舰艇作战模拟训练评估技术需求研究

2012-09-02李雪飞孙永侃熊正祥

指挥控制与仿真 2012年4期

李雪飞,孙永侃,熊正祥

(海军大连舰艇学院,辽宁大连 116018)

随着系统仿真、网络信息技术的不断发展,借助其经济、可控、可重复、无风险、无空间与自然环境限制等优势,模拟训练已逐渐成为和平时期海军军事训练的重要手段之一。把握和组织模拟训练的基本规律,评价和检验训练效果,找到训练过程中的重要问题及原因,达到更加清晰、准确的掌握“我情”,了解装备性能发挥的好坏,为今后合理使用兵力提供依据,评估工作是必不可少的环节。

目前,依据评估目标、评估对象的侧重点不同,评估舰艇作战训练问题的思路可归纳为两种:

1)单一类型受训对象成绩评估。所谓单一类型,是在模拟训练中,根据不同受训人员所起到的作用和角色不同进行分类,主要包括为指挥员和操作手。研究思路进而分两种:一种是以评估操作手操作显控台的熟练度为目的操作评估[1-2],另一种是以评估指挥员能力为目的指挥决策能力素质评估[3-9]。单一类型受训人员其自身特点相对统一,因而抽象出的评估要素相互之间影响也相对较小。

2)整体训练效果评估[10-11]。即从作战通道、训练过程的角度出发,将所有受训对象视为一个整体,并尽量少地考虑受训对象个体之间的联系,忽略部分体现与整体训练效果相关性小的评估要素,从而方便综合评估工作开展。

实际上,舰艇作战模拟训练既是一个多人互动的复杂过程,又是一个处理突发事件与指挥决策的随机过程。受训人员通常是整编制或多单位协同,孤立出一部分来评估,易忽视“整体大于部分之和”的训练本质,忽略受训人员之间的相互影响。反之,若仅针对整体效果评估,结果易笼统而缺乏说服力,纠错与提出意见的针对性不强。

另外,相对传统训练而言,模拟训练的训练模式和训练平台产生变化,不仅具有经济性、安全性、逼真性等特点,而且能够根据训练需求人工地制定训练想定,提供更为复杂多变的对抗作战环境,拓展了部队作战训练内容的广度和深度。因此在评估训练成绩时提出了以下新要求:

1)模拟训练系统作为作战环境生成、作战过程执行以及武器装备作战效果体现的平台,训练方式、流程、平台等与日常训练、演习、比武考核等存在差异,需要有适应模拟训练自身特殊性的评估理论方法来指导训练水平评估工作。

2)模拟训练系统本身可将训练相关数据实时采集、记录下来,运用合理的方法从中提取出体现训练水平的关键信息和数据,作为评估工作的数据来源,改变以往以人(考评人员打分)为主的定性评估方法,提高评估结果的客观性。

3)评估工作是模拟训练过程中的一个重要组成部分,因此在设计模拟训练系统时,不能脱离评估而存在,从想定生成、模型体系建立到模型调度运行均应考虑为支持评估工作而提出的设计要求。

综上,需要根据模拟训练的特点,在对以往研究方法进行总结的基础上加以改进,并在深刻理解舰艇作战模拟训练评估问题内涵的前提下,确立研究问题的基本内容和基本思路。

1 舰艇作战模拟训练评估方案

舰艇作战模拟训练评估问题,归根结底属于评估学问题。所谓评估,是评估主体对评估客体价值大小进行评价、判断、预测的活动,也是人们认识把握事物规律或活动价值的主观行为[15];是指依据某种目标、标准、技术或手段,对得到的信息按照一定的程序步骤进行分析、研究,判断其效果和价值的一种活动。评估通常对某一事物的价值或状态进行定性定量的分析说明和评价的过程。从这个意义上来讲,评估结论是对评估对象的价值或所处状态的一种意见和判断。而这种意见和判断,则是建立在对评估对象的技术可行性、经济合理性的充分地、客观地和科学地分析基础上的,因而能给相关部门或单位提供可靠的参考依据。

