическую систему.
Разработку единой системы критериев для принятия решений на всех уровнях руководства министерства обороны США следует считать одним из важных результатов внедрения анализа систем в практику руководства строительством вооруженных сил США.
Важнейшим критерием на высшем уровне (на уровне руководства министерства обороны) является критерий, выражающий соотношение стоимости и. эффективности системы.
Сравнение альтернатив и принятие решения - последний этап анализа, на котором сравниваются средства решения поставленной задачи по выбранному критерию. Кроме количественной оценки различных альтернатив могут быть приведены и логические суждения, указывающие на предпочтительность той или иной альтернативы по сравнению с другими.
Анализ систем еще очень молодая наука, существующая всего около десяти лет. Методы анализа систем еще весьма несовершенны и не четко очерчены, а, следовательно, не всегда могут дать удовлетворительные рекомендации для принятия решения. В настоящее время в анализе систем еще очень значительное место занимают интуиция и субъективные суждения исследователей.
Анализ систем может найти применение не только в военном деле, в области перспективного планирования систем оружия, военной техники, но и в технике, экономике.
Дальнейшее развитие количественных методов, умелое их сочетание с эмпирическими и логическими методами, развитие методов эвристического программирования и математического моделирования позволит анализу систем стать важной самостоятельной наукой.
Предлагаемая советскому читателю книга «Анализ сложных систем» представляет обработанный курс лекций, прочитанных для группы офицеров вооруженных сил и гражданских лиц, занимающихся военными проблемами, специалистами фирмы «Рэнд-Корпорейшен». Как известно, РЭНД является организацией, основу деятельности которой составляет научное исследование и изучение проблем, связанных с подготовкой США и их вооруженных сил к ведению войны. Этот «мозговой трест» США, вербующий ученых различных специальностей, занимается изучением большого круга вопросов, решение которых направлено на удовлетворение агрессивных намерений политических и военных руководителей США.
Заранее заметим, что книга написана в духе «холодной» войны. Во многих местах ее говорится об «агрессии Советского Союза», о «коммунистической угрозе», о необходимости со стороны США проведения стратегии «массированного возмездия», стратегии «устрашения» и т.д. Приводится много примеров, связанных с расчетами на поражение объектов Советского Союза, с необходимостью нанесения упреждающего ядерного удара и ряд других примеров, указывающих на подлинно агрессивную сущность американского империализма. По этой причине сокращены гл. 3 и 10, так как опущенные нами разделы совершенно не носят научного характера, а написаны с позиций американского империализма, носят явно авантюристический характер в духе ненависти к Советскому Союзу. Кроме опущенных разделов, в книге встречаются места, написанные в духе «холодной» войны. Читатель, критически относящийся к тексту, легко отсеет подобные вздорные утверждения американских авторов и сосредоточит свое внимание на тех местах книги (а они занимают основной объем), которые представляют научную ценность.
Книга, безусловно, полезна специалистам, занимающимся приложениями теории исследования операций к военным проблемам и разрабатывающим вопросы теории военного искусства, а также лицам, занимающимся применением теории исследования операций в экономике, технике и других областях. Главы книги далеко не равноценны по качеству изложения материала, форме и объему. Кроме того, материал во многих главах повторяется.
Книга «Анализ сложных систем» состоит из трех частей и обобщенной главы. В части 1 (главы 1-3) излагается сущность анализа систем, его возникновение и возможности приложения к военным проблемам (в терминологии авторов - к проблемам национальной безопасности). Часть II (главы 4-8) посвящена рассмотрению методов анализа систем, учету неопределенностей, анализу и построению конфликтных ситуаций. Часть III (главы 9-16) включает специальные вопросы, относящиеся к приложениям анализа систем, такие, как роль стоимости, учет противодействия противника, теория военных игр и ее роль в анализе вероятностей, динамическое программирование и другие, не затронуты.
В главе 14 рассмотрено применение электронно-вычислительных машин в анализе систем. Здесь много говорится об осторожности при использовании ЭВМ, об ограниченных логических возможностях, поскольку не проанализированы перспективы развития машин.
Глава 15 посвящена учету экономики при анализе систем, и ее содержание представляет несомненный интерес. Ценным материалом является анализ чувствительности стоимости при изменении отдельных параметров (своеобразные частные производные от функции стоимости по отдельным параметрам). В главе рассматривается важное требование представления результатов анализа стоимости в удобном для понимания руководителями виде.
Глава 16 носит название «Опасности анализа систем» и рассматривает типичные ошибки, которые могут возникнуть на различных этапах анализа. Автор достаточно подробно излагает влияния тех или иных допущений на отдельных этапах анализа систем: при постановке задачи, на этапах поиска, толкования и решения.
Глава 17 является заключительной, в которой кратко подводятся итоги изложения предыдущих глав, указывается на необходимость четкой постановки проблемы при использовании анализа систем, разработки адекватной с реальной действительностью модели, учета противодействия противника, неопределенностей, стоимости и использования в работе специалистов различных профессий.
В книге имеется два приложения: А и Б. Приложение А посвящено проблеме создания базы на Луне, предназначенной для военного использования (рассматриваются и научные аспекты). Материал главы носит специальный характер, представляет некоторый самостоятельный интерес, однако он не совсем удачно связан с анализом систем.
В приложении Б рассматривается задача сравнения двух ракетных систем по критерию стоимость - эффективность, отличающихся друг от друга системами наведения и типами силовой установки. В модели учитывается уязвимость ракет на земле и противоракетная оборона противника. Представляет интерес совокупность вопросов, которые после анализа могут быть заданы руководителю работы, и ответы на них.
В настоящее время, когда широко внедряются научные методы во все области человеческой деятельности, знакомство с новыми развивающимися направлениями по вопросам управления имеет важное практическое и теоретическое значение.
Анализ систем относится к этим новым направлениям, дальнейшее развитие которого, с непременным практическим отношением к его методологическим основам, может оказать безусловную помощь при решении проблем планирования в условиях неопределенности.
Перевод выполнен: И. М. Верещагиным - гл. 8, 9, 12, 13, 15, 16, 17, приложение Б; А. Г. Лебедевым - гл. 4-7; Н. А. Малярщиковой - приложение А; Г. М. Смахтиным - предисловие, гл. 1-3, 10, 11.
В заключение выражаю глубокую благодарность Верещагину И. М. за большую работу, проделанную им как при переводе, так и при редактировании книги.
Доктор военных наук Андреев И. И.
Корпорация РЭНД является частной бесприбыльной организацией, основу деятельности которой составляет проведение научной работы и исследований в области проблем национальной безопасности. Работая для ВВС США, РЭНД сыграла ведущую роль в разработке подхода к анализу, названному анализом систем и предназначенному для оказания помощи при решении сложных вопросов, связанных с выбором одного из многих вариантов в условиях неопределенности (например, при рассмотрении проблем национальной обороны). Этот подход, установившийся в методике анализа операций во время второй мировой войны, в настоящее время применяется к проблемам разработки вооружения, разоружения или при выработке политики устрашения противника, а также к собственно военным операциям. Тем не менее, его методология не разработана полностью и не совсем еще понятны причины успехов и неудач его применения.
В 1955 г., а затем и в 1959 г. РЭНД организовала уплотненный пятидневный курс лекций, названный «Использование анализа при подготовке военных решений», для офицеров вооруженных сил и для гражданских лиц, связанных с вооруженными силами. Предназначенный в основном для лиц, принимающих решения по проблеме, а не для анализирующих ее, этот курс не был попыткой обучения исследованию операций, а преследовал цель показать слабости и возможные неправильности, а также эффективность аналитического подхода к перспективному военному планированию. Курс основан на предпосылке, что принимающий решение может, не зная, как проводить такой анализ, оценить его качество и уверенно использовать результаты анализа.
В этой книге содержатся лекции (часть из них в значительно переработанном виде), которые читались по этому курсу, а также приведены некоторые дополнительные материалы. Книга не может служить справочником по анализу систем или учебником по проведению анализа при подготовке военных решений. Эта работа представляет собой попытку дать критическую оценку анализу систем. Однако идеи и методы, рассматриваемые в книге, будут полезны тем, кто связан с военной, областью национальной безопасности, а также могут быть легко приспособлены к планированию и анализу во многих невоенных областях.
Главы книги даются не в той последовательности, в какой читались лекции курса; они сгруппированы в зависимости от содержания предмета. Главы первой части касаются вопросов происхождения и развития метода анализа систем и его отношения к планированию в области национальной безопасности.
Первая часть книги состоит из введения, обзора анализа военных систем и описания примера такого анализа. Большинство поставленных здесь вопросов рассматривается более подробно в последующих главах. В качестве примера анализа систем в упрощенной форме описывается случай фактически проведенного исследования. Этот пример дается для иллюстрации элементов и языка анализа, показа подхода к анализу проблемы, а также для указания трудностей, с которыми может встретиться анализирующий ее специалист. В главах второй части книги рассматриваются элементы и методы, общие для всех видов анализа систем, а в главах третьей части - специальные аспекты анализа систем. В конце книги дается обобщающая глава и две дополнительные, в которых приводятся гипотетические примеры.
ВЫРАЖЕНИЕ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТИ
Труды такого рода отражают усилия многих людей, не называемых в оглавлении. Это те люди, кто действительно работал над анализом систем и потом сознательно обдумывал методологию, развивал идеи и методы, учился на своем собственном опыте.
Авторы благодарны многим ведущим специалистам и консультантам РЭНД, критически рассмотревшим первоначальный текст лекций и данную подборку лекций. Особую признательность мы выражаем Герману Кану, Б. Клейну, С. Линдблому, Ирвину Манну, А. У. Маршаллу, Л. Дж. Сэведжу и Дж. Д. Уильямсу, Д. М. Форту. Многие их идеи, а иногда даже и формулировки из разных неопубликованных статей или устных выступлений приводятся в лекциях без специального упоминания об этом. В частности, в гл. 8 использованы замечания Л. Дж. Сэведжа, многие из которых включены почти дословно.
Мы выражаем также общую признательность всем специалистам РЭНД, так как список отдельных лиц, оказавших нам помощь в систематизации материала, содержащегося в этих лекциях, охватил бы почти всех сотрудников РЭНД.
Изложенные в книге взгляды являются выражением точки зрения отдельных лекторов и не должны восприниматься как мнение корпорации РЭНД или как мнение какого-либо ответственного за эту организацию лица.
ОРИЕНТАЦИЯ
Так как, правильное решение любой проблемы зависит прежде всего от верного понимания того, что в действительности она собой представляет и в чем ее сложность, вероятно, полезно было бы перед тем, как, приступить к предмету нашего изучения, рассмотреть в общем виде действительный его характер; причины, которые создают препятствия в нормальной работе; условия, от которых зависит успех или неудача в работе; направления, в которых более всего следует опасаться ошибки. Это позволит нам с большей полнотой постичь основную предпосылку успеха в любой работе, а именно четко осмысленную перспективу, что оградит нас от смешивания очевидного с важным, непонятного и отдаленного с не имеющим значения.
Артур Меллен Веллингтон [1]
1. ВВЕДЕНИЕ
Э. Квейд
В прошлых войнах первый удар редко бывал решающим. У Соединенных Штатов всегда было достаточно времени для производства своего оружия, обучения своих войск и планирования своей стратегии. Наличие у противника ядерного оружия лишает теперь любого обороняющегося времени на то, чтобы после начала боевых действий создать или развернуть свое оружие или даже решить, что с ним делать. Выживание нации, возможно, в значительной степени зависит от ее способности решать проблемы современной войны заблаговременно, учитывая при этом, что опыт предыдущих войн вряд ли может стать надежной основой для решения этих задач. Многое из того, что может быть связано с будущим конфликтом, нельзя решить иным путем, кроме расчетного. Нет никакого другого способа установить количество ракет, необходимых для уничтожения группы целей, или определить, как сохранить узел связи при разрыве поблизости от него бомбы с зарядом, эквивалентным 20 мегатоннам тринитротолуола, или осуществить надежное разоружение.
Для определения политики в области обороны стало важным проведение системных количественных исследований физиками, социологами, инженерами в сотрудничестве с военными специалистами. Эти исследования охватывают широкий круг вопросов: от проблем повышения эффективности обычных коммерческих операций и работы промышленности внутри страны на оборону (вероятно, в этом самая плодотворная роль этих исследований) [2] до выработки рекомендаций тем, кто принимает решения в самых широких вопросах национальной безопасности. Исследования, проводимые в целях выработки таких рекомендаций, называемые анализом систем, и являются предметом этой книги. Содержание этой главы посвящено описанию развития, характера и применения анализа систем.
В момент катастрофического военного положения, создавшегося в Англии в ходе второй мировой войны, лица, ответственные за оборону этой страны, решили привлечь физиков, биологов, математиков и других высокообразованных специалистов к решению чисто военных проблем. Привлечение специалистов было вызвано не только глубиной переживаемого тогда кризиса, но и появлением нового оружия, основывающегося на новых методах производства, которые не были известны из прошлого военного опыта. Это оружие и системы оружия (ярким примером является радиолокатор) были настолько новыми по замыслу и конструкции, что их применение нельзя было планировать только на основе обычного военного опыта. Потребовались новые методы анализа, которые были разработаны во время второй мировой войны и положили начало области знаний, названной в то время анализом операций, а позднее, в зависимости от применения, - исследованием операций, системотехникой, анализом эффективности затрат и анализом систем. Успех небольших, но достаточно организованных усилий в Англии послужил толчком для развития-деятельности в этом направлении, и, как этого можно было ожидать, привлечение ученых[3] способствовало решению проблем, которые обычно считались вне их компетенции.
Применение анализа операций никоим образом не ограничивается только военными вопросами. Названия, данные различным видам применения этого анализа, отражают в некоторой степени цель анализа и область, в которой он применяется. Наиболее известным термином является «исследование операций». Оп употребляется как в узком значении - для обозначения анализа, целью которого является повышение эффективности организованных систем «машина - человек», так и в широком значении, охватывающем почти все виды количественного анализа. В частности, термин нередко применяется при исследованиях проблем национального (или ведомственного) планирования и политики, где идея повышения эффективности почти бессмысленна[4]. В последующих главах он используется именно в этом значении. В таком толковании термин идентичен (или должен быть идентичен!) области знаний и методам, которые мы называем анализом систем[5]. В других значениях этот термин является уже установившимся, но также не всегда. Если, например, говорят о планировании или проектировании новых промышленных или военных систем, как для лучшего проведения операций, так и для осуществления операций, ранее никогда не проводившихся, то часто применяют термины «исследование систем» или «системотехника». Анализ проблем, относящихся к эффективному управлению и контролю существующих систем, называется «наукой управления». Если основное внимание уделяется выявлению различия в потребных затратах и средствах между альтернативами достижения определенной цели, то этот анализ можно назвать анализом эффективности затрат. Термин «исследование операций» используется почти равнозначно термину «наука управления», но он, вероятно, более применим к тем исследованиям коммерческой и государственной деятельности, где большее внимание уделяется методологии решения, а не его реализации.
В военном контексте термин «анализ систем» применяется очень широко для обозначения любого системного подхода к сравнению альтернатив. Таким образом, хотя характер анализа, предлагаемого для решения такой, например, проблемы, как улучшение боевых характеристик радиолокационной сети, вероятно, по своей сущности отличается от анализа, целью которого является достижение устойчивого термоядерного равновесия в мире, они оба будут служить примерами анализа систем. Термин «исследование операций» или используемый в настоящее время в военном деле эквивалентный ему термин «анализ операций» можно с достаточным основанием употребить для обозначения усилия по повышению эффективности радиолокационной сети; но для исследования, которое можно успешно применить для решения проблемы более высокого уровня, потребуется уже новый термин. Между прочим, не системный характер этих исследований, а природа исследуемых предметов явилась первоначально причиной появления этого термина. Первые послевоенные исследования были посвящены, прежде всего, рассмотрению систем оружия. Проведение работ по оценке систем, естественно, получило название анализа систем, так как позволяло принимающему решение производить выбор систем, оценивать способность оргсистемы к решению поставленных задач или устанавливать рамки, в которых можно было подготавливать испытание системы.
На основании истории его развития и применения анализ систем можно было бы охарактеризовать как исследование, которое помогает тому, кто принимает решение, выбрать направление действий путем системного изучения своих собственных целей, количественного сравнения затрат, эффективности и степени риска, связанных с осуществлением альтернатив политики или стратегии, необходимых для достижения поставленных целей, а также путем формулирования дополнительных альтернатив, если изученные альтернативы окажутся недостаточными. Анализ систем представляет собой подход к рассмотрению или способ рассмотрения сложных проблем выбора в условиях неопределенности (например, проблем, связанных с национальной безопасностью). При рассмотрении таких проблем преследуемых целей обычно бывает много, и они могут быть противоречивыми; анализ, позволяющий облегчить принятие решений, должен по необходимости включать в себя немалую долю суждения.
Понятие анализа систем отнюдь не является понятием, связанным исключительно с военными системами. Этот метод широко используется управляющими и инженерами крупных промышленных предприятий, например телефонных компаний и фирм, занимающихся производством электроэнергии и ее распределением. Он является средством отыскания рекомендаций, как спроектировать или эффективно использовать со временем технически сложную структуру, в которой различные компоненты могут иметь явно противоречивые назначения, т.е. как найти подход к выбору стратегии, которая дает наилучшее соотношение степени риска, эффективности и затрат. Цель анализа систем - путем рассмотрения каждого элемента системы в его собственной среде добиться того, чтобы, в конце концов, система в целом могла выполнить свою задачу при минимальном расходе ресурсов.
Анализ обычных систем в коммерческой деятельности проще по двум причинам: во-первых, в таком анализе имеется одна общая цель - максимизация прибыли, которую можно измерить и выразить в тех же единицах, что и затраты; во-вторых, конфликт там играет незначительную роль.
Как указывал Альберт Волстеттер, кому-то из «Белл телефон системе» приходится беспокоиться из-за жетонов для телефонных автоматов или пятицентовых монет, опускаемых в монетники, но в целом представителям этой фирмы не приходится волноваться из-за того, что кто-то мог бы создавать помехи для их передач в широковолновом диапазоне и нарушать обычную коммерческую деятельность фирмы в мирное время[6].
Аналитические исследования, проводимые сегодня военными организациями, подрядчиками в промышленности или такими организациями, как РЭНД, которые специально были созданы для проведения такой работы, оказывают существенное влияние на принятие многих военных решений, особенно тех, которые имеют отношение к созданию нового оружия и систем оружия для военно-воздушных сил США. Действительно, характер проблем национальной безопасности так сильно изменился за последние два десятилетия, что принимающему решение военному специалисту независимо от области его деятельности не остается ничего другого, как дополнять своим суждением и опытом результаты, полученные с помощью анализа систем. Для уяснения значения анализа систем, может быть, особенно полезно перейти от расплывчатого определения, подобного приведенному выше, к тому, что под этим определением подразумевается. Это лучше всего осуществить, вероятно, противопоставляя анализ систем чисто научным исследованиям, анализу операций и исследованию операций, понятие о которых определено достаточно точно.
Если наука в своей чистой форме «дает только силу, но не направление» (как однажды заметил Кулидж, размышляя об уроках первой мировой войны), то нетрудно видеть, что управление (или манипулирование) этой силой является в лучшем случае квазинаучным делом, даже если к этому привлекаются сами ученые. Авторы одной из первых работ по анализу систем «Отчет о международном контроле по атомной энергии»[7] изложили свою задачу так: «Мы имеем дело не просто с военной или научной проблемой, а, скорее, с проблемой, связанной с искусством управлять государством и свойствами человеческой души». Это замечание показывает разницу между наукой как таковой и анализом систем. Цель анализа систем заключается, скорее, не только в том, чтобы просто понять и предсказать, но и в том, чтобы предложить линию поведения или по меньшей мере дать совет. Следовательно, анализ систем непосредственно подчинен «философии практики» - рассмотрению некоторых разнообразных и сложных насущных вопросов, представляющих практический интерес.
Использование анализа для подготовки тех или иных решений в коммерческой деятельности, в вопросах обороны или государственных делах давно уже стало широко распространенным явлением. Но, даже предположив, что эта «научная» помощь не является полной, если она не включает некоторые рекомендации в отношении курса действий, ее нельзя определить как анализ систем, так как многое из того, что связано с этой помощью (например, то, что выступает под названием статистической теории решений, проектирования методов или контроля качества), находит применение только в очень узкой области. При рассмотрении более широких проблем национальной безопасности или военного планирования (и «искусства управлять государством и свойствами человеческой души») необходим совсем иной подход, и сами ученые оказываются более полезными, чем методы, с которыми их обычно ассоциируют.
Анализ систем - метод более сложный, более емкий, чем метод анализа операций периода второй мировой войны, хотя оба они применяются в военном деле. Во время второй мировой войны ученые занимались вопросами повседневной деятельности военной организации. Они не занимались поиском путей устранения всяких войн, ликвидации возможности их возникновения или предотвращения развязывания войны противником, а если эти меры окажутся безуспешными, то поиском путей выживания в условиях беспрецедентной катастрофы[8]. Например, одной из важных проблем того времени являлось установление оптимальной методики поиска, с помощью которой наши миноносцы могли бы обнаруживать лодки противника, угрожавшие нашим конвоям. Сегодня специалист по анализу систем должен рассматривать подводные лодки не только как угрозу мореплаванию, но и как угрозу для береговых объектов. Чтобы противодействовать этим угрозам, он должен оценить целесообразность использования совершенно новых сочетаний средств обнаружения и перехвата, часть которых еще не создана или даже не разработана, а также соответствующую тактику их использования. Он должен не только рассмотреть возможность того, что миноносец в будущей мировой войне будет служить только средством противолодочной обороны, но и проанализировать многие проблемы, которые в связи с существованием подводных лодок, угрожающих объектам и на земле, и на море, относятся к вопросу сохранения мира на земле. Анализ операций в 1939-1945 гг. был связан в основном с «тактическими» проблемами, касающимися использования боевой техники в операциях ближайшего будущего, или техники, поступающей на вооружение. Специалисты, помогающие сегодня военным, призваны в основном решать чрезвычайно трудную проблему проектирования и разработки систем оружия, которые могут устареть прежде, чем закончится их разработка. Решения, принятые в отношении этого оружия, может быть, скажутся на качестве вооруженных сил не ранее, чем через пять-десять лет, или даже позже. Кроме того, неопределенность в отношении будущего означает, что многие факторы, которые можно считать «данными» при исследовании современных операций, становятся «параметрами» при исследовании будущих операций. Следовательно, количество вопросов, требующих тщательного и полного исследования и истолкования, значительно возрастает. Это относится не только к таким вопросам, как реакция противника, технический прогресс, политическое и экономическое положение, но также и к квазинаучному, полуфилософскому выбору общих целей и к правилам выбора из имеющихся альтернатив. Соображения технологического характера, особенно связанные с быстрым темпом изменения оружия и его почти экспонентным усложнением, в настоящее время так же важны, как и обычные политические, экономические и военные факторы. Излишне доказывать, что эти соображения, особенно если учитывать еще и существование противника, действия которого хранятся в тайне, делают чрезвычайно рискованным любое предсказание об обстановке, в которой должны использоваться оружие или стратегии, и влияние их использования на эту обстановку. В области долгосрочного военного планирования, характерного для анализа систем, необходимо заменить частичные оптимизации компонентов, которые может давать анализ операций, полным рассмотрением, где основное внимание уделяется целостному одновременному изучению каждой крупной относящейся к рассматриваемому вопросу проблемы.
В известном смысле основное различие между анализом систем и исследованием операций, возможно, заключается лишь в придании расширенного значения проблемам во втором случае. Значительная часть работы на раннем этапе направлялась на то, чтобы выделить математические модели и методы оптимизации. Тогда ценили практиков, которые использовали или улучшали математические методы - линейное программирование или теорию массового обслуживания - и находили им новое применение. Эти специалисты обычно ассоциировались с лицами, принимающими решение, знающими, какие у них цели и как подсчитать затраты на достижение этих целей на основе одного четкого критерия. Хотя в анализе систем используются часто те же математические методы, он ассоциируется с таким классом проблем, трудность которых заключается в необходимости решить, что следует сделать, а не просто как это сделать. Поэтому теперь ценят специалистов, которые способны или могут по счастливой случайности понять, что представляет собой проблема. Таким образом, общий анализ, вероятно, будет более сложной и менее ясной и упорядоченной процедурой, редко пригодной для количественной оптимизации. Фактически этот процесс в значительной степени представляет собой синтезирование: среду придется предсказывать, альтернативы проектировать и правила использования изобретать. Поэтому с анализом систем ассоциируют слова и выражения: «широкий», «дальний», «высокий уровень», проблемы «выбора целей» и «выбор стратегии», «суждение», «качественный» и «содействие логическому мышлению». В противоположность этому с исследованием операций связывают выражения и слова «более низкий уровень», «общая максимизация», «измерение», «количественный», «средство завершения» и «оптимальное решение».
Короче говоря, анализ оружия или стратегий будущего представляет собой новый вид проблемы, по существу отличной от любой проблемы, рассматривавшейся анализом операций в период второй мировой войны или даже войны в Корее. Условия анализа систем и исследования операций разные. Для анализа систем имеется больше времени, используются многочисленные вычислительные машины, существует значительное количество данных мирного времени, но фактически нет никакой необходимой информации об использовании систем оружия в боевой обстановке. Характер исследования также разный. Ставятся вопросы различных видов (включая вопрос; в чем заключается вопрос?), должно рассматриваться одновременно большое количество взаимозависимых факторов, не существует очевидных правил выбора одной операции по сравнению с другой и важнейшую часть любого исследования составляют вопросы, связанные с установлением оценки и определением политики.
Для более четкого понимания смысла нашего формального определения рассмотрим относительно узкую проблему, для решения которой, возможно, окажется полезным метод анализа систем: проблему выдачи рекомендации по выбору зенитной ракеты следующего поколения из нескольких возможных ракет. Как сделать лучший выбор? Инженеры обычно рассматривают данные военных летательных аппаратов с точки зрения таких качеств, как дальность действия, скорость, высота полета, скороподъемность, маневренность и точность попадания в цель. Иногда говорят, что отличным аппаратом будет тот, в котором значения нескольких таких параметров работы аппарата будут по возможности более высокими. Но ясно, что это утверждение бессмысленно, так как такие качества не являются независимыми величинами[9]. Рассмотрим, например, системы наведения и управления.
Даже без специального «системного» рассмотрения может показаться очевидным, что если повысить точность попадания нашей ракеты, то будет сбито больше ракет или самолетов противника. Однако отсюда никак не следует, что самая эффективная общая система обороны обязательно будет такой, в которой используются самые меткие ракеты, или где имеется высший потенциал для уничтожения летательных аппаратов противника.
Любые числовые значения, которыми измеряется возможность поражения цели ракетами системы ПВО, должны зависеть, по меньшей мере, от четырех факторов:
1) от количества пусковых позиций ракет, в пределах дальности которых должны летать вторгающиеся в обороняемую зону самолеты или ракеты противника;
2) от количества ракет, которые можно запустить в течение того времени, когда противник будет находиться в пределах дальности действия ракет;
3) от вероятности успешного пуска ракеты и
Повышение точности наведения ракеты, по-видимому, позволило бы увеличить вероятность поражения цели. Но общее улучшение возможности поражения целей наблюдалось бы только в том случае, если бы значение других факторов не понизилось существенно в результате тех изменений, которые необходимы для достижения такого улучшения точности наведения.
Если для повышения точности наведения ракеты необходимо, например, добавить дополнительное оборудование, то в результате увеличения веса ракеты может уменьшиться ее дальность действия или скорость. Это, в свою очередь, может привести к уменьшению количества используемых в бою ракет. Усложнение системы наведения может повести к снижению надежности ракеты. Кроме того, увеличение стоимости ракет с повышенной точностью наведения может привести к использованию меньшего количества стартовых позиций и меньшего количества ракет. Поэтому окончательный выбор проекта должен проводиться на основе компромисса в отношении многих переменных величин. Один рабочий параметр, например дальность действия или точность наведения, не может быть мерой внутренней ценности проекта ракеты.
