基于仿真技术的战法实验设计

张 昊，高志年，王海涛

(1.南京陆军指挥学院作战实验中心，江苏南京210045;2.75100部队，广西柳州545002)

基于仿真技术的战法实验(简称“战法实验”)是运用作战模拟技术和手段对反映既定战法的作战方案或实验脚本进行仿真，通过仿真结果数据的分析与评估，进而验证、优化战法内容，修正战法运用限制条件的系列实验活动。战法是组织与实施作战行动的方法，包括基本战法和具体战法［1］。如图1所示，战法实验的流程包括对战法的分解与描述、仿真实验、结果数据收集、评估、得出结论。从仿真实验角度看，战法实验能够对反映战法精髓的作战方案或实验脚本及其明确的战场情况、打击目标、作战力量、作战行动、作战时间等要素或资源进行仿真计算［2］。依托各类仿真模型和数据，通过在特定要素变化条件下的反复仿真和计算，形成结果数据，通过对数据的分析，评估各要素组合、资源配置方案的优劣，给出优化建议，明确实施方案想定的限制条件。因此，战法实验设计是指根据战法实验总要求，对实验目标、实验要点、实验脚本、实验仿真模型、实验方法、实验步骤和实验结果数据分析等多个方面进行构设和计划的研究论证活动。

1 战法实验设计的必要性

1.1 信息化战争的特质要求对战法实验进行科学设计

由于信息化条件下的战场形势发展更加迅速，作战节奏更快，局部对抗结果与整体战局成败关联性更强，兵力、火力运用更加精确灵活，而“经验总结、定性分析、理论推动”模式生成的战法大多高度抽象，缺乏基于定量分析的指导，导致战法运用时较难实现对作战行动进行的精确控制［3］。因此，要打赢信息化战争，就必须改变战法创新模式，即运用战法实验的方法对战法进行细致的仿真和定量分析，验证战法的可行性和局限性，并对战法进行优化。

图1 战法实验流程

战法实验能否有效地反映信息化战争的特质，其关键在于能否严格按照军事规律，合理运用作战仿真、运筹、实验和数学方法，科学严谨地进行战法实验设计。在实验设计中，需要运用先进的仿真建模方法设计出反映信息高速流通与运转的网络化侦察、通信、指控、打击体系模型，才能定量仿真信息化条件下急剧变化的战场形势、快速敏捷的作战行动和兵力与火力变化;需要设定合理的模型分辨率，选取反映军事规律的实验点，设计反映战法精髓的作战行动及其实验脚本［4］，才能揭示局部对抗结果与整个战局成败的关联性规律;需要有效地运用仿真建模、军事运筹、作战实验、数学方法，科学严谨地对战法实验进行总体设计，才能将军事与仿真相融合，理论推导与“战争预实践”相衔接，定量分析与定性评估相结合，形成可信、高效的战法实验［5］。

1.2 战法实验的有序开展要求对战法实验进行科学设计

战法实验设计是战法实验从无到有的重要步骤，是介于战法实验构想和实验实施之间的关键环节。战法实验设计是对整个实验过程的规划，如果没有行之有效、指导实验全局的实验设计，就难以形成围绕战法、聚焦作战细节的仿真实现，获取可信、高效的仿真数据，对战法进行定量分析、定性评估。

战法实验设计紧贴实战和实验需求，明确实验流程和内容，引领实验有序开展。战法实验设计以信息化战争的军事需求和作战实验的技术需求为前提，面向战法验证、评估和优化，明确战法实验的具体目的，构建战法实验的逻辑流程和整体框架，规划战法实验的关键内容和解决方案，引领实验循序渐进地开展。按照上述步骤及内容进行详细实验设计，可以为后续实验打好坚实基础，实现对战法研究的高可信度、高效率的分析与评估。

