仿真战例的设计与创建研究

陈小阳，李梦汶，杨雪生，员向前

(军事科学院 军事运筹分析研究所，北京100091)

1 引言

分析典型的战争战例、战役战例和战斗战例，历来是作战研究与训练的一个非常重要的方法，是和平时期认识作战特点和规律的基本途径之一。2007年，军事科学院军事运筹分析研究所王辉青研究员在一次全军性会议上，站在联合作战仿真系统和相关技术体系战略性创新发展的高度，首次提出了“仿真战例”的概念。仿真战例是利用仿真技术创建的虚拟作战案例，是仿真技术和作战实验实践相结合形成的新事物，是一种具有较强信息化特征的军事认知和实践方式。对仿真战例基本结构进行分析，探索其具体的设计与创建方法，具有十分重要的理论价值和现实意义。

2 仿真战例的基本结构

从仿真战例的组成形态来看，战例是核心内容，仿真是实现手段。仿真战例的基本要素通常包含军事要素、实验要素、仿真要素和应用要素。军事要素主要包括作战时间、作战环境、作战兵力、作战对象和作战方法等;实验要素主要包括实验条件、实验指标、实验因子和实验方法等;仿真要素主要包括仿真模型、仿真数据、作战规则和仿真系统等;应用要素主要包括评估应用、分析应用和规划应用等。具体组成结构如图1所示。

图1 仿真战例的基本要素体系图

3 仿真战例的设计与创建

仿真战例的设计与创建，需要把握的问题较多，但关键问题主要包括仿真战例的总体要求、基本形态和基本步骤。

3.1 仿真战例的总体要求

仿真战例要充分发挥现代信息技术和仿真实验技术的优势，为作战研究提供一种信息化时代设计和研究作战问题的新型方法和手段，应满足以下总体要求:

一是战例预案化，仿真战例应提供一个或多个典型的战例预案，允许军事人员针对各自的研究目的进行修改操作，以满足不同的应用需求。二是操作桌面化，为军事人员提供良好的桌面化前台操作界面，封装和屏蔽后台的仿真技术细节，使军事人员将关注重心用于军事问题的研究。三是调整便利化，提供良好的人机交互界面或接口，以便于调整各种作战要素，并将调整后的作战要素反映至仿真实验中。四是展现可视化，为军事人员提供直观形象的可视化窗口，能全息地展现作战要素、完整地展现作战过程。五是仿真精确化，能够精确地模拟作战要素和作战过程，得出可信的实验结果。六是运行高效化，应利用高效的仿真算法和控制机制，在限定的时间范围内支持大规模的仿真实验。七是资源集成化，将模型、数据、仿真系统等仿真资源高度集成于一个研究平台，缩小仿真资源所占用的设备规模。八是应用构件化，采用构件化技术进行创建，有较强的扩容性、通用性，便于仿真战例的移植和合并。

3.2 仿真战例的基本形态

仿真战例的形态，是指仿真战例的外在应用表现形式。仿真战例的形态对应着不同的应用领域和使用对象，有着不同的特点和要求。通常，仿真战例的形态主要包含“中心—节点”式和“便携单体式”两种。

“中心—节点”式，是“以联合层级的实验室为中心，仿真战例用户终端分布式配置”的网络应用结构形式。实验室采用标准化的模型框架，集成陆、海、空、二炮等联合作战实验仿真模型、数据，为不同类型的仿真战例用户终端提供模型和数据支撑。各仿真战例用户终端，利用可视化操作界面，调用联合层级的实验室的仿真模型和数据进行仿真实验，得出实验结果和数据，并利用仿真战例提供的统计分析工具对仿真数据进行分析挖掘，得出实验结论，并最终完成研究论证。这种形态实现了仿真资源与具体应用的分离，有利于资源的重复使用，提高了仿真资源利用率，但对实验中心和网络通信环境提出了较高的要求，尤其是对网络环境的保密性、可靠性提出了严格的要求。“中心—节点”式形态主要适用于仿真实体较多、作战规模较大、研究层次较高的战役级联合作战问题研究。