Анализирующий систему должен придерживаться системного подхода, т. е. рассматривать проблему в целом. Чтобы дать разумную рекомендацию, он должен изучить не только рабочие параметры. Ему следует рассмотреть факторы, влияющие на боевые действия и службу тыла (мобильность, средства связи, запасы, обслуживание и ремонт техники, личный состав и его подготовка). Прежде чем рекомендовать новый вид топлива для ракеты, которое позволит увеличить дальность ее действия, он должен изучить последствия этого решения для службы тыла. Топливо может оказаться настолько токсичным, что потребует необычно сложного оборудования для его доставки и хранения. В этом случае общие характеристики системы могут опять понизиться или повысятся издержки на нее, несмотря на то увеличение дальности действия, которое при этом может быть достигнуто. В наше время - время существования оружия устрашения - необходимо учитывать также некоторые менее очевидные факторы (состояние готовности ракеты, ее уязвимость, помехоустойчивость ее систем), которые могут влиять на действенность фактора устрашения и само оружие, а также определять стоимость системы. Уверенность в том, что после нападения противника можно будет произвести пуск ракеты, может быть, имеет большее значение для национальной безопасности, чем точность ее наведения.
Таким образом, при рассмотрении даже такой довольно ограниченной проблемы, как выбор зенитной ракеты, необходим системный подход. Несмотря на кажущуюся простоту проблемы, легких ее решений найти невозможно. Контекст любого решения, как мы уже показали, должен охватывать все, относящееся к каждому варианту системы. Простейшая категория анализа систем, проиллюстрированная на только что приведенном примере, связана с выбором из сходных по существу вариантов одного, необходимого для выполнения данной задачи. Следовательно, возможные варианты систем ракет могут значительно отличаться друг от друга точностью поражения цели, дальностью действия, полезной нагрузкой и некоторыми другими характеристиками, такими, как состояние боевой готовности. Однако они, вероятно, будут сходны в тех основных аспектах, где неопределенности являются самыми большими, например в соотношении их характеристик в боевой обстановке и на испытательном полигоне, в реакции противника на их разработку и использование и в вопросах их материально-технического обеспечения. Но именно эти неопределенности, рассматриваемые вместе с более важным решением о приобретении оружия такого рода, фактически обеспечивают простоту анализа. Так как эти виды оружия по существу являются сходными средствами для выполнения одних и тех же задач и время их создания примерно совпадает, большая часть неопределенностей, вероятно, будет влиять на все проекты разработки оружия в одном направлении и приблизительно в одинаковой степени. Следовательно, если и не удастся учесть должным образом такие неопределенности, это, вероятно, не помешает провести сравнение видов оружия. Кроме того, в анализе систем, где альтернативы являются относительно одинаковыми, довольно легко принять меры для уменьшения воздействия неопределенности на выбор между альтернативами. Приняв, таким образом, решение о том, что нам необходимо, можно перейти к следующему этапу анализа.
После того как принято решение о целях и определен способ измерения военной эффективности системы, анализ становится анализом эффективности, затрат. Такой анализ обычно выступает в одной из двух эквивалентных форм. Для данного требуемого уровня военной эффективности можно попытаться определить, какой вариант или комбинация вариантов связана с наименьшими затратами, или при определенном уровне расходов установить, какой вариант или их комбинация приведет к максимальной эффективности. Но в любом случае полный анализ потребовал бы проведения многочисленных частных исследований, о которых мы уже упоминали.
С другой стороны, более широкой проблемой анализа систем может быть проектирование всей системы ПВО Соединенных Штатов. Это было бы трудным делом, но не только из-за более широкого диапазона проблемы. Ценность системы ПВО определяется не только ее способностью предотвратить поражение в случае внезапного нападения противника, которое может явиться началом новой мировой войны. В мирное время система ПВО обеспечивает охрану границ и не допускает вторжения противника в воздушное пространство страны. Лучшей защитой было бы предотвращение войны и, если война наступит, недопущение военных действий на территории нашей страны. Однако осуществление любого из этих положений зависит, по меньшей мере, как от имеющейся наступательной боевой мощи вооруженных сил и проводимой национальной политики, так и от состояния ПВО (и может быть, в гораздо большей степени). Поэтому даже проблема нахождения рабочей основы для соглашения о целях и критериях, вероятно, не будет легкой.
Но если допустить, что критерии и цели установлены опытным путем, то останутся существенные практические трудности. Тут необходимо будет распределить ресурсы между вариантами подсистем, выполняющими дополнительные, но по существу различные задачи, например между радиолокаторами и противоракетами. Но даже если мы будем рассматривать оружие, по существу имеющее одни и те же цели (например, зенитные ракеты для ПВО отдельных объектов и зенитные ракеты, предназначенные для ПВО районов), и то возникнут новые трудности, обусловленные тем, что такие факторы, как время оповещения, необходимое для развертывания ракет, целесообразность их применения при разной тактике противника и даже структура их обеспечения могут быть совершенно различными. Уровень знания в отношении различных систем также будет разным. Разумеется, при оценке требований к техническому обслуживанию или надежности самолетов можно использовать большой опыт прошлого. По ракетам же такого опыта не накоплено. Еще более серьезным является влияние неопределенностей в отношении вариантов подсистем, которые способствуют уменьшению ущерба совсем другим образом, например таких подсистем, как укрытия и сигнальные ракеты. Далее, так как лучший способ предупредить нанесение ущерба заключается в том, чтобы не допустить войны, как мы уже об этом говорили выше, при проведении анализа приходится учитывать, как любое сочетание оружия будет сказываться на вероятности возникновения войны, а также на вероятности выживания, если война начнется.
Ясно, что при анализе многочисленных элементов этой более широкой проблемы, часть которых имеет огромнейшее значение, не приходится полагаться на количественные или точные критерии. К сожалению, эта ситуация, вероятно, носит перманентный характер. Следовательно, с этим обстоятельством по необходимости будет связано немало субъективных суждений, и это иногда может привести к полной несостоятельности анализа систем как аналитического метода. Но, несмотря на недостатки, связанные с аналитическим подходом к рассмотрению современной войны (кстати, некоторые из них можно, в конечном счете, исправить), метод анализа систем в том виде, в каком он существует сегодня, может при умелом его использовании давать такие результаты, которые невозможны ни при одном другом методе. Если принять это мнение, а также учесть, что общая обстановка, которая привела к развитию анализа операций во время второй мировой войны, существует и сегодня в промышленности и в военном деле, то, по-видимому, будет полезно и необходимо кое-что узнать о том, как применять этот метод на практике.
Существуют курсы и учебники для подготовки специалистов в области исследования операций и проектирования систем[10]. В них в основном рассматриваются математический аппарат и методы решения проблем, записанные в виде математических символов. Но основные трудности в большинстве случаев анализа систем связаны не со сложнейшими математическими методами, так как более простые и обычные математические методы являются достаточными для решения проблем в весьма многих случаях. Важно отметить, что действительные трудности при попытке проанализировать широкие проблемы, с которыми сталкиваются военные органы и правительство в процессе принятия решений, возникают в ином плане. Они, скорее, относятся к постановке и выявлению сути проблемы, установлению правила выбора альтернатив и интерпретации результатов исследования, чем к использованию исследователем его средств и методов. При использовании математических методов или неумении их использовать возможны неожиданные осложнения, но крупные и часто совершаемые ошибки в большинстве случаев имеют другие причины.
Корпорация РЭНД проводила в течение ряда лет широкий анализ военных проблем. В этот период неоднократно высказывались пожелания, чтобы РЭНД разъяснила методы, применяемые ею в этих исследованиях. Нас это радовало, но нам было нелегко решить, как сделать так, чтобы не предлагать еще одного обсуждения математических методов в ответ на эти просьбы. Хотя мы узнали за время своей работы немало того, что могло бы принести пользу каждому, кто пытается применить анализ в процессе принятия военных решений, однако мы не знаем, как представить в абстрактном виде сводку правил, которые при точном их соблюдении автоматически гарантировали бы плодотворный подход к решению таких широких и сложных проблем, с которыми сталкиваются военные, не говоря уже о деятелях делового мира и членах правительства.
В свете этих трудностей не только в практике проведения анализа, но и в понимании и применении его результатов мы пришли к выводу о том, что серия неофициальных лекций для военных и гражданских лиц, занятых оценкой и использованием аналитических исследований, могла бы в большей степени содействовать надлежащему использованию анализа, чем любое более официальное мероприятие по их обучению применению установившихся методов. Так как основное внимание пришлось бы по необходимости уделить идеям и принципам, мы полагали, что при таком подходе можно почерпнуть сведения, которые нельзя найти в обычных учебниках по исследованию операций.
Поэтому лекции адресовались, скорее, «потребителю» анализа систем, а не его «производителю». Это различие мы проводим потому, что оба они несут разную ответственность перед своими организациями. Человек, ответственный за принятие решений, основанных на анализе, должен прислушиваться к мнению других лиц, не будучи в состоянии проверить источники происхождения этих идей. Таким образом, многие его решения основываются на его суждении о компетентности других лиц, а также зависят от степени понимания того, что они пытаются ему сообщить. Тем не менее, гражданский или военный руководитель, который решается действовать только потому, что ученый или инженер заверяет его в успехе, идет на значительный риск. Он, по меньшей мере, должен задавать вопросы тем, кто дает ему информацию, и пытаться как-то убедиться в том, что представленные ему выводы либо согласуются со здравым смыслом, либо не согласуются.
Предлагаемая читателю книга должна облегчить этот процесс. Она появилась в результате развития представления о возможности оценки качества анализа систем и достаточно уверенного использования его результатов без специальной подготовки в области анализа систем. Командующий авиацией на поле боя может оценивать усилия, затраченные на планирование материально-технического обеспечения боевых действий, и полностью полагаться на это обеспечение, не прибегая к необходимости дублирования каждого этапа его планирования. Наша цель заключается в том, чтобы познакомить именно с этим видом оценки результатов анализа систем, и мы в этой книге очень мало говорим о таких узко специальных вопросах, как теория игр, линейное и динамическое программирование и метод Монте-Карло, которые являются обычными средствами исследователя операций. Эти средства и методы рассматриваются в других работах. Мы же уделяли внимание почти исключительно рассмотрению идей и принципов анализа систем.
Эти лекции, основанные на критическом подходе к роли анализа систем, в некоторых деталях отличаются друг от друга, но их объединяет представление о том, что решение широких военных проблем требует интуиции, умения анализировать, делать выводы, а также то, что модели и результаты вычислений сами по себе не могут давать решений. В лекциях показано, как анализ может способствовать получению необходимых сведений, как он иногда может заменить опыт и, что важнее всего, как он может способствовать обострению интуиции. В целом, в работе сделана попытка показать, что системный, воспроизводимый анализ, разработанный для условий, позволяющих сочетать знания специалистов многих областей науки и техники, может привести к результатам, которые превосходят возможности любого отдельного специалиста.
2. АНАЛИЗ И ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В ВОЕННО-ВОЗДУШНЫХ СИЛАХ
Ч. Дж. Китч
Впервые формальные аналитические методы как средство, обеспечивающее принятие военных решений, были широко применены во второй мировой войне группами экспертов, занимавшимися анализом операций.
Но проводившиеся во время второй мировой войны работы по своему характеру были очень ограниченными. Они делались с учетом применения военных операций в ближайшем будущем, в отношении того, как применять имеющееся вооружение и другую боевую технику. Такой анализ не делался при принятии решений в отношении структуры сил или разработки боевой техники, влияние которых сказывается на вооруженных силах в более отдаленном будущем и которые требуют анализа будущего. Отчасти поэтому работы такого типа были простыми в том смысле, что они учитывали только небольшое количество взаимозависимых факторов. Анализирующий операцию, как правило, мог использовать какую-нибудь весьма очевидную и прямую цель или критерий в качестве обоснования для выбора одного из ее вариантов.
Типичным примером проблемы по анализу операций во время второй мировой войны был выбор строя бомбардировщиков при нанесении удара по целям в глубине Германии. Эта проблема характеризовалась малым количеством переменных величин и очевидным критерием было сведение к минимуму потерь при достижении заданного разрушения или уничтожения цели.
После войны РЭНД и другими организациями были сделаны попытки использовать аналитические методы как средство, обеспечивающее принятие военных решений по проблемам гораздо большей сложности. При описании этих сложных анализов появилась тенденция использовать термин «анализ систем», однако четкой границы между этим термином и термином «анализ операций» нет. И анализ операций, и анализ систем являются попытками применить научные методы к важным проблемам принятия военных решений. Оба типа анализа имеют одни и те же существенные элементы:
- цель или ряд целей;
- альтернативные средства (или «системы»), с помощью которых можно достичь цели. (Этими средствами могут быть различные системы оружия или различные способы применения системы оружия);
- «затраты», или ресурсы, необходимые при использовании каждой системы;
- математическая или логическая модель или модели, т.е. ряд зависимостей между целями, альтернативными средствами их достижения, окружающей средой и ресурсами;
- критерий выбора предпочтительной альтернативы. Критерий обычно устанавливает некоторое отношение между целями и затратами на их достижение, например достижение максимума целей при некоторых предположенных или заданных затратах.
После окончания второй мировой войны произошли важные изменения в методике анализа операций и в его распространении. Мы сделаем краткий обзор методов анализа для каждого рассматриваемого случая.
2.1. Использование анализа при подготовке решений по структуре сил и
разработке вооружения
Решения по структуре сил и разработке вооружения не обязательно связаны с применением аналитических методов, отличных от тех, которые применяются при решении задач операций. Однако эти методы, вероятно, должны отличаться, так как такие проблемы связаны с войнами будущего, а когда мы всматриваемся в будущее, то это сопровождается тем, что в нашем анализе увеличивается количество переменных величин, умножается количество неопределенностей и становятся подходящими различные виды целей. Историческим фактом является то, что попытка применить анализ при решении проблем разработок вооружения (корпорацией РЭНД и другими организациями) привела к существенным достижениям в использовании аналитических методов во всех этих областях.
2.2. Увеличение количества переменных величин
Если мы вместо современных военно-воздушных сил будем рассматривать те, которые появятся через три-пять лет, то в этом случае нам придется учитывать гораздо большее количество различных переменных величин. Все виды величин, которые являются известными для ближайшего будущего, с течением времени становятся переменными величинами. Например, во время второй мировой войны при проведении анализа в отношении строя бомбардировщиков было известно, что будут использоваться бомбардировщики типа В-17, Количество их было известно, цели были заданы, количество бомб известно, сведения об обороне противника известны и т. д. Для будущего эти сведения не даются, они неизвестны.
Эти данные становятся переменными величинами. Некоторые переменные величины управляемы нами, некоторые управляемы противником, а некоторые не подвластны никакому контролю. Но тем не менее все они являются переменными величинами и все они взаимосвязаны.
Для иллюстрации того, как при этом может увеличиться количество сравниваемых систем, рассмотрим относительно простой случай анализа проблемы разработки бомбардировщика, целью которого будет выбор лучшего варианта самолета. Предположим, что мы безжалостно сократим количество необходимых характеристик самолета до трех: скорость, дальность и высота полета. Что еще нам придется принять во внимание при оценке эффективности бомбардировщиков будущего? По меньшей мере, следующее: строй, который они будут использовать, их траекторию полета до цели, обеспечение базами, характер цели, бомбы и противодействие противника. Такой перечень параметров не кажется большим (фактически их должно быть гораздо больше), но если мы ограничимся только десятью параметрами и допустим, что каждый параметр имеет только два варианта значений, то нам уже придется вычислить данные и сравнить их для 210 случаев (210 > 1000). Если допустить, что каждому параметру соответствуют четыре варианта значений, то у нас уже будет 410 случаев (410> 1000000).
Исходя из этих же допущений, можно сказать, что во время второй мировой войны при решении проблемы о строе бомбардировщиков все эти параметры были даны, за исключением строя и, возможно, траектории полета. Поэтому простой переход к будущему (вместо рассмотрения решений об операциях к рассмотрению решений о закупке и разработке боевой техники) может нас привести совсем к другому положению.
Как поступить, когда мы сталкиваемся с необходимостью провести сравнение миллиона или миллиарда или 1033 случаев и сделать расчеты для них? Разумеется, мы разрабатываем более быстродействующие вычислительные машины и приобретаем все больше опыта в использовании их, и я не хочу преуменьшать значение этого прогресса. Но возможности современных быстродействующих вычислительных машин не бесконечны, и при этом обычно возникают новые ограничения. Нам, например, приходится вводить в машину соответствующие данные и зависимости по всем этим рассматриваемым системам. Чем больше количество параметров, с которыми мы имеем дело, тем больше требуется времени и людей для этой работы, а время и люди являются ценными ресурсами, которых всегда не хватает.
И тогда по той или иной практической причине следует большие сложные проблемы как-то упрощать. Нам приходится упрощать практические проблемы, т. е. выбирать те переменные величины, которые особенно важны для принятия решения, над подготовкой которого мы работаем, и опускать остальные. А это требует здравого суждения, так как равносильно принятию решения о том, что имеет важное значение и что неважно в структуре анализа.
Многие примеры анализа систем оказываются непригодными именно в этом отношении. Они или включают массу данных и требуют проведения многих вычислений, которые являются просто излишним грузом, или не учитывается действительно критический фактор, от которого зависит принятие хорошего решения.
2.3. Подробное рассмотрение неопределенностей
Неопределенности также умножаются, когда мы смотрим в будущее. А нам приходится это делать, так как анализ систем всегда имеет отношение не к прошлой войне, а к будущей.
Нам необходимо различать несколько видов неопределенностей.
Первый вид - это неопределенность факторов, связанных с планированием (ожидаемые потери, средняя ошибка бомбометания и многие другие исходные данные в нашем анализе).
Второй вид - неопределенность в отношении противника и его реакций.
Третий вид - неопределенность в отношении вопросов стратегии. Произойдет ли война в период, охватываемый нашим анализом? Будет она всеобщей или локальной? Какие будут политические трудности? Кто будет нашим противником, и кто будет нашим союзником? Можем ли мы положиться на Англию? на Югославию? на штат Мэн? При анализе, касающемся очень близкого будущего, стратегические неопределенности такого вида иногда незначительны, например, при решении типичной проблемы по анализу операций во время второй мировой войны. В более отдаленном будущем эти неопределенности могут стать доминирующими. При анализе структуры сил или проблем разработки боевой техники их нельзя игнорировать. Например, на структуру военно-воздушных сил может сильно повлиять наше мнение об относительной вероятности больших и малых войн. Кто нам может сказать об этом? Вы, может быть, скажете, что президент или комитет начальников штабов. Но правительство или комитет начальников штабов могут лишь повлиять на эту вероятность; вне их контроля па эту вероятность влияют и другие факторы, и анализ каким-то образом должен учитывать все эти возможности.
Четвертый вид неопределенности, которая часто доминирует в проблемах, связанных с разработкой новой техники - это неопределенность в области техники. Например, до тех пор, пока водородная бомба не была испытана, существовала реальная неопределенность в отношении того, будет ли бомба действенным оружием и, если да, то когда. Это обстоятельство глубоко влияло на принятие всяких видов решений и на структуру анализа многих систем оружия. Техническая неопределенность всегда в какой-то степени существует при проведении исследований и разработок.
Наконец, существует статистическая неопределенность, которая происходит от элемента случайности в реальном мире.
Что мы делаем при анализе систем для того, чтобы учесть это обилие неопределенностей? Самый важный совет: не игнорируйте их. Основывать паше решение на каком-то одном ряде «лучших догадок» было бы гибельным делом. Предположим, что существует неопределенность в отношении десяти факторов (например, можем ли мы рассчитывать на заокеанские базы и будут ли перехватчики противника эффективны на высотах около 18 км?), и мы делаем лучшее предположение по всем десяти факторам. Если вероятность реализации каждого из этих предположений составляет 0,6, то вероятность их совместной реализации не превышает 0,005. Если бы мы ограничивались лучшими предположениями, мы бы в этом случае игнорировали результаты с вероятностью появления 0,995.
Проблема разбивается на две части: во-первых, как нам вычислить все «интересные» случайности, - это по существу технический вопрос. И, во-вторых, что значительно труднее, когда мы вычислим их (мы почти всегда устанавливаем, что одна стратегия лучше в некоторых случаях, другая - в других случаях), как выбрать лучшую стратегию? Какое решение можно порекомендовать?
Предположим, мы установили, что система стратегических бомбардировок, опирающаяся на заокеанские базы, будет наиболее эффективна в 1960-1965 гг. Предположим далее, что мы рассматриваем как вполне вероятную, но не как достоверную возможность, будто у нас будут в этот период времени заокеанские базы. Предположим, наконец, что если у нас не было бы этих баз, то система была бы очень плохой. Что нам делать в этом случае?
В частности, мы можем вычислить и привести к максимуму средний, или «предполагаемый», результат. Но мы все знаем недостатки этого метода. Он может привести к выбору безрассудной стратегии и к возможной катастрофе. Вполне возможен выбор системы, которая не хороша в среднем случае, но удовлетворительна во всех интересующих нас случаях. Предполагаемые результаты, во всяком случае, игнорируют то обстоятельство, что мы имеем дело с противником, способным к разумному выбору стратегии.
Теория игр предлагает, чтобы мы в этих условиях добивались «минимакса», т. е. выбрали систему, которая сводит к минимуму самое худшее, что может случиться с нами. Но это тоже не совсем удовлетворительное решение. Во многих случаях этот метод не свободен от противоположной ошибки. Он слишком консервативен, и при нем теряется возможность использовать ошибки противника или то, что нам известно о его склонностях.
Таким образом, удовлетворительного общего решения этой проблемы просто не существует. Разные люди придерживаются разных взглядов на риск, как в отношении своей собственной жизни, так и при принятии решения за нацию. Одни играют смело, другие избегают риска. Что же остается делать человеку, занятому анализом систем? Он часто высчитывает предполагаемые результаты или минимаксное решение или и то и другое, но при интерпретировании итогов своей работы он сознает их минусы. Однако он не останавливается на этом. Имеются особые приемы в области анализа систем, используемые в тех случаях, когда неопределенности имеют огромную важность. Приведем примеры:
а) занимающийся анализом системы пытается изобрести новую систему, которая хороша или почти хороша при наличии заокеанских баз и в то же время достаточно хороша при отсутствии таких баз. Мы называем систему, которая является лучшей в любых условиях, «надежной» или «доминирующей». Редко можно найти истинно доминирующую систему, но иногда, если мы искусны, мы можем подойти к ней близко. Занимающийся анализом систем не ограничивается сравнением известных систем. Наибольшая ценность анализа систем заключается часто в стимуле, который он дает для изобретения лучших систем;
б) если не удается найти доминирующее решение, то приходится вычислять затраты, необходимые для того, чтобы застраховаться от грозящей катастрофы, может быть, как в приведенном выше примере с заокеанскими базами, путем создания военно-воздушных сил смешанного состава, которые будут иметь значительное количество самолетов сверхдальнего радиуса действия. Тогда военно-воздушные силы, принимая оперативное решение, будут, по крайней мере, знать, какова стоимость страховки;
в) если готовится решение по разработке вооружения, то можно рекомендовать разработку таких самолетов и ракет, которые не будут зависеть полностью от наличия заокеанских баз. Обстановка может быть более ясной через несколько лет, когда придется принимать решение о массовых закупках. Мы можем разрабатывать больше типов вооружения, чем приобретать их в большом количестве, и, зная об относительно малой стоимости разработки, мы так и должны поступать. На этой стадии застраховаться дешевле. При проведении анализа необходимо остерегаться безоговорочного ответа на вопрос «или... или», когда лучшим ответом, может быть, является «оба».
2.4. Противник
Главная трудность в решении военных проблем состоит в неизменном отказе противника от сотрудничества. Противник осложняет нам жизнь и затрудняет наш анализ. В ряде случаев учет действий противника является непременным условием для принятия правильного решения, например, в непрекращающемся соревновании между радиопротиводействием и мерами борьбы с ним. Но поведение противника может быть решающим фактором также и во многих менее очевидных примерах. Поэтому существует большой интерес к разработке моделей, которые учитывают и противодействие противника.
Имеется два вида моделей: модели, рассматриваемые теорией игр, и игровые модели (т. е. военные игры).
Теория игр - это такой раздел математики, который изучает конфликтные ситуации. К. сожалению, эта теория все еще не вышла из стадии своего младенческого возраста[11]. Поэтому существует сильная тенденция к тому, чтобы вместо теории игр применять военные игры. Были разработаны игры, которые в отличие от традиционных военных игр позволяют проводить их многими способами, так что можно проверить ряд возможных стратегий в условиях противодействия противника. Военные игры, как и теория игр, далеки от того, чтобы быть вполне удовлетворительным средством, но по другим причинам. Различные игроки играют по-разному, причем некоторые, вероятно, играют слишком хорошо, чтобы представлять национальные правительства. Обычно невозможно проверить, какие факторы являются определяющими для результата игры. Поэтому результаты интерпретировать трудно.
2.5. Учет фактора времени
Во многих военных проблемах решающее значение имеет последовательность событий. Например, должны ли мы приступить к созданию некоторой определенной противоракетной обороны теперь или ждать два года, пока не будет разработана лучшая оборона?
Для рассмотрения таких проблем нам необходимы «динамичные» модели, т. е. такие модели, параметры которых учитывают сроки. У нас есть такие модели, но полное введение времени в них не является ни легким, ни безвредным, потому что:
- это усложняет вычисления из-за увеличения количества параметров, так как в этом случае для каждого периода времени у нас их целый ряд. Поэтому если мы вводим время, то, может быть, нам надо отказаться от чего-нибудь другого;
- усложняет выбор критерия. Решение А может быть лучше для 1960 г. и хуже для 1962 г.; решение Б - наоборот;
- остро поднимает вопрос о нашей способности к прогнозированию. Например, будет ли эта, гораздо лучшая, ракета создана всего лишь через два года?
2.6. Расширение критериев
Выбор целей и критериев часто является центральной проблемой структуры анализа любых систем. Выполнения каких задач мы хотим в действительности добиться с помощью наших систем? Каким образом нам проверить другие системы, чтобы узнать, какая лучше всего отвечает нашим целям?
Мы уже видели, что при решении типичной проблемы по анализу операций во время второй мировой войны из этих затруднений обычно можно было найти довольно простой очевидный выход, так как многое было дано или неизменно. Так, в примере со строем бомбардировщиков мы можем выбирать между строем, который дает максимальное поражение цели при данных потерях в самолетах, и строем, который делает минимальными потери в самолетах при заданном разрушении цели. Эти критерии, хотя и выглядят разными, логически эквивалентны друг другу и поэтому дают один и тот же ответ.
В противоположность этой проблеме рассмотрим проблему выбора бомбардировщиков и ракет для включения их в состав стратегической авиации США в середине 60-х годов. Какие при этом ставятся цели? Выполнения какой задачи мы хотим потребовать от стратегического авиационного командования США? Конечно, быть средством устрашения. Но какого вида? Для предупреждения внезапного нападения на Соединенные Штаты или для предупреждения агрессии на Среднем Востоке? Эти задачи могут весьма по-разному сказываться на составе военно-воздушных сил. Каким образом можно измерить степень устрашения? И будет ли устрашение единственной целью? Очевидно, нет. По возможности мы хотим также, чтобы стратегическое авиационное командование было средством укрепления наших союзов, чтобы оно не вызвало войны по ошибке и чтобы оно эффективно вело борьбу в случае неудачи политики устрашения. Но если мы стоим перед выбором, то нам необходимо иметь критерий или правило, с помощью которого мы, по крайней мере, сможем приблизительно измерить степень устрашения противника.
Ответить на эти вопросы трудно. Но на них приходится отвечать и отвечать правильно, чтобы наш анализ систем чего-нибудь стоил. Вот еще один пункт, где здравое суждение должно пронизывать анализ. Работа над анализом систем с плохим критерием равносильна ответу на неправильно поставленный вопрос. Даже при самых совершенных методах анализа можно избрать критерий для выбора оптимальной структуры вооруженных сил или системы оружия для несправедливой и несвоевременно начатой войны (справедливости ради следует заметить, что ту же ошибку легко совершить и без анализа систем).
В некоторых (фактически в большинстве) сложных случаях поиски какой-то цели и единого критерия слишком трудны. Нам приходится подвергать ряду испытаний наши системы и продвигаться на ощупь к лучшей или хорошей системе, руководствуясь главным образом здравым смыслом.