2 战法实验设计内容和流程

战法实验设计是一项目标明确、逻辑严谨、标准化的系列过程，战法的高度抽象和灵活运用对其提出了严峻挑战。为确保战法实验的可信性、高效性，必须以反映战法精髓的具体作战过程及其实验脚本为对象，围绕军事需求进行战法实验设计。战法实验设计的内容和流程如图2所示，主要包括5个步骤。

1)提出实验目标。明确战法亟待验证评估的问题，通常先由军事专家提出军事需求，再结合技术需求，共同确定实验目标。

2)设计选取实验点。通常围绕特定实验目标，选取反映战法效果的各作战效能、典型战场环境、双方典型作战部署的具体指标作为实验点。

3)设计实验脚本。通常是依据实验目标和实验点，通过科学的假设和取舍，生成包含详尽作战过程的虚拟作战环境、力量和行动过程。

4)设计仿真模型配置。通常综合考虑军事规律和实验点来设计作战过程各要素的仿真模型。

5)设计实验结果数据分析评估机制。

本文主要围绕战法实验设计的前4个步骤进行探讨。

图2 战法实验设计的内容和流程

2.1 提出军事需求，明确实验目标

提出实验的军事需求、明确实验目标是战法实验设计首先要解决的问题，军事需求是实验活动的出发点和归宿点，实验目标指导着整个实验设计过程。战法实验的军事需求包括:1)对战法的有效性评估;2)对战法的局限性分析;3)基于战法的局限性，对战法进行优化或推导出战法运用的限制条件等［5］。因此，战法实验是通过对特定背景下作战方案或实验脚本的仿真，对作战过程关键环节的量化分析，以达成下列目标:1)评估战法的有效性;2)得出战法运用的限制条件;3)优选能够释放最大作战效能的最优战法［6］，即作战力量、作战行动、打击目标、作战时间、作战空间诸要素的最佳组合和资源的最优配置。

以“平面登陆作战行动中信息火力战”战法实验(简称“XH实验”)为例，其评估优化的战法为:“陆军数字化师以目标为牵引，发现目标即实施联动打击，随后进行效果评估，再发起攻击，实现其各要素联动和作战单元‘侦控打评’高速运转的闭环模式，直至破敌体系为止”。根据战法实验的一般需求，XH实验可分解为3个专项实验，如图3所示。

专项实验1的目标:以对敌毁伤、我方战损和弹药消耗为指标，验证该战法的成功率。即验证该数字化师在突击上陆过程中，以该战法为指导实施“发现目标即引导打击，打击即摧毁”过程中，其侦察、通信、指控、火力打击的能力能否满足战法要求。若能满足，即说明该战法对该师执行该行动是有效的;否则需要修改。

图3 XH实验的实验目标设计

专项实验2的目标:以对敌毁伤、我方战损和弹药消耗为指标，论证得出战法运用的限制条件。即战场条件、敌情、战法不变，经反复实验得出满足这一战法运用所需的数字化师的侦察、通信、指控、打击能力指标，该指标能力即为该师运用该战法的限制条件。

专项实验3的目标:以对敌毁伤、我方战损和弹药消耗为指标，分析对比诸战法优化方案的效益，得出战法优化的结论。即战场条件、师装备不变，通过对战法的载体，即该师兵力编组和行动顺序、主攻方向的调整，反复实验和计算诸战法优化方案的效益，对比论证，得出战法优化的结论。

2.2 围绕实验目标，明确实验点

实验点是预先设定、反映一定作战条件、影响战法效果的特定因素及其取值［7］。实验点的设定是战法实验设计的关键，图4为XH实验和各专项实验的实验点，实验点可设为:敌方防守的各种情况，如敌作战部署、侦察、通信、指控、打击体系及能力;战场自然条件，如地形、气象、水文等;我方情况，如反映我方战法的部队编成、主攻方向、行动顺序和方法，以及我方的侦察、通信、指控、打击装备。

