【综述】
2011年版《中国人民解放军军语》中规范了武器装备和武器的相关定义，武器装备是作战人员用于执行和保障作战行动的武器、武器系统以及相关的其他军事技术装备的统称，是进行战争的重要物质基础，是军队战斗力生成的重要力量，是完成各种军事行动的重要支撑[1]。武器是指直接用于杀伤和破坏的作战器械和装置，它是属于武器装备范畴中的一部分。非致命武器是通过对目标产生可逆反应，使其暂时失能的新概念武器，其在遂行处突、反恐等非战争军事行动中发挥着重要作用。随着我国军事科技的不断创新发展，武器装备研制呈现出研发投入大、过程极其复杂、管理保障难度大等特征，也常存在费用上涨、进度拖延、性能降低等问题，当前亟需引入成熟度评估理念，为武器装备的研制和采购的总体规划和过程决策提供有价值的参考意见[2]。技术成熟度(Technology Readiness,TR)能够体现单个技术相对于系统或项目所处的发展阶段，反映了该项技术相对预期目标的相符程度。然而，随着武器装备系统性、集成性和复杂性程度的日益提升，即便所有单项技术都能达到预期的技术要求，在系统总体层面仍会受到不确定因素的影响，特别是当涉及到多项关键技术，集成关系复杂的武器系统时，技术成熟度所评估的效果并不理想[3]。因此，需要在单项技术成熟度评估，或子系统技术成熟度评估的基础上，考虑集成问题、耦合效应，开展系统成熟度评估。系统成熟度(System Readiness,SR)是指应用于系统层面的传递状态的有效参数，其作用是引导系统管理人员做出合理决策并提供科学依据，它在国防装备研制、采办、评估过程中发挥着重要作用，能够决策指导系统管理人员掌握技术的发展水平和应用潜力，从系统上进行项目的改革和完善，有效防范技术风险，降低投资费效比[4]。系统成熟度是相较技术成熟度更深层地研究，两者之间交互影响更加丰富完善了成熟度评价体系。
传统的武器装备主要是致命武器，目的是为了摧毁目标，消灭敌方的有生力量，夺取战争的胜利，因此致命性武器装备的作战效能是越高越好。非致命武器是军队、公安部门在执勤、处突、反恐等任务中广泛使用的武器，在不致命的前提下使目标快速失能并且失能后果具有最大概率的可逆性[5]。它提供了以最低限度的武力开展行动的能力，控制了暴力和防止不必要的附带伤亡和破坏[6]。在维和行动及维护治安中，暴徒和群众混在一起，建筑物较多，常规武器无法发挥效能，故具有“软杀伤、软破坏、人道性”等独特优势的非致命武器，成为处置各类大规模群体性事件的首选装备。非致命武器技术的发展也为联合国军事行动特别是维和任务提供了更广泛地的选择，在道德、正义和法律影响等方面发挥着重要作用[7]。非致命武器与致命武器的区别在于作战效能具有区间性，过大则容易对目标产生过度伤害，过小则达不到预期作战目的[8]。非致命武器的使用，既要注重其作战效能，即具有一定的非致命效果，又要注重其使用安全性[9]，即不能对目标造成过度伤害，因此也就必须引入非致命武器人体效应评估的理念，此外进行相应的人体效应实验和创建数据模型对于确保非致命武器的使用效能和减小安全风险显得十分重要。非致命武器人体效应成熟度等级标准在其研制、采办与使用等关键环节起到重要的参考作用。因此，通过开展非致命武器装备系统成熟度研究及评估，能够为新型非致命武器的研制提供阶段转换的科学依据，为非致命武器的采办及非致命技术预研提供决策参考，为人体效应评估提供方法支撑。本文主要对武器装备及非致命武器装备系统成熟度进行综述，以期推动非致命武器的科学发展和本质安全化设计，将其全寿命周期系统风险扼杀在研制阶段。
1.1.1 国内