而训练评估,是借助系统性搜集各项训练成果、数据、相关咨询,然后依据特定的标准和技术手段对训练项目进行评定、考核的过程。训练评估的目的是检验训练是否富有成效,以确保受训者能够达成训练要求,最终达到最高的训练效果。

由评估的概念可以看出,解决评估类问题,首先应当确定评估目标和评估对象,即明确评估谁,达到什么目的,进而确立评估内容。然后,分析研究评估对象的基本特点及特征、行为表现等方面,找出反映评估目标并影响评估结果的要素,视为关键要素,并从中抽象出评估指标,建立评估指标体系。最后,针对问题本身的特殊性,采用合适的评估方法,得到合理的评估结果。

综上,可以确立解决舰艇作战模拟训练评估问题的方案,即在解决一般性评估问题思路的基础上,考虑舰艇作战模拟训练评估的特点,在确定评估目标之后,确定评估客体(即受训人员)以及关键要素,然后利用模拟系统本身能够记录数据信息的特点,建立相关数据获取的模式并将其提取出来汇总处理,进而得出评估结果,根据结果找出训练问题反馈给训练组织者。图1为舰艇作战模拟训练评估方案。

2 舰艇作战模拟训练评估基本内容

舰艇作战模拟训练评估是一种评价受训群体在模拟训练全过程中表现的活动。其中受训群体的表现主要包括在舰艇作战模拟训练平台上实施训练时发出、执行的一系列命令、动作操作,以及产生相应的作战效果。

2.1 评估目的

舰艇作战模拟训练评估的目的主要是:①度量训练效果,即通过一套客观、特定的方法或步骤来衡量受训对象在作战模拟训练中的训练效果; ②诊断,即通过数据分析、主观观察等查找出训练中存在的问题;③辅助设计合适的训练计划。

2.2 问题内涵

认识舰艇作战模拟训练评估问题,主要是在基于模拟训练系统这种训练模式下,对参训人员与作战模拟训练系统所组成的系统理解和把握更为深刻,从而对参训群体训练水平、能力素质等产生更为直观和客观的衡量手段。舰艇作战模拟训练评估的实质是评估主体(即考评机构、指挥机关等)评价、判断、预测受训个体、整体通过模拟训练能够发挥武器装备战斗力多少和查找问题所在的主观指导过程,可以通过以下几个方面加以理解。

①舰艇作战模拟训练评估是和平时期军事建设中一项不可缺少的主观认知过程。即考评人员在模拟训练环境下,对整体和个体的训练效果的一种认知,这种认知过程存在很多的主观因素,受评估人员本身的战技水平、好恶情绪影响。其目的是使这种主观认知尽量符合客观实际,尽量客观反映受训对象的训练水平,寻求主客观的统一。

②舰艇作战模拟训练评估是以模拟训练设备为平台,以战斗力提升为根本目的的指导过程。评估的目的并非在于评估本身,而是作为一种较为合理的手段来实现对受训对象训练水平的估计,其目的更倾向于“评”,即评价训练水平的高低好坏,指出训练过程中体现的问题,形成反馈进一步指导训练,从而达到训练目的。因此作战模拟训练评估并不只是描述行为,还应作为一种交流工具。

③舰艇作战模拟训练评估是评估主体、评估客体以及系统设备共同作用下的综合评价、判断、预测的过程。评估客体(即受训对象)在特定的作战想定下,操作模拟系统实施作战训练最终完成训练计划的全过程,由评估主体(即考评人员)经过全面评价、判断和预测,最终给出评估结果,三者缺一不可。

2.3 基本内容

作战模拟训练是对传统训练(如通过实战训练、演习)方式的补充,利用其自身的特点重点加强受训人员在整体协同作战方面的水平和技能。实际上,部队训练内容包含多种方面,如个人各种科目的训练,整体作战基础、作战应用的训练等多方面,相应的评估内容也多种多样,如各种相关基础理论的掌握,相关装备的维护、检查与使用等,因此作战模拟训练不能替代原来传统意义上的训练,仅作为多样化训练方式的一种补充,常以建立港岸训练实验室的形式存在。所以,舰艇作战模拟训练评估应更加强调对抗性作战环境下整体的协同、指挥者对作战过程的组织和引导、突变环境下的指挥决策等。