图4 XH实验和各专项实验的实验点

根据不同的实验目标选取上述因素作为实验点并对其赋值，将其他因素固定，实验将通过仿真模拟构建不同的作战过程［8］，计算该师对敌毁伤和自身战损等结果数据，进而分析不同条件下的战法效果，推出战法适用条件，或得出优化战法结论。如在XH实验中，各实验点设置如下:

1)专项实验1的实验点设为战法指导下该师的部队编成、主攻方向、行动顺序，则专项实验1可验证该师的编成(编制决定侦察、通信、指控、打击体系)是否合理，能否发挥指挥信息系统的优势，能否支撑部队战时实现“侦控打评”闭环的快速流转;

2)专项实验2的实验点设为该师的侦察、通信、指控、打击装备，则专项实验2可论证该战法的运用限制条件，即其各类装备达到何种信息化水平，才能实现部队战时“侦控打评”闭环的快速流转和“发现即打击，打击即摧毁”的目标;

3)专项实验3的实验点设为该师战法指导下所采用的部队编成、主攻方向、行动顺序，则专项实验3可分析何种部队编成、主攻方向、行动顺序能够最大限度地发挥既定数字化装备的战技术性能，达成部队快速地“侦控打评”和“发现即打击，打击即摧毁”的目的。

2.3 满足仿真实验需求，精心设计实验脚本

实验脚本是指以实验手段研究战法问题，对反映战法精髓的作战基本情况和条件的设想。实验脚本是实验的对象和蓝本，是连接实验点与实验结果的桥梁。实验脚本涉及战场自然环境、我情、敌情等方面内容，由于体现战法的想定和作战方案较为粗略，需要对上述内容按照实验步骤进行详细描述和补充，将战法具体化、定量化，确保实验点与实验结果紧密关联，为下一步作战实体、行动、作战环境的建模提供蓝本和依据［9］。

以实验需求为牵引，XH实验各专项实验的脚本设计过程主要包括3个步骤，如图5所示。

图5 XH实验的实验脚本设计流程

1)明确实验内容。专项实验满足对整个实战过程仿真，其脚本内容包括:(1)敌岸防作战体系、各军兵种的行动顺序等;(2)我数字化师的侦察、通信、指控、火力打击体系，各军兵种的行动顺序，主要打击目标、主攻方向、打击顺序、作战时间、行动路线等;(3)战场地形、气象、水文情况等。

2)确定分辨粒度。分辨粒度是指作战模拟系统中的模型对作战行动和战场环境等属性进行描述、再现能力的精度［10］。专项实验涉及大量武器平台级的侦察、通信、指控、打击的仿真，因此实验脚本的描述要细致到武器平台级的分辨粒度。

3)编写实验脚本。实验脚本设计要集中军事专家和技术专家，紧贴实验目标，以上述内容和分辨粒度为依据和标准，描述并补充符合军事规则的实验内容细节和假设，通过实验脚本将战法内容具体化，明确实验对象和过程，使其更具有可操作性。

2.4 设计仿真模型，有效支撑仿真实验

实验脚本是承载战法的载体，仿真模型是支撑实验脚本进行实验的基础，因此模型设计直接决定着实验的逼真度、效率和可信度。XH实验的仿真模型设计主要包括3个步骤，如图6所示。

1)明确建模内容。依据实验脚本，各专项实验需要对战场自然环境、我情、敌情进行建模，包括:(1)实体模型，表现敌我双方各作战实体，如各种侦察车、通信基站、节点车、指挥车、主战坦克、突击车等;(2)关系模型，反映双方实体间各种关系，如反映各实体间的通信、指控、交战关系;(3)行为模型，刻画双方各实体的行为，如刻画机动、侦察发现、通信、情报处理、打击、指挥等行为变化;(4)作战规则模型，严格按照作战规程对模拟对象进行规则化描述，并按照装备技战术参数拟合其各项能力;(5)战场自然环境模型。

