网络化作战C2组织设计与应用研究

张杰勇， 姚佩阳， 孙 鹏

(空军工程大学电讯工程学院，西安 710077)

0 引言

随着高科技条件下信息技术的发展和武器装备的进步，战争形态正在由机械化向信息化转变，作战模式也由平台中心战向网络中心战(Network Centric Warfare，NCW)转变。建立在信息栅格上的网络化战争，是信息化战争的一种基本形态，也是信息时代军队转型的一种具体化形式［1］。

不同的战争形态需要不同组织结构的军队，这既是战争发展的客观规律，也是军队建设的必然要求［2］。网络化条件下的战场环境是一个典型的分布环境，在这种分布的环境中，作战的对抗不再仅仅局限于其武器平台的功能和成员个体的能力，而更多的是通过快速优化整合战场资源，以组织成员个体、作战平台在作战使命任务上快速而有效地协作、协同，从而获得战争对抗优势。NCW实质上是体系与体系、组织与组织之间的对抗。因此，信息技术的推动和NCW理念的牵引，使得指挥控制(Command and Control，C2)组织的网络化、扁平化成为必然的趋势，并使其成为C2领域的研究热点问题。从信息化军事变革和近期几场战争看，通过NCW的作战理念实现作战力量一体化，最关键要着眼于优化C2组织的设计以及优化C2组织的应用(优化C2组织的应用是指使各种作战力量在C2组织中能够更好地发挥作用)。

因此，本文以网络化条件下的C2组织的设计和应用为主要研究对象，在简单分析传统C2组织面临的挑战的基础上，提出了网络化作战条件下C2组织的设计需求和应用需求，并重点描述了网络化作战C2组织设计的主要步骤和流程以及分析了C2组织应用过程中应把握的关键技术。

1 传统C2组织面临的挑战

传统C2组织下的指挥控制模式是一种严格层次化的结构，如图1所示，同层作战单元之间缺乏相互的协同配合，直接接受并执行上级的命令，完成上级指派的任务。

图1 传统的战场C2组织模式Fig.1 The traditional C2organization mode

这种C2组织是针对传统的平台中心战的作战理念而设立的，平台中心战时期的主要作战样式是合同作战，强调根据作战使命的需求，以主要战斗兵种部队为主体，事先编组成为较大规模的合成作战集团，再依次投入交战。这种基于固定指挥控制结构的C2组织一般不是执行该作战使命的最佳的组织形式，而且缺乏灵活性，对突发的作战任务反应较慢。而网络化条件下C2组织的指挥对象发生较大改变，多军兵种和特殊作战单元的联合指挥需求，使得指挥关系非常复杂，并且要求C2组织能够根据使命的变化进行柔性重组，传统的C2组织难以满足NCW作战指挥的需要。

这种C2组织下的交战结局主要是由包括军舰、战机、坦克等作战平台决定的，由于信息技术相对落后和军队信息化程度相对较低，各作战平台之间信息交互的能力十分有限，侦查和打击能力基本归于单一的作战平台，根据各自承担的作战任务和上级的命令独自作战，整个作战流程(包括侦察、预警、探测、指挥、控制、机动和火力打击)都以独立的作战平台为中心形成一个闭合的环路［3］。这样的组织形式极大地阻碍了信息的交互与共享，各作战力量很难做到协同，不能达到优势互补，从而不能实现决策优势和行动优势，因此，传统的C2组织难以适应NCW的各种作战力量互为补充的需求。

2 网络中心战对C2组织的需求

NCW是相对于平台中心战而提出的、面向信息化作战的新的作战概念，它自提出后［4－5］就得到美国军方的高度关注。在历经理论探讨、实验分析以及实战验证之后，NCW被美军正式确立为面向未来的先进作战理念［6］，并由此建立了较为完备的NCW理论。近年来，国内很多学者也开展了对NCW的深入研究［7－8］。

