作战后勤指挥模拟评估研究

2011-01-15蔡维黎高翔陈扬

军事运筹与系统工程 2011年2期

蔡维黎，高翔，陈扬

（1.后勤指挥学院，北京100858；2.军事科学院军事运筹分析研究所，北京100091；3.北京军区空军后勤部，北京100005）

1 引言

随着我军信息化程度的提高，各种用于作战和训练的指挥模拟系统大量涌现，由此带来了作战效能和保障能力评估问题；对于执行作战任务的各军兵种和执行保障任务的后勤、装备部队，都需事前预先生成大量的方案、计划以备应急，对这些方案、计划的优劣性和适应性如何进行评估，成为目前重点研究的课题。经验公式、专家打分等传统方法已不能满足信息化条件下战争的定量、精确分析的需要，因此，建立在运筹学、系统仿真学基础上的模拟评估法成为了当前研究的前沿学科。

作战后勤模拟评估以作战行动和非战争军事行动为背景，通过对建立在仿真技术平台上的各军兵种交互式模拟系统的军事行动模拟和后方保障过程模拟，对基于指挥平台所拟制的后勤保障方案、计划、命令，在虚拟的战争和非战争环境下，以计算机模拟部队行动过程的方式进行评估决策，达到及时发现问题、提前予以修正，使之更符合作战和非战争军事行动的真实情况和环境，从而保证后勤保障方案、计划、命令的可行性、可信性和适应性。

2 后勤指挥模拟评估研究的基础

2.1 研究背景

指挥作业平台的使用，为拟制后勤方案、计划、命令等后勤指挥作业提供了有效的辅助决策手段；如何评价保障方案、计划、命令的可实施性，就是模拟评估所要完成的任务，这也是除了战争以外的最佳检验手段。

2.2 指挥模拟系统定义

在军事指挥领域的模拟系统定义上有广义、狭义之分。广义上来讲，指挥作业系统、地理信息系统、战场仿真系统和虚拟现实系统，甚至实兵实装演习都可看作是模拟系统；狭义上来讲，仅限于对作战行动、保障任务的执行过程、武器装备的使用过程等随时间变化而发生的空间位置变化，以及随之带来的数量、属性改变进行仿真，从而代替实兵实装行动的模拟系统，才是指挥模拟系统。

2.3 模拟评估适用对象及特点

本文仅研究指挥模拟系统中应用较广的训练模拟系统和作战模拟系统。训练模拟系统对模型的准确度和数据的真实性要求不高，对训练效率要求较高。系统在有限时间内，将设置尽可能多的情况，以使受训者达到满负荷训练；作战模拟系统对模型的准确度要求较高并要求真实数据，尽可能地仿真实际战争。训练模拟系统为达到锻炼参训者能力的目的，一般不采用人工智能技术；作战模拟系统由于往往运用“人不在回路”的方式，大多采用人工智能技术。

3 后勤指挥模拟及深入研究的关注因素

3.1 作战模拟和保障模拟的主要区别

军事模拟按参战部队执行任务划分，可分为作战模拟和保障模拟。二者在完成任务的空间、时间、部署、执行任务方式和指挥谋略方面有着很大差异。

（1）空间不同。作战集团由陆、海、空、二炮和炮、装、工、通、化组成前方指挥部，部署在相对较小的前方作战地域；保障集团由后勤与装备部门组成后方指挥部部署在后方纵深，完成任务涉及地域大于前方作战地域。

（2）时间不同。后方保障早于前方作战，正所谓“兵马未动，粮草先行”。

（3）部署不同。战略、战役后勤部署属于大纵深、长距离，需动员后勤部队、部队后勤和地方资源，其部署需考虑平战结合、军地共用。作战部署相对靠前、较为集中。

（4）执行任务方式不同。作战模拟是对抗性模拟，是由交战双方交替进行对抗博弈，即“兵来将挡，水来土掩”；后勤模拟是保障性模拟，是在对抗性环境下的非对抗性模拟，是在己方控制区域内，用己方的运输工具将己方的作战资源保障到己方的部队，这是一个在外来袭扰状态下的计划实施过程，检验的是方案、计划拟制时的运筹帷幄能力。