图6 XH实验的仿真模型设计流程

2)确定各仿真模型的分辨粒度。专项实验需要对各种实体和行动进行平台级建模。

3)选取建模技术。在XH实验中，应根据各种仿真技术优长，综合运用，突出双方信息化作战能力，合理选用建模技术。如:借用平台级仿真系统，实现对实体侦察发现的仿真;采用“人在回路”的方法建立情报处理和决策模型，实现指挥节点仿真;采用网络通信模型技术，对感知信息由侦察平台到指控节点的过程进行建模;采用指令传输模型技术，对指令由指挥节点到火力打击平台的过程进行建模。

4)设计仿真模型。综合运用多种仿真技术，依据建模内容、分辨粒度要求，突出信息化作战能力，设计建模。

3 战法实验设计应重点把握的问题

为提高战法实验的科学、有效、可信和可操作性，战法实验设计应重点把握实验点简化、大样本设计和实验类型规划等问题。

3.1 合理转化和简化实验点，提高战法实验效率

围绕既定实验目标，能否理清实验思路，设计出高效率的战法实验，关键在于对实验点的合理转化和简化。在设计过程中，要结合战法和信息化作战机理，深入理解实验目标，对体现战法的整个行动进行科学假设、简化，舍弃复杂、无意义且难以仿真的内容，精心选择关键、典型、可行的实验点，提高战法实验的效率，并为后续反复实验和数据生成、采集、分析做好准备。

如在XH实验中，对“信息火力战”战法的有效性进行评估，其关键在于实施突击和打击群的侦察平台能否迅速发现目标，该群的火力单元能否迅速获取情报并依据情报迅速锁定重要目标，进而对目标迅速发起攻击并消灭目标。假设蓝方投入的岸防力量和行动初始条件不变，红方作战的主要突击力量为由新型信息化步战车构成的突击群，则实验目标可以近似简化为:“该作战群以信息火力战为指导，以‘信息主导，发现即打击’的打法，实施突击行动，其战法是否有效”。在此前提下，假设每台步战车的打击能力、承担的具体任务(所要攻击目标的机动力、防护力)相同，则实验目标可进一步简化为:“战法是否有效主要取决于每一台步战车的侦察、通信能力的强弱”。在此基础上，XH实验的实验点可转化、简化为:“突击群的联网率;单车对情报信息的感知率、处理率、应用率”。换言之，通过对实验点(即突击群的联网率等指标值)的控制，对反映“信息主导，发现即打击”战法的作战过程和结果进行仿真，收集突击群的打击效果数据，以该数据综合分析并得出结论:1)该战法在突击群目前装备的信息化水平条件下是否适用;2)该战法发挥最大效果时，突击群的联网率以及单车对情报信息的感知率、处理率、应用率等应达到的水平。

在上述一系列合理假设的推理下，XH实验排除众多作战力量、战场环境、难以量化的部队士气、训练水平等因素的干扰，将实验目的不断转化，将实验点不断简化，使高度抽象、高度灵活、难以定量计算的战法评估合理简化为具体化、程式化、定量化、可操作的“If…Then…”判断，大大减少了仿真运行和数据采集的工作量，提高了战法实验效率。

3.2 科学选择大样本反复实验，提升战法实验的可信度

实验样本是按特定方法从实验对象的总体中抽取的一组个体。战法实验中由不同作战因素的不同取值构成的一组特定实验因素及其取值就是实验的一个样本。对大样本的选择，其实质是对实验因素的选取，如在XH实验中，红方作战编组、武器装备、作战环境即为一个样本。因战场环境的复杂多变以及战法的抽象性、灵活性，战法实验具有巨大的样本空间，实验很难穷尽所有样本，又因专家很难对巨量样本产生的巨大实验数据进行分析，因此要科学地找出具有军事代表性、典型性、有限数量的“大样本”，以少代多，以小规模代替大规模，反复实验，确保战法实验的高效性和可信度［11］。