在NCW的作战理念中，作战系统是由3个互相连接的网络组成，即传感器网、信息网和交战网(即所谓的“品”字形网络结构)，如图2所示。通过传感器系统、通信系统、指挥控制系统和武器系统的网络化，使得各系统和平台的信息和资源得到极大的共享，各级作战人员利用该网络体系及时了解战场态势、交流作战信息、指挥与实施作战行动，实施协同和联合作战，大大提高了作战效能。

图2 网络中心战的作战逻辑模型Fig.2 The operational logic model of NCW

NCW实质上也是一种整体作战的理念，强调所有的参战力量打破各自狭隘的利益观念，确立密切协调、整体制胜的思想，围绕共同的作战目标，按照总的企图和统一计划，在统一指挥下协同作战，以整体作战效能击败敌人，取得作战的胜利。在NCW中，所有的作战力量(包括平台资源和决策者资源)都是可以调用的物资，在没有使命的条件下，他们的地位、作用是相对均等的;当在某一使命的条件下，NCW中的任何作战力量之间，在作战中都可以建立支援和被支援的关系，而且这种支援和被支援的关系可以随着时间、使命的变化而变化，而与作战力量本身的性质无关。

正由于NCW的上述显著的特征，使得对网络化作战下的C2组织提出许多更高的要求，包括以下几方面。

1)NCW对C2组织的设计需求。

在C2组织的设计中，要求设计出与使命任务相适应的最佳的组织，并且要求组织模式能够更加的灵活高效，NCW中各作战力量之间的协作和指挥关系会随着时间、作战使命的变化而不断改变，这就要求相应的C2组织要具有灵活性，能够适应战场环境的变化;并且要求组织结构更加的扁平化，NCW条件下战场节奏明显加快，原有的C2组织为多层树状结构，采取由下而上逐级报告情况，再由上而下逐层下达指令，信息经历的层级过多，必然延误战机，造成被动挨打的局面，因此，NCW的力量构成强调的是各作战力量的平等参与，互为配合，整体作战，从而C2组织也必然要减少中间层次，由原有的纵向阶差式的结构布局转变为纵横双向的扁平化组织形式。

2)NCW对C2组织的应用需求。

在C2组织的应用中，要使各作战力量在该组织模式下能够实现优势互补，协同作战，最终达到整体最优，这就要求C2组织中的各作战力量具有互连、互通和互操作能力，整个组织拥有与使命任务一致的通信结构以及合适的协同机制，NCW是由信息技术主导的新技术革命的产物，它的产生给作战方式带来了革命性的变化，为了能够使各作战力量按照统一的步调协同配合、互为补充，就必然要求C2组织中各作战力量之间拥有合适的通信结构和合适的协同机制，使得各作战力量在互连、互通的基础上，实现互操作，从而使得各作战力量在C2组织下能够做到协同探测、协同感知、协同决策和协同火力打击。

因此，网络化作战对C2组织的需求，其落脚点就是设计与使命环境相适应的C2组织以及各作战力量在该组织形式下实现协同作战，即优化C2组织设计与应用。

3 网络化作战C2组织的设计与应用

3.1 网络化作战C2组织的基本概念

网络化作战C2组织设计与应用中的基本概念如下所述。

1)使命环境(Mission Environments，ME)。指 C2组织所处的外部客观环境，包括环境中的所有事物、条件和状态。为了简化使命环境，对它的描述只关注环境中的关键目标(Critical Target，CT)，在网络化的战场环境中，这些关键目标便构成了整个战场的重心，对这些关键目标的行为(如摧毁、控制)改变了目标的状态，同时也促成环境状态的转移。

2)任务网(Task Network，TN)。根据组织功能元的划分粒度对C2组织的作战使命进行分解得到的一系列子任务，这些子任务构成了一个任务序列图，该任务序列图就是执行该使命的任务网。作战使命的分解粒度决定了任务网的复杂性，任务网的建立是目前军事指挥中基于效果作战(Effects Based Operation，EBO)理论研究的主要问题。设C2组织的作战使命分解得到的任务集为 T={T1，T2，…，TN}，N 为 TN 中子任务的数量，子任务Ti(i=1，2，…，N)的数据属性包括任务处理时间ti、任务处理的地理位置(xi，yi)、任务的资源能力需求REi等。