“便携单体式”，是将仿真模型、数据、规则、仿真系统等软硬件集成于一个小的便携式研究平台的应用形式。这种形态针对某一类特定问题，高度集成了各种仿真资源，利用可视化操作界面和自动统计分析工具完成相关模型数据的调用、运行和分析，得出实验结论。这类形态的仿真战例可以独立使用，不需要向联合层级的实验室提交服务申请和进行数据交互。此形态的优点是移动方便，对使用条件的要求不高，场所不固定，受外界条件的限制和影响较小，但对仿真资源的集成方式、调度方式、仿真计算机的性能等提出了严格的要求。“便携单体式”主要适用于作战实体较少、作战规模较小的战斗级联合作战问题研究。

3.3 设计与创建仿真战例的基本步骤

设计与创建仿真战例的步骤大致可分为四步:仿真战例的定位设计、军事设计、仿真实验和集成定型。

3.3.1 仿真战例的定位设计

仿真战例的定位设计，主要是对仿真战例所研究的作战问题在整个军事领域中的位置、与其他作战问题的相互关系、主要应用目标等进行准确界定。如突击机场作战行动是联合火力打击中某一个阶段的行动，与打击导弹阵地、突击防空阵地、打击通信枢纽等作战行动共同组成联合火力打击。因此，“突击机场”仿真战例是“联合火力打击”仿真战例(全集)的一个子集，可以用来评估给定兵力的作战能力，如评估由预警机、电子干扰机、轰炸机等战斗机组成的空中突击机群的综合打击能力;论证达到某一作战效果所需的兵力规模，如论证压制敌机场一定时间所需的空中力量作战编组;探索新的作战方法，如以我方损失最小为目标，比较空中防区外打击、临空突击或二者相结合等战法的优劣。

3.3.2 仿真战例的军事设计

仿真战例的军事设计，主要包括作战时间、作战环境、作战兵力、作战对象和作战方法五个维度的设计。

作战时间主要包括作战的爆发时间和持续时间。爆发时间的设计，应根据时局的发展而定，需要综合考虑国际形势、我国国家利益和冲突形势的发展情况以及主要潜在对手的发展情况等因素。同时，为了研究的需要，可以人为地设计作战的爆发时间或时间段。作战的持续时间，主要受作战双方的作战任务、作战兵力的数质量对比、指挥员的指挥技能以及地形、气候等条件的限制，军事设计应该综合考虑战争爆发时的各种限制因素，通过统筹规划和科学计算，预先设计可能的持续时间。

作战环境是指战场及其周围对作战活动有影响的各种情况和条件，包括地形、水文、气象等自然条件，人口、交通建筑等人文条件，以及国防工程构筑等战场建设情况。设计战场幅员主要考虑双方作战兵力的类型，不同类型的作战兵力的侦察能力、机动能力、火力打击能力、作战保障能力等会有所不同，因而对作战空间范围的利用和实际控制能力就有所区别，设计的战场幅员应该与双方作战兵力的实际能力相一致，不能过大，也不能过小。设计自然条件主要考虑仿真战例所研究的作战问题的类型，如陆地作战、海上作战、岛屿作战等作战类型就应该设计与之对应的陆地、海洋和岛屿等环境。设计人文条件和战场建设情况需要充分考虑作战环境的可能变化，特别是人类对自然环境的改造，如人工障碍、人工电磁环境等，这些会引起作战环境的改变，作战环境设计应充分考虑这些因素，尽量与实际相适应。

作战兵力是指我方的参战兵力，作战对象是指敌方的参战兵力，二者都包括兵力的种类、数量、编组方式和部署地域。设计作战兵力和作战对象都需要综合考虑以下因素:作战任务、作战兵力的性能特点、作战对象的性质以及地理环境的特点等，其基本要求有四个:能对目标进行有效打击、能适应作战环境的要求、符合作战兵力的性能特点、能完成作战任务。