Длинный перечень трудностей и ограничений позволяет с полным основанием поставить вопрос о целесообразности анализа военных систем.
Первое, что надо подчеркнуть при ответе на него, это то, что почти все эти трудности свойственны самой природе военных проблем. В анализе систем переменных много только потому, что в решении сложных военных проблем многие вещи действительно важны. Реальные проблемы связаны с неопределенностями, которые представляют загадочный противник и нечеткая постановка национальных целей. Нельзя возлагать вину за трудности на аналитические методы.
Прежде чем что-нибудь сказать вообще о полезности анализа систем, мы должны знать, что мы можем предложить взамен. Если мы определяем анализ систем в широком смысле, как включающий в себя разнообразные методы, упомянутые нами ранее, то какова альтернатива? Рассмотрим ее в двух планах.
Система или не система? Если сосредоточиться на втором слове в выражении «анализ систем», то альтернативой системному подходу будет подход несистемный или стремление рассматривать проблему как состоящую из несвязанных между собой частей.
Это различие является вопросом широты контекста. В принципе можно пытаться получить по интуиции ответы в широком или узком контексте или применить анализ в широком или узком контексте.
Было бы неверно утверждать, что широкий контекст хорош, а узкий плох. Все зависит здесь от характера проблемы. Контекст систем может быть тоже широким, и в этом случае приводит к расточительности. Если вы ученый, пытающийся разработать материалы, выдерживающие высокую температуру в ракетном двигателе, ваши шансы на успех будут ограничены той степенью, в какой вы посвящаете время и энергию рассмотрению относительной вероятности больших и малых войн. История свидетельствует, что прогресс в науке и технике почти всегда достигался в очень узком направлении учеными, которые сосредоточивали свое внимание па узких вопросах.
Тем не менее, имеются случаи, когда системный подход, систематическое рассмотрение вариантов в широком плане проливают свет на важные проблемы. Таким случаем является выбор системы авиабаз. Я приведу другой пример, который неожиданно возник несколько лет назад во время изучения проблем обороны корпорацией РЭНД. В то время в соответствии с доктриной боевого использования некоторые истребители-перехватчики несли на себе такое оружие, которое по оценке командования ПВО обеспечивало вероятность поражения перехватчиком каждого второго бомбардировщика противника. Для большинства летных экипажей ВВС вероятность 0,5 представляется весьма внушительной по нормам второй мировой войны.
Что мы обнаружили, когда изучали эту доктрину в контексте систем? По существу следующее:
а) в отличие от обстановки во время второй мировой войны, когда удары с воздуха были непрерывными, на этот раз мы готовились к обороне против одного, в крайнем случае нескольких, массированных атомных ударов;
б) общая стоимость закупки и содержания системы перехватчиков, обеспечивающей вывод самолетов в зону боя и пуск ракеты по бомбардировщику противника, была столь высокой, что даже самые большие расходы на оружие перехватчиков слабо сказывались на общей стоимости;
в) увеличение численности оружия повысило бы вероятность поражения бомбардировщиков противника до 0,75 и незначительно ухудшило бы характеристики перехватчиков;
г) поэтому, очевидно, было неправильно экономить на оружии. Правильное решение заключалось в том, чтобы насыщать перехватчики таким количеством оружия, какое они смогут нести на себе.
Таков был тогда важный результат рассмотрения проблемы систем в широком контексте. При этом фактически не было необходимости в проведении сложных вычислений. Эта проблема стала очень простой, как только вы начали думать о ней должным образом. Анализ систем вынуждает самого исследователя и военных, в интересах которых он ведет анализ, рассматривать всю проблему в контексте систем.
Анализ и интуиция. Теперь обратимся к первому слову в выражении «анализ систем». Альтернативой анализа, как мне кажется, является интуиция.
Главное, что я хотел бы подчеркнуть, - это то, что можно было бы назвать неизбежностью анализа. То, что мы называем интуицией, представляет собой разновидность логического анализа. Она использует в нашем сознании модели упрощенных понятийных копий действительности. И неудивительно, что при рассмотрении военных проблем, как и многих других, иногда полезно подкрепить наш слабый мозг некоторой помощью извне, использовать карандаш, лист бумаги, несколько уравнений, настольную вычислительную машину и в особых случаях сложную статистическую и математическую теорию или быстродействующие машины.
Но я не собираюсь отказываться от интуиции. Человеческий разум без помощи извне обладает весьма замечательным искусством решения некоторых видов проблем. Например, благодаря интуиции была решена проблема коммивояжера. Эта известная математическая проблема долго ставила в тупик математиков. В одном из ее вариантов коммивояжер, выезжающий из Вашингтона, должен посетить 48 главных городов штатов и вернуться в Вашингтон по кратчайшему пути. Оказывается, что число возможных маршрутов составляет 10е2. Несмотря на такое огромное количество вариантов, сотрудники РЭНД с помощью булавок, куска веревки и своей интуиции открыли кратчайший[12] маршрут.
Человеческий ум обладает огромными достоинствами по сравнению с любой машиной, если их рассматривать как соперников или как взаимоисключающие факторы.
По сравнению с машиной ум человека имеет емкую память, которая позволяет ему учиться на своем опыте. У него есть замечательное свойство выделять важные переменные и подавлять остальные. Именно по этим причинам люди превосходят машины в шахматной игре и в военных играх.
При более внимательном рассмотрении становится явным, что, во-первых, неправильно смотреть на интуицию и анализ, на ум и машины как на соперников или взаимоисключающие факторы. При правильном использовании они дополняют друг друга. Мы уже видели, что каждый анализ систем пронизан интуицией и рассуждением. Любое решение, которое кажется основанным на интуиции, вероятно, принимается с помощью своего рода анализа.
Во-вторых, хотя интуиция способна давать удивительные результаты, как свидетельствует решение задачи о коммивояжере, она может также и не принести успеха. Не буду приводить примеров. У каждого читателя есть свои.
В-третьих, недостатком интуиции является то, что без аналитической проверки вы, скорее всего, не знаете, насколько она справедлива. Например, интуиция была достаточно хороша для решения задачи о коммивояжере, но мы не знали об этом до тех пор, пока не решили задачу аналитическими методами. Военная авиатранспортная служба США также не знала о том, что ее распределение самолетов по маршрутам было оптимальным всего лишь в 5% случаев, пока нами не было найдено решение аналитическим путем.
И, наконец, аналитические методы и вычислительные машины позволяют нам делать то, что сделать другим путем было бы невозможно. Может быть, по объему памяти эти средства не имеют преимуществ, но они обладают такими возможностями, каких нет у мозга человека, если ему на помощь не приходит техника. Очевидно, это справедливо в отношении быстродействующих вычислительных машин. Но давайте посмотрим на пример другого рода - на проницательность, основанную на знании теории. Возьмем вновь созданную теорию - теорию игр, над которой я иронизировал как над теорией очень ограниченного применения.
В связи с проводимыми корпорацией РЭНД исследованиями проблем обороны нас долго интересовала задача оптимального распределения ограниченных средств ПВО по объектам неравной ценности. К сожалению, удовлетворительного общего правила мы не нашли, но теория игр дала нам ценные рекомендации и позволила понять суть проблем.
Вот примечательный пример. Предположим, что вы распределили свои средства обороны возможно лучшим образом, а затем получили дополнительные средства обороны. Как вы их разместите?
Так вот моя интуиция (и большинства других людей) подсказывает, что их следует выделить в основном для защиты тех объектов (других городов, портов, авиационных баз и объектов), для обороны которых ранее у вас не доставало средств.
Теория игр доказывает, что такое решение неправильно. Дополнительные средства следует использовать для усиления существующей системы обороны, а не для ее расширения. Вообще, чем больше у вас средств, тем больше должна быть их концентрация.
Узнав об этом парадоксе, вы начнете думать о нем и искать его разумное объяснение. Усиление вашей оборонительной мощи эквивалентно ослаблению наступательной мощи противника. Но по мере ослабления его мощи он вынужден все больше и больше сосредоточивать силы против ваших самых важных объектов, чтобы добиться хоть чего-нибудь стоящего. Поэтому именно вокруг этих объектов вы должны концентрировать свои средства обороны.
Одна интуиция не подсказала бы нам этого, во всяком случае ее определенно недостаточно, чтобы заставить вас действовать таким образом.
2.7. Заключение
В заключение зададим вопрос: помогает ли анализ больше при решении проблем в узком плане, как он обычно применялся учеными, или при решении проблем в широком плане, что представляет собой особую область анализа систем? Исходя из опыта работы, определенно следовало бы сказать, что полезность анализа проблем в широком плане относительно не доказана. Однако разрешите мне указать на причину, почему, когда мы рассматриваем широкие проблемы, полный анализ с использованием ясных моделей может быть особенно важным.
Мы доверяем интуиции человека в той области, в которой этого человека можно считать специалистом. Но при решении сложных проблем в отношении структуры сил или разработки боевой техники мы имеем дело с такой широкой областью, в которой нет истинных знатоков. Анализ систем требует, как правило, учета многообразных факторов в самых различных областях техники, военных операций, тылового обеспечения не только у нас, но и у противника, учета экономических, политических и стратегических факторов и сложных связей между ними. Ни один человек не может быть специалистом более чем в одном или двух разделах области, никто не может быть специалистом в области в целом и в ее взаимосвязях. Поэтому в этой HiOBirgo нельзя доверяться ничем не подкрепленной интуиции одного человека.
На анализ систем следует смотреть не как на антитезу суждений, а как на рамки, которые позволяют использовать суждения экспертов по многочисленным разделам области, чтобы получить результаты, которые выходят за пределы любого отдельного суждения. В этом цель анализа систем и его возможности.
Пример из истории
Э. Квейд
3.1. Введение
Цель и методы анализа систем можно пояснить на примере из истории. Для этого мы выбрали весьма показательный пример проведенного в действительности анализа, который оказал значительное влияние на политическую стратегию США.
Эта работа по анализу систем была начата весной 1951 г. в рамках проекта РЭНД, называвшегося «Выбор и использование стратегических авиационных баз». Работа по существу была закончена через два года и краткий отчет сообщен стратегическому авиационному командованию и штабу военно-воздушных сил США в середине 1953 г. Руководителем проекта был А. Дж. Вольштеттер. Полный отчет[13] опубликован в апреле 1954 г. Этот отчет, первоначально совершенно секретный, в настоящее время уже рассекречен военно-воздушными силами.
Как сообщал журнал «Лайф», ВВС подсчитали, что этот анализ помог сэкономить США приблизительно миллиард долларов. Такое сообщение нуждается в двух замечаниях. Мы, научные работники, по своему характеру осторожнее журналистов в отношении вопросов причинности, особенно в такой сложной организации, какой являются военно-воздушные силы. Истинные причины явлений выявить очень трудно. Но ясно, что вскоре после того, как первые предварительные итоги работы были сообщены ВВС США, в практической деятельности ВВС наметились изменения, которые походили на внедрение рекомендаций, выработанных в результате проведенного исследования. Однако если причина здесь указана правильно, то сумма сэкономленных денег слишком скромная, так как в ней учтена только экономия от затрат на сооружение заокеанских баз и не учтена экономия, связанная с затратами на сооружение гораздо более крупных систем. Но важнее экономии денег было то, что эти изменения привели к еще большему усилению стратегических возможностей США. В данной главе приводятся иллюстрации и выдержки из текста этого отчета.
Изложение материала дается не в том плане, как это было сделано в отчете, представленном ВВС США в то время, и не так, как в письменном варианте этого доклада. Те отчеты были подготовлены для подкрепления выводов, а здесь мы хотим показать методы работы. Вместо того чтобы попытаться дать резюме полного отчета, мы намерены рассмотреть это исследование более пространной указать на некоторые его характерные черты, а также дать примеры используемой в нем аргументации. Цель материала данной главы следующая:
- показать, как была сформулирована проблема и как развертывались работы по анализу;
- указать элементы анализа (альтернативы, цели, издержки, критерии, модель) и показать их взаимосвязь, чтобы читатель мог познакомиться с языком и структурой анализа систем;
- пояснить некоторые примеры компромисса с действительностью в серьезных вопросах, который необходим при построении модели сложного вида деятельности;
- показать, как путем анализа случайности и чувствительности к изменениям удалось преодолеть неопределенность.
Другими словами, в этом материале даются конкретные примеры абстрактных идей, с которыми вас познакомили в предыдущей главе и которые будут рассмотрены в последующих главах.
Между прочим, на этом примере можно увидеть также, на что именно уходят многие часы, которые обычно должны тратиться на исследование системы. Судя по нашему подчеркиванию в лекциях понятий и идей, можно вынести ложное впечатление о том, что если в начале работ должным образом оценить и принять во внимание некоторые основные принципы, то остальное в исследовании придет само собой. Однако на практике все это много сложнее и требует тонкого подхода. Прежде чем продвинуться в самом анализе, необходимо затратить немало труда на поиски фактов, характеризующих данную ситуацию. Так как в большинстве случаев анализ систем есть нечто большее, чем руководство к ясному мышлению, то необходимо добиться реалистического определения количественной стороны вопроса. Объем вычислений зависит от характера проблемы, но в большинстве случаев усилия, которые необходимо затратить на этот аспект анализа, и трудности, встречаемые при установлении фактов, требуют огромного количества человеко-часов. О том, какая работа необходима для проведения крупного сложного исследования, говорят 426 страниц полного отчета о работе плюс многочисленные ссылки на работы, подкрепляющие выводы отчета.
Когда начиналось исследование, не прошло еще и пяти лет с момента организации стратегического авиационного командования США, и оно переживало трудности переходного периода и роста. Стратегическая бомбардировочная авиация состояла из самолетов В-29, В-36 и В-50. Хотя прототип самолета В-47 тогда проходил летные испытания, бомбардировщики этого типа не могли поступить на вооружение до 1953 г., а самолет В-52 все еще был в стадии проектирования.
3.2. Постановка задачи
Работа по анализу была начата по просьбе ВВС США о том, чтобы РЭНД провела исследование проблемы выбора авиационных баз на других континентах. На сооружение авиационных баз конгресс США разрешил израсходовать в 1952 бюджетном году примерно 3,5 млрд. долл., около половины которых планировалось истратить на сооружение баз за океаном.
Однако в скором времени предварительное исследование этого вопроса показало, что основная проблема заключалась не в том, как приобрести, построить и эксплуатировать авиационные базы на территории других стран, а в том, где и каким образом базировать стратегические военно-воздушные силы и как действовать этими силами во взаимодействии с избранной системой баз. Стало ясно, что вопрос выбора баз может решающим образом повлиять на состав и ударную мощь стратегической авиации, а также на общую сумму затрат на нее. Таким образом, было неблагоразумно рассматривать вопрос о базах только в зависимости от экономии на их стоимости. Необходимо было учитывать, как сказывается решение о базах на общей стоимости всей стратегической авиации, как, например, оно скажется на затратах в связи с увеличением дальности действия бомбардировщиков, которые не могут достигать цели без дозаправки топливом, или на маршрутах, по которым должны летать самолеты над территорией противника, на потерях, которые они могут иметь от огня ПВО противника во время полета по этим маршрутам, а также на трудностях, которые могут возникнуть при восстановлении баз после нападения на них противника.
На выбор баз оказывали также влияние типы и количество самолетов, состоящих на вооружении стратегической авиации. Казалось невозможным, чтобы какое-либо исследование могло серьезно повлиять на структуру стратегической авиации, ибо она определяется в основном уровнем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области вооружения, международной обстановкой и позицией конгресса - т.е. величинами, обладающими большой неопределенностью. Поэтому более полезной казалась субоптимизация проблемы, т.е. отработка рекомендаций по базированию авиационных частей, на создание которых можно было надеяться, а не отработка идеальной системы базирования для некой теоретически оптимальной авиации, на приобретение самолетов для которой было мало шансов. Поэтому для ограничения проблемы было решено исходить из структуры военно-воздушных сил, планируемой на период с 1956 по 1961 г,
3.3. Исходные положения
Цель работ заключалась в том, чтобы найти решение, по возможности близкое к оптимальному, но если бы это оказалось слишком трудным, то показать, как можно добиться значительных усовершенствований в планируемой тогда системе. Одно из рабочих правил анализа систем состоит в том, что улучшение существующей системы всегда возможно. Предварительное рассмотрение показало, что и данный случай не представляет исключения.
Было очевидно, что при данном сочетании типов баз и вооружения величина стоимости уничтожения определенного количества целей или при данном уровне затрат абсолютное количество целей, которые можно будет уничтожить, будут существенно зависеть от выявления конкретных целей и их живучести.
Следовательно,
1) на протяжении всего исследования преследовалась цель установить явные различия в относительной стоимости и эффективности альтернативных систем баз, и особенно такие различия, которые имеют шансы сохраняться, несмотря на любое вероятное разрешение этих неопределенностей;
2) при анализе относительных различий было решено искать, скорее, ответ не на вопрос, насколько одна система лучше другой, а на вопрос, какие системы имеют явное преимущество;
3) сравнения должны были делаться с учетом некоторых явных неопределенностей. Например, решено было:
а) испытывать системы для широкого интервала оборонительных и наступательных возможностей противника;
б) рассматривать как одно исследование определение того, какие системы меньше всего зависят от некоторого знания уровня возможностей противника
в) проверять системы по критериям, отличным от тех, которые используются при оценке систем;
г) проверять характеристики систем в разнообразных условиях, в том числе при потере баз по политическим причинам.
3.4. Альтернативы
Исходной точкой для анализа была система баз, предусматриваемая тогда для использования в 1956 г. В этой системе все средние бомбардировщики, составлявшие большую часть ВВС США, и некоторые тяжелые бомбардировщики базировались в Соединенных Штатах в мирное время, но перебрасывались за океан и действовали оттуда во время войны. Другие тяжелые бомбардировщики оставались на базах в Соединенных Штатах после начала войны и использовали базы за океаном только для сосредоточения.
Другие сравниваемые системы делились на четыре большие группы (рис. 3.1):
Следует отметить некоторые особенности. Во-первых, все анализируемые системы, планируемые для использования в период 1956-1961 гг. (не только системы по использованию межконтинентальных бомбардировщиков с дозаправкой топливом в воздухе), предусматривали использование самолетов-заправщиков, как в обычных условиях проведения операций, так и в непредвиденных обстоятельствах. (В большинстве случаев самолеты-заправщики базировались в одном районе с бомбардировщиками, но изучались и другие варианты.) Во-вторых, все системы, а не только системы использования межконтинентальных бомбардировщиков, предусматривали использование баз в континентальной части США в мирное время. В-третьих, все эти системы были смешанного типа, с использованием многих элементов.
Система с вынесенными за океан базами напоминала систему, принятую ранее для стратегических ВВС и включавшую в себя: самолеты-заправщики, районы сосредоточения и авиабазы, как на территории США, так и за океаном.
3.5. Решающие факторы
Приближенный анализ показал, что решение задачи размещения баз определялось: стоимостью увеличения радиуса действия бомбардировщика; схемой ПВО противника; боевыми потерями бомбардировщиков; стоимостью тылового обеспечения, уязвимостью баз и вероятными потерями бомбардировщиков на земле. Стоимость системы, являющаяся функцией этих факторов, была названа стоимостью места размещения, в отличие от стоимости сооружения, зависящей от местных условий, например климатических. Под этим последним термином можно рассматривать изменения в издержках: 1) па проведение операций, обусловленных погодой; 2) на строительство, зависящее от климатических условий, характера местности, наличия местной строительной промышленности и местных строительных материалов, а также наличия сооружений и оборудования базы; 3) на подвоз материальных средств в зависимости от наличия местных конечно-разгрузочных пунктов, а также в зависимости от заготовки предметов снабжения из местных источников; 4) на оборону баз в зависимости от характера местности и от существования средств обороны, таких, как английские и американские системы ПВО.
3.6. План проведения анализа
Хотя разница в затратах из-за влияния местных условий могла быть существенной (при проведении данного исследования были тщательно изучены дополнительные издержки при базировании авиации в Арктике), она не поддавалась представлению в функциональной форме. Кроме того, четыре критических фактора размещения баз представляли дилемму. Соображения политики (как внутренней, так и международной), службы тыла, а также уязвимости баз требовали удаления наших баз от противника на предельное расстояние. Высокие издержки, связанные с увеличением дальности действия бомбардировщиков, и преимущества, которые могла дать траектория маневрирующего полета для обеспечения живучести бомбардировщика, были доводами в пользу близкого базирования авиации по отношению к ее целям. По этим причинам исследование началось с попытки количественно проанализировать, до какой степени изменения в критических расстояниях места размещения баз влияли на стоимость систем и их эффективность в каждом из четырех вариантов систем базирования. Затем результаты этого анализа были применены к конкретной геометрии целей и районов запасных баз с учетом издержек, зависящих от местных условий. Хотя и признавалось, что пригодность базы должна быть связана с типом бомбардировщика, выполняющего данную задачу, однако из-за необходимости ограничения анализа никаких исследований в отношении выбора типов бомбардировщиков не проводилось. Были приняты бомбардировщики, планируемые на 1956 г. Исследовались системы баз и стратегия применения.
Предварительное изучение показывало, что последний из приведенных ранее вариантов (действующие авиабазы на территории США для бомбардировочной авиации, увеличение дальности действия которой обеспечивается путем дозаправки на базах вне континентальной части США) окажется предпочтительным. Поэтому в анализе применялся особый подход: при проведении сравнений предпринимались усилия, не позволявшие делать допущения или оценки, которые оказали бы «поддержку» этой конкретной системе.
3.7. Расстояние от базы до цели. Издержки, связанные с увеличением радиуса полета
Расстояние от самых удаленных передовых баз вне метрополии до целей противника составляло от 550 до 2800 км. От важнейших, планируемых вне метрополии баз цели отстояли на различных расстояниях - от 1500 до 4800 км. Расстояния от баз в континентальной части США до целей, если следовать по маршрутам, вычисленным с учетом снижения наших потерь от средств обороны противника, составляли от 6000 км до значительно более 11000 км.
Исследование началось с изучения ряда общих вопросов, касающихся зависимости стоимости приобретения и применения бомбардировочной авиации от носителя бомбы, радиуса действия бомбардировщика и от избранного метода увеличения радиуса действия.
Было установлено, что затраты на приобретение и применение бомбардировщиков, достаточно больших для того, чтобы достичь целей без дозаправки горючим, увеличивались в ускоренном темпе при увеличении расстояний от базы до цели. Точная степень возрастания издержек зависит при любом данном уровне развития авиационной техники от таких факторов, как тип двигательной установки, полезная нагрузка, крейсерская скорость и скорость полета над целью, высота полета самолета и т. д. Для турбореактивных двигателей она выше, чем для турбовинтовых, а также выше при более высоких скоростях и на крайних (малых или больших) высотах. Чтобы обеспечить межконтинентальный радиус действия у бомбардировщика типа В-47, пришлось бы сделать его огромных размеров, дорогим и уязвимым.
Затраты средств на приобретение и применение бомбардировщиков в мирное время представляют собой затраты на обеспечение боевой готовности, в которых не учитываются потери техники. Если мы примем во внимание потери бомбардировщиков от средств противовоздушной обороны отдельных объектов и районов противника, то боевой радиус действия, для которого проектировался бомбардировщик, также оказывает прямое влияние на рост затрат. При увеличении расчетного боевого радиуса действия бомбардировщика увеличивается его вес и геометрические размеры. В результате увеличиваются возможности его поражения противником[14] Это повышение уязвимости приводит к увеличению стоимости, которая непосредственно зависит от увеличения веса самолета и радиуса его полета.
Изучение следующего поколения самолетов с химическим топливом показало, что сильное влияние боевого радиуса действия на стоимость системы не является лишь временным явлением. Может быть, для компенсации предполагаемых усовершенствований в обороне противника следует стремиться к обеспечению полета самолетов со сверхзвуковой скоростью и на малых высотах. Обычное продвижение вперед в развитии авиационной техники позволило бы улучшить характеристики самолета данного веса и стоимости; однако значение этих улучшений характеристик, в свою очередь, может быть сведено на нет увеличением требований к характеристикам самолета из-за улучшения возможностей обороны. Поэтому получающийся график зависимости затрат на самолеты от увеличения радиуса действия не показал бы никакого заметного улучшения. Иллюстрацией этого положения служит кривая для сверхзвуковых бомбардировщиков, показанная на рис. 3.2. В отличие от других факторов боевой радиус действия еще в течение некоторого времени будет, скорее, более критическим, чем менее критическим.
Изучение возможностей атомных бомбардировщиков и ракет класса «земля - земля» показало, что предполагаемое развитие этих областей техники, вероятно, не приведет к изменению положения и в следующем десятилетии [15].
В результате этого исследования был сделан вывод о том, что до 1961 г., а возможно, и после ни один бомбардировщик не будет в состоянии действовать в полном межконтинентальном радиусе без дозаправки.
Дозаправка в воздухе позволяет обойтись без более крупных, более уязвимых и дорогостоящих бомбардировщиков. Однако влияние радиуса действия на вес системы или ее стоимость (как самолета-заправщика, так и бомбардировщика) все же очень заметно. Стоимость системы возрастает ступенчато (рис. 3.3), соответственно пунктам, где необходимы дополнительные самолеты-заправщики. При все большем увеличении боевого радиуса действия приращения, получаемые от использования дополнительных самолетов-заправщиков, становятся все меньшими, и если учитывать необходимость компенсации влияния, неопределенностей, связанных с неоднократной дозаправкой, то кривая увеличения стоимости системы для данного приращения радиуса действия становится более крутой. Для системы бомбардировщика В-47, дозаправляемого самолетом-заправщиком, в радиусе действия 6500, 7700 и 9600 км эта стоимость соответственно будет в три, пять и в десять раз больше стоимости при радиусе действия 3200 км без дозаправки[16].
Одним из методов удаления действующих авиабаз (и, следовательно, находящихся на базах бомбардировщиков - самого уязвимого и самого ценного элемента системы) от ударных сил противника является увеличение радиуса действия бомбардировщика с помощью создания системы дозаправочных баз. Увеличение радиуса действия при этом достигается с меньшими затратами, чем при использовании самолетов-заправщиков. Если не считать затрат на средства обороны базы и устранение возможных повреждений, которые ей могут быть нанесены, то создание дозаправочной базы, оборудование и обеспечение ее современными взлетно-посадочными средствами и средствами скоростной заправки только на 15% повысит стоимость закупки и использования в течение трех лет авиакрыла самолетов В-47 в Соединенных Штатах.
На рис. 3.3 показана зависимость увеличения стоимости бомбардировщика от удлинения радиуса действия с учетом затрат, необходимых для обеспечения максимального количества самолетовылетов. Когда затраты, связанные с увеличением радиуса действия, очень велики (например, в системе заправляемых в воздухе бомбардировщиков В-47, базируемых на территории США), то доля затрат на закупку и использование самолетов-заправщиков может быть сокращена путем уменьшения числа самолетов в боевой группе, хотя при этом возрастают потери самолетов от противодействия средств ПВО района в расчете на каждую уничтоженную цель. Однако если мы будем рассматривать только стоимость, то меньшее по количеству самолетов подразделение позволит сэкономить больше средств, чем было нанесено потерь, на самолетах-заправщиках в системе, которая предъявляет высокие требования к заправщикам.
Были проведены сравнительные расчеты на модели[17] систем с дозаправкой в полете и на земле. Критерием, используемым для сравнения, было минимальное приращение стоимости, необходимое для того, чтобы обеспечить заданными возможностями военно-воздушные силы и сохранить эти возможности в течение определенного периода. Возможности, период и тип кампании варьировались.
Было установлено, что задача уничтожения стратегических целей противника за летнюю кампанию значительно более трудная и в несколько раз дороже в денежном выражении и в отношении потерь экипажей самолетов, чем при проведении зимней кампании. В этом случае значительная часть систем целей пригодна для действий истребителей днем. Кроме того, время начала боевых действий вполне может зависеть от решения противника, и он получит относительное преимущество, избрав для этого лето. Стратегические цели в Соединенных Штатах расположены в южных широтах, что позволяет противнику совершать нападение ночью как летом, так и зимой. Ввиду того, что решение о нанесении удара, очевидно, будет принято противником, самое неблагоприятное время года для проведения кампании, с нашей точки зрения, возможно, также окажется самым вероятным временем года. Так как военно-воздушные силы должны находиться в готовности в любое время, важным было при подсчете основных расходов исходить из самого худшего (с точки зрения противника самого лучшего) возможного случая.