（5）指挥和谋略方式不同。作战集团拥有的具备对部队指挥调动权限的席位较多，评估时侧重于其战时随机处置能力和博弈类谋略；后方保障集团专业勤务席位较多，指挥权限相对集中于战勤席位，评估时侧重于战前保障方案拟制时的运筹类谋略和战时的应变调整能力。

3.2 指挥作业训练系统和模拟仿真训练系统的主要特点

目前研制、使用的指挥训练模拟系统实际上可分为指挥作业训练系统和模拟仿真训练系统。指挥作业训练系统，是在“参谋六会”基础上，建立在由计算机网络、数据库、标图工具和地理信息系统组成的指挥作业技术平台上，使用辅助计算手段，通过训练后使受训人员掌握后勤指挥、业务处理的程序，锻炼作业熟练程度、达到提高指挥效率的目的。这类系统的特点是：针对每一训练问题，需事先编写详细的训练想定，所涉及的突发情况处置都必须有预先想定支持，系统按预先设定的作战方式进行计划导调，受训者产生的方案、计划和命令，系统无法检验，不会形成反馈。由于它模拟指挥流程、文书和指挥机关工作环境，因此从广义上讲，可属于模拟系统。这类系统所依托的作业技术平台不支持作战行动模拟和保障过程模拟。模拟仿真训练系统与指挥作业系统完全不同：它是将所有的作战单元、武器装备、作战行动、保障方式、作战环境、电子地图和作战文书全部模型化、数字化，变成计算机能够自动识别的信息，在作战命令的推动下进行自由对抗的随机导调系统，它的训练模式更接近实战。它所涉及的模型，不是作业系统的简单计算公式，而是大量的解析模型和概率与数理统计模型，它的运算结果也不仅是一次运算后得到的数学确切解，而是在随机打击和干扰情况下，经数十次到数千次模拟计算后、更接近战场实际情况的概率收敛解。模拟仿真训练系统将战争行动按时间顺序划分为成千上万个片段，依次在每个时刻，对战场中所包含的所有对象和作战行动进行仿真，得到此时刻每一对象的位置、数量、指挥隶属关系、毁伤、战损等属性的模拟结果，并把它和我方干预命令及敌方打击行动等外界干扰变化情况，作为下一时刻该模拟对象的输入值去计算该时刻的变化值。正是通过这一系列时序的重复计算，我们就可以模拟战争每一时刻的态势和数据变化。由于模拟模型的计算量和复杂性要远远超过作业计算，并且所有仿真对象的模拟计算都必须在一个时间周期内完成，它所依托的仿真技术平台除具有作业技术平台的全部功能外，更重要的是还必须支持大量的复杂仿真模型的运行和数据实时传输，因此对于模拟控制系统提出极高的要求；由于各军兵种模拟系统是分布运行的，所以对网络协议的可靠性、数据传输的丢包率提出了较高的要求；由于后方保障的特殊性，全部行动数据和作业数据需要落地保存处理，因此需采用数据仓库和数据挖掘技术。模拟训练系统支持指挥作业训练，反之，指挥作业训练系统不支持模拟训练。

3.3 后勤指挥模拟系统深入研究应关注的问题

作战模拟系统是目前除了战争以外，对作战方案进行评价、检验的最理想手段。从理论上讲，所有的作战方案都应在战争实施以前进行模拟评估。美军在发动伊拉克战争前动用了各军兵种的作战模拟系统进行战前方案模拟推演，以达到发现问题、预测结果的目的，实战效果也充分证明了模拟评估的必要性和重要性。当前后勤指挥模拟系统的研发中应重点关注以下问题。

3.3.1 仿真技术平台的拓展

空军、海军、二炮、炮兵等高技术军兵种的作战模拟系统由于技术特性所决定，可以采用国际流行的、基于HAL体系架构的RTI仿真技术平台和其它通用仿真技术平台。在此基础上开发的战略、战役仿真技术平台侧重于满足作战集团模拟的需要，往往不兼顾后勤模拟的特殊需要，无法体现后勤力量对前方作战的保障、制约作用，所以应对原有技术平台进行拓展或进行更新。