作战方法包括敌我双方采取的战法，通俗地讲就是一方用什么方法攻击，另一方用什么方法进行抗击，双方分别以什么形式进行交战。设计作战方法，主要从三个方面进行考虑:一是作战对象。不同的作战对象，其武器装备性能、作战理论水平、人员素质和训练程度以及作战方法都存在较大差别，设计战法要避开其强点，猛攻其弱点。二是作战时间和作战环境。不同的作战时间和作战环境需要不同的战法，如山地作战宜用轻装步兵渗透袭击战法，平原地作战宜用装甲兵突击围歼战法等。三是作战兵力。各种作战兵力各有优劣，设计作战方法要充分发挥各作战兵力的优势，如导弹和航空兵宜用集火精确突击战法、装甲兵宜用快速机动突击战法等。

五个维度设计完毕后，需要对双方各个阶段的作战行动进行具体设计，通常包含机动、信息对抗、火力打击、兵力攻防和综合防护等基本作战行动。

3.3.3 仿真实验

仿真战例的仿真实验，是针对仿真战例的军事设计，选定仿真实验点，设定相关实验条件，通过建立和运行仿真模型，运行仿真系统获取并分析实验结果，对战例的军事设计进行模拟分析的活动过程，是创建仿真战例的关键环节之一。仿真实验大致可分四个阶段:实验设计、实验开发、实验实施和实验分析，这四个阶段是一个不断循环迭代和反馈的过程。

仿真实验设计，主要是对仿真实验的基本假设、条件约束、实验方案、实验进度、所需资源等内容进行描述，主要包括三项活动:明确实验目标、确定指标体系、设计实验方案。

仿真实验开发，是根据实验设计，在仿真实验实施前对实验环境、实验资源、实验设备与人员等内容进行的准备，主要包括四项活动:仿真想定的编辑、仿真模型的构建、实验数据的准备、联合作战仿真系统与实验人员的准备。

仿真实验实施，是根据实验方案，运行仿真模型进行实验，产生实验结果数据，主要包括两项活动:实验运行和实验数据的收集。

仿真实验分析，是对实验结果数据进行分析和评估，形成实验结论，是从海量数据中找出“规律”、“结论”的过程，实验分析在战例的仿真实验中有着非常重要的作用。

3.3.4 仿真战例的集成定型

仿真战例的集成定型，是将仿真实验的模型、数据、实验结果、实验结论、实验文档等资料进行集成和定型，使仿真战例的操作和显示直观形象、符合军事人员的研究习惯、得出的结论科学合理，最终达到仿真战例设计与创建的总体要求。

(1)仿真战例的定型标准。仿真战例的定型涉及作战时间、作战环境、作战兵力、作战对象、作战方法、仿真精度、实验方案、实验结果和结论等内容，具体的标准如下:

一是作战时间设计合理。作战爆发时间与可能面临任务的爆发时间大体一致或符合研究的时间要求，持续时间根据作战目的和任务、双方作战兵力效能而确定，符合战局发展客观规律。二是作战环境设计逼真。作战环境的选择与可能爆发战争的地域大体一致，作战环境的陆地、海洋、空中和太空等区域的环境条件大致符合客观现实，对在各自地域(空域、海域)内作战行动的影响符合环境因素对作战兵力的影响规律，对作战环境及其影响程度的仿真具有较高的仿真精度。三是双方作战兵力设计典型。双方作战兵力的设计要综合考虑对手的兵力规模、特点和所要完成的作战任务等因素，双方作战兵力的种类、数量、部署方法等具有一定的代表性，兵力的运用符合各自的作战原则和指导思想，能反映各自的作战特点。四是作战行动设计合理。各个阶段的作战行动与战场态势相适应，与作战兵力的运用原则相符合，产生的作战效果与实际兵力毁伤效果相一致，作战行动之间的转换客观、正确。敌我双方的预警侦察、导航定位、信息对抗、指挥控制、火力打击以及毁伤效果等符合武器装备的作战性能和兵力使用的特点规律。五是实验方案设计科学。仿真实验的设计科学合理，实验指标、实验因子与水平、实验设计方法、实验控制与调度等设置科学、适用，实验步骤、收集的数据能如实反映出作战对抗过程的本质。六是实验结果和实验结论可信。通过仿真实验得出的作战结果与作战兵力的应用效果基本一致，并具有足够的精确度，对实验数据和结果的分析科学、合理，得出的实验结论符合客观实际，能正确反映出作战行动的基本特点和规律。