Издержки, связанные с проведением летней кампании, с целью уничтожения 80% промышленного комплекса противника при использовании системы дозаправки самолетов в воздухе, оказались более чем в три pass превышающими расходы при использовании наземной системы дозаправки самолетов (рис. 3.4). При подсчете этих расходов принимались во внимание подробная география баз, легко опознаваемые точки дозаправки в воздухе, определенные районы сосредоточения, пункты вхождения в зону обороны противника и траектории полета к целям. При проведении этих вычислений предполагалось, что районы обороны противника распределяются равномерно в зоне действия сети системы наведения их истребителей-перехватчиков с земли, и траектории полета при нанесении удара относительно прямые для того, чтобы свести к минимуму количество самолетов-заправщиков, приходящихся на один бомбардировщик в составе ударных сил. (Как будет показано далее, и их оборону, и нашу наступательную тактику можно решительно усовершенствовать, если допустить, что осуществлена перестройка, соответствующая нашей системе баз.) В сравниваемых системах бомбардировщиков использовались идентичные самолеты и действующие авиабазы Соединенных Штатов, но радиус действия самолетов увеличивали в одном случае путем дозаправки в воздухе, а в другом - путем дозаправки самолетов на земле. В случае наземной системы дозаправки при нанесении каждого удара использовались все наличные бомбардировщики. В системе с дозаправкой в воздухе преследовалась задача воздерживаться от использования всех бомбардировщиков, что хотя и было менее дорогостоящим, но в то же время наносило некоторый ущерб гибкости в отношении частоты нанесения ударов и числа целей противника. Возможные потери бомбардировщиков в связи с проведением многократных дозаправок во внимание не принимались.
Вычисления показали также, что: 1) затраты на увеличение радиуса действия при системе с дозаправкой в воздухе были приблизительно в шесть раз больше, чем при системе с дозаправкой на земле; 2) ограничение затрат на увеличение радиуса действия, даже на таком высоком уровне, какой существует в системе с дозаправкой в воздухе, заставляло идти на значительную жертву в виде дополнительной потери бомбардировщиков (стоимостью в 30% стоимости бомбардировщиков, используемых в системе с дозаправкой на земле).
Такая большая разница имела место, несмотря на то, что значительная часть элементов системы бомбардировщиков (бомбардировщики избранного типа и основные базы США), используемых для сравнения, представляла собой постоянные величины.
Было запланировано десять авиационных крыльев истребителей-бомбардировщиков дальнего действия. Независимо от того, применялись ли они в качестве бомбардировщиков, истребителей сопровождения или мишеней-ловушек, их стратегическое использование представлялось практически обоснованным только при базировании в системе передовых основных баз или же при базировании в системе более удаленных основных баз с использованием наземных средств дозаправки за пределами метрополии. Преимущества наземной дозаправки по сравнению с дозаправкой в воздухе, если учитывать эти компоненты запланированного роста авиации, значительно бы возросли.
Анализируя влияние увеличения радиуса полета до целей противника, мы установили желательность действия с баз, которые находятся как можно ближе к этим целям. Но тогда приходилось также учитывать влияние их удаленности от тыловых баз в Соединенных Штатах, а также близости к источнику ударных сил противника. Однако, хотя эти факторы диктовали проведение операций с баз на большом удалении от целей противника, анализ до сих пор предполагал, что особенно дорогостоящим делом является хранение топлива вдали от целей и транспортировка его по воздуху для подачи на бомбардировщик.
Помимо разницы в издержках на проведение кампании, рассматриваемые системы отличались в отношении потерь экипажей, требований, связанных с расщепляющимися материалами, степени уничтожения цели, количества наносимых ударов. Система с дозаправкой в воздухе характеризовалась более медленным темпом разрушения целей и необходимостью нанесения большего количества ударов. По этой причине общие потери в такой системе при полетах с возвращением на базу будут большими. И так как потери при системе с дозаправкой в воздухе превышали потери при системе с наземной дозаправкой, количество носителей бомб, как и самолетов сопровождения, сбитых во время полета к цели, будет также больше. Требования к расщепляющимся материалам в точке сбрасывания бомбы были идентичными. Поэтому для проведения кампании в целом требовалось, если учитывать расщепляющийся материал на бомбардировщиках, сбиваемых истребителями противника, больше расщепляющихся материалов в случае дозаправки бомбардировщиков в воздухе.
Предположения, лежащие в основе предшествующих расчетов по проведению кампании, были благоприятными для наземной системы дозаправки в двух отношениях:
1) исключались издержки, связанные с повреждением баз и обеспечением их обороны;
2) появилась возможность не учитывать издержки, связанные с уязвимостью системы баз для дозаправки.
В дальнейших анализах кампаний предпринимались все попытки устранения этих допущений, так как на той ступени исследования имелись определенные данные, подтверждающие, что системы с наземной дозаправкой лучше других систем.
Другие же допущения обеспечивали преимущество системе с дозаправкой в воздухе. Например, при вычислении затрат не учитывалось влияние следующих факторов:
На этом этапе исследования был проведен ряд испытаний на чувствительность. Испытания предусматривали, например, изучение влияния: 1) проведения повторных полетов к цели; 2) высокой нормы вероятности сохранения экипажей самолетов; 3) десятикратного изменения в предполагаемых потерях самолетов; 4) изменений в соотношении потерь от средств ПВО отдельных объектов и районов обороны.
По существу анализ фактора «база - цель» показал, что расходы в связи с увеличением радиуса действия возрастали очень резко, если осуществление всех функций наземных баз отдалялось на предельные расстояния от целей; в противоположность этому они возрастали весьма умеренно, если на предельном удалении осуществлялись лишь функции, связанные только с хранением и перекачиванием топлива. Было показано также, что при умеренном боевом радиусе действия (значительно меньшем межконтинентального боевого радиуса действия) издержки, связанные с дозаправкой в воздухе, были небольшими и их рост не был слишком резким при незначительном увеличении расстояния.
Эти влияния отразились на расходах по проведению кампании. Кампании рассматривались в очень широком диапазоне изменений параметров, и эти изменения не оказывали влияния на результаты исследования. Однако до сих пор в исследовании не анализировались расходы на средства обороны, необходимые для осуществления функции дозаправки топливом за пределами метрополии. В нем не рассматривались также расходы службы тыла и требования обороны при осуществлении всех функций действующих авиабаз в передовых районах или где-нибудь в промежуточном положении за пределами метрополии. До рассмотрения всех этих вопросов изучалась связь систем баз с выбором альтернативных траекторий полета через районы, обороняемые противником.
3.8. Расстояние от базы до пунктов входа в зону обороны противника.
Стоимость преодоления обороны
Исследование было посвящено изучению влияния места расположения базы на угол входа и длительность полета в зоне ПВО противника и на длительность светлого и темного времени на траектории полета в зоне ПВО. Было показано, что соображения, обусловленные расположением баз, влияли на выбор нашего маршрута к цели и на выбор противником системы развертывания средств обороны.
Предварительное изучение показало, что расстояние, проходимое над средствами обороны противника, и, следовательно, количество бомбардировщиков, теряемых от огня истребителей противника, можно будет уменьшить, если следовать ломаным курсом полета, т. е. отклонить траекторию полета от дуги большого круга, чтобы обойти районы сосредоточения средств обороны противника.
Характерны три типа маршрутов полета в зоне ПВО противника:
Предварительное исследование показало, что, хотя потери, наносимые истребителями, значительно сокращались при проникновении бомбардировщиков в темноте, маршруты, избираемые главным образом на основе этого критерия, не будут оптимальными.
Поэтому в исследовании сравнивались системы, использующие маршруты минимального полета через зону ПВО противника, с системами, использующими прямые траектории полета, которые позволяют свести к минимуму количество заправщиков на каждый вылет бомбардировщика. В обоих случаях предпринималось много усилий для использования маршрутов, позволяющих проводить полет в темноте. При выборе заправляемых в воздухе и базируемых в США самолетов В-47 для нанесения многократных ударов в летней кампании выявилось значительное преимущество использования маршрутов минимального проникновения. Система, использующая для полета бомбардировщиков траектории минимального проникновения, теряла меньше бомбардировщиков от огня истребителей обороны противника, тем самым, позволяя уменьшить количество самолетов до величины, необходимой для обеспечения приемлемой вероятности сохранения экипажей. Наконец, хотя в этой системе на один бомбардировщик приходилось больше заправщиков, в целом она имела меньше заправщиков и позволяла в кампании даже уменьшить издержки, связанные с увеличением радиуса действия.
После этого исследователи приступили к проведению анализа операций за противника, что является необходимым шагом в любом анализе, в котором учитываются возможные контрмеры со стороны противника.
Анализ показал, что противник в свою очередь может усовершенствовать свою оборону, приведя ее в соответствие с нашими наступательными возможностями.
Было установлено, что переориентированная таким образом оборона противника обусловит более высокие потери любых систем бомбардировщиков. Более усовершенствованная оборона, специально учитывающая возможности каждой системы нашего базирования, может добиться еще большего успеха, особенно против системы с относительно большой концентрацией самолетов на пути подхода к целям.
Было найдено, что использование оптимальных маршрутов и профилей полета требует расширения возможностей в отношении увеличения радиуса действия и обеспечивает дополнительные преимущества системам, которые могут получить эти возможности при небольших затратах. Далее, периферийные системы базирования, в отличие от односторонних систем, позволяют, по крайней мере, использовать слабые места противника, а в лучшем случае они заставляют противника рассредоточивать свои средства ПВО.
Смысл проведенного до сих пор анализа можно изложить следующим образом. Во-первых, важно было выработать цельную систему для осуществления многостороннего нападения на систему целей противника. Поступая так, мы заставили бы его распылить свои средства обороны. Это не означает, что при нанесении каждого удара нам действительно необходимо использовать множество траекторий проникновения с многих сторон. Заставив противника распылить свои средства обороны, мы могли бы сосредоточить свои усилия против какой-нибудь части системы целей на некотором небольшом количестве маршрутов проникновения, чтобы использовать преимущества массированного нападения.
Во-вторых, более низкое преимущество системы межконтинентальных бомбардировщиков с дозаправкой только в воздухе, выявленное при изучении влияния изменения радиуса действия на издержки и эффективность нападения, было еще больше подтверждено при рассмотрении недостатка в гибкости, к которому приводит нападающего эта система.
Система с дозаправкой только в воздухе по сравнению с системой периферийных заморских баз менее свободна в своем выборе маршрутов, скорости и высоты для проникновения в пространство противника. Она позволяет провести соответствующее сосредоточение средств и сил со стороны обороняющегося. С другой стороны, исследователи, хотя и проанализировали критически большие затраты на проведение операций без системы баз за пределами метрополии, но пока еще не рассмотрели до конца затраты на проведение операций, связанные со службой тыла, при наличии системы заморских баз. И еще важнее то, что исследователи не принимали полностью во внимание издержки на оборону и предполагаемый ущерб, связанные с уязвимостью заокеанских баз.
3.9. Расстояние от базы до континентальной части США. Издержки на
проведение операций за пределами США
Подробный анализ всех относящихся к этому вопросу факторов показал, что затраты на приобретение и содержание в мирное время авиационного крыла бомбардировщиков в Соединенных Штатах должны быть увеличены более чем на 50%, чтобы покрыть затраты на проведение дополнительных операций с основных баз за пределами метрополии.. Эти затраты были связаны с созданием дополнительных баз, обеспечением театра военных действий и воздушными перевозками. Однако было найдено, что в мирное время разница между системами базирования на заокеанские базы с увеличением дальности снабжения возрастает не сильно. На издержки, связанные с перевозкой грузов и людей и пополнением запасов, увеличение расстояния оказывало лишь умеренное влияние, даже если оно увеличивалось до 16 тыс. км. (С другой стороны, изменения местных условий в отличие от изменения места расположения действительно влекли за собой значительные дополнительные издержки, например на пополнение запасов в Арктике в мирное время.) Дополнительные затраты, связанные с пополнением запасов и нанесением ущерба системе снабжения в военное время, подробно не исследовались, за исключением случая с системой, использующей дозаправочные базы. Для дозаправочной базы было показано, что заблаговременное накопление запаса топлива по умеренной цене освобождает базу от необходимости решать проблему, связанную с потерями наземного транспорта в первые месяцы войны. Для освобождения заокеанской оперативной базы от необходимости решать такие проблемы пришлось бы закупить значительное количество транспортных самолетов.
И хотя в любом случае при включении в систему бомбардировочной авиации размещаемого за океаном компонента требуются дополнительные затраты на содержание баз, воздушные перевозки, накопление запасов военных материалов и т. д., было показано, что гораздо дешевле добавлять дозаправочные базы, чем оперативные базы, даже если пренебрегать соображениями уязвимости.
Анализ показал, что в отношении оборудования, воздушных перевозок и накопления запасов система заокеанских дозаправочных баз значительно дешевле системы оперативных баз, размещаемых 'за пределами метрополий. Дозаправочная база должна помимо заправки топливом выполнять и другие функции, например ремонт самолетов и техническое обслуживание, но цель их ограничена, она сводится только к тому, чтобы обеспечить вылет на цель возможно большего числа самолетов, а те, которые не смогут продолжать полета, направить домой.
Было показано, что выбор между системой оперативных баз за пределами метрополии и межконтинентальной системой с дозаправкой на земле оказывает заметное влияние на выбор места для заблаговременного накопления запасов. Поэтому, как показал анализ, этот выбор необходимо сделать задолго до начала какой-либо кампании.
3.10 Влияние расстояния от базы до границы противника на издержки, связанные с уязвимостью базы
До сих пор исследователи рассматривали операции бомбардировщиков с баз в основном в связи с односторонней войной, в которой противник ограничивается оборонительными действиями. Вне ограничений, обусловленных средствами обороны, которые может использовать противник, исследователи имели право выбора комбинаций баз в зависимости главным образом от соображений аэродинамики, тылового обеспечения, а также политики. Количественной оценки затрат, связанных с наращиванием сил при угрозе нападения противника, не делалось. Этот вопрос был критическим, поскольку уничтожение наших ударных сил, понятно, имело первостепенную важность, и весьма вероятным было, что противник будет иметь возможность нанести удар первым. Ущерб, который могли понести наши силы на земле, затраты на оборону-баз и характер их обороны значительно различались в зависимости от систем баз. При некоторых средствах обороны могла сохраниться только малая часть наших бомбардировщиков, которая была бы в состоянии принять участие в ударах по противнику.
Затем исследователи рассматривали виды обороны, которые будут экономически выгодными для альтернативных систем баз и самолетов, а также в связи с ущербом, который, как можно предполагать, будет им нанесен, несмотря на эту оборону. В этом случае «показателем выживания» этих систем была стоимость систем в расчете на бомбардировщик, годный для использования после нападения противника. Основные альтернативные системы базирования рассматривались совместно с системами дозаправки за пределами метрополии, рассчитанными на исключительно малую уязвимость для нападения противника.
Было показано, что уязвимость системы стратегических баз и меры, предпринимаемые для ее защиты, можно разбить для удобства проведений анализа на следующие пять категорий, соответствующих приблизительно следующим друг за другом по времени фазам нападения:
Рассмотрение первых двух критических факторов (расстояние до цели и маршруты проникновения) показало преимущества базирования бомбардировщиков ближе к цели и ближе к удобным пунктам для проникновения в пространство, обороняемое противником. К сожалению, когда мы находимся близко от противника, очень велика не только наша мощь для нападения на противника, но также и его мощь для нападения на нас. Самым очевидным недостатком системы базирования за пределами метрополии является ее повышенная уязвимость.
Оперативные базы США. Было установлено, что самые важные и легко повреждаемые элементы стратегических сил, базируемых в континентальной части США, не очень уязвимы, если будет выполнен план эвакуации самолетов, личного состава и важнейших материалов стратегической авиации. Однако большое количество американских баз находилось слишком близко к периметру нашей сети радиолокаторов, запланированной на 1956 г., чтобы получить хотя бы близкое к надлежащему предупреждение о нападении с воздуха
Более того, анализ показал, что в случае применения противником запускаемого с подводной лодки носителя ближнего действия с атомной бомбой, вероятно, никакое расширение сети радиолокаторов не обеспечит необходимого оповещения береговых баз. Вычисления показали, что нанесение противником одного массированного удара с больших высот по целям, в том числе по стратегической авиации, в условиях обороны 1956 г. может привести к потере от 75 до 85% средних бомбардировщиков. При надлежащем оповещении о нападении уровень потерь можно было бы уменьшить до 20% и менее. Эти данные получены, исходя из предположения, что противник выделяет 120 бомб для уничтожения стратегической авиации США. Значительно меньшее количество бомб у противника для этой цели могло бы также привести к высокому уровню поражения целей в США, если бы не было надлежащего оповещения о нападении. Помимо определения количества бомб исследователи рассматривали разные оценки количества бомбардировщиков противника, предполагаемые срывы выполнения заданий самолетами и потери, которые могут причинить американские средства обороны.
Анализ сокращения потерь американских бомбардировщиков при получении надлежащего предупреждения о нападении выявил выгоды эвакуации. Осуществление плана эвакуации стратегической авиации позволяло, кроме того, сохранить ремонтный комплект самолетных запасных частей и агрегатов, а также летно-технический состав. Операция по рассредоточению рассматривалась как альтернатива эвакуации или как дополнительная оборона. Однако как замена эвакуации она оказалась неприемлемо чувствительной к количеству бомб противника, выделяемых против стратегической авиации. Как дополнение к эвакуации операция по рассредоточению вела к большим затратам, чем удавалось сэкономить на сохранении бомбардировщиков
Представлялось, где только это было возможным, что меры (например, такие, как добавление радиолокаторов, сокращение времени, необходимого для эвакуации, перевод авиационных крыльев с периферии во внутренние районы), обеспечивающие надлежащее оповещение о нападении и облегчающие эвакуацию решающих элементов ударной силы, были более эффективными и менее дорогостоящими, чем проведение сначала операций по рассредоточению как средства защиты оперативных баз.
В частности, анализ кампании показал, что важно было улучшить план эвакуации стратегической авиации, предусмотрев:
1) ускорение принятия решения об эвакуации стратегической авиации за счет автоматизации подачи команды об эвакуации после получения сигнала предупреждения о нападении, обрабатываемого в результате непрерывной статистической оценки данных о неизвестных самолетах, поступающих от сети наших радиолокаторов. (Анализ показал, что уровень угрозы для начала действий по тревоге Стратегического авиационного командования может и должен быть меньше степени, необходимой командованию ПВО США для объявления своей общей воздушной тревоги, так как это затрагивает многие стороны гражданской деятельности; этот уровень может быть таким, чтобы Стратегическое авиационное командование вводило в действие план эвакуации два-три раза в год);
2) отделение плана эвакуации от плана развертывания бомбардировщиков для нападения и предоставление большего приоритета весьма важной задаче сохранения ударных сил;
Помимо эвакуации рассматривались другие важнейшие меры для обороны баз в континентальной части США, характеристика которых будет дана ниже. Даже с учетом этих мероприятий вероятность эвакуации оставалась достаточно высокой и меры по обеспечению безопасности бомбардировщиков в ряде подразделений меньших, чем авиационное крыло, требовали чрезмерных затрат. Однако рассредоточение бомбардировщиков считалось столь важной задачей, что помимо рассредоточения на аэродромах предполагалось строительство резервных баз на территории США на случай чрезвычайных обстоятельств и рассредоточение самолетов в пределах аэродрома базирования.
Базы за пределами метрополии. Эвакуация не представлялась практически осуществимой для большинства баз за пределами метрополии (передовых или промежуточных) из-за очень малого времени предупреждения о нападении, а также из-за высокой способности противника к нанесению частых ударов и проведению ложных атак. (Недостаток времени на эвакуацию после предупреждения о нападении еще больше сказывался в случае угрозы удара ракетами, запускаемыми с подводных лодок.) Пять шестых проектируемых баз за пределами метрополии находилось на расстоянии не более ста миль от берега моря. Уязвимость частей и подразделений, размещенных на таких базах, была бы очень высокой.
Анализ последствий возможного удара противника атомными бомбами по всей системе основных баз при наличии проектируемых средств обороны ясно показал, что для уничтожения большинства сил, сохранившихся после нападения на Соединенные Штаты (см. рис. 3.6), необходимо всего лишь небольшое количество атомных бомб. (Хотя в качестве меры уязвимости берется предполагаемый процент уничтожения самолетов, боевая эффективность ударных сил должна быть еще ниже из-за потерь в личном составе, в запасе бомб, в оборудовании баз, в запасах топлива, материальных средств и т. д.) Огромные разрушения, предполагаемые при довольно умеренном расходе противником бомб, являлись следствием: 1) концентрации наших стратегических сил на относительно малом количестве баз (разумное распределение предполагаемых сил противника обеспечивало нападение очень крупными атакующими элементами на каждую базу), 2) недостаточного охвата радиолокационными средствами и недостаточной эффективности средств ПВО, особенно на малых высотах (носители бомб имели очень высокую вероятность достижения рубежа бомбометания) и 3) высокой физической уязвимости компонентов системы, которые могли находиться на земле на базах за пределами метрополии в момент нападения (вероятность их уничтожения в случае сброса бомб была очень высокой).
Было установлено, что после начала войны начальная уязвимость авиационных крыльев, размещенных на базах за пределами метрополии, решающим образом зависит от длительности пребывания самолетов на базах до нанесения первого удара США. Можно предпринять меры по сокращению этого времени, но даже и после нашего первого удара самолеты В-47 на базах за пределами метрополии подвергнутся неоднократным ударам самолетами противника, несущими фугасные и атомные бомбы. Анализ показал, что части и подразделения, заменяемые за пределами метрополии в момент начала боевых действий, вероятно, должны понести огромный урон сразу.
Анализ показал также, что можно уменьшить высокую уязвимость, которую имели авиабазы, расположенные за пределами метрополии, даже при очень небольшом количестве средств нападения противника. Выделяя за счет сокращения ассигнований на приобретение бомбардировщиков больше средств для системы активной и пассивной обороны, мы могли бы увеличить общее число бомбардировщиков, сохраняемых в любых условиях, за исключением условий, характеризуемых весьма высокой интенсивностью бомбовых ударов.
При проведении последнего сравнения рассматривалась усовершенствованная система оперативных баз за пределами метрополии. Были рассмотрены три класса мер пассивной обороны, описанных ниже. К этим мерам относились увеличение количества баз, передислокация баз и изменения внутри баз (рассредоточение обеспечивающих средств, увеличение их защищенности.) Первые два из этих мероприятий потребовали бы коренного изменения системы баз в целом. При этом указывалось, что одно из них, а именно передислокация баз, могло повлиять на возможности оповещения, а также на вероятные размеры нападающих сил противника. Второе повело бы к увеличению количества бомб противника, необходимых для нападения. Третье вынудило бы его изменить если не количество, то мощность бомб.
Пассивная оборона. Увеличение количества оперативных баз. Так как за пределами метрополии эвакуация обычно практически неосуществима, следовало рассмотреть возможность дробления баз. Защита бомбардировщиков таким путем потребовала бы создания многих оперативных, баз.. На большом участке значений возможного количества бомб противника, которые могут быть направлены против наших стратегических сил, имелся бы чистый выигрыш в количестве самолетов, сохраняющихся после боя, даже если дополнительные расходы на создание отдельных баз приведут к приобретению меньшего количества самолетов. Однако при рассмотрении этого проекта исследователи не могли иметь надежной информации о том, какими будут возможности противника в 1956 г.
Пассивная оборона. Передислокация оперативных баз. Передислокация баз отстаивалась как мера, которая может противодействовать некоторым угрозам для оперативных баз, расположенных в континентальной части США. В применении к базам за пределами метрополии эта мера привела бы к появлению системы промежуточных оперативных баз, упоминаемых ранее. Она фактически уменьшила бы количество самолетовылетов, которые противник мог бы организовать при определенных ударных силах.
Это было бы большим плюсом при нанесении удара фугасными бомбами, но мало что дало бы при атомном ударе. Для уничтожения открытых целей, таких, как бомбардировщики, захваченных врасплох на земле, нет необходимости в повторных самолетовылетах с атомным оружием. Так как системы промежуточных баз не находились в глубине зоны действия радиолокационной сети США, подкрепленной самолетами-истребителями, эвакуация как средство обороны будет для них невозможна. Поэтому они будут не менее или немногим менее уязвимы при атомном нападении, чем системы передовых оперативных баз, расположенных за пределами метрополии.
Пассивная оборона. Изменения внутри базы. Ни одна существующая стратегическая база специально не проектировалась так, чтобы снизить ущерб в случае атомного удара. Анализ показал, что атомная бомба среднего калибра (40 кт), сброшенная с учетом вероятной круговой ошибки, равной 1200 м, приведет к разрушению и серьезному повреждению от 80 до 100% всех самолетов, сооружений, запасов, а также к аналогичным потерям среди личного состава на базах в континентальной части США и на большинстве баз за пределами метрополии. Ущерб, наносимый многим элементам баз, можно уменьшить путем местного рассредоточения и использования укрытий, предохраняющих от взрыва. Рассредоточение самолетов по периметру наших баз уменьшило бы предполагаемые потери самолетов почти в два раза в случае нанесения удара одной бомбой в 100 кт. Далее в анализе показывается, что некоторые из перечисленных оборонительных мер были относительно недорогими и, по крайней мере, обеспечили бы защиту в условиях использования бомб среднего калибра. Однако их эффективность зависела от ограничений в количестве используемых бомб. Исследователи нашли, что такие методы окажутся неподходящими для обеспечения защиты наших бомбардировщиков при сбрасывании бомб с атомным зарядом большой мощности при нормальной точности. С другой стороны, было показано, что они играют важную роль в защите наиболее важных объектов и оборонительного вооружения базы. Усиление защиты важнейших сооружений и оборудования против возможного нападения с целью вывода из строя базы, как. показал анализ кампании, было бы полезным даже при наличии у противника больших запасов термоядерного оружия.
Активная оборона. Исследования показали, что эффективность планируемых активных оборонительных действий можно несколько повысить путем расширения зоны радиолокационного наблюдения, особенно на малых высотах. Зона наблюдения над океаном была неудовлетворительной и большинство проектируемых передовых оперативных баз находилось в пределах стомильной зоны от берега моря, что делало особенно неэффективной ПВО районов. Добавление оборонительного оружия такого типа, который тогда планировался, для достижения более высокого уровня обороны стоило примерно столько, сколько нужно было затратить на защиту личного состава и сооружений на земле.
Потери на земле можно было бы значительно сократить, используя более совершенные средства ПВО. Однако анализ показал, что во всех случаях эффективность активной обороны заокеанских баз решающим образом зависела от характеристик и количества носителей, тактики и мер противодействия, применяемых противником. Ввиду неопределенностей в отношении эффективности различных мер активной обороны представлялось очень рискованным защищать базы в основном активными средствами.
Планы восстановления объектов, подвергшихся нападению. Еще один раздел исследования был посвящен проблеме восстановления объектов, подвергшихся нападению. Было показано, что выполнение планов мероприятий по восстановлению объектов, подвергшихся нападению, позволяет в значительной степени уменьшить влияние нанесенного физического ущерба базе на ее эффективность. В случае нанесения удара атомной бомбой по базе, возможно, придется у большого количества самолетов заменить те детали и части, которые, вероятно, будут повреждены взрывной волной (плоскости управления, люки бомбовых отсеков, наружные пластмассовые покрытия). Так как обычно эти части не заменялись в большом количестве, больших их запасов на базах не создавалось. Однако создание таких запасов не потребовало бы больших затрат, а отсутствие их могло бы на недели и, может быть, на месяцы обречь самолеты на бездействие.
Помимо мер по дезактивации важными мерами, необходимыми для решения проблемы, связанной с выпадением на аэродромах базирования радиоактивных осадков, как показало исследование, являются: 1) эвакуация на запасные базы и перерыв в эксплуатации пораженных баз (вследствие быстрого радиоактивного распада такой перерыв может быть невелик при условии кратковременного воздействия радиоактивных материалов) и 2) сокращение времени пребывания людей и техники в зараженной зоне за счет перебазирования на запасные площадки и использования основного аэродрома только при крайней необходимости. Были рассмотрены и найдены полезными другие меры, в том числе дублирование важного оборудования и сооружений баз, подготовка и обучение бригад для ремонта повреждений и создание условий для неотложного строительства с целью замены разрушенных объектов.