从参训人员组成角度(组织关系)来看,实施模拟训练过程中,当初始状态设定后,将呈现出连续变化的环境,乃至局势出现新的情况,指挥员担任态势把握、拟定计划、指挥决策、下达命令的角色,命令的执行则由操作手实施。即当编队模拟训练时,参训人员(受评对象)主要包括编队指挥员、舰艇指挥员、分队长和设备操作手等。其中各级指挥员主要以判断战场态势、进行指挥决策和发出指挥命令为主,而操作手则以执行作战指令、操作武器设备为主。

从训练过程的角度来看,可以将整编制的参训人员视为一个群体,群体当中的每一个成员在自身不同战位上发挥不同作用,相互之间通过模拟训练系统及其辅助设备进行协同作战对抗演练,而系统输出态势辅助信息、接受相关操作指令和数据之后,通过调用相关程序、处理相关数据,最终体现出相应的武器装备的作战效果。因此,一方面是受训群体的协同作业,另一方面是模拟设备最终得到作战效果。

从整体训练体现实战(感观印象)的角度来看,体现受训群体训练水平并影响作战最终效果的因素,除了指挥员指挥决策、操作手操作动作等方面,还包括整体的训练氛围,如训练当中体现出的训练士气、命令及复诵口令的清晰洪亮等主观评估方面。

综上,模拟训练评估主要包括以下四方面内容。

①指挥员指挥决策能力无论是对海、对空、对潜,还是其他应对突发情况,指挥员对作战目标态势的估计,火力分配的决策,火力通道的组合,舰艇机动的优化等指挥活动均体现着作战水平的高低。无论是训练中,还是在实战当中,抛开武器装备差异因素,决定成败的因素最主要就是指挥员的决策指挥能力。在一定程度上,指挥员的决策指挥决定了执行者操作行为的产生。因此指挥员指挥能力评估应当作为模拟训练评估的重要内容。

②操作手动作执行与操作主要是指对受训人员操作模拟设备的关键环节进行评估。其中以操作手的操作动作为主,另外依据作战想定,指挥人员也要执行若干操作。所谓关键环节是指影响到最终作战效果的关键操作,这些动作通常在操作手执行命令时,能够体现其水准,主要包括操作的正确性、及时性、熟练性以及精确性等。

③武器装备作战效果能够较为直观、便捷且安全经济地显示作战效果是作战模拟训练系统相比传统训练模式的优势。因此将作战效果作为模拟训练评估的一方面可使这种优势最大化;另一方面武器装备作战效果本身能够反映受训人员的训练水平,是评估的重要方面。

④训练氛围、协同能力等整体感观印象整体感观印象是指整个训练过程给考评者留下的主观印象,将其中能够反映训练水平的要素作为评估内容之一,由于模拟训练环境与实战环境存在着差异,如真实战场决定参战人员的生死,紧张、恐惧等心理因素以及战斗环境干扰均会对作战效果产生较大影响;相对而言,在模拟训练环境中更为安静和安全,紧张程度相对较弱。因此,通过训练的对抗性,较快作战节奏以及增强熟练性与反应灵敏度是模拟训练所必须采取的方法。所以,通过对模拟训练过程中的训练氛围、紧张程度、作战士气、协同程度等方面的评估、判断,对于发现问题、专项训练等以适应实战要求非常重要。

上述四个方面基本涵盖了舰艇作战模拟训练评估工作内容,相互补充、相互联系,并且存在交叉与覆盖。例如指挥员指挥决策发出命令最终将由操作手执行操作行为,所以模拟系统记录的操作信息数据中蕴含着指挥员的决策信息;另外武器装备作战效果将受到指挥员决策以及操作手操作的影响。