技术成熟度是指武器装备的科技水平、工艺流程、技术生命周期等方面所具有的产业化使用程度，技术成熟度评价是对武器装备研制关键技术的成熟程度采用系统化标准、方法和工具进行量化评价。国内于20世纪90年代末开始引入技术成熟度评价，制定了军用标准(《装备技术成熟度等级划分及定义》(GJB 7688—2012)、《装备技术成熟度评价程序》(GJB 7689—2012)。武警部队在开展新型非致命武器研制和采办中，逐步开始采用技术成熟度作为评价手段。基于国外技术成熟度的基本定义，目前，我国应用的技术成熟度等级(Technology Readiness Level,TRL)划分为9个等级，其中1级最低、9级最高。
王生玉等[10]构建了基于云模型理论的装备研制阶段技术风险评估模型；李亮等[11]基于有限状态齐次马尔可夫链模型来解决TRL评估中的时滞问题；聂小云等[12]基于TRL定义了海洋能发电装备技术成熟度等级划分，给出了评估流程；徐吉辉等[13]构建了技术成熟度评价的指标体系，并采用层次分析法、信息熵和灰色关联聚类来确定指标权重；王亚光等[14]基于TRL来综合评价卫生装备研制项目技术成熟度及质量成本及进度。由于评估过程中涉及到的技术面较广，存在技术复杂性和多样性等特点，因此，单一的技术成熟度评价标准则很难满足于评价武器装备的关键技术，影响了评价工作的效率。
在武器装备体系中，对正处于论证研制、生产采办过程中的装备系统，则列为评估的主要对象，关键核心技术的识别是通过说明该项技术的重要性和困难程度两个角度来判断一项技术是否为关键核心技术[15]。评价流程分为3个步骤：专项自评价、专家评价、综合评价[16]。一般对武器装备技术成熟度的评估结果进行深入分析和计算，就可以验证项目中的关键技术[17]。随着新技术的广泛应用以及智能化水平的提高，为了从各种各样类型的数据中，快速有效获取有价值的信息，大数据技术逐步推展开来，所拥有的识别力、决策力和优化流程能力对建立数据模型展开相应的技术成熟度评价有很大的促进作用[18]。
分析上述研究成果可知，国内武器装备技术成熟度研究主要集中在建立评估模型及评估流程方面，但是关于技术成熟度的评价手段比较单一。此外，如何借助信息化、智能化、大数据、云计算来展开技术成熟度评价还有待进一步研究。
1.1.2 国外
早在20世纪90年代，美国国家审计局就发表报告指出：美国国防部在武器装备研制和采办进程中所采用的新技术成熟度较低，远不能满足于日益进步的装备发展，大部分武器系统开发失败的原因归结于不成熟技术的应用，因此建议国防部在项目应用新技术前要进行成熟度评估[19]。进入21世纪，技术成熟度的发展进入快速增长期，数据海量化、评估方法多样化以及相关计算工具逐步丰富了技术成熟度的评估。通过积累经验和不断发展，美国等一些军事发达的国家，逐步建立了一套完备的技术成熟度评估管理体系[8]。该体系采用层次化结构，通过分工合作，为开展技术成熟度评估提供了有力的组织保障[20]。
美国关于技术成熟度的一些研究成果有：Nazanin Azizian等[21]利用SWOT(态势分析法)方法针对TRL等各种定量、定性评价模型进行了深入的评论和分析，认为应用技术成熟度评价非常关键，能够全面审视技术水平和项目风险；2003年由空军研究院的William L,Nolte等[22]开发TRL计算程序；2006年由空军空间与导弹防御司令部技术中心的Jeffrey T.Craver等[23]开发了技术项目管理模型，便于技术管理计划、管理和评估新技术从开发到成功的应用。美国开展武器装备技术成熟度评估是采用TRL等级结构的方法来描述相互作用和发展趋势，使其更易评估判断。从全世界来观察和比较，美国的TRL评估方法已被大多数国家借鉴和照搬，但在评估的技术和方法上未能有所突破和提高[2]。