Было установлено, что сочетание мер активной и пассивной обороны лучше любой одной оборонительной меры для обороны системы оперативных баз за пределами метрополии. Факторами, ограничивающими выбор имеющихся возможностей, являлись обслуживание баз и приобретение участков земли под базы. Сравнение ранее запланированной системы с системой заокеанских оперативных баз, модифицированной для уменьшения уязвимости, показало, что количество бомбардировщиков, могущих быть использованными для ведения боя, возрастает при выделении добавочных средств (при постоянном уровне расходов) на осуществление дополнительных мероприятий активной и пассивной обороны, включая местное рассредоточение и защиту от ударной волны, усиление средств перехвата и непосредственной ПВО отдельных районов и расширение зоны действия наземных и бортовых радиолокационных средств дальнего обнаружения (рис. 3.9). Хотя было установлено, что затраты на каждый приобретаемый бомбардировщик увеличиваются на 30%, издержки на каждый бомбардировщик, сохраняемый для ведения боевых действий (вместе со средствами обеспечения), уменьшались на 35%. Это сочетание оборонительных мер не рассматривалось как оптимальное, так как имелось огромное разнообразие более выгодных мер для различных районов базирования за пределами метрополии.
Предпочтительные оборонительные меры. Первоначально казалось, что уязвимость соединений Стратегического авиационного командования США, размещенных на базах в пределах метрополии, до переброски их на базы за пределами метрополии будет невелика, ибо они могут быть заблаговременно предупреждены о нападении противника. Хотя для многих частей такое предупреждение не планировалось, его можно было легко обеспечить с помощью предложенных мер. Затраты на их осуществление были бы невелики по сравнению с предотвращенным ущербом.
Анализ кампаний показал, что уязвимость заокеанских оперативных баз, вероятно, будет весьма высокой. Можно было понизить эту уязвимость, применяя меры, описанные выше, однако успех таких оборонительных мер решающим образом зависел от возможностей противника. Можно было также понизить уязвимость, применяя отличную коренным образом систему стратегических баз, в которой используются оперативные базы в США совместно с дозаправочными базами, расположенными за пределами метрополии. Как и меры по эвакуации в Соединенных Штатах, эта система наземной дозаправки за пределами США сделала бы невероятным захват врасплох наших бомбардировщиков на земле. Было установлено, что на вероятность успеха в случае применения мер, которые уменьшали бы возможности нашего нахождения на базах в момент, когда бомбардировщики противника достигли бы рубежа сбрасывания бомб, сравнительно мало влиял широкий диапазон изменения возможностей противника.
Оборона дозаправочных баз, расположенных за пределами метрополии. Затем была изучена стратегическая система, в которой единственным элементом, расположенным за пределами метрополии, являлись дозаправочные базы. Предполагалось, что система дозаправочных баз охватывает все базы, планируемые в то время для использования в качестве дозаправочпых и оперативных баз.
Подробное рассмотрение заокеанских дозаправочных баз показало, что экономически выгодно оборону осуществлять, если: 1) иметь гораздо больше баз, чем это требовалось для обеспечения полетов; 2) уменьшить период пребывания самолетов на базах (до 2-3 часов для баз, находящихся поблизости от территории противника, для более удаленных баз периоды безопасного пребывания были более продолжительными); 3) снизить физическую уязвимость путем рассредоточения, дублирования и обеспечения защиты от воздействия ударной волны минимума необходимых сооружений и оборудования; 4) обеспечить активную оборону, даже если базы не заняты (10 крыльев перехватчиков и 35 дивизионов зенитных ракет), а когда некоторые базы заняты самолетами, сосредоточить истребители (и дополнительно 10 крыльев истребителей сопровождения) в месте нахождения самолетов; 5) создать службу ремонта и восстановления поврежденных объектов. Большое количество таких баз, хорошая защищенность немногих стационарных сооружений и сила активной обороны сделали бы эти базы невыгодными целями (даже если предположить наличие у противника большого запаса атомных бомб и многих дальних бомбардировщиков), когда на них нет бомбардировщиков.. Даже если нападение совпадет с моментом максимального сосредоточения, риску уничтожения подвергнется только совсем небольшой процент наших самолетов; при некоторых вариантах нападения этот процент будет сопоставим с процентом неэвакуируемых самолетов на наших внутренних базах США, получивших надлежащее предупреждение о нападении. Более того, даже допустив возможность получения противником обширной разведывательной информации, мы могли бы путем обманных операций, случайной стратегии и других подобных действий значительно снизить вероятность нападений в период максимального сосредоточения самолетов. Ложные действия, дополненные установкой таких устройств, как макеты самолетов В-47, на базах дозаправки и при наличии активной обороны могли бы привести к большому расходу противником бомб и бомбардировщиков.
Базируемая на территории США бомбардировочная авиация, действующая при поддержке системы дозаправочных баз за пределами метрополии, обороняемой таким образом, понесла бы чрезвычайно малые потери на земле по сравнению с авиацией, базируемой за пределами метрополии. Намечаемая система оперативных и дозаправочных баз потребовала бы только небольшого расширения и модификации для приспособления ее к такой роли. Как в тактическом, так и в политическом отношении создание системы хорошо защищенных дозаправочных баз за пределами метрополии осуществимо. Более того, дозаправочные базы (как и оперативные базы на территории США, но не оперативные базы, расположенные за пределами метрополии) не привели бы к резкому увеличению уязвимости даже при очень большом увеличении количества бомб и носителей, предназначаемых противником для нападения на стратегическую авиацию США.
Выводы по разделу обороны баз и предполагаемому ущербу. В исследовании были сделаны следующие выводы:
1. Неизмененная система оперативных баз, расположенных за пределами метрополии, стала бы чрезвычайно уязвимой в расчетный период.
При сравнении разрушительной мощи самолетов В-47 в зависимости от четырех основных вариантов, систем их базирования важно было учесть издержки, связанные с проведением соответствующих мер по обороне баз, а также нательной системы США. Каждая система сопоставлялась с обороной и наступлением противника и развертывалась так, чтобы использовать основные его слабости. С другой стороны, сочетания бомбардировщиков с заправщиками, маршруты передислокации и прорыва и средства активной обороны выбирались таким образом, чтобы использовать преимущества каждой системы и уменьшить затраты на создание сил, обеспечивающих решение поставленных задач. Были уже рассмотрены соответствующие дополнительные меры обороны для систем заокеанских оперативных баз и баз дозаправки. Во всех системах базы США находились в районах, прикрытых сетью раннего предупреждения. Затраты на эту оборону, а также стоимость ущерба, нанесенного наземным целям, предполагаемого для каждого варианта бомбардировочной авиации и количества бомб противника, включались в общие затраты, необходимые в каждой системе для уничтожения различных групп целей противника.
Хотя бомбардировщики и место расположения оперативных баз США были одинаковыми во всех сравниваемых системах, разница в затратах на проведение кампаний была разительной. Оказалось, что система межконтинентальных бомбардировщиков с дозаправкой только в воздухе была значительно хуже системы межконтинентальных бомбардировщиков с дозаправкой на земле. Рассмотренная система с использованием передовых заокеанских оперативных баз оказалась при малом количестве сил и средств, вводимых противником в действие против стратегической авиации США, по эффективности промежуточной между обеими системами межконтинентальных бомбардировщиков. Однако затраты на нее и ее эффективность оказались очень чувствительными к количеству и калибру бомб, вводимых противником в действие. При большем количестве и калибре бомб противника затраты на систему достигали затрат на систему межконтинентальных бомбардировщиков, дозаправляемых в воздухе. Система промежуточных заокеанских оперативных баз, сочетавшая высокие издержки при увеличении радиуса действия бомбардировщиков, которые отличали систему межконтинентальных бомбардировщиков, дозаправляемых в воздухе, и уязвимость системы передовых заморских оперативных баз, выглядела хуже всех других систем. Она была дорогостоящей при низком уровне сил и средств, вводимых в действие противником.
Эти выводы относятся к такой кампании, в которой при системе заокеанских оперативных баз и в системе с дозаправкой самолетов в воздухе бомбардировщики задерживаются на базах для сокращения издержек на их обеспечение, а также для уменьшения затрат, связанных с потерями на земле и т. д. Если бы, в соответствии с концепциями военно-воздушных сил в то время, были использованы почти все готовые к бою бомбардировщики, то низкое качество обеих систем стало бы еще заметнее.
3,12 Неопределенность в оценке возможностей противника
Так как во всех системах использовались однотипные бомбардировщики, на результатах анализа не сказывалось влияние больших изменений в суммарных возможностях обороны противника, но на них в какой-то степени влияло распределение средств обороны противника между ПВО района и непосредственной ПВО отдельных объектов. Считалось, что предполагаемая непосредственная ПВО отдельных объектов относительно лучше предполагаемой ПВО районов, но поправка в сторону снижения еще больше ухудшила бы относительное положение системы, предусматривающей заправку в воздухе, и потому не изменила бы полученных результатов. Уже было показано, что эффективность системы заокеанских оперативных баз, вероятно, будет заметно изменяться в зависимости от наступательных возможностей противника (например, в зависимости от количества атомных бомб, предназначаемых для нанесения удара по нашим базам), в то время как на эффективность системы, предусматривающей заправку на земле, это изменение относительно не повлияло бы.
При изучении кампаний, проводимых при наличии резервов для компенсации потерь в воздухе и на земле, считалось, что потери, наносимые противником, были такими, какими они предполагались на основе нашей оценки его возможностей. Даже в итогах приводимого ранее анализа, где рассматривался круг возможностей противника и соответствующие наши потери, в каждом случае предполагалась правильной оценка наших потерь. Поправка на реальные неопределенности, связанные с подготовкой к кампании против противника, в отношении которого у пас имеются неполные разведывательные данные, еще больше ухудшила бы качество всех систем, где наблюдалась большая разница между затратами на технику, состоящую на вооружении и в резерве, так как уже нельзя было больше исходить из того, что будут точно накоплены необходимые резервы. Подчеркивалось, что это будет, скорее, поправкой на недостаточность наших разведывательных данных о будущих потерях, чем на разницу в самих потерях. Рис. 3.12 показывает соотношение целей, уничтоженных при использовании каждой рассматриваемой системы, если все они подготовлены для ведения боевых действий в условиях определенных наступательных возможностей противника (тех же, что предполагаются на диаграмме в правой части рис. 3.12), но фактически оказалось, что возможности противника отличаются от тех, которые мы предполагали.
Было показано, что предпочтительная система, т. е. система, предусматривающая дозаправку на земле, более осуществима по сравнению с системой, предусматривающей дозаправку в воздухе. Последней для уничтожения одной и той же системы целей требовалось больше бомбардировщиков, гораздо больше заправщиков (до 1700 самолетов типа КВ-36), больше баз на территории США и больше денег на строительство, чем планировалось. Предпочтительной системе требовалось примерно планируемое количество бомбардировщиков и несколько меньше заправщиков. Для предполагаемых заокеанских дозаправочных баз использовались намеченные участки и их легче было бы заполучить и использовать исключительно для целей дозаправки, а не боевого применения. Усовершенствованной системе заокеанских оперативных баз требовались оперативные базы во многих районах, не планируемых для этой цели. С ней было также связано использование гораздо большего количества бомбардировщиков, чем в системе, предусматривающей дозаправку на земле.
3.14. Кампании при постоянной величине расходов
До сих пор сравнения проводились на основании относительных затрат на альтернативные системы, которые должны были выполнять одну и ту же определенную задачу по уничтожению целей. Исследователи использовали и обратный критерий - они сравнивали системы с расходом одинаковых средств по относительному количеству целей, которые эти системы могли бы уничтожить. В этом случае наблюдаемая разница резко возрастала, что было следствием превышения уровня возможностей противника: системы, которые позволили бы выделить значительную часть предоставляемых для них средств на приобретение бомбардировщиков сверх минимума, необходимого для «насыщения» ПВО, достигли бы большего, чем пропорциональное увеличение количества уничтоженных целей. В системе межконтинентальных бомбардировщиков, дозаправляемых в воздухе, приходится большую часть ее бюджета потратить на приобретение небоевых элементов, а именно заправщиков. В системе заокеанских оперативных баз приходится расходовать много средств на материально-техническое обеспечение, средства активной и пассивной обороны и на приобретение бомбардировщиков, которые подвергнутся уничтожению на земле. В системе промежуточных баз деньги тратятся равномерно па все упомянутые элементы.
Характерное различие в распределении средств на закупку между боевыми и небоевыми элементами являлось причиной весьма разительной разницы во времени проведения кампаний.
3.15. Гибкость системы и время кампании
Было показано, что бомбардировщики, действующие на межконтинентальных дальностях, имели меньше самолетовылетов по сравнению с самолетами, действующими с передовых баз. В случае использования системы, предусматривающей проведение дозаправки на земле, это не приводило к увеличению продолжительности кампании по сравнению со случаем использования системы заморских баз. И в системе заокеанских оперативных баз и в системе, предусматривающей дозаправку в воздухе, количество боевых самолетовылетов при использовании тактики выдерживания бомбардировщиков в резерве ограничивалось возможностями обеспечения вылетов (в одном случае наличием заправщиков, в другом - наличием заокеанских оперативных баз, службы материально-технического обеспечения и средств активной обороны). Усиливать службу обеспечения до такой степени, когда все имеющиеся бомбардировщики можно поднять в воздух для нанесения одного удара, - чрезвычайно дорогостоящее мероприятие. Для системы, предусматривающей дозаправку на земле, было вычислено, что дополнительные затраты на обеспечение одновременного вылета всех самолетов являются умеренными. Не требующие больших затрат дополнительные средства обеспечения позволили бы увеличить потенциальное количество боевых самолетовылетов в системе, предусматривающей дозаправку на земле, а также закончить кампанию не только при меньших затратах, но и за такой же срок, что и при любой другой системе. Короче говоря, система, предусматривающая дозаправку на земле, имела бы заметное преимущество по гибкости в отношении масштабов наносимого удара, по темпам нанесения ударов и количеству атакуемых целей. (Эта система имела также большую гибкость в выборе маршрута полета и в выборе профиля полета.)
Системы заокеанских оперативных баз имели преимущество в том, что обеспечивали выполнение полета до цели за более короткий период времени, что, казалось, позволяло производить каждому бомбардировщику больше вылетов. Однако в исследовании было указано несколько моментов, которые следовало бы отметить.
Во-первых, значение большого количества самолетовылетов для проведения атомной кампании в третьей мировой войне при нанесении удара по промышленным объектам было бы гораздо меньшим по сравнению с кампаниями второй мировой войны, в которых применялись фугасные бомбы. В кампаниях второй мировой войны ущерб наращивался постепенно, каждый раз понемногу, и восстановление поврежденных объектов было относительно недолгим делом. (Уменьшение значения большого количества самолетовылетов видно было в желании военно-воздушных сил обеспечить возможность нанесения межконтинентальных ударов.)
Во-вторых, пропорциональное увеличение самолетовылетов при уменьшении дальности полета до цели ограничивалось рядом трудностей, самой важной из которых было влияние атак противника на наши средства обеспечения вылета самолетов. Это фактически могло бы даже обратить преимущество в недостаток. Однако, даже если мы предположим, что количество самолетовылетов отдельных бомбардировщиков, действующих с заокеанских оперативных баз, в два раза превышает количество самолетовылетов таких бомбардировщиков, базируемых в континентальной части США, анализ кампаний показал, что при использовании системы базирования в континентальной части США с дозаправкой на земле можно достичь более высокой степени уничтожения целей при постоянной величине расходов. Основная причина этого уже указывалась. Система заокеанских оперативных баз не позволяла тратить достаточное количество средств из ее бюджета на приобретение бомбардировщиков, характеризуемых гипотетически большим количеством самолетовылетов. При этой системе приходится распределять ее бюджетные средства на материально-техническое обеспечение, оборону и приобретение бомбардировщиков, многие из которых, вероятно, будут уничтожены на земле, прежде чем смогут вообще подняться в воздух.
3.16. Операции с заокеанских баз после проведения кампании против авиации противника
Анализ ясно показал, что рост возможностей противника по нанесению атомного удара делает действия стратегической авиации с заокеанских баз неприемлемо рискованными. А как в отношении возможностей проведения стратегических операций после уничтожения военно-воздушных сил противника? Возможные затруднения в проведении успешной кампании против авиации противника выявились при рассмотрении осуществимости успешной обороны нашей собственной стратегической авиации. Бомбардировщики противника могут базироваться в глубине своей территории в зоне действия сети своих радиолокаторов и получить вполне достаточное предупреждение о нападении, которое позволит осуществить их эвакуацию. Северные периферийные базы могут использоваться только для сосредоточения, а важнейшие сооружения и объекты могут быть укреплены так, что сделают затруднительной кампанию по подавлению баз. При крайней необходимости противник мог бы использовать большое количество запасных баз. Далее, кампания, при которой требуется сделать безопасным постоянное пребывание самолетов на заокеанских базах, была бы более широкой, чем та, которая тогда обычно понималась под названием контрудара по ВВС (для ослабления удара противника по континентальной части США.) Так как значительная доля этих баз может находиться в радиусе действия бомбардировщика противника и даже в пределах дальности его истребителей, необходимо было только полное уничтожение всей авиации противника. Наконец, у нас был недостаток по сравнению с противником в том, что мы имели относительно неполную информацию о местоположении и функционировании его авиационных баз. По этим причинам к тому времени, когда операция по уничтожению средств доставки атомных бомб противника была бы осуществлена в какой-либо значительной степени, основные промышленные объекты, которые имеют гораздо меньшую защиту, были бы уничтожены. (На это указывают итоги рассмотрения нескольких комплексных кампаний по уничтожению стратегической авиации и промышленности противника.)
Можно предполагать, что часть нашей стратегической авиации, оставшаяся после понесенных потерь, в это время будет значительно меньше всей имевшейся стратегической авиации, и очень важно отметить, что так как к этому времени наша основная стратегическая задача по нанесению атомного удара будет осуществлена, то будет безопасным перебазировать авиацию для ведения дальнейших боевых действий на заокеанские базы.
3.17. Ограничения эффективности систем и их гибкость
Выводы, представляемые здесь, получены при сравнении кампаний, в которых многие элементы были изменяемыми, а некоторые постоянными. В плане проведения кампании в анализе рассматривались только планировавшиеся бомбардировщики. В большинстве проводимых анализов кампаний использовалась только одна система целей противника, а именно его промышленный комплекс. Естественно спросить, будет ли подтверждено продемонстрированное превосходство системы базирования в метрополии, предусматривающей дозаправку па земле, дополнительными анализами, в которых эти другие постоянные элементы будут также изменяться реалистично. Состав нашей потенциальной бомбардировочной авиации рассматривался как все более изменяемый при анализе позднейших периодов времени. И хотя промышленность была бы самой обычной целью, она не была бы единственной: предотвращение операций дальнего действия и подавление дальней авиации противника также входило в задачи нашей стратегической авиации.
В борьбе против бомбардировщиков дальнего действия системы заокеанских оперативных баз показали свое преимущество. Они позволяют корректировать план бомбардировок в соответствии с быстро изменяющимися условиями борьбы с авиацией противника. И даже при бомбардировке промышленности, как показал анализ, были обстоятельства, в которых эти системы предстали бы в более выгодном свете. О некоторых трудностях в достижении нами целей по борьбе с авиацией противника было уже сказано. Тем не менее, если бы можно было уничтожить носители его атомных бомб (хотя кажется сомнительным, что это можно сделать до завершения важнейшей части нападения против системы промышленных объектов) или если бы их оказалось гораздо меньше, чем предполагалось, то и в этом случае, как только об этом стало бы известно достоверно, можно было бы более благоприятно рассматривать заокеанские оперативные базы для действий по промышленным объектам.
Однако одним из достоинств рекомендуемой системы была ее приспособляемость. Если бы будущие условия оправдывали затраты времени и денег, то дозаправочные базы можно было бы превратить в оперативные базы и их можно было сочетать с некоторым количеством заокеанских оперативных баз для проведения действий против целей второй очереди[18]. Точно так же система, предусматривающая дозаправку на земле, могла бы позволить экономично использовать истребители-бомбардировщики дальнего действия. Это вряд ли было бы осуществимым в случае рассмотренной системы, предусматривающей дозаправку в воздухе. И для бомбардировщиков с высокими летно-тактическими характеристиками система, предусматривающая дозаправку на земле, обеспечила бы большую гибкость в выборе маршрутов полета, скоростей и высот проникновения в пространство противника и сделала бы возможной большую нагрузку, которая потребовалась бы в связи с поступлением на вооружение термоядерных бомб.
Анализ показал, что усиление обороны противника заставит нас отказаться от бомбардировщиков дальнего действия в пользу бомбардировщиков с высокими летно-тактическими характеристиками. В то же время растущая его ударная мощь вынудит нас держать уязвимую часть нашего стратегического комплекса на возможно большем удалении от границ противника. Система, предусматривающая базирование наших бомбардировщиков на территории США под прикрытием нашей сети радиолокаторов и увеличение расстояния до цели путем использования рассредоточенных заокеанских дозаправочных баз, представлялась имеющей важное значение для выполнения большой части нашей стратегической задачи, а также подходящей для сочетания ее с методами, позволяющими выполнить остальную часть этой задачи.
Во многом сходна с моделью, приводимой в приложении Б.
3.18. Заключение
Этот анализ, первоначально задуманный как упражнение по службе тыла, в конечном итоге стал анализом американской политики устрашения[19]. После одобрения специальной группой штаба ВВС и штабом ВВС основные рекомендации, содержащиеся в первой части этого анализа, о снижении уязвимости стратегической авиации США путем резкого сокращения функций, выполняемых на базах за пределами метрополии, и тем самым времени, в течение которого авиация находится на этих базах, стали в скором времени политикой ВВС США. Это было только началом работы, так как помимо работ по строительству укрытий и укреплению баз анализ побудил заняться исследованиями в области систем обнаружения и оповещения о взрывах атомных бомб, объявления воздушной тревоги, а также созданием самолетов с большой продолжительностью полета.
Значительным шагом в развитии подхода РЭНД к проблемам было то, что этот анализ не казался таким «аналитическим», какими были наши предыдущие анализы систем. При проведении этого анализа не применялось никаких усложненных математических моделей, характеризуемых астрономически большим количеством вычислений на машинах, и никакой современной методики исследований операций, такой, как линейное программирование. Фактически не предпринималось никаких попыток определить четкий оптимум. Целью анализа, скорее,было нахождение нечувствительности, т. е. поиски системы, которая хорошо бы работала во многих широко отличающихся друг от друга ситуациях и даже функционировала бы достаточно удовлетворительно при серьезной катастрофе. Наши попытки убедить ВВС в том, что рекомендации, полученные в результате исследования, необходимо осуществить, сделали ясным одно обстоятельство: при анализе с целью подготовки политических решений выявление подлежащих учету факторов и оценка непредвиденных обстоятельств, влияющих на проблему, важнее совершенных аналитических методов[20]. Хорошая новая идея, техническая, оперативная или иная, имеющаяся у нас, стоит тысячи тщательно выработанных оценок.
Насколько мне известно, это было первым исследованием, в котором в качестве важнейшей проблемы был поднят вопрос об уязвимости стратегической авиации США, самой мощной авиации в мире, и было указано на то, что она может подвергнуться уничтожению в результате внезапного удара противника. Исследователи рассмотрели много средств и способов, которые позволили бы противостоять этой угрозе, а последующие обсуждения дали рекомендации ВВС США в отношении других мер[21]. В результате были одобрены необходимые меры для защиты стратегической авиации США от объединенной угрозы со стороны самолетов и баллистических ракет и была пересмотрена роль активных средств ПВО[22].
Сегодня критики полагают, что итоги проведенного анализа должны были быть очевидными до его проведения и что не требовалось никакого тщательного анализа. Они утверждают, что нелепо не принимать все разумные меры для защиты своих наступательных сил, особенно когда предполагается, что противник нанесет первый удар, и что также нелепо перевозить ракетное топливо по воздуху во время боевых действий, когда его при небольших затратах можно перевезти по морю в мирное время и хранить там, где оно, вероятно, понадобится. Тем не менее эти «нелепости» не были очевидными в то время и стали очевидными через ряд лет после проведения нашего анализа[23].
Анализ систем есть способ рассмотрения проблемы. Математический аппарат и использование вычислительных машин при этом могут быть необходимыми или даже полезными, но могут такими и не быть. Иногда может быть достаточно серьезного размышления над проблемой. Но в любом анализе, связанном с подготовкой решения при наличии неопределенностей, независимо от его сложности присутствуют определенные элементы. Эти элементы - цель или цели, альтернативы или средства для достижения этих целей, расходы или все то, что необходимо затратить для достижения каждой из альтернатив, модель или описание зависимостей между альтернативами и тем, что они выполняют и стоят, и критерии, в соответствии с которыми выбирается предпочтительная альтернатива, - присутствуют в любом анализе, целью которого является оказать влияние на выбор образа действий. Часто эти элементы трудно выбрать или четко определить.
Темами глав 4, 5, 6 являются соответственно модели, критерии и затраты. Альтернативы и цели рассматриваются в гл. 7, в которой подчеркивается, что обнаружение и выбор предпочтительных альтернатив и определение целей являются существенными для решения любой проблемы выбора. Хотя эта книга написана для тех, кто использует в своей деятельности результаты анализа систем, а не для тех, кто его выполняет, первым может быть полезным произведенное в гл. 8 объяснение методов и приемов такого анализа.
Р.Д. Шпехт
В Соединенных Штатах периодически устраиваются занятия, в которых потенциальные возможности Соединенных Штатов и его противников прогнозируются на несколько лет вперед. Во время одного из таких занятий, когда специалист по анализу операций одного из видов вооруженных сил инструктировал группу офицеров этой службы, старший офицер спросил инструктора, каким образом была произведена оценка в таком-то случае. Вопрос был разумным и существенным. Тот удовлетворил любопытство, ответив: «Сэр, у нас есть модель».
Нам предстоит найти ответ на два вопроса: что такое модель и как ее строят.
Рассмотрим такой пример. Вот образец модели, при помощи которой рассчитываются стоимости систем при сравнении различных типов ракет[24]:
|
С = СL m + RCN Nm + CM (1 – R)m, |
|
N = |
aT |
|
Rrmpk |
|
p = |
{ |
1 - |
A |
, если это выражение неотрицательно, |
|
Rrm |
||||
|
0 |
|
в противном случае. |
В данном случае модель состоит из нескольких математических уравнений, но не это самое важное в ней. Рассмотрим сначала величины, отношения между которыми выражены этими уравнениями. Они распадаются на три группы. Прежде всего мы имеем выходной параметр модели С, который представляет собой стоимость системы (стоимость в долларах стратегической системы, используемой Для уничтожения некоторой заданной части системы-цели, принадлежащей противнику). Далее мы имеем входные параметры - числа, характеризующие стратегическую систему (в данном случае состоящую из ракет и баз) и окружающие условия, в которых действует система:
R - надежность на земле, т.е. та доля готовых к бою ракет, которые запускаются в воздух;
r - надежность в воздухе, т.е. та доля запущенных ракет, которые, как предполагается, не будут уничтожены;
См, CL - коэффициенты затрат (грубо говоря, расходы, приходящиеся на одну запущенную ракету, и расходы на поддержание в готовом к бою состоянии одной ракеты соответственно);
А - мера оборонной мощи противника и уязвимости наступательного оружия;
Т - полное число целей в системе-цели[25];
а - математическое ожидание числа попаданий, приходящееся на одну цель, необходимого для обеспечения надлежащей уверенности в том, что заданная часть этих целей уничтожена[26].
В некоторых случаях за этими простыми символами скрывается целый комплекс переменных величин; например, CL зависит также от времени, необходимого для повторения залпа, а См - от вида и эффективности боеголовки. Кроме того, мы имеем операционные переменные, т. е. те элементы, которые представляют собой не типовые характеристики наступательной системы, а, скорее, выражающие то, каким образом система работает в данной кампании. К ним относятся:
т - число ракет, готовых к пуску при каждом залпе;
k - вероятность того, что доставленная боеголовка уничтожит цель. Сюда включаются характеристики цели, эффективность оружия и точность наведения (посредством другой модели!).
