数字化部队作战能力综合实验设计*

郑慧娟

（南京陆军指挥学院，南京 210045）

数字化部队作战能力综合实验设计*

郑慧娟

（南京陆军指挥学院，南京 210045）

综合实验设计是运用综合实验分析评估数字化部队作战能力的前提和基础。探讨了综合实验设计的内涵，在此基础上，根据知识成熟性规律，对综合实验所需采用的方法进行了分析，确定了综合实验由专家研讨实验、构造仿真实验、虚拟仿真实验（或实兵演习实验）以及联合实验所组成，并重点研究了综合实验的实施程序，解决了各实验方法在综合实验中的运用时机问题，旨在为我军未来运用综合实验对数字化部队作战能力进行分析评估提供参考。

数字化部队，作战能力，综合实验设计

引言

数字化部队作战能力综合实验，是指在研究数字化部队作战能力时，通过对专家研讨、构造仿真、虚拟仿真和实兵演习［1］4种基本实验方法有机集成运用和相互配合，形成连续的上下一致的实验过程，以支持整个作战能力评估的实验活动。其根本目的是为了科学、全面、有效地分析评估数字化部队作战能力，查找影响其生成、提高的因素，为研究提高数字化部队作战能力的对策提供依据。作战能力综合实验有效解决了目前4种基本实验方法存在的弊端，提高了数字化部队作战能力分析评估的准确性。其中，综合实验设计在数字化部队作战能力综合实验研究中，占有极其重要的地位，它决定了整个实验实施的方法和步骤，是综合实验得以顺利实施的前提和基础。

1 综合实验设计的内涵

综合实验的提出是为了发挥各种实验方法的优势，更加透彻、更加全面的研究数字化部队作战能力问题，增强作战能力分析评估结果的可信程度。但是专家研讨、构造仿真、虚拟仿真、实兵演习这4种方法应该选择哪个方法进行实验，什么时机进行实验，如何进行实验，这些方法应该如何相互配合，以保证实验过程的连续性和完成实验的有效性，这就成为研究综合实验的关键所在。综合实验设计就是为了解决这些问题，其任务主要包括分析实验对象，拟定军事背景想定，设计实验指标，选择实验方法，确定单元实验组成及相关活动的目标、功能和特性，确定综合实验实施程序、综合实验开发、实施与分析的协议、规范或标准，确定对作战想定、数据和实验手段开发的要求，支持实验的基础设施及其他实验环境保障需求，确定实验实施的人员、经费和时间需求，以及实验的计划与管理需求，分析评估设计方案的有效性、可行性及风险等［2-3］。综合实验设计的作用是对整个综合实验活动进行统一规划，并指导单元实验的设计。其目标是科学地安排数字化部队作战能力综合实验中的实验、分析与综合活动及人力、手段、设施、管理等各项保障措施，使得能以较少的成本、较快速度和较低风险，提供所需要的实验成果，即数字化部队作战能力状况、影响其作战能力生成提高的因素以及改进对策。为达到上述实验目标，必须综合应用以实验为中心的各种知识获取方法和各种实验手段，按综合效果最大的要求，确定综合实验的组成及实施程序。

2 综合实验的组成

实验的目的是产生知识。对于数字化部队作战能力综合实验这一复杂问题，其知识的产生需要经历发现概念、初步假设验证、精确假设验证、示范演示4个阶段［4］，每个阶段工作与作用如下：

发现概念是知识生成的开始阶段，即人们对数字化部队作战能力的认识成熟度不高，其评估指标、指标权重、作战能力水平以及主要影响因素等都需要结合领域专家的意见，才能去发现探索并形成共识。

初步假设验证是知识生成的第2个阶段，即在知识成熟度逐步提高的基础上，通过定量分析手段对数字化部队的作战能力水平以及主要影响因素进行更深一步的研究，对其前一阶段的成果进行验证，并着重找出影响作战能力生成和提高的因素。这时，可选择构造仿真实验方法对数字化部队作战能力进行分析评估，并找出影响作战能力生成提高的因素，但还需利用专家的经验知识对构造仿真实验分析评估结果进行研讨分析，形成综合结论。

精确假设验证是知识生成的第3个阶段，一般的构造仿真实验在建模时需要许多假设（包括人类行为的多样性），而数字化部队作战能力又包含许多人的因素，所以构造仿真的实验结果究竟是否适用，常常遭到质疑。这时，在专家参与的基础上，通过虚拟仿真或实兵演习实验将人的判断、决策等引入到实验中，对其前一阶段的成果进行精确验证。究竟是选择虚拟仿真还是实兵演习，要根据具体情况而定。由于实兵演习要花费大量的人力、物力、财力，所以一般情况下，选择虚拟仿真实验，但是如果部队正好准备进行实兵演习，则可将实验嵌入到部队的实兵演习中。