国内外现有的关于武器装备技术成熟度的等级标准可以为非致命武器技术成熟等级标准的制定提供参考，美军已制定的非致命武器技术成熟度标准分为9个等级。随着各国的逐步重视，非致命武器技术成熟度在采办和研制等过程中逐渐成熟，在评估过程中，运用关键技术手段和大数据技术，取得了较为广泛的数据基础，以作出较为科学与客观的评价。研究和评估非致命武器需要开发与常规武器不同的具体方法和工具[24]。虽然美军将非致命武器视为力量的倍增器，但在战术层面上，非致命武器的使用效果可能适得其反，联合非致命武器管理局使用独立审查评估对非致命性武器的研制和试验能够产生积极的影响[25]。我国在非致命武器采办和研制过程中引入技术成熟度等级标准，为从事相关科研和采办工作提供决策指导。虽然关于非致命武器损伤案例、生物效应方面的文献较多，但多数是针对具体的装备，未提高到技术成熟度的层面，未将技术成熟度评估作为非致命武器装备试验鉴定必经步骤。
国际上将“人体效应”定义为对人体的任何影响，包括生理、生物、心理和社会影响。非致命武器对人体影响的研究包括医学、心理学等方面，包括从细胞到人体再到整个人群的生活水平，以及运用相关动物、机械和数学模型，来解释和预测非致命武器对人类的影响[26]。非致命武器对人类影响的研究是跨学科的，需要在特定技术、所使用能量的度量和剂量测量以及相关影响方面具有专业领域水平。人体效应是指在研制实验阶段的大量实践中，评估所使用的非致命武器对人体产生的影响，所采集数据得出的耐受性水平，是对人体效应发展过程和成熟规律认识不断深化的基础上产生和发展起来的。成熟度评估是用于衡量使用非致命武器之前确保人员安全，不对目标造成过度伤害，建立相对安全的战略环境和目的。
当前国内重点针对动能弹进行人体效应检测与试验评估：蒲利森[27-28]等采用瘦肉型猪和山羊进行了10 mm布袋弹对生物非致命效应的研究，通过构建生物致伤模型进行生物试验，类推了使用此类弹药对人体的致伤效能；王勇[29]等通过制作18.4 mm橡皮弹生物致伤动物模型，探讨18.4 mm橡皮弹对目标机能的改变，为橡皮弹伤的治疗提供参考依据；周龙伟等[30]制定了18.4 mm橡皮霰弹的生物学试验模型，判断防暴武器的安全性能及损伤特点，建立可靠的生物学模型；蒲利森[31]等通过生物致伤实验，测量了弹丸撞击目标时的相关参数，解剖目标生物并对病理样本进行监测分析，得到弹药致伤效能的数据；蒲利森等[32]从生物学角度评估38 mm软体变形弹的杀伤威力，并阐明其生物致伤效应；蒲利森等[33]进行模拟介质和生物实验，得出GJBZ20262—95致伤标准不适用于布袋弹；蒲利森等[34]通过实验表明基于冲击动能的致伤威力评估方案不适用于柔性弹致伤威力评估；蒲利森等[35]制定了人体效应成熟度量测等级标准，并基于所制定的人体效应成熟度量测等级标准构建评估模型，并结合实际进行评估验证。在其他试验中常用已列装的18.4 mm 橡皮弹在动物身上进行损伤的研究，得出结论表明防护措施及距离的影响对损伤结果影响极大。因此用具备冲击动力学分析能力的有限元软件来研究防暴动能弹对人体的非致命效应，并进行损伤评估具有重要意义。