Наконец, в какой-то мере случайно, в приведенной выше модели есть две величины, которые по существу будут избыточными в том смысле, что они могут быть заменены эквивалентными выражениями, включающими входные параметры и операционные переменные. Тем не менее, удобно определить их в явном виде:
N - число залпов в кампании;
р - вероятность доставки ракет на цель.
В реальной жизни проблемы выбора этих переменных не возникает. Их значение определяется конкретными условиями кампании, а в данном случае стоит задача выбора типа ракет (в иных случаях - задачи разработки или закупки), а не выбор тактики их применения. Модель должна включать в себя такие операционные переменные, разные системы могут иметь различные схемы применения для достижения наилучших результатов. Поэтому сравнение различных систем между собой должно идти в условиях, когда каждая из них применяется оптимальным образом.
Будем рассматривать модель как черный ящик, в который мы вводим входные параметры (надежность, оборонную мощь и т. д.) и из которого мы получаем выходные параметры - в нашем примере стоимость системы в зависимости от выбора типа ракет. Модель является намеренно упрощенной схемой некоторой части реальной жизни, из которой мы надеемся получить рекомендации к решению реальных проблем.
В приведенном примере модель состояла из ряда уравнений. Это бывает не всегда, в других случаях модель существует в виде программ - логических или написанных на языке вычислительной машины. Существуют и другие возможности моделирования, но прежде чем изучать их, рассмотрим пункты, характеризующие процесс создания модели любого вида.
Когда мы говорим о моделировании некоторого процесса реальной жизни, то имеем в виду:
По сути, такова последовательность действий любого человека в процессе решения проблем (мы всю жизнь говорим прозой, не догадываясь об этом). Тот, кто создает модель, использует количественные оценки; его предположения доступны другим людям, которые могут проверить их и высказать о них свое суждение.
Рассмотрим каждый из четырех этапов создания модели согласно нашему определению.
4.1. Выявление релевантных факторов
Для примера рассмотрим вопрос о выборе типа ракет. Видимо, мы начнем с того, что попытаемся составить список всех элементов в данной ситуации, которые могут сказываться на результатах решения нашей проблемы. Впоследствии некоторые из них мы сможем отбросить как несущественные, но вначале наш список должен быть возможно полнее.
Этот список сначала окажется хаотическим нагромождением различных факторов; сюда войдут: система наведения противоракетных снарядов противника; строительство новых баз и комплектование личным составом некоторых наступательных систем; географическое распределение целей; физическая уязвимость; возможная оборонная мощь системы целей и необходимые разведывательные данные о ней и т. д. Каждый из них может, в свою очередь, включать в себя ряд элементов. В список войдут, вероятно, и несущественные факторы, влияние которых не скажется на выборе нами того или иного оружия. Мы постараемся отсеять несущественные факторы уже на данном этапе, но, к сожалению, слишком часто до конца анализа нельзя сказать, какие из факторов окажутся критическими. И действительно, одна из важнейших задач анализа состоит в том, чтобы выявить, какие факторы существенны, а какие нет.
Рассмотрим в качестве примера вопрос, часто возникающий при сравнении самолетов и ракет[28] При оценке стоимости системы, предназначенной для уничтожения некоторой части системы целей, часто предполагают, что все цели обладают одинаковой ценностью. В действительности, конечно, ценность целей не одинакова. Однако если считать ценность целей пропорциональной, например, капитальным вложениям в них, то можно показать, что для конкретной модели различие в ценности целей не сказывается существенно на абсолютной стоимости системы или на ее стоимости по сравнению с другими системами.
4.2. Выбор факторов, описываемых количественно
Многие факторы нашего списка могут быть оценены количественно, некоторые из этих оценок можно даже считать надежными. Другие не поддаются количественной оценке. Например, как в анализе политики сдерживания оценить влияние размещения наших ракетных систем в союзных странах на их внутриполитическую устойчивость? Как такие политические соображения влияют на выбор расположения ракетных баз? Какова вероятность потери некоторых или всех наших баз в случае изменения политической ситуации?
Все эти факторы можно перечислить, но оценить их количественно невозможно.
Мы начали с того, что нам следует исключить из наших соображений все несущественные факторы, т. е. всё (или почти всё), что не должно повлиять на наши решения. Теперь мы видим, что должны также исключить из модели некоторые элементы, которые могут иметь отношение, и даже самое непосредственное, к нашей проблеме. Эти факторы отбрасываются по одной из двух причин:
Мы упомянули, что трудно выразить количественно политику размещения баз. Реакция противника и изменение им оборонительного оружия и тактики по мере того, как мы меняем характеристики наступательных ракет, в принципе могут быть описаны количественно, но на практике проблема заключается в том, что подобные действия совершаются в тайне. Комбинированные силы и сдвиг во времени могут быть исключены из модели из-за вычислительных трудностей, которые влечет за собой их рассмотрение.
Специалист по анализу систем, исключающий те или иные факторы из своей модели на том основании, что они не поддаются количественному анализу, должен быть совершенно уверен, что он не уклоняется от решения сложной задачи. Многие явления, которые на первый взгляд кажется невозможным измерить, на самом деле поддаются подсчету и измерению. Даже если мы не можем оценить количественно политическую устойчивость системы наших баз в союзных странах, можно оценить зависимость их стоимости от этой устойчивости. Так, в одном из проведенных исследований по выбору типа ракет изучались варианты стратегических кампаний при допущениях о потере некоторых баз.
Элементы, исключенные из модели, не отбрасываются совсем: их откладывают для позднейшего рассмотрения. Когда на следующем этапе исследования мы изучаем результаты, полученные при помощи нашей модели, и пытаемся сделать заключения и дать рекомендации или когда мы собираем результаты, полученные в нескольких моделях, описывающих различные стороны нашей проблемы, мы должны проделать некоторую умственную работу и связать полученные результаты с элементами, опущенными при количественном анализе. Подтверждает ли политика размещения баз наши выводы или противоречит им? Здесь важно выявить те стороны проблемы, которые были исключены из рассмотрения в модели из-за сложности их количественного определения.
4.3. Объединение в группы описываемых количественно факторов
Проиллюстрируем этот процесс, используя пример, с которого мы начали оценку стоимости стратегических систем. Первоначальный список всех возможных факторов, стоимость которых нужно определить, оказывается слишком длинным. Мы включаем сюда расходы на оборудование для технического обслуживания, телетайпы, пульты управления, содержание и оплату личного состава, запасные части, недвижимое имущество, топливо, грузовики, подъемные краны, тренажеры, жилищное строительство, медицинскую аппаратуру, а также соответствующую часть стоимости содержания штабов Стратегического авиационного командования, Авиационного командования материально-технического снабжения и даже корпорации РЭНД и пр.
Размеры этого списка можно сократить, исключив факторы, которые не влияют на наши стратегические ракетные системы, и объединив оставшиеся факторы в несколько групп. Грузовики, подъемные краны, силовые агрегаты, тележки для ракет, такелажное оборудование, телетайпы, пульты управления - все это и многое другое можно объединить в группу штатного оборудования воинского подразделения. Расходы на обучение, содержание и оплату личного состава, а также на командировки объединяются в группу личного состава. Стоимость материалов, необходимых для работы монтажного и штатного оборудования, горюче-смазочных материалов, снабжения личного состава и так далее группируется под рубрикой «исходный запас». В свою очередь, эта группа входит в более широкий раздел - «запасов».
Дробление факторов на группы зависит от той частной задачи, которой мы занимаемся, и, следовательно, от количества требующихся деталей. Можно, например, прийти, к перечню расходов, включающему сооружения, крупное оборудование, легкое оборудование, запасы, средства транспортировки, личный состав, эксплуатационные расходы, горюче-смазочные материалы и накладные расходы.
Теперь мы продвинулись уже далеко вперед. Возникают вопросы: до каких пределов можно продолжать процесс объединения в группы? Какие категории расходов действительно скажутся на результатах анализа? По-видимому, это не расходы на сооружения, на оборудование, на запасы и так далее. Но что же тогда?
На вопрос о релевантности расходов, или, в более общем случае, релевантности переменных любого вида, нельзя дать однозначный ответ, так как он зависит от характера проблемы, для решения которой создается модель, от конкретной задачи анализа.
В рассматриваемом нами примере все затраты выражались двумя коэффициентами - CL и СМ. Коэффициент затрат См представляет собой стоимость военной операции в расчете на одну использованную ракету. Мы можем рассмотреть две кампании, в каждой из которых было израсходовано одинаковое количество ракет, но в первой использовалась тактика, при которой все цели атаковались при первом же залпе, вторая кампания была растянута на некоторый промежуток времени. (Следует иметь в виду, что рассматривается идеализированный случай, когда противник не поражает наши базы в период между залпами). Очевидно, первая кампания требует большего числа баз, обслуживающего оборудования, и стоимости обеих кампаний будут совершенно различными. Таким образом, помимо расходов, пропорциональных общему числу израсходованных ракет, существуют расходы, зависящие от числа ракет в залпе.
Расходы, приходящиеся на одну ракету в залпе, выражены в нашей модели коэффициентом CL.
Наконец, существуют накладные расходы, которые не зависят ни от общего количества использованных ракет, ни от их количества в залпе. Эти расходы могут включать соответствующую часть стоимости работы различных вспомогательных организаций, например штабов главного командования, подразделений, занимающихся подбором личного состава, отладкой радиолокационных устройств и другие.
Накладные расходы не представлены в приведенной выше модели, так как предполагается, что они для конкурирующих систем будут в общем одинаковы.
Сделаем выводы. Мы заменили реальную ситуацию или, по крайней мере, один ее весьма важный и запутанный аспект, касающийся определения расходов, идеализированной системой, в которую входят всего три компонента: полная стоимость системы и два коэффициента затрат - CL и См. Мы обнаружили определяющие факторы и построили модель для определения стоимости наших систем.
Конечно, в данном описании процесс создания модели[29] выглядит гораздо проще, чем в действительности. Определение коэффициентов для каждой изучаемой системы требует всего опыта, рассудительности, интуиции и смелых предположений, какие только могут быть обеспечены отделом анализа расходов корпорации РЭНД, работающим совместно с техническими отделами. Это особенно справедливо в том случае, когда мы пытаемся определить стоимость системы, которой предстоит работать в будущем. Определение стоимости работы системы, еще не находившейся в действии, - неподходящее занятие для плохо информированного или несмелого человека. Действительно, специалист по определению стоимостей и расходов рискует гораздо больше, чем, например, специалист-ракетчик, от которого требуется всего лишь при помощи общих соображений оценить надежность, точность и другие характеристики своих ракет. Оба они могут ошибиться, но специалист по определению стоимостей знает, что его ошибки будут обнаружены задолго до того, как практика докажет ошибочность расчетов его коллеги-ракетчика.
4.4. Установление количественных соотношений между элементами
Когда мы выявили основные релевантные факторы, то следует определить, в какой взаимосвязи они находятся. В ряде случаев воздействие того или иного фактора на наши выводы вполне очевидно, но, как правило, связи между факторами сложны, а их результаты неочевидны. Это не означает, что анализ делает интуицию ненужной. Напротив, мы должны использовать интуицию при решении проблемы, применяя анализ для подтверждения полученных результатов, для обострения нашей интуиции и иногда для того, чтобы показать, что интуиция подвела нас.
Если мы ослабим требования к точности наведения ракеты, т.е. увеличим допустимое среднее вероятное отклонение, то одним из результатов этого будет увеличение полной стоимости операции. Возросшие затраты могут быть оплачены долларами или некоторым количеством расщепляющихся материалов или тем и другим. Мы могли бы, применив мишени-ловушки, повысить вероятность достижения ракетой цели и тем самым компенсировать уменьшение вероятности разрушения цели доставленной боеголовкой (вследствие менее точной системы наведения). Или мы могли бы атаковать цель вторичным залпом, если в результате ошибки наведения первый залп окажется неудачным. Мы могли бы также увеличить мощность боеголовки.
Мы не можем сказать, насколько важным окажется непосредственное воздействие уменьшения точности на возрастание расходов до тех пор, пока не оценим его величину. Предположим, что мы установили ожидаемую величину промаха ракеты в 3000 м вместо требуемых 1500 м. Какой из способов компенсации уменьшения точности окажется самым дешевым? Во сколько обойдется каждый из них в долларах и в расщепляющихся материалах? И каким образом в данном случае доллары и расщепляющиеся материалы заменяют друг друга?
Если прямым результатом снижения точности системы наведения снаряда является возрастание расходов, то косвенный результат действует в прямо противоположном направлении. Менее точная система наведения является более простой, а более простая система будет, вероятно, более надежной. Только что мы оценивали ошибки наведения в долларах и расщепляющихся материалах. Теперь мы видим, что ошибка наведения и надежность также могут быть объектом взаимного обмена. Возросшая надежность означает уменьшение расходов опять-таки в долларах или в расщепляющихся материалах или в том и другом. Увеличение надежности играет во многом ту же роль, что и ослабление оборонительной системы противника. Увеличение надежности может даже оказаться несколько более желательным, так как снаряд, сбившийся с курса и попавший на Северный полюс, не отвлекает на себя действий оборонительной системы.
Другой результат использования простой системы заключается в том, что уменьшается время, затрачиваемое на ее доводку по сравнению со сложной системой; более простая и надежная, но менее точная система может быть введена в действие на несколько лет раньше, чем ее более сложный аналог. Мы, таким образом, оперируем теперь уже не только долларами и расщепляющимися материалами, но и временем.
Какой же из вариантов будет наиболее благоприятным? Разумеется, на этот вопрос ответить трудно даже с помощью анализа и почти невозможно, опираясь только на интуицию и умозрительные рассуждения.
Рассмотрим еще один пример, раскрывающий те трудности, с которыми мы сталкиваемся при попытке определить, каким образом связаны различные факторы. Представим себе стратегический удар, состоящий из ряда одинаковых залпов, при каждом из которых атакуется некоторое число целей, например 20. Положим, что из-за недостаточной надежности, потерь при прорыве оборонительной системы противника и ошибок наведения против каждой цели посылается четыре ракеты. Если мы увеличим количество целей, атакуемых при каждом залпе, то произойдет следующее. Общее количество залпов и, следовательно, продолжительность удара уменьшится. Количество ракет, с которыми, придется вести борьбу оборонительной системе, возрастет, и подавление этой системы окажется более успешным, вследствие чего увеличится вероятность того, что ракета долетит до цели. Мы можем теперь сократить количество ракет, приходящееся на каждую цель. Полное количество ракет, используемое в ударе для разрушения заданной системы целей, уменьшится, и соответственно уменьшится полная стоимость кампании в долларах и расщепляющихся материалах.
Но с другой стороны, увеличение числа ракет при одновременном запуске повлечет за собой увеличение числа пусковых установок и, следовательно, увеличение расходов на материальное обеспечение и службу тыла. Будет ли это увеличение расходов покрыто уменьшением стоимости ракет и боеголовок, с первого взгляда не ясно.
Мы начали с того, что рассмотрели изменение только одной переменной, количества ракет при одном залпе, и обнаружили, что нам приходится иметь дело и с количеством ракет, приходящимся на один залп, и с продолжительностью кампании, и с оптимальным количеством ракет, приходящихся на одну цель, и со стоимостью ракет и материального обеспечения. Все эти факторы связаны друг с другом, и человек, который сможет найти решение в такой ситуации при помощи одной лишь интуиции, конечно, является уникумом.
4.5. Создание модели и реальный мир
Специалист по анализу систем может помочь человеку, принимающему решения, не только тем, что создаст модель и использует ее для анализа проблемы. Он может также дать сводку эмпирических данных или представить памятную записку; но даже в этом проявляются некоторые черты процесса создания модели, так как количество эмпирических данных безгранично, а сам процесс выбора некоторых из них и отсеивания других требует явных предположений о том, что именно является важным, какие соображения оказывают влияние, какие переменные могут быть связаны друг с другом. Даже при составлении памятной записки процесс решения может быть разбит на несколько этапов. Можно указать лицу, принимающему решения, какие решения должны быть приняты на каждом этапе, какие факторы являются определяющими и каковы возможные выходные параметры. Мы, однако, будем использовать термин «модель» для обозначения системы точно заданных количественных переменных.
Модель, которую мы создаем, будет зависеть от моделируемого явления, т. е. от того аспекта действительности, который привлекает наше внимание. Но это не все. Не существует какой-либо одной, определенной модели стратегических ракет или модели для тактических авиационных операций и так далее. Какую именно модель мы построим, зависит от тех вопросов, на которые мы хотим получить ответ при помощи модели, и от тех решений, которые нам предстоит принять, руководствуясь моделью. Не существует универсальной модели, которая ответила бы на все вопросы. Скорее, мы должны приспосабливать модель к тем или иным вопросам.
Для иллюстрации этого положения рассмотрим исследование, предпринятое марсианским аналогом корпорации РЭНД в связи с системой летающих тарелок. В этом исследовании изучается вопрос о летающих тарелках, изготовленных на Марсе и отправляемых в разведывательные полеты над Соединенными Штатами.
Когда тарелка находится в процессе изготовления, для специалиста по определению стоимости она представляет собой лишь два числа - ее порядковый номер в производстве продукции этого вида и количество марсианских человеко-часов, затраченных на его производство.
Эти два числа весьма важны для определения кривой обучения[30], при помощи которой могут быть оценены будущие расходы.
После того как тарелка построена, ее по каналу на судне перевозят на склад. На этом этапе тарелку можно характеризовать другим набором чисел - линейными размерами и весом, а также классификацией груза по нормам перевозок. По своей структуре модель в этом случае представляет собой ряд таблиц, выражающих стоимость транспортировки в зависимости от веса, кубатуры, вида груза и маршрута.
После того как тарелка запущена и находится в свободном полете в гравитационных полях Марса, Земли и Солнца, не говоря о Фобосе, Деймосе[31] и Луне, для расчета ее траектории необходима новая модель. Здесь возможно идеализированное представление о тарелке как о материальной точке в пространстве, обладающей определенной скоростью. Любой конкретно мыслящий человек мог бы возразить, что такой подход совершенно нереалистичен; что мы пренебрегаем размерами, формой, материалом; что диаметр тарелки 30 м, что она выкрашена в ярко-красный цвет и что на ней находится экипаж из трех марсиан. Но все это почти не сказывается на ответах, получаемых с помощью нашей модели. Взаимоотношения между элементами модели - ее, так сказать, внутренняя структура - могут быть представлены в виде расчетной схемы, вводя в которую направления скорости полета тарелки, получаем траекторию ее полета.
Далее тарелка входит в атмосферу Земли и становится объектом внимания специалиста уже не по небесной механике, а по аэродинамике. Если в предыдущей модели тарелка рассматривалась как материальная точка, то теперь мы должны учитывать ее форму, коэффициент сопротивления и скорость.
Если воздушный контроль и сеть оповещения командования ПВО засекут тарелку на радиолокационной станции дальнего обнаружения, то она будет рассматриваться как поверхность, отражающая радиолокационные лучи, характеризуемая материалом, размерами, формой и внешним видом.
Если тарелка проявит враждебные намерения и против нее будут выпущены зенитные ракеты, в действие вступит другая модель. Для оценки поражаемости нас интересует ее силуэт, а также размещение топливных баков и других уязвимых элементов конструкции. И так далее. Одна и та же область действительности может быть смоделирована по-разному. Релевантные факторы одной модели могут оказаться совершенно несущественными для другой.
Рассмотрим другой пример. При полетах человека за пределами атмосферы, на высотах больше 15 км, становятся важными те проблемы авиационной медицины, которые не были существенными при полетах на меньших высотах. Представим себе группу специалистов по авиационной медицине, каждый из которых занимается различной совокупностью проблем. Для одного из них пилот подобен аналоговому вычислительному устройству. Входные сигналы вводятся в это устройство посредством органов слуха, зрения, осязания и равновесия. Сигналы на выходе устройства или ответы на входные сигналы представляют собой те действия, посредством которых пилот управляет летательным аппаратом. Связь между входными и выходными сигналами осуществляется функцией управления, имитирующей пилота. В одной весьма упрощенной модели зависимость между входными и выходными сигналами предполагается такой же, как зависимость между входными и выходными напряжениями электрической цепи, содержащей сопротивление, индуктивность, емкость и линию задержки.
Другой специалист (медик) считает, что центр этого вычислительного устройства (пилота) - мозг - должен находиться в среде, защищенной от внешних тепловых нагрузок. В то время как температура вне тела меняется от 5 до 50° С, температура вычислительного устройства - мозга - поддерживается постоянной в пределах ± 0,5° С посредством потовыделения, излучения от кожи и других реакций, благодаря предохраняющему жировому слою, а так же при помощи механизма сервоуправления внутри тела. Модель, используемая для описания и анализа этой системы, будет совершенно отличной от предыдущей.
Еще одна модель будет использована специалистом по сердечно-сосудистой системе, изучающим, как поддерживается постоянный поток крови через мозг. И наконец, рассмотрим проблему защиты мозга пилота от механического удара. Мозг находится во взвешенном состоянии в спинномозговой жидкости, заключенной в черепную коробку, которая расположена на позвоночном столбе с эластичными межпозвоночными хрящами; тот опирается на таз с мягкими ягодичными мышцами. В простейшей и достаточной для некоторых целей модели рассматривается масса, пружинно соединенная с подвижным основанием. Та же модель применяется иногда при изучении перемещения зданий во время землетрясения.
Итак, для описания одной и той же физической системы может быть использовано много различных моделей. То, что существенно для одной модели, неважно для другой.
Попутно заметим, что последняя модель - масса, пружинно соединенная с подвижным основанием, - мало походит на рассмотренную нами вначале модель выбора ракетной системы, состоящей из нескольких математических уравнений. Однако обе эти модели обладают некоторыми важными общими чертами; они являются идеализированными образами некоторых аспектов действительности; имитируют при помощи анализа или механики реальные системы и обе пренебрегают многими особенностями тех ситуаций, которые они моделируют. Это пренебрежение не обесценивает модели, когда они используются в соответствии со своим назначением, а только суживает ту область, где они являются полезными. Обе модели связывает друг с другом ряд величин, взаимосвязь которых слишком сложна, чтобы ее можно было проследить при помощи интуиции; в одном случае это оборонная мощь, расходные коэффициенты и надежность; в другом - силы смещения и коэффициенты упругости. Иначе говоря, каждая модель позволяет установить значения входных параметров и затем вычислить или измерить значения выходных параметров (стоимость системы в одном случае, движение массы - в другом). В обеих моделях эти значения выходных параметров получаются достаточно точными и достоверными. Однако это не должно ввести нас в заблуждение в том смысле, будто соответствующие величины в реальной жизни нам известны с такой же точностью и достоверностью. То, насколько хорошо полученные при помощи модели результаты согласуются с действительностью, зависит от способностей и суждений человека, создающего модель, при выборе исходных предпосылок, учитываемых переменных и взаимосвязей, включаемых в модель,
Выше упоминалось, что в модель ракетной системы, используемой в приложении Б, включены так называемые «операционные переменные» - количество целей и ракет в залпе. Эта модель достаточно проста и при ее составлении исходили из того, чтобы оптимальные значения этих операционных переменных можно было определить аналитически, так же, как средствами дифференциального исчисления находят наивысшую точку на кривой. В других моделях мы можем определить оптимальные значения, рассчитав большое количество вариантов при помощи вычислительных машин, цифровых или аналоговых. В иных же случаях для того, чтобы прийти к выводу о нужных значениях тех или иных переменных, используются суждения человека.
Надо сказать, что существуют модели, составной частью которых является человек. Мы можем сделать человека частью модели, предоставив ему вращать рукоятки потенциометра и снимать показания со шкал приборов аналогового устройства. Человек находится в постоянном взаимодействии с другими элементами модели: когда он вращает рукоятки потенциометра, он воздействует на остальные устройства, изменяя значения некоторых переменных модели; в свою очередь остальные устройства воздействуют на человека, когда он считывает со шкал приборов значения переменных модели.
Когда наша модель включает двух или более людей, принимающих решения и соревнующихся друг с другом, мы говорим о военной игре. Возьмем пример из деятельности корпорации РЭНД; если бы вы были использованы в такой игре, вы могли бы оказаться в роли командующего ВВС, который должен решить, как распределить свои истребители, истребители-бомбардировщики, бомбардировщики, тактические ракеты и атомное оружие между целями, состоящими из аэродромов, линий снабжения и войск. Ваш соперник должен принять аналогичные решения, и вы сидите и вращаете рукоятки потенциометров для того, чтобы найти нужное распределение сил между несколькими целями. В этой модели игроки за «красных» и «синих» являются такими же составными ее частями, как и механические элементы. Игроки принимают решения о действиях своих сил, пользуясь суждениями и интуицией.
Участие человека в этой модели необходимо так же, как механическая часть, но роль человека ограничена; он не свободен, а, скорее, связан всеми ограничениями, присущими модели, которые заложены в машины для того, чтобы представить результаты отдельных исследований по различным частям проблемы и собрать воедино знание и выводы относительно этих частей.
4.6. Суждения человека
Принципы военной игры можно использовать и без ее формальных атрибутов. Так, при анализе проблемы обороны Соединенных Штатов от нападения сотрудник корпорации РЭНД рассматривает ее сначала с позиций обороняющегося. Затем он мысленно меняется местами с командующим силами «красных» и стремится подавить систему обороны. Далее он снова становится командующим силами обороны и пытается парировать самые сильные удары атакующего противника. И так далее. Такое использование принципов военной игры (или свободного соревнования) часто может быть самым ценным вкладом этой игры в решение рассматриваемой проблемы. Если штаб планирует возможное развертывание подвижных тактических сил для участия в периферийной войне, то самый умный человек в штабе должен взять на себя неблагодарную работу критика плана и действовать как докучливый спорщик и вмешивающийся во все арбитр. И точно так же, как можно вести соревнование без формальной игры, возможно, проделать все действия, присущие игре, без реального свободного соревнования.
Мы говорили об использовании суждений как элемента модели. Суждения и интуиция человека всегда присутствуют в модели, но не всегда они четко определены. Они присутствуют, когда человек конструирует модель, т.е. решает, какие факторы влияют на рассматриваемые проблемы и какова должна быть взаимосвязь между этими факторами в модели; когда человек, пользующийся моделью, решает, какие численные значения приписать входным параметрам, вводимым в модель; и когда человек проверяет, анализирует и интерпретирует результаты, т. е. выходные параметры модели.
То, что любая модель включает суждения, интуицию и предпосылки, следует помнить, когда мы изучаем обладающие высокой точностью результаты на выходе модели. Важно помнить, что в вычислительных устройствах нет ничего магического, является ли это устройство счетной линейкой или цифровой вычислительной машиной. В любом случае машина служит только для ускорения процесса, посредством которого мы раскрываем значение наших допущений, оценок, факторов планирования. Независимо от того, используются машины или нет, мы должны обращаться к исходным предпосылкам, когда пытаемся объяснить результаты, полученные при помощи модели.
4.7. Модель, использующая вычислительную машину
Модели, которые мы рассматривали до сих пор, очень просты и, по-видимому, не требуют для своего создания ничего, кроме счетной линейки, карандаша и бумаги. Перейдем теперь к другому крайнему с этой точки зрения случаю и рассмотрим модель, центральным элементом которой является быстродействующая электронная вычислительная машина.
В одном из исследовательских отчетов[32] сообщается следующее.
Создание модели стратегических операций является одним из разделов в серии работ корпорации РЭНД, связанных с разработкой моделей, использующих вычислительные машины для нужд стратегического планирования. Это как бы попытка моделировать при помощи быстродействующей вычислительной машины основные элементы двусторонней стратегической войны в воздухе. В этой модели со всеми подробностями разыгрываются во времени такие события, как подготовка вылета, отправление самолетов, их полет по своим маршрутам, дозаправка топливом, действия самолетов ПВО объектов, бомбардировка целей и ограничение действий авиации из-за выпадения радиоактивных осадков - все это при конкретных ограничениях географического характера и ограничениях в наличных силах, характеристиках самолетов, оборонной мощи, возможности баз и поражающего действия оружия.