战法实验中对大样本的选取应把握以下原则:1)着眼红方典型作战编成，以红方的典型作战编成因素及其取值构造大样本及样本空间，如在实验时红方编成可设定为扁平化编组、分布式编组、树型编组3种典型力量编组方式;2)着眼红方典型主战武器装备，舍弃非典型武器装备，以红方典型兵力因素及其取值构造大样本和样本空间，如在实验时红方可设定为信息化水平较高、较差、一般3种典型装备;3)着眼典型自然环境，舍弃非典型战场环境，以典型环境因素及其取值构造自然环境的大样本和样本空间，如“信息火力战”突出信息的主导作用，因此要突出对影响信息传输因素的选择，诸如晴天和雨雪天、平原和山区。

3.3 由单点实验到综合实验，增强战法实验的可操作性

从实验因素的数量控制角度划分，战法实验包括单点实验和综合实验2种类型。战法实验中影响实验点的实验因素众多，就目前仿真实验理论和仿真技术来看，更易采用从单点实验到综合实验的方法展开。单点实验是改变单个实验因素取值的实验;综合实验是在多个实验因素取值同时改变的条件下进行的实验。

单点实验在单个实验因素不断变化、其他因素固定不变的条件下，对特定作战过程进行反复仿真和运算，其将得出在单个因素变化条件下的大量数据，能够精确反映作战进程中某一因素与行动效果间的关系及其规律。按实验计划将若干单点实验完成后，再以单点实验所获得的规律为基础，以多个因素变化为背景进行综合实验，从而可以综合分析近实战环境中多因素与实验点之间的关系、规律，以及各因素对作战效果影响权重的规律性认识。反之，如果在实验初期就进行综合实验，由于变化的实验因素众多，影响行动效果数据生成的因素机理复杂、相互干扰，使得分析人员难以准确把握众多因素的变动与作战效果的关系、规律，无法开展数据分析。

4 结论

本文明确了基于仿真技术的战法实验概念，构建了逻辑严谨、标准化的战法实验设计内容和流程，探讨了重点问题及解决方法，为实现高效、科学、可信、可操作的战法实验提供了标准化的操作模板、理论支撑和实践指导，为战法创新工作提供了定性与定量相结合的研究路径。然而，广义上的战法实验设计是一个内容宽泛、内涵丰富、与作战实验紧密联系的实践性课题，其中，对作战体系及其对抗的模型设计、海量数据收集机制设计、综合集成研讨式的战法评估设计、实验平台设计等具体问题都必须紧密结合实验实践进一步探讨。

［1］ 军事科学院.中国人民解放军军语［M］.北京:军事科学出版社，2011:67.

［2］ 陈建华，李刚强，傅调平.舰艇战法实验与分析［M］.北京:国防工业出版社，2010:39-42.

［3］ 蒋亚民.试论战法创新［J］.军事学术，2012(4):29-32.

［4］ Kass R A.The Logic of Warfighting Experimentation［EB/OL］.［2013-03-20］.http://www.dtic.Mil/ttcp

［5］ 胡晓峰.战争工程［M］.北京:军事科学出版社，2012:273-274.

［6］ Alberts D S，Hayes R E.Campaigns of Experimentation［M］.USA:CCRP Publication，Information Age Transformation Series，2005:51-53.

［7］ 卜先锦，董献洲.作战实验与运筹分析方法［J］.军事运筹与系统工程，2009(9):17-21.

［8］ 江敬灼.作战试验若干问题研究［M］.北京:军事科学出版社，2010:161.

［9］ 军事科学院军事运筹分析研究所.作战实验理论与实践［M］.北京:军事科学出版社，2008:309-310.

［10］ 王智新.军事概念模型设计原理［M］.北京:军事科学出版社，2009:47.

［11］ 军事科学院军事运筹分析研究所.作战实验事实指南［M］.北京:军事科学出版社，2008:67-70.