自2006年以来，美国国防部的非致命性武器项目一直在开发一个关于非致命武器的人体效应建模分析程序[36]，国内相关研究课题注重在研究中通过模型以及相似目标对人体效应的有效载荷进行了相关数据的收集分析，并权衡有效性及风险。基于理论和经验教训，非致命武器人体效应的概念和研究已变得更加明确和先进。2001年6月7日，在签署协议的仪式上，美国国防部人体效应研究中心(The DoD Human Effects Center of Excellence,HECOE)正式成立。该中心着手为非致命武器项目经理定义了一个特定的人体效应特征化过程，协助采办项目经理进行生物效应评估，与概念探索项目合作，将人体效应纳入概念探索过程，开发非致命武器人体效应数据库，定义描述非致命武器效应的风险评估框架[37]。如今，它正在引领非致命武器的初始阶段的发展，首要的是研发者要把重心放在作战人员的需求上，为更高深的非致命武器的发展提供人体效应信息，随之也需要更多的关键技术，并考虑目标所受动能打击的承受极限，这种不断改进的人体效应过程是改进非致命武器的关键[38]。
在军事领域中的非致命武器方面，人体效应成熟度是指使用非致命武器装备对人体产生的影响所采集数据得出的有效载荷从而评估安全性及承受风险。美军在关于非致命武器效应评价报告中，使用的武器弹药有常规弹药、40 mm非致命人群驱散弹药、66 mm车辆发射非致命榴弹等[39]。以动能打击形式的非致命武器的设计主要是通过发射动能弹产生的力作用于目标，产生于超过目标本身承受的生理极限，进而逐渐产生失能反应，实际上产生的效能及失能反应也是相当复杂并难以评估。根据相关领域的实践研究，目前的研究成果还不能准确表明在动能打击作用下疼痛水平与造成目标失能之间的关系[26]。最近几年，该领域把研究重点放在在目标佩戴防护装备时作用力于头部和胸部撞击伤(BABT)的研究，美国在此方面也取得了大量的研究成果。弗吉尼亚大学汽车碰撞实验室受纳蒂克士兵中心委托，也曾通过动物试验来研究BABT的效应，所取得研究结果大都共享于多数北约国家[40]。
在执行任务及训练中，武器装备使用频繁，虽然注意使用时的预防措施，但它们仍然存在潜在的使用风险，在紧急情况下，给操作使用者造成的压力和疲劳下，也有可能导致误用。如果没有考虑到人体效应，就使用这种武器来进行作战，目标人员势必会受到伤害[41]，伤害的种类主要包括内部器官损伤、外部擦伤、瘀伤，并且损伤结果也会受到目标的范围、作用的身体部位和作用目标处的衣服厚度等客观环境的影响。使用66 mm非致命手榴弹的准确度和离散度的变异性，很可能使人群中的某个人受到未爆炸弹药损伤的影响，来自未爆炸弹药的预测伤害包括21%的轻微肺挫伤和在50 m处1%的机会导致颅骨骨折，随着距离超过50m，概率随之会减少。从50 m、75 m和100 m处的数据表明，也会有1%的几率引起下颌骨折。在进行40mm非致命冲击弹药的人体效应评估研究时，为满足远距离精确交战中获取最大的弹丸速度和动能，侧重使用增程弹药，得出一系列参数评估及确定损伤风险。
系统成熟度描述的是系统的发展状态，是一个逐步发展成熟起来的过程。在军事科研单位中，需要运用系统的成熟度评估方法来指导装备的采办及风险评估，将技术成熟度评估与项目的集成战略相结合，引入集成成熟度评估、系统成熟度评估。从客观上讲，系统成熟度评估着重各个技术子系统的发展状态，也融合技术之间的集成功能更加全面地评估项目的研制风险[42]。由于系统或者各个技术组件在系统中发挥的功能不同，结合对系统的集成状况进行分析，建立相关预测模型，并通过实例计算，验证模型的有效性，得出整个系统的成熟度等级[43]。运用系统成熟度评估可以明确评估机制及子系统之间的成熟度状态，减少技术研制失败的不确定性，多项技术要保证武器装备的稳固性能和完成作战任务的能力，需建立武器装备的效能模型对待选设计方案做出正确的决策，进行全寿命分析，为武器装备研制、采购提供依据。装备建设发展不仅受到技术因素的影响，还受到成本与进度的影响。因此，综合考虑成本与进度约束条件，可以进行系统优化，并为潜在领域开发的有限顺序提供直接指导。