3.3.2 明确仿真模型的概念

仿真模型与业务计算公式不同。许多军事、技术人员将它们混为一谈，认为仿真模型就是指挥作业、勤务计算中所涉及到的数学公式，其实二者区别很大：指挥作业、勤务计算中所涉及到的数学公式，虽然数量庞大，但计算结果都是算术值，求解难度较低；仿真模型是用数学方法描述现实世界的物体（人、部队、武器等客观实体）的发展、变化规律，主要由数理统计模型、运筹学模型和布尔代数及语言逻辑类模型组成，虽然数量较少，但模型的建立和求解过程复杂，得到的除确切解外更多的是概率收敛解，这需要较高的高等数学和工程数学基础知识，从业人员往往需具有较高层次的工程技术学历教育背景。

3.3.3 追踪新的仿真技术

作战后勤模拟系统模型结构复杂，实时交互数据繁杂，且计算方式不再是一次性的数学计算，而大量采用的是虚拟战场环境中、各种随机情况下重复进行数十次乃至上千次的概率及数理统计计算，因此对计算的快速性、容错性、稳定性都提出了很高的要求，必须采用新的数学工具；由于需要对后勤模拟过程产生的大量中间数据进行分析、决策，需采用数据仓库、数据挖掘技术；由于采用“人不在回路”的设计，需要大量采用自动决策、自动推理等人工智能技术。

3.3.4 提高研发人员本身技能

后勤部门在日常工作中使用的软件基本上都是指挥作业类和业务处理类的系统，它们都是基于数据库技术和网络环境进行开发的，尽管实用性很强，但技术含量不是特别高。模拟系统在技术手段、数学工具、编程语言和技术平台上都与现在软件开发人员所熟悉的开发环境完全不同，因此需要一个学习过程，在这个适应过程中，甚至可能造成部分软件和人员的淘汰。

3.3.5 重视仿真数据的收集积累

作战模拟不同于训练模拟，后者只要求数据的合理性，能达到训练目的即可；而前者要求数据的真实性和时效性，不但要求初始数据，更需要大量的随时间而变化的中间过程数据。美军信息化程度较高，作战、保障过程中可进行数据自动采集，且由于作战频繁，因此数据积累丰富，利于提高模拟系统精度。我军当年由于实际情况所限，往往只有结果数据，没有中间过程数据，这对建立仿真精确模型、提高模拟系统精度等方面会形成影响。

4 作战后勤指挥模拟评估

4.1 模拟评估的意义

作战模拟系统相当于一个戏院舞台，作战、保障方案相当于一个个不同的剧本，各军兵种指挥员相当于演员，通过在作战模拟系统这个舞台上一遍遍地上演作战、保障过程剧目，使得文字的、抽象的东西变成可见，结果数据得以展示、推敲、研究，达到了等同于“千年磨一戏”的目的，这就是模拟评估的意义。

一个戏剧舞台不可能是专为某一个剧本而建，它必须适用于同类剧目的所有剧本，作战模拟评估系统的构建也必须符合这一原则。为使作战模拟评估系统能对更多的方案进行评估，系统应尽量囊括各种不同作战、保障方案可能用到的数据、模型，并在系统运行前事先与其它上、下级和同级作战、保障模拟系统相关联，以达到有备无患的目的。要实现这一目的，需要在建模、数据收集方面扎扎实实地进行长期、大量的艰苦工作。

4.2 作战后勤指挥模拟评估的研究内容

作战后勤指挥模拟评估研究必须依托后勤指挥模拟系统，模拟评估研究和模拟系统的建设是相辅相成、互相依托的关系。

作战后勤指挥模拟评估的研究内容，是按后勤机关、部队的部署、配置和指挥、业务流程，模拟战争和非战争军事行动背景下的部队作战、保障行动过程，对各级指挥层次后勤保障方案进行定性、定量评估；对兵力投送、军需物资油料保障、弹药运输和伤病员救护等后方支援保障过程进行模拟；在模拟所有交战形式、战场环境和天候气象等不确定因素，随机产生打击、干扰等各种突发因素后，通过和各军兵种的作战模拟系统及部队后勤、军兵种后勤模拟系统的交互，用模拟仿真的手段对各级后勤保障方案、计划、命令进行动态评估。

作战后勤指挥模拟评估不能满足于静态评估，不能仅仅靠使用指数（系数）法、专家打分法、层次分析法这“老三样”进行评估，须知这“老三样”对于战术、分队级的指挥作业系统产生的方案、文书进行静态评估尚可使用，但对于战略战役层次保障方案拟制评估、对保障实施过程中复杂环境下的非线性动态过程进行评估就难以适用，评估结果缺乏真实性和可信性。