Модель построена по методу Монте-Карло[33]; это означает, что представленные в ней события (около 30) имеют вероятностный характер. Когда одно из таких событий наступает в ходе моделированной войны, то машина для определения его исхода вырабатывает случайное число и сравнивает его с вероятностью р.
Чтобы разыграть события, происходящие в течение первых двух с половиной дней тотальной войны в воздухе, т. е. войны, вовлекающей большую часть ВВС, требуется около шести часов работы вычислительной машины ШМ-7042.
Модель представляет войну непосредственным образом - так же, как любой человек мог бы размышлять о ходе двустороннего конфликта, если бы мог уследить за всеми деталями. Модель начинается со списка начальных условий для каждой стороны, включающего самолеты (бомбардировщики, заправщики, транспортные самолеты), базы бомбардировщиков, оборонительные сооружения (радиолокационные станции, ПВО объектов и базы истребителей) и их состояние. Помимо того, каждая сторона должна обладать набором планов. План является, скорее, стратегическим, чем контрольным графиком полета, определяющим старты и прохождение контрольных пунктов. Модель должна учитывать непредвиденные обстоятельства, возникающие в ходе войны, и допускать возможность альтернативных действий. Как только входные данные заложены в машину, она «ведет войну» без постороннего вмешательства.
Для описания тотального конфликта требуется очень большое количество исходных данных. Например, входные данные для каждого из рассчитываемых в настоящее время вариантов составляют примерно 150 000 чисел.
Главными выходными данными модели являются наборы историй отдельных подразделений. Каждое значительное событие, происходящее с авиационным подразделением в ходе воздушной войны, регистрируется на магнитной ленте; сведенные воедино, они могут составить поучительную историю военных действий. Кроме историй подразделений запоминаются также некоторые другие важные показатели: количество самолетов, уничтоженных на базах, и самолетов, сбитых двумя видами обороны, количество эпицентров ядерных взрывов, количество баз и оборонительных сооружений, уничтоженных или выведенных из строя из-за радиации, и т. д. Изменение этих величин во времени может быть прослежено по отпечатанным таблицам или чаще по графикам, сфотографированным с экрана осциллографа[34].
1 Обобщения этой модели, известные под названиями «модель воздушной войны» и «модель STAGE», были разработаны отделом анализа воздушной войны штаба ВВС США. В некоторых случаях эти более обширные программы требуют значительно большего машинного времени (например, до 30 час на машине IBM-709).
Независимо от того, является ли модель крупномасштабной, использующей быстродействующую вычислительную машину, или только счетную линейку, карандаш и бумагу, она - полезный инструмент, помогающий разрешить сложные проблемы реальной жизни.
Попытка использовать модель как электронный вариант дельфийского оракула, от которого якобы можно получить ответ на самые сложные и широкие проблемы, приводит к бессмысленным результатам.
4.8. Заключение
Прошедшее десятилетие ознаменовалось изменениями в подходе корпорации РЭНД к анализу систем, т. е. аналитическим исследованием сложных проблем выбора при наличии неопределенности. Эти изменения можно охарактеризовать нестрого, но наглядно: в дни нашей молодости наша деятельность выглядела более научной. Иными словами, в то время мы придавали больше значения описанию некоторой рассматриваемой части реальной жизни единой аналитической моделью. Поставив задачу, приняв исходные допущения, отобрав критерии, мы могли обратиться к более интересующим нас вопросам о том, как лучше применить современный математический аппарат и быстродействующие вычислительные машины для получения правильного решения, из которого можно было бы получить выводы и рекомендации.
В реальной жизни существует много проблем, для которых такой подход является разумным и даже рекомендуемым. Есть проблемы, которые невозможно решить, не используя самые мощные средства математики и вычислительной техники. Оптимальное распределение веса и тяги между несколькими ступенями ракеты, запускаемой к Луне, определение ее начальной траектории - это четко поставленные задачи, требующие точного и строгого решения, но, с другой стороны, подобный подход не пригоден в анализе таких проблем, как устойчивость термоядерной реакции, структура стратегических сил сдерживания или характер тактического оружия на следующей стадии развития. Только часть вопросов, составляющих подобные проблемы, может быть решена аналитически. Дело в том, что современный аппарат анализа служит для того, чтобы рассматривать сложные проблемы без грубых упрощений и идеализации. Но главная причина того, что методы оптимизации не удовлетворяют требованиям, состоит в той роли, которую играет неопределенность в нашем грешном, но прекрасном мире. Мы не анализируем проблему, имеющую вполне определенное содержание, характерными только для нее средствами. Мы не можем точно определить наши цели. Вместо этого мы должны пытаться построить (а не анализировать) систему, которая будет в некотором смысле удовлетворительно действовать при разнообразных непредвиденных обстоятельствах, лишь смутно проступающих в будущем.
Теперь мы усвоили, что новые и очень важные технические средства - быстродействующие вычислительные машины, военные игры, теория игр, линейное и динамическое программирование, метод Монте-Карло и другие -служат мощным подспорьем для интуиции и правдоподобных рассуждений. Мы научились интересоваться больше реальной жизнью, чем идеализированной моделью для ее анализа; больше интересоваться практической проблемой, требующей решения, чем интеллектуальными и формальными приемами ее решения.
Утверждение, что мы теперь полагаемся меньше на аналитический подход, не следует считать доводом в пользу ненаучных исследований, алогичных аргументов и высосанных из пальца рассуждений. Подробный количественный анализ, выполненный на высоком уровне, так же важен (на своем месте), как и раньше. Руководитель проекта должен уметь отстаивать свои тезисы в критически настроенной, но рационально мыслящей аудитории не голословными утверждениями, а логическим анализом.
Я хочу закончить эту главу словами бывшего члена руководства корпорации РЭНД Германа Кана:
«Сегодня специалисты по анализу систем стали скромнее в оценках своих возможностей, а результаты их работ стали лучше. Если дело пойдет так и дальше, то мы, быть может, добьемся соответствия претензий и результатов».
Р Н. Маккин
Целью анализа систем является облегчение выбора предпочтительной системы оружия или образа действий ряда альтернатив. Проблема критерия заключается установлении признака, по которому определяется предпочтительность. Например, критерием при выборе стратегической системы сдерживания может быть наименьшая зависимость поддержания ее запланированной мощности: таком как наступательных, так и оборонительных возможностей противника. Критерий этого типа крайне важен при оценке конкурирующих систем. Отметим, как изменяются результаты, если использовать другие возможные критерии. Возьмем крайний случай: если при выборе между самолетами и ракетами руководствоваться максимальным ущербом противнику в расчете на один погибший аппарат, то выбор будет в пользу самолетов; если же руководствоваться максимальным ущербом на один погибший экипаж, то выбор будет в пользу ракет.
Следует заметить, что задача специалиста по анализу систем может быть в том, чтобы установить последствия применения альтернативных систем оружия и сообщить об этих последствиях лицу, принимающему решения, подобно тому, как это делает консультант, помогая потребителю выбрать, например, автомобиль или холодильник. Результаты его анализа обычно не облекаются в форму «Автомобиль А является наилучшим», а всего лишь устанавливают, что цены различных автомобилей такие-то, а некоторые их важные эксплуатационные характеристики такие-то. Эта функция анализа может быть чрезвычайно важной. Если она является и единственной, то критерия в собственном смысле слова, указывающего на предпочтительное оружие или образ действий, не существует, как не существует и проблемы установления решающего признака предпочтительности. Тем не менее, с этой проблемой тесно связано решение вопроса о том, знание каких именно результатов и характеристик может существенно облегчить выбор между альтернативами. В дальнейшем речь будет идти главным образом об определении формальных признаков предпочтительности и будет предполагаться, что целью анализа систем является окончательный выбор наилучшего образа действий. Однако значительная часть сказанного далее справедлива и для упомянутой проблемы определения характеристик потребительских товаров, что может оказаться полезным для лиц, принимающих решения.
Как указывается в других частях книги, критерии учитывают как затраты, так и результат в достижении целей. С одной стороны, заявление о том, что мы хотим иметь самую дешевую систему, не является критерием. Такое заявление бессмысленно, ибо в нем ничего не говорится о том, что именно мы хотим получить за наименьшую цену. С другой стороны, недостаточно сказать, что мы хотим иметь систему, способную подавить, по крайней мере, 80 из 100 объектов противника. Существует несколько путей к достижению этой цели, если она осуществима, и именно с помощью соответствующего критерия мы должны выбрать предпочтительный образ действий.
Рассмотрим, каким образом затраты и поставленная цель входят в критерий. Можно «зафиксировать» цель как способность причинить определенный итоговый ущерб противнику, и тогда мы должны искать самый дешевый путь к достижению этой способности. Но цель и затраты могут войти в критерий иным образом. Цель может быть определена как способность причинить противнику ущерб определенного типа, причем размеры этого ущерба не фиксируются; напротив, фиксируются затраты и при заданных затратах ищут способ достижения максимума поставленной цели. Заметим, что термин «цель» используется для обозначения тех или иных задач. Если не иметь это постоянно в виду, то использование термина может привести к путанице, так как в конечном счете цель и критерий могут показаться одним и тем же. С одной стороны, можно сказать, что нашей конечной целью будет достижение максимальной военной мощи при заданных ограничениях, а с другой стороны, это же понятие может быть превосходным критерием. Поэтому необходимо помнить, что под целями мы подразумеваем положительные величины или достижения, к которым мы стремимся и которые, как правило, влекут за собой затраты (отрицательные величины).
При всех присущих проблеме критерия ограничениях она может включать детальное рассмотрение целей и затрат и ей отводится львиная доля в анализе системы. Если изменяется мера ущерба или способ измерения затрат или если налагаются различные ограничения, то все это можно рассматривать как изменение критерия. Иными словами, трудно провести грань между проблемами критерия и проблемами измерения. Здесь, однако, мы ограничимся общими вопросами, касающимися критериев, исключив вопросы о подробных измерениях.
5.1. Неизбежность приближенных критериев
По-видимому, в идеальном случае нам следовало бы выбирать такую систему оружия или образ действий, которые обеспечивали бы максимальную военную мощь.
Но в таком утверждении не больше пользы, чем в заявлении, что мы желаем самого лучшего. Ибо никто не знает в точности, как связана военная мощь с результатами различных действий. Военные достижения и затраты редко можно выразить в одних и тех же единицах (например, в долларах), и мы не можем рассчитать разницу доходов и расходов для каждой из конкурирующих систем. По этим причинам следует использовать не идеальные и окончательные критерии, а рабочие приближенные критерии. Но нам вовсе нет нужды использовать идеальные критерии для того, чтобы наш анализ имел ценность. Как говорится в пословице: «Можно много пройти в башмаках, которые немного жмут». Например, минимальные затраты для достижения определенной боевой возможности системы не являются ни окончательным, ни идеальным критерием; если бы мы задали другой период действия системы или другую боевую способность или рассмотрели другие выходные параметры, а не способность к подавлению объектов, то сравнительные результаты действия различных систем могли бы выглядеть по-иному. Но нас интересует именно этот тип способности, поэтому данный критерий указывает на наилучшую систему. Так или иначе, уместно сравнивать различные ударные силы по этому признаку, ибо важно иметь хотя бы такую информацию о результатах действия различных систем.
5.2. Субоптимизация и критерии
Избрать хороший критерий трудно, в частности, потому, что задачу выбора системы необходимо подразделять на составные части, или подпроблемы. Процесс принятия решения неизбежно разделяется на этапы; часть решений принимают «на высшем уровне», а часть передают «на низший уровень». Один человек или одна группа не могут принять все решения. Подобным образом должен быть разбит по частям и процесс анализа; альтернативы выбора для всех уровней невозможно анализировать одновременно. (Не следует связывать с терминами «на высшем» и «на низшем уровне» большую или меньшую важность вопросов).
Таким образом, и специалисты по анализу систем, и лица, принимающие решения, всегда сравнивают альтернативы действий лишь в некоторой части военной проблемы. Другие проблемы выбора временно откладываются, возможные решения некоторых вопросов не принимаются во внимание, а конкретные решения других вопросов считаются известными. Цель окончательного анализа - найти оптимальные решения подпроблем или, точнее, усовершенствовать предложенные решения подпроблем. На языке анализа систем этот процесс называется субоптимизацией.
|
|
|
|
Размещение бюджета ВВС между стратегическим авиационным командованием (ТАК), командованием ПВО и т.д. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
Выбор систем оружия САК (самолетные и ракетные системы) |
|
Выбор систем оружия ПВО (перехватчик, система обнаружения) |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
Точный выбор размещения воздушных баз |
|
Выбор кислородных масок |
|
Точный расчет стартовых комплексов |
|
Точный выбор местоположения |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
Определение порядка работы баз |
|
Выбор кислородных баллонов |
|
Определение порядка работы стартовых комплексов |
|
Различные проблемы низшего уровня |
|
Различные проблемы низшего уровня |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.1. Пример субоптимизации.
С помощью рис. 5.1 можно уяснить, что представляет собой субоптимизация и каковы ее преимущества и недостатки. Когда мы пытаемся решить одну из проблем выбора, указанных на рис. 5.1, мы временно отстраняем многие другие. Сравнивая варианты действий на каждом уровне, можно рассматривать одновременное изменение лишь в немногих проблемах, подлежащих решению. В противном случае модель стала бы невероятно громоздкой и, как было указано ранее, количество необходимых расчетов значительно бы возросло. Сравнивая стратегические системы оружия, мы не можем одновременно изыскать вариант распределения бюджета ВВС, оптимальный одновременно. Для командования ПВО и тактического авиационного командования. Мы каждый раз должны выделять самостоятельную подпроблему и считать решения на других уровнях известными или пренебрегать ими.
Субоптимизация дает определенные преимущества. Одно из них состоит в том, что при анализе узкого вопроса его можно рассмотреть более детально.
Модели могут быть более подробными и поэтому давать более точные результаты. С другой стороны, субоптимизация вызывает большие трудности при отборе критериев, так как критерии для низших уровней могут быть несовместимыми с критериями на высших уровнях. Рассмотрим вопрос о наилучшем бомбардировочном прицеле и возьмем крайний случай: если критерием служат минимальные затраты для достижения некоторых технических характеристик, то прицел может оказаться слишком большим, чтобы его можно было разместить на реальном самолете. Хорошее решение проблемы прицела зависит от всей остальной бомбардировочной системы. Критерий при выборе наилучшего бомбардировочного прицела должен согласоваться с критерием при выборе наилучшего бомбардировщика. Рассмотрим другой крайний случай: предположим, что мы сравниваем различные типы пулеметов и, требуя от них сохранения работоспособности в течение трех лет боевых действий, принимаем в качестве критерия наименьшую стоимость пулемета. Однако практика подсказывает, что требовать такой длительности действия излишне, так как пулеметы, обычно выходят из строя, скажем, после трех месяцев боевых действий. Критерий для выбора наилучшего пулемета должен быть связан с критерием для выбора эффективных наземных сил. Следовательно, при выборе критерия необходимо добиваться его совпадения с критерием на более высоком уровне.
Итак, правдоподобные критерии на низших уровнях вполне могут быть несовместимыми с критериями на высших уровнях. Это не означает, что мы должны всегда проводить анализ только для проблем выбора на высших уровнях, наоборот, анализ систем должен иметь дело с подпроблемами. Для многих таких подпроблем могут быть выявлены определяющие факторы и отобраны разумные критерии. При выборе ракет стратегического авиационного командования нет необходимости одновременно решать проблемы о наилучшем вертолете для военно-морских сил и об оптимальном бюджете обороны. Влияние различных типов вертолетов и различных бюджетов (в разумных пределах) на характеристики ракетных систем может оказаться незначительным, и мы не принесем особого вреда, если при сравнении этих систем пренебрежем этим влиянием. Из всего сказанного следует, что мы должны постоянно помнить о преимуществах и недостатках описанного метода и при любом анализе выбирать разумное компромиссное решение, которое, с одной стороны, поможет избежать слишком обобщенных моделей, а с другой стороны - чрезмерно суженных критериев.
5.3. Некоторые распространенные ошибки при выборе критериев
В связи с необходимостью использования приближенных критериев и разбиения части процесса анализа всегда существует опасность выбора ложного критерия. Некоторые из наиболее часто встречающихся ошибок можно сгруппировать; на них следует остановиться особо.
Недооценка абсолютного размера цели или затрат. Одним из распространенных критериев является отношение эффективности, т. е. достигнутых результатов к затратам. Например, при выборе бомбардировочной системы критерием может быть максимальное отношение количества уничтоженных целей к затратам, иначе говоря, максимальный ущерб противнику б расчете на один доллар. Такой критерий может показаться вполне разумным, однако ему могут удовлетворять самые разнообразные системы: от системы стоимостью в 500 млрд. долл. до дешевого оружия с малой эффективностью. Фактически такой критерий будет одобрять применение наличного оружия ранних выпусков. Предположим, например, что одна бомбардировочная система, сравнительно простая с точки зрения ее поддержания в боевой готовности, может разрушить) целей и обходится в 1 млрд. долл. (отношение 10 : 1), а другая система сможет разрушить 200 целей и обойдется 1 50 млрд. долл. (отношение 4 : 1). Следует ли нам избрать первую систему, с помощью которой мы можем проиграть войну, впрочем, без особых расходов? Ответ будет отрицательным: мы не имеем права пренебрегать масштабами нашей деятельности, т. е. абсолютной величиной ущерба, который может причинить система противнику, или абсолютной величиной необходимых затрат.
Чтобы еще лучше уяснить это положение, предположим, что мы сравниваем два дома и больше всего при выборе дома нас интересует его площадь. Насколько хорошо выполнит роль критерия отношение эффективности к расходам? Пусть дом Л имеет площадь 1500 кв. футов и стоит 18 000 долл. (отношение 1 : 12), а дом Б имеет площадь 2800 кв. футов и стоит 28000 долл. (отношение 1 : 10). Следует ли отсюда, что наш выбор должен быть в пользу дома Б? Ясно, что и площадь дома, и его стоимость мы должны оценивать, пользуясь абсолютными цифрами. Истинный вопрос, который остается скрытым, если пользоваться относительными величинами, состоит в следующем: стоит ли заплатить лишние 10 000 долл. за лишние 1300 кв. футов?
При отсутствии ограничений па бюджет или масштабы деятельности относительный критерий может привести к принятию крайних решений и оказаться несовместимым с критериями на высших уровнях.
Предположим теперь, что мы ограничиваем рассматриваемый бюджет некоторыми пределами. Разумеется, к такому случаю можно отнести приведенный выше пример. Пользуясь относительным критерием, мы уже не можем выйти за установленные пределы, но значение этого критерия остается неясным до тех пор, пока мы не сузим рассматриваемый диапазон до фиксированного бюджета или цели.
Неверный выбор цели или ее размеров. Для большинства проблем наиболее подходящим критерием, по-видимому, является обеспечение максимального результата в достижении цели z при заданных расходах или обеспечение минимума расходов для достижения определенного результата. Эти типы критериев эквивалентны, если размеры цели или расходов одинаковы в обоих критериях. Иначе говоря, если критерий, заключающийся в обеспечении максимальной способности разрушения объектов противника при бюджете в 1 млрд. долл. приводит к образу действий, когда поражается 10 объектов, то критерий, состоящий в обеспечении минимальных затрат для разрушения заданного количества объектов (10), приведет к тому же образу действий. Выбор того или иного из этих критериев в значительной степени зависит от того, что именно - затраты или цель - может быть задано с большей степенью[35] точности.
При выборе критерия возможна ошибка еще одного типа - неправильный выбор цели действий или объема затрат. Неправильный выбор возможен в отношении цели и в отношении затрат, но мы остановимся только на первом. В рассмотренном примере, если цель действий определена как способность к разрушению 10 объектов, наилучшей будет одна система; если же поставлена цель уничтожения 200 объектов, то лучшей будет иная система. Выбор предпочтительной системы может также зависеть от степени ущерба, наносимого противнику при подавлении одного объекта, каждой из систем. Таким образом, ошибочный выбор цели может привести к выбору неверного критерия.
Пренебрежение неопределенностью. Другой тип ошибки при выборе критерия состоит в том, что пренебрегают неопределенностью. Например, определив цель как способность разрушить 200 объектов противника, мы можем упустить из виду то, что нам неизвестен конкретный вид будущих военных действий и, следовательно, тип этих объектов. Подлежащие разрушению объекты, возможно, будут военными сооружениями противника или промышленными центрами с большим населением или различными комбинациями того и другого. Если критерий, выбранный применительно к одной конкретной цели, пренебрегает возможным наличием других целей и уводит от того, чтобы застраховаться от непредвиденных обстоятельств, то такой критерий может привести к неверным результатам.
Критерий может упустить из виду неопределенность относительно типа войны и стратегической ситуации. Легко недооценить также неопределенность во всем, что относится к технологии, а также наличие случайных событий. Предположим, что некоторая система может в среднем разрушить заданный комплекс объектов при наименьших расходах или разрушить наибольшее количество объектов при заданных расходах. Предположим, однако, что система дает сбой один раз из пяти. Очевидно, что при выборе системы важны и другие выходные параметры, кроме среднего или ожидаемого результата.
Некоторые возможные действия при неопределенности показаны в последнем параграфе этой главы. Из-за наличия неопределенности возникают некоторые весьма тонкие проблемы, но здесь мы остановились на простейших и самых общих вопросах. Следует подчеркнуть, что подход к выбору критериев при наличии неопределенности может привести к серьезнейшим ошибкам.
Недооценка воздействия на другие операции. Еще один тип ошибки состоит в том, что выбираются критерии, не позволяющие выявить, каким образом влияют альтернативные варианты действия на затраты и достижение поставленных целей в других операциях. Предположим, что мы сравниваем различные типы истребителей и производим выбор по признаку минимальных затрат, необходимых для уничтожения с вероятностью в 90% истребителей противника в парном бою. Здесь масштабы деятельности ограничены и нет оснований опасаться, что с помощью относительного критерия мы выберем в качестве наилучшего устаревший самолет Р-39[36]. Но остаются другие трудности. Истребитель, обладающий такой эффективностью в парном бою, может быть очень хорош при индивидуальных действиях, но сравнительно мало эффективен при действиях групповых. Данный критерий не позволяет учесть влияние действий группы на эффективность боя, на надежность и возможные неудачи, на диапазон и частоту контакта с противником и так далее.
Если пользоваться этим критерием, то может оказаться, что самолет будет стоить так дорого, что мы сможем приобрести лишь небольшое количество самолетов этого типа. Следовательно, трудно рассматривать эту подпроблему в таком аспекте; чтобы выбрать разумный критерий, следует рассмотреть действия истребителей в операции более широкого масштаба.
Но эффективность истребителей в операции более широкого масштаба может отрицательно повлиять на достижение других целей (или увеличить затраты на их достижение).
Вот простой пример: оружие может оказаться настолько эффективным, что противник переведет часть своих сил на выполнение других задач. Очевидная эффективность этого оружия не будет полностью реализована за счет появления новых трудностей в других местах[37] Неправильные представления о затратах. Предположим, что критерием является максимальное количество объектов противника, разрушенных при помощи заданного запаса расщепляющихся материалов. По такому признаку может быть выбрана система, расточительно использующая самолеты и экипажи; на самом деле анализ должен учитывать не только расщепляющиеся материалы, полагая их бесплатными и неограниченными, но и другие расходуемые ресурсы. Рассматривать в качестве критерия максимальное количество разрушенных объектов при заданной совокупности конкретных расходуемых ресурсов также будет неверно, если на практике те или иные виды ресурсов могут быть легко доступны. Мы не будем здесь больше останавливаться на ошибках этого типа, поскольку к ним еще вернемся.
Недооценка длительности операций. При выборе тех или иных курсов действий, направленных на сдерживание противника, важным фактором в определении цели действий, а следовательно, и критерия выбора служит время. Как могут меняться рекомендации, если рассматривать различные периоды времени? Если критерием являются минимальные расходы на поддержание заданной боевой способности системы на ближайший период, то предпочтительной может оказаться модификация существующих систем; для более отдаленного периода правильнее, по-видимому, будет создание новых систем.
Рассмотрим проблему выбора на более низком уровне. Предположим, что различные способы хранения авиационного топлива сравниваются по критерию минимальных расходов, необходимых для поддержания топлива в определенном состоянии (например, содержание смолистых веществ в одном литре не должно превышать х миллиграммов). При таком сравнении время является существенным фактором. Если мы хотим получить полезные во всех отношениях результаты, то должны задать вопрос: с какого времени и в течение какого срока будет происходить хранение? В некоторых проблемах время может быть самой важной составной частью критерия. Ресурсы могут считаться заданными, и вся задача также может быть определена во всех отношениях, за исключением срока начала работы системы. Если такое ограничение имеет смысл, то в качестве критерия следует принять возможность падения поставленной задачи в наикратчайший срок. В любом случае, рассматриваются ли цели или затраты, мы не можем позволить себе при выборе критерия не учитывать длительность операций.
Использование «переопределенных» критериев. Говорят, что анализ системы позволяет получить «максимальную ударную мощь за самую малую цену». Рассмотрим критерий, неявно содержащийся в следующем утверждении: «своими победами немцы... были обязаны военной доктрине, согласно которой следовало наносить неожиданные по направлению, времени и образу действий удары; этим ударам должны были предшествовать всевозможные отвлекающие маневры, а достигнутый успех немедленно закреплялся на участках наименьшего сопротивления и на возможно большую глубину[38]».
Такие критерии являются «переопределенными» в том смысле, что все описанное, по-видимому, не может быть сделано одновременно; это все равно, как если бы захотели купить максимальное количество аспирина при минимальных затратах на него. Ошибки такого типа не особенно серьезны, так как на деле использовать подобные критерии для получения количественных оценок невозможно. Тем не менее не следует пренебрежительно относиться к этому неправильному подходу, поскольку он может привести к выбору неверных критериев.
Неправильное применение «правильных» критериев. Критерий, пригодный для сравнения альтернативных вариантов одного вида действий, может оказаться непригодным при анализе действий другого типа. Поэтому критерий, использованный при анализе одной проблемы, не следует механически переносить на другую проблему. Предположим, например, что мы сравниваем боевые возможности существующих стратегических систем оружия и затраты, необходимые для их закупки и содержания. Тогда в качестве критерия можно выбрать минимум затрат, необходимых для достижения определенного результата их применения. Предположим теперь, что мы рассматриваем проблему выбора не с точки зрения приобретения и использования существующих альтернативных систем, а с точки зрения разработки следующего поколения этих систем. Другими словами, мы не задаемся вопросом, какое вооружение следует приобретать и вводить в действие, а спрашиваем, какое вооружение следует развивать дальше. Отвечая на последний вопрос, мы не можем формально применять критерий, который мы использовали, рассматривая проблему приобретения, так как затраты на приобретение и использование вооружения и затраты на их дальнейшее совершенствование отнюдь не одно и то же. Выгоды от приобретения и использования альтернативных систем и соответствующие затраты указывают па потенциальные выгоды от успешного совершенствования каждой из них. Эти оценки дают нам информацию о потенциальных возможностях альтернативных систем оружия при их успешном совершенствовании.
Оценки затрат, непосредственно связанные с решениями разработки, - это затраты на следующий этап разработки оружия, т.е. они не включают затраты на приобретения и эксплуатацию.
Отметим также, что критерий, используемый при сравнении альтернативных решений проблемы приобретения, ничего не говорит о наилучшем подходе к разработке системы оружия.
Возможны следующие варианты действий:
а) разрабатывать оружие как систему с точно заданными требованиями;
б) подойти к этой системе оружия постепенно, испытав предварительно основные ее элементы, проверив затем общую компоновку и исследовав множество макетов.
Выбор последовательности действий при разработке системы - это проблема, в принципе отличная от задачи выбора того или иного варианта оружия для его разработки и последующей закупки.
Повторяем: задача определения наиболее экономичной системы для поддержания определенной боевой способности в равной мере связана как с проблемой разработки, так и с проблемой приобретения системы оружия, но цель анализа в обоих случаях будет различной.
Критерий, пригодный для решения проблемы приобретения системы, не может быть удовлетворительным критерием при выборе предпочтительного направления разработки этой системы.
5.4. Что можно сделать?