(2)仿真战例的定型流程。仿真战例是虚拟的作战样例，应该具有样例的典型性和代表性，对相同类型的作战问题具有指导意义和借鉴作用。因此，仿真战例的定型应当充分发挥军事专家和技术人员的智慧，进行综合集成研讨，选择和确定那些具有典型性和代表性的仿真战例点，并最终定型为仿真战例的预案，其过程是一个多次循环、反复论证的迭代过程，具体流程如图2所示。

(3)仿真战例的定型需要解决的两个问题。仿真战例的定型要完全达到仿真战例设计与创建的总体要求，还需要解决两个重要问题:

一是仿真战例的可视化处理。主要包含仿真想定编辑的桌面化、二/三维态势显示的可视化和评估分析的视窗化。仿真想定编辑的桌面化，是指采用桌面化操作工具，实现想定管理、企图立案编辑、作战兵力编组部署、作战单元路径规划和任务规划、仿真的运行控制、仿真模型的管理等功能，使之符合军事人员的作业习惯，使仿真战例的操作更加便利，调整和修改作战参数更加灵活;二/三维态势显示的可视化，是将仿真产生的数据和结果通过通讯协议与仿真系统进行实时交互，实现对仿真系统的监控与信息显示，并且提供回放显示功能，进一步提高仿真运行的透明度和人机交互的能力;评估分析的视窗化，是利用视窗化的操作工具将仿真结果进行统计、分析和评估，并以图表等形象化的形式进行展现，丰富仿真结果的展现形式，并完成由仿真结果向实验结论的过渡。

二是仿真战例资源的集成。大致包括硬件集成和软件集成两个方面。硬件集成是将与仿真战例有关的技术设备利用网络与通信技术联接起来，通过互联、互通、互操作，实现军事人员和仿真系统的有机组合。软件集成是将相关计算机软件与模型、数据等资源进行统一的构架和组合，形成功能完备的计算机软件体系与充分共享的信息资源，同时满足仿真战例提出的运行高效化、资源集成化、应用组件化等要求。

图2 仿真战例的定型步骤图

4 结束语

仿真战例是信息技术尤其是仿真技术与作战仿真实验发展到一定程度的产物，是仿真技术应用于作战研究论证领域的新形式。仿真战例可以重演历史战例，更为重要的是能够预先模拟和探索当前与未来的联合作战，这必将对新的作战思想的产生、新型武器装备和作战力量的建设以及新的战法的形成等产生积极的推动作用。同时，仿真战例还可用于教育训练、武器装备论证、作战条令开发和指挥决策等其他应用。仿真战例是一个创新的概念，其设计和创建的难度大，需要不断地进行摸索和实践。

1 王辉青.论作战实验的科学基础和认知特征［J］.中国军事科学，2007，20(3):1-5.

2 何明.联合作战实验仿真战例基本理论问题研究［D］.北京:军事科学院，2011.

3 杨雪生，刘云杰，李梦汶.联合作战仿真实验的设计与开发［J］.系统仿真学报，2011，23(7):1522-1526.

4 李梦汶，杨雪生，刘云杰.联合作战仿真重在求“真”［J］.军事运筹与系统工程，2009，23(1):75-77.