基于HWME的战损评估决策支持体系及其模型库研究

董原生，潘洪平，李爱民，罗九林

(装甲兵工程学院技术保障工程系，北京100072)

战场损伤评估是在战场环境中对损伤装备实施快速评估，以决策是否维修、在何处维修和如何维修等问题.因此，装备战场损伤评估是对损伤装备进行战场抢修决策的过程，具有复杂性、时效性和快速性的特点.根据装甲装备的战场损伤特点，建立其战场损伤模式、抢修方法、抢修案例等相关内容数据库;根据评估过程不同阶段的需求建立战损评估分析模型，以规范损伤分析与评估过程，实现针对特定条件下的装备战场抢修方案.开发装甲装备的战场损伤评估系统是解决这一问题的有效途径.

1 战损评估决策支持系统的功能需求

开发计算机辅助的装甲装备战场损伤评估决策支持系统，目的是辅助实施装甲装备的战场损伤评估决策，确定装备战场损伤的抢修方案.综合分析作战环境和战损评估系统的知识需求，装备战损评估决策支持系统需具有如下基本功能:

1)技术支持功能.在战场环境下，将装备的损伤信息、作战态势和保障力量的基本情况综合起来考虑，为单车的战场抢修提供技术支持，这是战损评估系统的基本功能.

2)网络支持功能.随着现代战争形态的变化，需要对多台装备、不同类型的装备甚至是各个军、兵种的装备作为一个系统来考虑.对装备损伤实施联合战场损伤评估(JBDA，Joint Battlefield Damage Assessment)已经成为装备战场损伤评估的重要发展趋势，为此开发的装备战损评估系统还需提供网络支持功能，实现在战术互联网范围内的集成.

3)远程支援功能.战损评估实施过程对于复杂的损伤情景，需要后方专家提供支持，也就是说开发的战损评估系统最好具有远程支援功能，这样就需要评估系统具有通过网络进行视频、图像或语音的传输能力.

4)面向多用户的功能.开发的装备战场损伤评估系统，不仅需要满足在战场环境下的评估人员使用其进行辅助战损评估决策，也需要在评估系统的形成过程中集成专家经验和知识，还需要相关人员对数据库的维护和升级等，所以开发装备战损评估系统需要具备一个面向多用户的功能.

2 基于HWME的装甲装备战损评估决策支持平台框架的建立

2.1 HWME的基本原理

开发计算机辅助装甲装备战损评估系统需要以科学方法论为依据.我国著名科学家钱学森为解决复杂系统或复杂巨系统问题所提出的定性与定量综合集成研讨厅体系(HWME，Hall for WorkShop of Meta-synthetic Engineering)，为复杂系统的研究和分析提供了新的指导方法论[1].战争系统是一个具有非线性、不确定性等特征的复杂系统[2]，战争系统对装备的功能需求也具有复杂性特征，而且现代大型武器装备的功能和结构也都愈来愈复杂，这样在作战背景、装备战损和保障力量间权衡的战损评估决策也就变得极其复杂，为此必须借鉴从定性到定量的综合集成的方法论来指导战损评估决策过程及战损评估系统的开发.

综合集成方法采取从上而下和由下而上的研究路线，从整体到部分再由部分到整体，把宏观和微观研究统一起来，最终从整体上研究和解决问题;同时采取人与机结合、人与网结合但以人为主的技术路线[3].按照综合集成方法的研究路线，开发装备战损评估系统需要构建战损评估专家体系、战损评估机器体系和战损评估知识体系等3个体系.

2.2 战损评估决策支持平台的基本框架

开发计算机辅助战损评估系统辅助战场环境下装甲装备的战损评估决策，就是要充分利用计算机模型技术、数据库技术和网络技术，将军事理论、武器系统分析结果和外围的专家群体集成起来实施战损评估决策，所以开发战损评估过程是一个多学科领域知识的综合集成过程，基于HWME思想的装甲装备战损评估决策支持平台的基本构成如图1所示.

图1 装甲装备战损伤评估决策支持系统结构框图

评估系统的输入包括3个方面的内容，即装备损伤信息描述、事先输入的保障资源编配信息和由作战任务决定的作战需求描述信息;输出内容为装备的战场抢修决策方案.抢修方案在后方专家体系的技术和智力的外部作用下，形成最终抢修决策并传输给前方装备保障指挥机构，由装备指挥员定下战场抢修决心，下达给装备修理机构.支撑装甲装备战损评估平台运行的内部组件包括基础数据库、知识库和模型方法库，其中模型方法库是平台系统实现的核心组件.