Что можно сделать, чтобы не позволить неправильно избранным критериям сбить нас с толку? Наиболее общий совет сводится к «осторожности». Но можно дать и несколько более конкретных советов. Во-первых, следует остерегаться бессодержательных критериев и явных ошибок, рассмотренных выше. Во-вторых, нужно тщательно исследовать критерии в каждом конкретном случае анализа, т.е. оценить связь между избранными критериями и критериями на следующих уровнях. Мы не можем избрать верные критерии, пользуясь только интуицией. Мы должны постоянно спрашивать себя, совместим ли данный критерий с критериями на высших уровнях, и учитывает ли он основные воздействия на другие операции. Такое исследование следует проводить в каждом конкретном случае. Мы не можем анализировать альтернативные критерии вообще и не можем составить стандартный набор приемлемых критериев. Каждая проблема будет иметь свой наилучший критерий.
В-третьих, мы можем сравнивать системы по нескольким критериям и избрать систему, предпочтительную по отношению к этим критериям. Предположим, что при рассмотрении вариантов действий в стратегии сдерживания используется несколько критериев: минимальные расходы на достижение заданной боевой способности по отношению к двум различным типам объектов или к двум различным стратегиям противника. Если какая-либо система будет наилучшей по всем критериям, она будет оптимальной.
В-четвертых, всегда, когда это возможно, можно пользоваться усилительным доводом: если система является наилучшей при некоторых обстоятельствах, то она тем более будет наилучшей при других, еще более благоприятных обстоятельствах. Так, если установлено, что авиационная система эффективнее ракетного оружия при действиях против не защищенных от ядерного взрыва целей, то следует считать, что большая точность самолетной системы позволит ей быть эффективной при действиях против целей, защищенных от ядерного взрыва.
В-пятых, интерпретируя результаты анализа, делая выводы и составляя рекомендации, мы можем иногда согласиться с несовершенством критерия. Так, в результате исследования систем нападения было показано, что одна из них, вероятно, решила бы поставленную задачу при Наименьших затратах, однако в условиях неопределенности она может оказаться наименее благоприятной из рассматриваемых. Наконец, мы можем в некоторых случаях провести «потребительское исследование», отказываясь от четких критериев. Иными словами, мы можем просто сопоставить для наших альтернатив некоторые последствия их реализации - затраты на них и достижимый результат.
Во многих исследованиях предпринимались все или некоторые из описанных действий. Подчеркнутые здесь трудности не обесценивают достоинства анализа. Хотя проблема критерия сложна, признание этой сложности может повредить только неправильно поставленным системным исследованиям и бесспорно повышает достоинства анализа.
М. Хоуг
Во многих, если почти не во всех, исследованиях, подпадающих под название анализа систем, приходится в самом широком смысле иметь дело с анализом затрат. Когда для достижения любой точно определенной цели в отдельной операции мы стремимся свести до минимума затраты ресурсов, так как они необходимы для достижения других целей, мы имеем дело с минимизацией истинных стоимостей. Под истинной стоимостью здесь понимается ценность для нас альтернативных целей, от достижения которых мы отказались. Однако если рассматривать проблему не в столь широком плане, то окажется, что анализ затрат имеет неодинаковое значение при исследовании различных типов операций. Иногда истинные стоимости существенны для дела, иногда нет; в тех случаях, когда они существенны, они могут или не могут быть удовлетворительно выражены через денежные стоимости. Чтобы правильно применять анализ с точки зрения расходов, важно разбить встречающиеся задачи на несколько различных групп.
6.1. Заданный объем ресурсов при единственной цели
В тех случаях, когда ставится вопрос о достижении максимального результата при заданном объеме ресурсов, которые могут быть использованы только в некоторой вполне конкретной операции, мы можем выделить первую группу проблем, куда анализ с точки зрения расходов не входит совсем. Если ресурсы можно использовать только в одной операции, то для других операций они совершенно бесполезны. Истинная стоимость их использования равна нулю. Поэтому единственный разумный совет, который можно дать, состоит в том, что, анализируя операцию, следует стремиться к оптимальным решениям, невзирая на известную нам информацию о произведенных в прошлом затратах. Нет смысла экономить при использовании конкретных ресурсов только потому, что когда-то они были ценными: что было, то прошло.
То, что в этой первой группе проблем анализ затрат в сущности отсутствует, не означает, что такие проблемы являются простыми или неважными. Во многих заслуживающих внимания проблемах исследования операций, вероятно, встречаются условия, близкие к подобным, хотя, видимо, в очень немногих проблемах они встречаются в чистом виде. Предположим, что ВВС желает выработать тактику, обеспечивающую максимальный ущерб объектам определенного типа при специфических ограничениях на используемое оружие и самолеты. Очевидно, это крайне сложная задача. В ней присутствуют много представляющих интерес взаимосвязанных переменных, и анализ включает в себя много трудных проблем оценки. Однако, чтобы иметь подходящий гипотетический пример для настоящих целей, будем считать, что эта трудная проблема может быть решена.
6.2. Заданный объем ресурсов при нескольких целях
Ко второй группе проблем, встречающихся при исследовании операций, относятся случаи, когда имеются две или больше целей, между которыми нужно распределить заданный объем ресурсов. Рассмотрим, каким образом и почему исследование истинной стоимости входит в эту группу проблем, несмотря на то, что в ней не затрагивается стоимость производства. Предположим, что у нас есть две боевые части ВВС, предназначенные для действий против объектов противника двух разных типов, и что каждая из них стремится довести до максимума свои боевые возможности.
Предположим также, что все наличные ресурсы можно объединить в две группы: расщепляющиеся материалы и самолеты определенного типа.
Допустим, что ресурсы распределены сначала между двумя типами объектов следующим образом: 8 единиц расщепляющихся материалов и 32 самолета для целей первого типа и, наоборот, 32 единицы расщепляющихся материалов и 8 самолетов для второго типа.
Анализируя эту задачу, можно поставить другую проблему, так сказать, проблему высшего уровня. Можно ли попытаться найти лучшее распределение этих двух видов ресурсов, даже если мы не в состоянии установить зависимость между военной мощью, необходимой для подавления одной цели, и мощью, необходимой для подавления другой? Лучшее распределение ресурсов - это, очевидно, такое их распределение, когда мы сможем полнее выполнить одну из поставленных задач без ущерба для другой. Задача анализа состоит в том, чтобы определить распределение ресурсов, обеспечивающее минимум истинной стоимости.
При решении этой проблемы следует рассмотреть для каждого типа целей возможные результаты при различных вариантах расходования ресурсов, определить, когда достигается максимально возможный результат. Здесь же мы попросту предположим, что этот трудоемкий анализ проделан, и что возможные зависимости между различными комбинациями расходуемых ресурсов и результатов установлены.
Более того, воспользовавшись возможностью, которую дает гипотетический пример, будем считать, что эти соотношения могут быть удовлетворительно аппроксимированы при помощи простейших функциональных зависимостей. Допустим, что результаты исследования первого типа представлены кривой на рис. 6.1. Эта кривая описывает все варианты расхода двух упомянутых видов ресурсов при условии сохранения боевой мощи, которая была макси-неудовлетворительность первоначального варианта можно показать, исследовав его изменения.
Нетрудно определить общее направление целесообразных изменений. Для целей первого типа расщепляющиеся материалы настолько дефицитны, что обменный эквивалент одной единицы этих материалов равен четырем самолетам. Для целей же второго типа расщепляющиеся материалы имеются в изобилии, и при обмене одна их единица оценивается в одну четвертую часть самолета. Из-за большого несоответствия между обменными эквивалентами одной и той же единицы при различных ее применениях существует возможность более выгодного обмена ресурсами. Предположим, например, что происходит такой обмен ресурсами
Расщепляющиеся материалы для целей Второго типа
35 30 25 20 15 W 5
О 5 Ю 15 20 25 30 35
Расщепляющиеся материалы для целей первого типа
между двумя боевыми подразделениями, когда каждое из них отдает одну единицу менее ценного для него ресурса и получает взамен одну единицу более ценного ресурса, так что обмен происходит в отношении 1:1. Каждое подразделение заметно выигрывает от такой сделки. В первый раз приобретаемые ресурсы в четыре раза ценнее обменных. Поскольку обмен является выгодным для обеих сторон, каждая из них стремится продолжить его. Но взаимный выигрыш от обмена, разумеется, не будет беспредельным, поскольку можно ожидать, что обменный эквивалент одного расходуемого фактора будет уменьшаться в ходе обмена. Точкой, где будет достигнут предел, является, например, Р3 на рис. 6.2. В этой точке каждому подразделению принадлежит 20 единиц расщепляющихся материалов и 20 самолетов, и отношение обмена ресурсов упадет до 1 : 1 в соответствии с отношением их стоимостей в данный момент. Здесь возможности замены менее ценного ресурса более ценным исчезают. Но при переходе из Р[40] в Рз боевая мощь обоих подразделений заметно возрастает. На рис. 6.2 имеются и другие точки, в которых отношение обмена ресурсами равно 1:1. Такие точки определяют совокупность эффективных вариантов распределения ресурсов для проблемы, представленной на рис. 6.2 пунктирной линией. Эта совокупность обладает тем свойством, что увеличение боеспособности в одной операции не может быть достигнуто без ущерба для боеспособности в другой операции. Следовательно, очень важно, чтобы распределение ресурсов между конкурирующими операциями соответствовало одной из эффективных точек, а исследователь обязан установить, где находятся такие точки. Когда он сделает это, он тем самым установит необходимые условия минимизации истинных стоимостей, указывающих, за счет какого ущерба для выполнения одной из задач можно добиться выполнения другой, точно определенной задачи.
Исследователь, работающий с проблемами второго типа, должен выявить меру оценки ценности замены одного из видов ресурсов по отношению к другому; эти данные могут совпасть, хотя, вероятно, не совпадут с ценами на приобретение ресурсов в прошлом. Совпадут они, по-видимому, только если предыдущее планирование было оптимальным или хотя бы успешным. Между прочим, меру ценности дефицитного вида ресурсов можно получить как сопутствующий результат в процессе динамического программирования в виде так называемых «теневых цен». В процессе анализа следует заботиться о том, чтобы привести в соответствие меры ценности дефицитных ресурсов при их различных применениях. В этом случае исследуемая максимально возможной при их первоначальном размещении; каждая точка на кривой соответствует оптимальной тактике при заданном сочетании ресурсов.
Наклон этой кривой характеризует возможность замены одного из видов ресурсов другим. Наличие большего количества расщепляющихся материалов позволит иметь больше бомб или более мощные бомбы.
В свою очередь, это позволит совершать меньше боевых вылетов, так как большее количество или большая мощность бомб повысит вероятность поражения цели при одном вылете и сделает возможным уменьшение требований к объему необходимых разведывательных данных до и после бомбардировки. Но возможности замены ограничены. Следует ожидать, что такая замена будет становиться тем труднее, чем больше мы стремимся заменять самолеты расщепляющимися материалами. Это явление можно наглядно проиллюстрировать (хотя такой случай совершенно нереален), допустив, что отношение приращений объема расходования ресурсов при замене в некоторой точке равно отношению между объемами ресурсов, соответствующих этой точке. При первоначальном размещении для объектов первого типа (32 самолета и 8 единиц расщепляющихся материалов, точка p1) отношение приращений при замене составляет 4 самолета к одной единице расщепляющихся материалов. Если же распределение ресурсов характеризуется 32 единицами расщепляющихся материалов и 8 самолетами (точка pz), то отношение приращений при замене составляет 1 самолет к 4 единицам расщепляющихся материалов.
Между точками Р4 и Р2 отношение приращений изменяется в 16 раз.
Во втором случае с целями иного типа естественно ожидать иной функциональной зависимости. Допустим, однако, для простоты, что оба случая описываются одним и тем же соотношением. Следовательно, первоначальной ситуации для второго типа объектов соответствует точка pz на рис. 6.1. Различия в отношениях между ресурсами, используемыми для двух различных целей, могут быть выведены совершенно независимо, и, возможно, что так и не представится случай выяснить, насколько они согласуются друг с другом. Возможно даже, что различия в первоначальных пропорциях между ресурсами происходят из-за того, что проблемы размещения решались различным образом. Можно предположить, что первоначально при распределении ресурсов по целям первого типа стремились максимизировать результат поражения объектов в расчете на одну единицу расщепляющихся материалов, считая, что этот вид ресурсов крайне дефицитный.
Во втором случае, стремясь к сокращению боевых потерь, мы использовали критерий достижения максимального результата в расчете на один самолет. Очевидно, каждый из этих критериев является неполным, так как он сосредоточивает внимание на одном из видов ресурсов, полагая, что истинная стоимость использования ресурсов другого вида равна нулю.
Чтобы убедиться в том, сколь опасными могут быть такие неполные критерии, достаточно рассмотреть оба варианта распределения ресурсов одновременно. Это удобно сделать, повернув рисунок для целей второго типа на 180° и наложив его на рисунок для целей первого типа. В результате получим рис. 6.2, на котором распределение ресурсов для целей первого типа измеряется относительно левой и нижней координатных осей, а их распределение для второго типа - относительно правой и верхней осей. Первоначальное распределение ресурсов для двух боевых частей ВВС представлено теперь общей точкой. Рис. 6.2 - это прямоугольная диаграмма, каждая точка которой соответствует возможному распределению между двумя целями заданного объема ресурсов. Поскольку точки отражают возможные варианты распределения ресурсов, то, очевидно, некоторые из них будут предпочтительнее других.
Эта «операция» включает несколько целей, претендующих на затрату одних и тех же ресурсов. Такую операцию следует рассматривать как единое целое, если соответствующие оценки эффективности выведены из единых для данного анализа соображений.
6.3. Переменный объем затрат ресурсов
Исследуемая проблема может охватывать больший период времени, чем в приведенном выше примере, и согласование рассматриваемых операций может быть произведено в расчете на больший интервал времени. В этом случае мы сталкиваемся с третьей группой проблем, которой и будет посвящено последующее изложение этой главы. В подобных обстоятельствах уже нельзя решать проблемы распределения ресурсов, считая фиксированными их объем и состав. Действительно, приняв такое допущение, мы можем упустить возможность существенного увеличения эффективности их использования за счет изменения их вида и количества. Требование о соответствии обменных эквивалентов различных ресурсов в разных вариантах их использования остается в силе, но его следует рассматривать в более широком смысле. В анализе теперь участвуют стоимость приобретения и в конечном счете стоимость производства. Мы должны задать вопрос: в каком отношении может один вид ресурса заменен другим, не только по возможности их использования, но и по возможности их получения в будущем? Если отношение, в котором один вид ресурса может быть заменен другим по возможности его получения, отличается от отношения, в котором он может быть заменен по возможности его конкретного использования, то существует возможность дальнейшего совершенствования. Ресурсы, расходуемые в операции, являются продуктами производства, и можно обеспечить увеличение объема одного из них (за счет другого), переключая средства с одного вида производства на другое. Итак, следует ли переключить эти средства?
Такое расширение пределов критерия эффективности использования ресурсов может быть достаточно простым только в том случае, если ясно, что ограничения имеют лишь бюджетный характер и рассматриваемые виды ресурсов могут покупаться и продаваться по известным ценам в неограниченном количестве. Если же они могут покупаться на этих условиях, но не продаваться, то критерий является простым только в том случае, когда ресурсы по существу сходны, как в нашем примере из военной деятельности, т. е. когда можно ожидать, что их военное использование сходно. В нашем примере мы получим простое решение, только если сможем покупать и продавать расщепляющиеся материалы и самолеты в отношении, скажем, двух единиц расщепляющихся материалов за один самолет. Если это возможно, то мы можем увеличить способность разрушения объектов или уменьшить полные расходы, покупая меньше самолетов и больше расщепляющихся материалов.
Теперь следует определить новую совокупность эффективных вариантов распределения ресурсов. Для кривой постоянного результата на рис. 6.1 выгоднее избрать ту точку, в которой отношение при замене самолетов на расщепляющиеся материалы равно 1:2, а не 1:1.
Но, рассматривая наш пример из военной области, мы сталкиваемся с трудной проблемой: какие расходы к кому относятся и как их следует измерять? Вопрос «к кому?» является особенно уместным, так как он затрагивает, по крайней мере, две правительственные организации: ВВС и Комиссию по атомной энергии. Если стоит вопрос об оптимизации деятельности ВВС, ответ, очевидно, состоит в том, что при заданном бюджете ВВС можно обеспечить максимум их военной мощи, используя расщепляющиеся материалы настолько свободно, что созданные запасы этих материалов превзойдут потребности в них (так, что величина дефицита расщепляющихся материалов будет равна нулю). С позиции Соединенных Штатов в целом это, несомненно, плохое решение, так как чрезмерно обильные запасы расщепляющихся материалов могут быть созданы только за счет высоких материальных затрат.
Чтобы получить какой-либо разумный ответ с позиций правительства, следует рассматривать совместную оптимизацию, принимающую во внимание операции Комиссии по атомной энергии и ее существующих и предполагаемых клиентов. Нет нужды говорить, что такая оптимизация представляет собой весьма сложную проблему[41].
Вопрос в том, чьи расходы следует минимизировать, часто возникает в задачах по исследованию операций. Исследователю, занятому решением ограниченного участка проблемы, следует постоянно помнить об общем объеме расходов или прибылей, распределяющемся между рассматриваемой и другими операциями. Например, при строительстве стоянки автомобилей у аэропорта выбор места стоянки можно, с одной стороны, проводить по признаку максимального чистого дохода, который приносит стоянка, и, с другой стороны, с точки зрения максимального чистого дохода от воздушных перевозок в целом[42]. Если пользоваться первым критерием, то уменьшение дохода из-за того, что несколько человек, не найдя места для своей машины, не попали на самолет, может показаться несущественным. Но это существенный вопрос для авиакомпаний, терпящих серьезные убытки.
Смежная проблема заключается в том, какие именно затраты следует учитывать. Мы предполагаем здесь, что исследователь обладает известной свободой, выбирая или давая совет, какие расходы следует рассматривать, а не просто оперирует тем, что ему предложено. Вернемся к нашему примеру с расщепляющимися материалами. Решая сложную проблему совместной оптимизации, желательно оценить возможности увеличения производства самолетов за счет уменьшения вложений в производство расщепляемых материалов.
Такая оценка дает действительную величину запасов одного из видов ресурсов по отношению к другому. Эту величину можно сравнить с оценками их возможных замен в будущем. Общеизвестно, однако, что переключение производства с одного вида продукции на другой обычно происходит косвенным, а не непосредственным образом и порождает множество побочных эффектов. Высококвалифицированный инженер-химик, освобожденный от работы в Хэнфорде, не может тут же начать работать в качестве специалиста по аэронавтике в Сиеттле. Если для какой-либо проблемы третьего типа исследователь сможет в явном виде выразить последствия переключения производства, связанные с перераспределением вкладываемых средств, и удовлетворительно оценить их истинные стоимости, то это будет большим достижением.
Если, что очень вероятно, истинные стоимости не могут быть выражены в явном виде, то предоставляется выбор между двумя альтернативами. Можно воспользоваться оценками эффективности, выведенными из соображений, не принимающих во внимание стоимость производства, или же можно предположить, что преимущество расходов над ресурсами включает одинаковые истинные стоимости на различных участках производства, и заменить в анализе истинные стоимости предполагаемыми денежными стоимостями. Ни одна из этих альтернатив не является полностью удовлетворительной, поскольку обе они допускают определенную неточность. Эта неточность, однако, будет, по-видимому, большой в первом случае. Какую смену эффективности примет исследователь? Возможно, он воспользуется оценками, характерными для проблем второго типа, и удовлетворится тем, что установит соответствие между величинами дефицита в рассматриваемых операциях, предполагая, что будущим операциям будут свойственны те же ограничения, что и настоящим. В этом случае анализ затрат не включает стоимости производства. Очевидно, что это ответ неудовлетворительный, так как он, скорее, игнорирует проблемы третьего типа, а не решает их.
Другая возможность состоит в том, чтобы принять меры эффективности, не учитывающие затраты в том широком смысле, в котором здесь используется этот термин. Можно, например, минимизировать количество человеко-часов, необходимых для некоторых будущих операций (впрочем, это далеко не лучший пример). Но если применить такую частичную оценку, то неучитываемые при этом ресурсы неоправданно будут считаться свободными. Каковы, например, затраты на капитальное оборудование, необходимое для уменьшения количества человеко-часов? Более того, такой критерий оценки не позволяет соизмерить должным образом различия в видах ресурсов. Какова, например, стоимость одного человеко-часа высококвалифицированного инженерного труда по сравнению с неквалифицированным трудом? Следует давать оценку расходуемым ресурсам и их относительной важности (весу), а это означает, что мы возвращаемся к исходному пункту и снова вынуждены искать меру для оценок истинных стоимостей.
Вторая альтернатива, заключающаяся в использовании предполагаемых денежных стоимостей в качестве мер истинных стоимостей, имеет в виду, что относительные цены на рынке правильно характеризуют отношения для замены видов продукции в производстве. В защиту такого предположения имеется только один аргумент. Допустим, что предполагаемое отношение цен по видам продукции отличается от их возможных соотношений при замене в производстве. Это обстоятельство сделает одни виды продукции более выгодными, чем другие. В экономике, основанной на конкуренции, обнаружится тенденция выпускать более выгодные виды продукции за счет менее выгодных, и в результате изменение притока различных видов продукции на рынок приведет к соответствию относительных цен продукции с их отношениями при замене в производстве. В идеальном случае такая тенденция к полному соответствию существует. Интенсивность этой тенденции и, следовательно, пригодность сделанного допущения о возможности оценок затрат в долларах решающим образом зависит от общей политики, находящейся вне пределов любого конкретного исследования. Можно только заметить, что принимаемые правительством меры, направленные против монополий, решающим образом влияют на интенсивность этой тенденции в экономике[43].
6.4. Некоторые частные аспекты проблемы
Одна из основных задач правительственного регулирования состоит в том, чтобы превратить расходы и прибыли, которые без этих мер распределились бы между различными операциями в экономике, в расходы и прибыли, внутренние по отношению к некоторой ячейке производства и накладывающие определенные ограничения на ее деятельность. Например, вводя налог на загрязнение воздуха заводскими трубами, мы хотим возложить ответственность за ущерб на виновников, а это побудит их применять средства защиты от дыма. Такая мера регулирования имеет самое непосредственное отношение к исследованию операций. Чем Лучше выполняется эта задача, тем в большей степени оказывается пригодным использование денежных стоимостей при анализе различных операций. А для того, чтобы лучше выполнить эту задачу, необходимо проведение большого количества исследований. Существует множество ситуаций, в том числе (хотя и не обязательно) на правительственном уровне, в которых для нахождения действительно эффективных операций следовало бы строго учитывать существование и величину распределяющихся расходов и прибылей, однако сделать это не удается.
Можно утверждать, что далеко не всегда удается сравнить важные затраты производства в физических единицах, и замена их денежным выражением - это наиболее приемлемая из имеющихся альтернатив. Это не означает, конечно, что можно бездумно использовать обычные денежные оценки. В ряде случаев могут быть достаточные основания для корректировки оценок стоимостей, ибо выявляются расхождения между установленной ценой в долларах и фактической стоимостью используемых ресурсов.
Предположим, что рассматриваются проекты вложения правительственных средств, скажем, в строительство плотин. Допустим, что используя в своих расчетах в качестве одного из параметров, характеризующих расходы, существующую норму процента на капитал, будет дано заключение о постройке трех мощных плотин. Предположим, однако, что конгресс не выделил полного объема средств, необходимых для таких больших плотин. Тогда одно из возможных решений будет состоять в отказе от строительства одной из них и в решении соорудить две оставшиеся плотины проектных размеров. Но возможно, что более целесообразным будет и другое решение - построить все три плотины, но меньших размеров. Чтобы проверить, какое из этих решений будет лучшим, следует рассчитать объем дефицита капитальных вложений для этой правительственной операции на различных бюджетных уровнях. Это означает, что нам необходимо определить соотношение будущих затрат и прибыли по годам при различных вариантах капиталовложений, но при одинаковом объеме суммарных затрат. Следует принять такой вариант капиталовложений, который при том или ином объеме ассигнований обеспечит максимальную норму прибыли. Капиталовложения, приносящие двадцатипроцентную прибыль в некоторой операции, не следует вкладывать в операции, где они принесут пятипроцентную прибыль только потому, что такая норма процента распространена повсеместно. Распространенная норма процента подходит для частной фирмы, поскольку, делая вложения в рынок или изымая их в соответствии с этой нормой, она может гарантировать определенный характер будущих доходов и выплат. Следовательно, с этой точки зрения анализ капиталовложений для частной фирмы будет проще, чем для правительственной организации. Альтернатива, открытая для частной фирмы, недоступна для правительственной организации, поскольку для последней определяющими являются накладываемые конгрессом ограничения ассигнований, и они должны учитывать характерные особенности этих ограничений. Различные ситуации требуют, конечно, различных решений.
Изучение последовательно меняющихся во времени затрат представляет значительные трудности, как свидетельствует приведенный ранее пример из области военной деятельности. Если мы оценили затраты на расщепляющиеся материалы и самолеты при различных вариантах выбора, для различных периодов времени, то каким образом объединить их, чтобы сделать возможным анализ альтернатив по критерию соотношений эффективности и затрат? Эта проблема является очень острой, потому что срок годности расщепляющихся материалов больше, чем самолетов, и эти материалы вполне могут быть использованы в течение длительного промежутка времени; однако стремиться получить желаемые боевые возможности лишь с учетом одного вида ресурсов и для некоторого определенного периода времени не имеет смысла. Для нашей военной проблемы, нечеткой по самой ее постановке, четкое решение невозможно. Принятый метод подсчета объема затрат исходит из произвольного предположения, что на протяжении п лет ценность одного доллара для нас сохраняется постоянной и равной его ценности в настоящее время, а затем его ценность в году п + 1 полагается равной нулю. При таком методе подсчета наш выбор будет зависеть от того, какое значение мы придаем числу п. Этот метод можно усовершенствовать, исключив такой разрыв непрерывности и предположив, что ценность ресурсов уменьшается пропорционально учетной ставке. Чтобы учесть неопределенность в оценке объема будущих расходов, можно ввести более высокие значения учетной ставки, чем принято в обычной практике кредитования, и проверить чувствительность результатов анализа к подобным вариациям. Мы можем и должны проводить в ходе анализа исследование чувствительности результатов к изменениям учетной ставки и других параметров, в достоверности величин которых у нас нет твердой уверенности.
Следует сделать одну общую оговорку. Выше мы рассматривали проблемы выбора только с точки зрения обеспечения эффективности. Очевидно, что все задачи не могут быть сведены только к обеспечению эффективности, поэтому, в частности, мы с самого начала использовали пример, в котором важные исследования эффективности могут быть проведены, несмотря на несоизмеримость различных целей. Даже в случае с промышленной фирмой бывает трудно оценить одну цель по отношению к другим. Управляющие промышленной фирмы могут желать не только высоких денежных прибылей, но и «спокойной жизни». В более общем случае нас может интересовать не только эффективное распределение ресурсов между различными отраслями экономики в целом, но также и «честный пай» в распределении доходов. Мы не можем привести эффективность к общему знаменателю так, чтобы это было справедливо в любом случае.
В настоящей главе мы выделили некоторые проблемы общего характера, возникающие при анализе затрат в ходе исследования операций, и подчеркнули необходимость учета различия между отдельными группами проблем. На практике, конечно, проблема в целом вряд ли будет подпадать под одну из трех установленных категорий. При исследовании типичных проблем следует разумно сочетать некоторые общие ограничения с некоторыми частными ограничениями, свойственными данной проблеме. Исследуя эффективность некоторой операции, можно, например, убедиться в ее неэффективности, не уточняя, невыполнение каких условий (для проблем первого, второго или третьего типа) обусловило бы неэффективность.
Автору очень нравится история об офицере, который получил выговор за то, что приказал использовать в своей части кофе как средство чистки. Вообще говоря, ценность кофе как напитка достаточно велика, чтобы его не использовать как средство чистки, даже если с технической точки зрения такое использование эффективно. Но, должно быть, этому офицеру было выделено так много кофе, что его люди не могли выпить все. Не имея возможности продать кофе, офицер обладал лишь одной альтернативой использования кофе как средства для чистки: выбросить его. Если так и было на самом деле, то этот офицер получил выговор только за то, что он уважал самые основные принципы минимизации истинных стоимостей, о которых мы говорили выше.