示范演示是知识生成的第4个阶段。通过上述3个阶段，对数字化部队作战能力的认识已经趋于成熟，对数字化部队作战能力有了比较科学、全面、客观的评价，其影响因素也已比较清楚，针对这些影响因素也有了相应的对策。这时，还需要进一步验证前期所得结论，以确保依据这些对策对数字化部队作出整改后，数字化部队作战能力能够得到提升，而且可以应用于实际作战。进行示范演示最好的方法是实兵演习，但是由于实兵演习消耗巨大，所以选择计算机模拟①为主、实兵演习为辅，并结合专家研讨这一综合方法进行实验。这种方法可以有效提高推演过程的真实性和采集数据的可信程度，也大大缩减了演习的开支，专家的引入也实现了实验结果从定性到定量的综合集成，提高了实验结果的可信度，是一种性价比较高的实验模式。

实验方法确定后，综合实验的组成也就相应确定了。在具体设计中，应将单个实验与有关的分析、综合研讨活动作为一个单元实验来安排。由于专家研讨与其他方法结合时主要作用是通过观察实验过程，对作战能力中的定性指标给出定量评价，并对实验分析评估结果进行研讨分析，以确定实验分析评估结果是否合理、可信，所以专家研讨与其他方法相结合的实验均视为一个单元实验。综合实验活动主要由专家研讨实验、构造仿真结合专家研讨实验（以下简称“构造仿真实验”）、虚拟仿真结合专家研讨实验（以下简称“虚拟仿真实验”）或者实兵演习结合专家研讨实验（以下简称“实兵演习实验”）和计算机模拟为主、实兵演习为辅，结合专家研讨的实验（以下简称“联合实验②”）所组成，如图1所示。

图1 数字化部队作战能力综合实验组成

3 综合实验实施程序

数字化部队作战能力综合实验的单元组成确定后，下一步就是确定这些单元实验的实施顺序，以确保综合实验的有效性和严谨性。通过以上分析可知，按数字化部队作战能力知识生成的4个阶段，可依次安排专家研讨实验、构造仿真实验、虚拟仿真实验（或实兵演习实验）以及联合实验。但是，构造仿真实验模型的可靠性以及虚拟仿真实验（或实兵演习实验）中人为因素的影响都可能使实验结果遭到质疑。所以，为了使实验分析评估结果更加可靠，提升综合实验的有效性和严谨性，在虚拟仿真实验（或实兵演习实验）之后还需再次进行构造仿真实验，不过这次的构造仿真实验是用虚拟仿真实验（或实兵演习实验）中得到的数据对其模型进行修正调整后的实验［5-6］，这一模式如图2所示。模型修正前的构造仿真实验不仅可以对数字化部队作战能力进行动态评估，找出影响作战能力生成提高的因素，而且可以从多个作战想定中找出最优想定③。接下来，实验人员依据最优想定进行虚拟仿真实验（或实兵演习实验），为数字化部队充分发挥其作战能力提供最佳机会，并用其所得的数据修正构造仿真模型。修正包括对仿真输入和参数进行调整，使构造仿真结果与虚拟仿真结果（或演习结果）相匹配。相应地，模型修正后的构造仿真实验为仿真中观察到的各种新的差异提供了更可信的解释，而且能够深化实验人员对虚拟仿真实验（或实兵演习实验）结果的理解。

在确定数字化部队作战能力综合实验实施程序时，既要符合知识成熟性规律要求，又要确保综合实验的有效性和严谨性，使之在统一的管理规划框架下将各项单元实验综合集成为一个整体，最大化地发挥它的作用。实施数字化部队作战能力综合实验应关注以下问题：

图2 模型-虚拟仿真（实兵演习）-模型模式

（1）组织实验人员进行综合实验设计、制定综合实验计划，在此基础上，组织实施专家研讨实验④，通过这一单元实验，可获得数字化部队作战能力指标体系、指标权重、静态作战能力水平，以及主要影响因素的初步判断。

（2）实验人员根据专家研讨实验获得的成果改进综合实验设计与计划，组织实施构造仿真实验。构造仿真实验必须以一定的想定环境、想定条件为前提，由于作战条件、作战环境等作战要素存在大量不确定因素，所以构建的想定要能够反映这些不确定因素对数字化部队作战的影响，因此，构造仿真实验必须基于覆盖范围足够大的、能够体现高度不确定的战场对抗环境的多个想定，即构建想定空间。通过多次反复构造仿真实验，可获得数字化部队作战能力动态评估结果，以及影响作战能力生成与提高的具体因素，并可从多个想定中找出最优想定。