2.4 层次结构

将舰艇作战模拟训练评估问题分为三层结构:系统层、内容层和技术需求层,见图 2。本文以训练评估为牵引和出发点,针对目前舰艇作战模拟训练评估的特点及现状,进行系统分析,得出模拟训练评估内容(主要包括指挥员指挥决策能力、操作手动作执行与操作、武器装备作战效果以及感观印象四方面),然后将解决上述评估内容与问题特殊性相结合,以技术需求层为支撑来进一步完善舰艇作战模拟训练系统的研发及其评估模块的设计。

3 舰艇作战模拟训练评估技术需求

舰艇作战模拟训练评估需要充分利用系统本身记录评估要素的相关数据和信息,因此解决该问题的技术需求应当包含两个方面:一方面是评估本身的技术需求,即评估要素、评估方法的确立;另一方面是为满足评估活动,模拟训练系统建立的技术需求,如模型体系构建、模型的调度决策以及数据记录方式等。两个方面对于完成评估活动,并得到合理全面的评估结果缺一不可。

3.1 敏感要素分析

无论是从组织关系、感观印象的角度,还是从训练过程与结果的角度来分析评估客体,均要从中将影响评估结果、反映训练水平的要素抽取出来,主要体现在指挥决策的关键节点,人工操作的能力指标以及主观感受的分级度量等。若将反映训练水平的结果记为result,则存在:

表示反映训练水平的结果是有n个要素element1, element2,…elementn共同作用决定的,并且这些要素的数量趋于无穷。面对无穷多个影响要素分析其关联需要庞大的数据作为基础,也是一项极为复杂的工作。而n个要素相互影响,最终所导致结果产生时,每个要素所产生的影响作用必然存在不同,或大,或小,或可忽略。将其中影响较大的要素视为敏感要素,用 Ke表示:

其中,m是有限的。通过简化处理之后,由分析舰艇作战模拟训练中的敏感要素来选取评估指标,进而建立指标体系,这样得到的评估结果能够最大限度的符合事实。

3.2 数据信息处理

数据信息处理的技术需求主要包括模拟训练系统中敏感因素相关数据信息的记录、提取以及汇总等方面,以此得到的数据作为评估指标的客观数据来源,图3给出了直观说明。

图3 数据信息处理技术需求

数据信息记录主要是解决由模拟训练系统采用何种标准、方法来记录敏感要素信息的问题,即通过采用恰当的记录方式来得到对评估活动有用的数据。数据的提取和汇总建立在采用标准规范的数据记录模式的基础上。因此为了数据提取和汇总的方便和可行,数据记录应当采取规范标准的方式。从逻辑上,汇总数据应当包括两个部分,一部分是针对单一敏感要素实时数据或实时评估值的汇总,另一部分是对敏感要素所对应的关键操作序列进行汇总。

3.3 模型体系构建

明确了数据记录、提取与汇总的模式之后,需要对模拟训练系统本身进行调整,即需要建立以评估为牵引的仿真模型体系。模型体系是由与舰艇作战相关的仿真模型相互联系、相互作用而组成的一个有机统一整体。构建模型体系对舰艇作战过程仿真中的仿真模型组成、分类、描述以及交互关系等进行研究,可为仿真模型的管理和调用,并最终得到武器装备的作战效果提供框架基础。

构建模型体系,应当体现层次性、模块化等特点。层次性体现在问题域的层次化描述,是构建模型体系的基础,从而将复杂问题化繁为简,增强体系构建工作的条理性。模块化主要体现在模型的分类上。在特定条件下将具有同一特征的模型归为一类,从而通过封装为固定的类和组件完成对该类模型的描述。通过局部化的修改来解决由于设计和实现的变更所带来的影响等问题,这将有助于对模型体系的维护。

3.4 模型调度管理

模型调度决策要解决的是:在宏观上,采用合理的应用策略来决定模型体系中的仿真模型调用的先后次序问题[16]。在不同的作战背景、作战决心以及作战时机下,每个模型在整个作战过程解算中所起到的作用、产生的效果和影响都不尽相同,并且调用的次序也有所不同,即在不同的作战想定下,其模型调度序列存在差异。所谓模型调度序列,是在舰艇作战的局部或整个仿真过程中,按照仿真时钟先后,调用仿真模型而产生的模型队列。定义为