开展非致命武器系统成熟度的研究对于在一定的进度和经费约束下，成功采办或研制一些新形势下面向多样化任务遂行的非致命武器来说显得迫在眉睫。国内外关于非致命武器系统成熟度等级标准及评估方法还比较欠缺，目前国内尚未系统地开展此方面的研究工作。非致命性人体效应模型是根据实验产生的剂量-反应关系改进现有的应用模型，主要的非致命性人体效应模型包括用于钝性撞击损伤评估的先进全身模型(ATBM)和用于宽带光学效应分析的光学效应模型，它们支持风险评估、基于效果的新兴非致命性技术设计、设计优化，对现有非致命武器进行模拟得出有效载荷，以及指导非致命武器训练[44]。自冷战结束以来，美国武装部队参加了许多行动，特别是在平民面临危险的情况下，将针对战斗人员的军事行动结合起来，为促进战斗人员所掌握的非致命武器的类型并充分发挥效能，所建立的主动拒止系统(The Active Denial System,ADS)，能够以安全、有效和非致命的方式与潜在的对手接触[45]。法国等一些国家所引进使用的武器库中，一些武器的使用还具有一定的风险，现在仍需重新评估这些武器，理论上的结果还需经过实践来检验，特别在特定条件下，比如实验人员在具有心理压力和疲劳情况下使用时。现在研究的一个关键方面是非致命武器发挥的效能和致命性之间的关联，美国陆军的目标行为反应实验室在NLW测试中采用实时虚拟构造(live-virtual constructive，LVC)的方法，取得了实质性的进展，对评价非致命武器的性能和有效性有很大的参考价值[46]。
非致命武器系统成熟度评估在非致命武器研制和采办中发挥着重要作用，有效的评估是其发展应用的重要保证，当前在等级标准制定方面，国外拥有较为成熟的军用标准化体系，为非致命武器技术成熟度和人体效应成熟度等级标准制定工作的开展提供了思路和技术支撑。由于美军已披露了相关的等级标准，可以在此基础上，基于国内非致命武器的研制和采办实际，结合试验测试结果，制定更为详细和全面的等级标准。我国在此方向上的研究还处于初步阶段，取得的效果成就较少，根据经济发展趋势及技术水平的不断提高，在非致命武器系统成熟度评估方面的发展趋势主要有以下几个方面：一是广泛运用人工智能系统，对运用在预测效能模型中的各个技术及集成进行有效分析；二是运用大数据分析进行统计与预测，根据科学建立预测效能模型多次获得试验结果和通过安装传感器等设备创建或生成数据，并配置相关节点通信，自动向CPU传输数据和预测未来的数据来选择最佳技术、模式，借助其做出相关决策；三是世界各国之间的评估标准系统兼容更加成熟和开放性程度及共享水平逐步提高，来推动创新进步，加强交流互鉴。为此，我们应在如下几个方面加强研究和应用：一是加强新技术、新材料在系统成熟度的研究方面的应用，进行创新式发展；二是合理借鉴他国取得的有效成果及经验；三是研究团队依托所属领域的模拟实验进行学术交流；四是加强和地方企业单位共商研讨，拓宽眼界和思路；五是编篡及分类我国各类装备的系统成熟度标准；六是依托各类研究团队集思广益建立相关数据库[47]。
系统成熟度评价近年来广泛应用于各国航天以及国防科技工业领域，技术成熟度和人体效应的应用对于加强装备研制的风险管理，加快装备研制的进度，有效管理研发活动，减少不必要的人体和环境伤害，进而提升战斗力和妥善处置各类突发事件等具有重要意义。非致命武器作为武警部队处置大规模群体性事件的首选装备，对其核心技术成熟情况的掌握极为重要。
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