3)平台网(Platform Network，PN)。PN是由分布在网络化作战空间中的各类作战平台组成，是C2组织可调用的平台资源实体，是组织执行任务的凭借。设C2组织平台网中平台的集合为 P={P1，P2，…，PK}，K 为PN中平台的数量，平台Pm(m=1，2，…，K)的数据属性包括平台拥有的资源能力POm、平台最大速度vm等。

4)指挥决策网(Decision-Makeing Network，DMN)。DMN是C2组织的核心模块，是由各级各类决策实体组成。决策实体是信息处理并进行决策的单元，是作战行动中的指挥官，其能力就是控制必要的平台来执行一定的任务。设C2组织DMN中决策实体集为DM={DM1，DM2，…，DMD}，D为DMN中决策实体的数量。决策实体DMh(h=1，2，…，D)的数据属性包括决策实体工作负载能力WLh、任务处理能力TPh、协作交流能力COh等。

3.2 网络化作战C2组织的设计

组织权变理论认为没有一致的普遍适用的组织模式，只有在某一具体使命环境下，适用于这一个具体环境的最佳组织，当使命环境和设计的组织匹配时组织才表现出最佳运作效能［9］。因此，网络化作战C2组织的设计问题，就是设计在某一具体的使命任务下运行模式最优，体现效果最佳的组织。C2组织设计主要是在战役层面上完成的，是一种离线(off-line)的设计。

参考工业领域生产制造中组织设计的思想，文献［10］中将C2组织设计分为C2组织过程设计和C2组织结构设计，并详细描述了过程设计和结构设计的概念以及它们之间的迭代关系，如图3所示。

图3 过程设计与结构设计的迭代关系Fig.3 The iterative relationship between process design and structure design

图3 中，C2组织过程设计是指设计组织完成使命的过程策略或任务流程，过程设计中的一个主要研究内容就是确定获得作战效果最佳的组织行动过程(Course of Action，COA)。通过组织过程设计可以确定组织完成使命的子任务以及子任务之间的时序关系，通过组织过程设计可以得到某一使命的任务序列图GT=(VT，ET)，其中图结点 VT表示子任务，VT=(T1，T2，…，TN)，图链接 ET表示子任务之间的关系，ET=

组织结构是组织中DMN、PN在使命任务执行上的各种关系的体现，这种关系包括:PN中平台实体与任务序列图中子任务之间的分配关系RP-T，DMN中决策实体与PN中平台实体之间的控制关系RDM-P以及DMN中决策实体之间的层次关系RDM-DM。

组织评价是对组织的运作模式进行评价，包括对组织过程的有效性和可行性评价，对组织结构的鲁棒性和适应性评价。组织评价是组织效能度量的依据，评价的意义在于指导组织运行模式的设计。

关于C2组织结构设计，主要有两种不同的研究思路，文献［11－12］中发展了使命模型并提出了组织结构的3阶段设计方法(以下简称为组织结构3阶段设计方法)，这种3阶段设计方法将C2组织结构设计问题分解为3个迭代的子优化问题，从而克服了问题的计算复杂性;而文献［13］中分析了3阶段设计方法的不足，引入分组技术的思想，应用嵌套的遗传算法将3阶段中第1阶段和第2阶段合并进行处理，提出了一种新的组织结构设计方法(以下简称为新的组织结构设计方法)。