（3）实验人员根据构造仿真实验获得的成果改进综合实验设计与计划，依据最优想定组织实施虚拟仿真实验或实兵演习实验。虚拟仿真实验可以进行一定的重复实验，但是次数不可过多。当把实验嵌入到实兵演习中时，为了不影响实兵演习的训练效果，实验人员主要负责数据收集与分析，并观察实兵演习整个过程，以便于确定人为因素造成的影响。通过这一单元实验，可获得数字化部队作战能力的动态评估结果以及用于修正调整构造仿真模型的数据。

（4）实验人员利用虚拟仿真实验或实兵演习实验获得的数据对构造仿真模型进行修正调整，改进综合实验设计与计划，再次组织实施构造仿真实验，通过进行这一单元的反复实验，可以得到更加可信的作战能力动态评估结果以及影响因素分析结论，并形成提高数字化部队作战能力的对策。

（5）实验人员将上述实验结果进行分析，改进综合实验设计与计划，组织实施联合实验，以验证前面实验所得结论，确保根据这些对策对数字化部队作出整改后，数字化部队作战能力能够得到提升，而且可以应用于实战。并通过专家对联合实验结果的研讨分析，明确提高数字化部队作战能力的对策，为高层决策提供依据。数字化部队作战能力综合实验实施程序如图3所示。

图3 数字化部队作战能力综合实验实施程序

4 结束语

综合实验设计是综合实验计划和实施的依据，也是运用综合实验分析评估数字化部队作战能力的重要保证。探讨了数字化部队作战能力综合实验设计的内涵，根据知识成熟性规律，选择了具体的实验方法，确定了综合实验的组成，并根据知识成熟性规律和综合实验有效性和严谨性的要求，确定了综合实验的实施程序，解决了选择什么方法进行实验，什么时机进行实验，这些方法应该如何相互配合等问题，为我军未来运用综合实验对数字化部队作战能力进行分析评估提供理论指导与参考。

［1］The Technical Cooperation Program.Guide for Understanding and Implementing Defense Experimentation［M］.Ottawa： Canadian Forces Experimentation Centre，2006：132．

［2］张最良.军事战略运筹分析方法［M］.北京：军事科学出版社，2009：603-608.

［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）：1524-1525．

［4］Alberts D S，Richard E H.Code of Best Practice Campaigns of Experimentation：Pathways to Innovation and Transformation［M］.Washington：CCRP Publications，2005：117-124．

［5］胡晓峰，杨镜宇，司光亚.战争复杂系统仿真分析与实验

［M］.北京：国防大学出版社，2008：384-385．

［6］Richard A K.The Logic of Warfighting Experiments［M］. Washington：CCRP Publications，2006：154-156.

①这里的计算机模拟指的是构造仿真和虚拟仿真，当使用多种方法有机结合在一起进行实验时，往往很难确切地划分是构造仿真还是虚拟仿真，所以这里以计算机模拟来代替。

②这里的联合实验并非我们经常所说的“联合作战实验”，而是本文对计算机模拟为主、实兵演习为辅，结合专家研讨实验的简称而已，本文中所提的联合实验均为此意。

③这里的最优想定指的是对于不同的作战对象，数字化部队都能充分发挥其作战能力水平的最优力量配置的作战想定。

④专家研讨实验、构造仿真实验、虚拟仿真实验、实兵演习实验、联合实验等每一项单元实验均包括实验准备、实验实施、实验分析3个阶段。

Research on Design of Experiment Campaign about Operational Capability of Digitized Troops

ZHENG Hui-juan
（Nanjing Army Command College，Nanjing 210045，China）

Design experiment campaign is the premise and based on implement experiment campaign to analyze and evaluate the operational capability of digitized troops.The meaning of design of experiment campaign is explored.On the basis，according to the mature degree of knowledge，the necessary methods of carrying out experiment campaign are analyzed and the component is determined，including seminar experiment，constructive simulation experiment，human-in-the-loop simulation experiment（or live simulation experiment）and united experiment.The implementing procedure of experiment campaign is described in detail，and it solves the problem about application occasion of various methods in implementing experiment campaign.The research can be taken as reference for using the experiment campaign to analyze and evaluate the operational capability of digitized troops in the future.

digitized troops，operational capability，design of experiment campaign

E919

A

1002-0640（2014）11-0115-04

2013-08-05

2013-10-27

武器装备军内科研计划基金资助项目（11KJ13-2）

郑慧娟（1980- ），女，河南周口人，博士。研究方向：作战实验，作战仿真。