3 战损评估决策支持系统设计

3.1 多用户开发模式

基于HWME思想的装备战损评估决策支持系统，其开发过程主要面向3个层次的用户(见图2):

1)开发用户.主要指软件开发人员，负责对软件系统及评估系统基础数据库的更新和维护;

2)专业用户.主要指装备、保障、军事等领域的专家，主要负责对具体装备进行FMEA/DMEA分析、DTA分析、抢修方法分析和作战任务形式化描述等活动;

3)最终用户.指战场环境下对装备损伤进行评估的评估人员，利用评估决策支持平台进行快速的战场损伤评估，确定处理类型、修复方法和所需时间，输出装备的抢修和处置方案.

图2 装备战场损伤系统面向的用户类型

3.2 数据库设计

开发装备战场损伤评估系统离不开数据库的支持，建立数据库系统的目的是收集并存储相关的数据信息，最大限度地利用计算机技术对存储信息进行多种形式的分析处理[4].装备战场损伤评估数据库系统，一般包括战场损伤评估基础数据库、战场损伤评估案例库和典型装备战场损伤数据库，本文主要介绍基础数据库，其构成如图3所示.

战场损伤基础数据库主要保存一般的、典型的、通用的战场损伤基础数据，是数据库系统中的最底层，它是支持战场损伤分析系统及战场损伤评估实施系统快速有效运行的基础，其基本功能是为其它分系统尤其是损伤分析系统提供基础数据信息.

图3 基础数据库的构成

战场损伤基础数据库的组成有:损伤模式、损伤原因、损伤影响、规定功能、检测与检查方法、抢修与修理方法、抢修资源、典型零部件元器件、典型机构装置、多媒体信息文件，等等.

3.3 模型库设计

模型库是战损评估系统实现的核心，模型库的实现以基础数据库和知识库为支撑，主要模型包括损伤定位分析模型、抢修方法决断模型(抢修方法、抢修时间和抢修资源)、损伤-功能映射模型和抢修方案综合权衡模型，模型在评估过程中的作用和数据库调用关系如图4所示.

3.4 案例库设计

3.4.1 案例库设计

案例库是用来储存过去案例的数据结构，案例按照一定的组织方式存储在案例库中，案例库中的每一个案例包括问题的一般性描述和结论，不同类型的案例适用的存储结构不同，一个新案例存入案例库时同时也就建立了关于这个案例的主要特征的索引.

战场损伤评估案例库由实施过的战场损伤评估案例组成.战场损伤评估案例库包括的内容有:装备名称、作战任务、战场环境、损伤描述、评估程序、评估结果、抢修方法、抢修资源、抢修结果反馈信息以及在这些内容基础上提取的有关规则.损伤评估案例库的案例信息主要用于支持基于案例及其它方法的智能推理和搜索，为实施智能化的损伤评估提供案例支持.

3.4.2 专家知识的嵌入

图4 评估过程模型库的组成及其基本功能

评估决策的获取，采用了3种途径:1)基于案例分析技术获取评估决策.即通过以往战例、军事演习等历史数据形成典型案例库，把当前案例与案例库进行比对，如果相同或相似，则认为可以引用以前已评估的结论，从而达到快速评估的目的.比对过程中通过模板匹配方法进行处理，即将已经处理过的案例作为模板.2)基于战场损伤分析技术获取评估决策.即根据模型库进行损伤评估分析，确定损伤原因与损伤程度，判断损伤等级，从而形成评估决策.3)基于HWME理论并结合战场损伤分析技术，将所有专家的经验判断融入到评估决策中，完成专家知识的嵌入，并形成最终的装备损伤评估决策.

4 结束语

装备战场损伤评估是一个复杂的决策过程，传统的损伤评估系统仅仅是针对损伤现象进行评估，缺乏对损伤评估过程复杂性的认识和考虑，而本文提出的基于HWME的战损评估决策支持体系，综合运用从定性到定量的综合集成的方法论思想，将军事理论、武器系统分析结果和外围的专家群体集成起来实施战损评估决策，是一种全新的评估决策方法.可以预见，通过进一步的研究，将来开发的基于HWME的战损评估决策支持系统，对于提高评估决策的科学性和准确性具有重要意义.

[1]毛海军，唐焕文，李 飞.宏观经济智能预测决策支持系统模型系统的Agent实现研究[J].计算机工程与应用，2003，15(2):77-79.

[2]常显奇，李元杰，刘曙云，等.空间军事系统综合集成研讨厅内容体系的研究与建设[J].系统工程理论与实践.2001，6(5):86-90.

[3]王慧斌，徐小群.综合集成研讨厅体系及应用研究[J].信息与控制，2001，30(6):516-521.

[4]胡晓峰，司光亚，吴 琳，等.SDS2000一个定性定量结合的战略决策综合集成研讨与模拟环境[J].系统仿真学报，2000.12(6):595-599.