其实，在C2组织结构设计之初，如果没有确定C2组织中的任何关系(包括RP-T、RDM-P和RDM-DM)，平台资源和决策者资源都可以作为一种物资，只要使命任务有需要，就可以被独立调用，与其他资源组合最终形成组织，而组织就像是一种可编程的物质(Programmable Matter)，在这种情况下，采用组织结构3阶段设计方法是比较合适的。但是组织结构设计并不是一定要采用这种3阶段设计方法，尤其在组织结构设计之初，组织结构中一些关系(比如一部分的决策者和平台的控制关系RDM-P)已经被确定，这在实际的军事行动中也是经常存在的，在这种情况下，采用新的组织结构设计方法是比较合适的。但是无论采用哪种组织结构设计方法，都需要进行反复的迭代直到产生最佳的组织结构为止。

本文假设在C2组织设计之初，如果没有确定任何的组织关系，采用组织结构3阶段设计方法对组织结构进行设计。这样，综合C2组织的过程设计和结构设计，C2组织设计的流程如图4所示。

图4 C2组织设计的流程图Fig.4 The flow chart of C2organization design

3.3 网络化作战C2组织的应用

C2组织的过程设计阶段完成的主要工作是执行使命有效行动过程的产生与过程策略的优选，形成完成使命的最佳的COA，最终将COA转化为执行使命的任务序列图;而C2组织的结构设计阶段完成的主要工作是为各子任务分配合适的平台资源和决策者资源，并确定任务－平台－决策者之间的关系。即:C2组织设计主要是确定哪些平台资源和决策者资源什么时候协作执行哪个任务，而对具体怎么协作没有深入、详细的规划。

而要实现NCW，各种作战力量(包括平台资源和决策者资源)必须在任务上做到协同，这就是网络化作战C2组织应用中应该把握的关键技术，即研究多种作战力量怎么协作去完成所分配的任务，也就是多种作战力量在执行任务上的协同机制。C2组织的应用主要是在战术层面上实现的。

网络化只是手段，协同才是NCW真正的目标，最终的体现就是各作战力量行动上的协同:没有协同，就泯灭了网络化给体系整体性能的提升带来的所有益处;没有协同，整个C2组织迅速蜕化为一个无序的个体集合:因此，协同在多种作战力量协作执行任务的过程中具有中心地位。在缺少协同的情况下，很多负面的影响就会出现，一种好的协同机制可以弱化体系能力和资源等方面的竞争，可以强化创建体系自主、自发的“非零和博弈”的双赢环境。在NCW的军事理论和技术不断发展的过程中，要使多种作战力量在执行任务的过程中发挥各自优势，做到优势互补，最终达到整体最优，采用一种好的协同机制是十分必要的。

因此，网络化作战C2组织应用中关键技术的主要研究内容是多种作战力量怎么进行协作最终达到同步，即协同机制的选择。对于不同的任务，采用的协同机制一般是不同的，而对于同一种任务，由于许多外部条件(如所处的自然环境、敌方的行动等)和内部条件(如通信水平、自身的素质、训练的默契程度等)的不同，采用的协同机制同样也是不一样的，因此，对于C2组织应用的研究，其主要内容可以结合具体的任务(如:防空，行进遭遇、抢占高地等)，以具体的任务为案例背景对多作战力量在完成该任务过程中所采用的协同机制展开研究。

3.4 网络化作战C2组织设计与应用研究的整体框架

通过以上对C2组织设计和应用的描述与分析，归纳并提出网络化作战C2组织设计与应用研究的整体框架，如图5所示。该整体框架可以方便研究人员更好地加深对网络化作战C2组织的认识，同时，它也可以从整体上指导对网络化作战C2组织的进一步研究。

图5 C2组织设计与应用研究的整体框架Fig.5 The framework of the design and application of C2organization

4 结束语

网络化C2组织的设计与应用是实现未来战场NCW的核心技术之一，本文从网络化作战的背景出发，探讨了网络化作战C2组织的设计和应用问题，描述了C2组织设计的设计流程以及C2组织应用中关键技术，最终提出了C2组织设计和应用研究的整体框架。该框架对于进一步深入开展网络化作战C2组织的研究，具有一定的参考价值和借鉴意义。

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