基于CAS理论的海上编队作战指挥优化控制问题研究*

王 玮，叶 强，王 磊，赵建华

（1.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116013；2.解放军91959部队司令部，海南 三亚 572000）

基于CAS理论的海上编队作战指挥优化控制问题研究*

王 玮1，叶 强2，王 磊1，赵建华1

（1.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116013；2.解放军91959部队司令部，海南 三亚 572000）

针对当前提高基于信息系统的体系作战能力客观要求，运用复杂自适应系统理论分析了信息化条件下的海上编队作战指挥控制问题，提出了基于CAS理论的海上编队作战指挥优化控制结构模型，并给出了信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策流程，从而为有效构建信息化编队作战指挥体系、提高作战指挥能力奠定了理论基础。

体系作战，复杂自适应系统，指挥控制，作战决策，结构模型

0 引言

信息化作战是体系与体系的对抗。其中，战场制信息权成为取得战斗胜利的首要条件，目的是获得决策优势，进而取得战场控制权。由于信息化作战要求作战指挥应具有更强的实时性和准确性，因此，如何在信息化作战中提高己方作战指挥控制能力就成为了各国竞相研究的一个重要领域［1-3］。

从现有文献看，基于信息系统的体系作战是一个复杂自适应系统（Complex Adaptive System，CAS），作战主体的自适应性造就了系统的复杂性［4-5］；目前，从复杂自适应视角来研究信息化条件下的作战指挥问题，已经取得了一定的成果［6-7］。本文以现代海战为背景，针对当前海上编队作战的实际情况，运用复杂自适应系统理论，对信息化条件下的海上编队作战指挥优化控制问题进行了研究；在此基础上，针对信息化作战指挥控制的核心环节，又进一步研究了信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策问题，并给出了作战指挥决策流程，从而为海上编队有效提高基于信息系统的体系作战能力奠定了理论基础，研究成果具有重要的现实意义。

1 现代海上编队作战指挥控制的特点分析

信息化战争与传统的机械化战争相比，在作战样式、作战过程以及作战理论等方面都有着很大不同。现代海上编队作战是基于信息系统的体系作战，编队内各种作战平台在先进信息技术的支持下连接起来，构成了一个相互之间具有有机联系的整体作战的复杂自适应系统。在这个复杂大系统中，各舰艇之间可以完全实现战场信息互通和共享，作战指挥人员能够全面、及时掌握战场态势，整个舰艇编队在编队指挥所的统一组织指挥下，化“信息优势”为“决策优势”，通过有效的作战指挥控制活动，充分发挥各参战兵力和武器单元的整体作战能力，共同完成上级下达的各项对海、防空和反潜作战任务。因此，从系统的角度分析，信息化条件下的海上编队作战体系是由“无缝隙”连接的几个网络系统，即基础信息网、情报探测网、指挥控制系统以及火力打击网所组成。其中，信息网是构成整个编队作战体系的基础，它将编队各种作战平台上的传感器、软硬抗击武器以及作战指挥中心连成一体，通过指挥控制系统支持各作战平台实现拥有高速通道、共享实时信息；情报探测网主要实现对敌、我目标进行搜索探测，提供情报和信息感知功能；指挥控制系统主要辅助战场指挥人员进行指挥、控制、决策、通信，实现战场自动化管理；火力打击网主要是对目标进行各种软、硬火力打击，直接施加作战影响。

CAS理论认为，系统中的自适应是客观存在的，由此造就了系统的复杂性［1，4］。而所谓自适应，是指主体能够与环境以及其他主体进行交互作用，根据环境的变化自行作出反应和调整，以适应新环境的一种特征。基于此，分析信息化条件下海上编队作战体系，在这个复杂自适应系统中，指挥实体（舰艇作战指挥中心、编队指挥所）是具有自适应性的、能动的主体。体系作战的自适应性主要体现在指挥控制活动中，指挥控制本质上就是一个不断适应环境变化的过程。在此过程中，各主体主动交互、主动响应，协调与协作，适时地动态反应——根据战场态势变化调整行动计划，最终形成同步行动、紧密协同的整体作战效果。

信息化作战强调对整个战场态势的控制，而不是单对物质、能量和信息“三流”的控制。为了能对瞬息万变的战场态势做出最迅速的反应，这就要求作战指挥应具有更强的实时性和准确性。

2 基于CAS理论的海上编队作战指挥优化控制结构模型

由于传统的指挥控制手段、方法已经无法适应信息化作战实际需求，创新作战理论就成为了必然。1999年，美军提出“快速决定性作战”（Rapid Decisive Operations）理论，并在伊拉克战争中经过了实战检验［1］。“快速决定性作战”理论的基础是CAS理论。它从复杂自适应性这一崭新视角来研究问题，提出“现代战争是复杂自适应系统之间的对抗，通过提高己方的OODA（观察-判断-决策-行动）循环速度，攻击敌方复杂自适应系统的自适应性，可以达到作战胜利目的”。

OODA描述了指挥控制的连续特性，把它看作是一个动态的反馈系统，从而揭示了复杂作战行为的内在规律——将己方的意志强加于对方，取得战场控制权。因此，为了对海上编队进行有效的信息化作战指挥控制，本文结合当前海上编队作战的实际情况，基于CAS理论的观点，采用“快速决定性作战”理论的OODA描述，给出了图1所示的海上编队作战指挥控制系统体系结构，它以网络化的编队通信网为基础，以区域无缝的情报探测网络为耳目，以编队火力和综合电子对抗技术为主要打击手段，以信息化指挥控制体系为核心，按照OODA循环过程高度耦合而成。

在图1中，OODA的前两个阶段常被称为战场情报准备阶段，主要是利用从各种渠道获取的战场信息来分析当前的战场态势，以快速形成对敌作战一方的特征、行为、意图及威胁的理解，从而为后续的决策过程提供情报支持；OODA的后两个阶段也被称为指挥控制阶段，主要目的是快速决策、形成行动计划并执行这个行动计划，从而控制战场态势向利于己方的方向发展。所以，当图1所示的指挥控制体系运作机制顺畅、作战指挥决策正确时，在共享战场态势信息和对敌作战意图的基础上，能够快速实现海上编队各参战兵力和武器单元的整体作战，并最大限度地发挥整体作战能力。

海上编队作战指挥控制系统的重要地位，使其应该具有良好的扩展性、高鲁棒性、高可靠性、快速反应能力、动态重构能力以及容错能力。由此，根据信息化条件下海上编队作战指挥控制的特点，从当前的实际装备情况出发，本文将传统集中式指挥控制模式和现代分布式指挥控制模式相结合，构建了一种扁平化网状结构的指挥控制体系，如图2所示。这种指挥控制体系的运行机制继承了集中式中央协调者主导求解的特点，用以克服分布式系统难于快速响应之不足，从而能够很好地满足信息化条件下的海上编队作战指挥控制需求。

图2 扁平化网状结构的指挥控制体系运行机制

扁平化网状结构的指挥控制体系运行机制，其本质上可以归属于一种层次化的分布式指挥控制模式。这种指挥控制模式，是在编队指挥所的统一组织指挥下，编队各参战兵力（舰艇）之间可以根据需要进行实时的信息交互以及充分的协调与协作，不同层次的指挥官（决策人员）所关注区域的大小、作战目标和情报信息需求具有不同的粒度，上层群体的决策分析建立在构成该群体的多个下层群体的分析之上；同时，编队指挥所作为中央协调者，负责对各舰艇之间无法通过协商达成一致而出现的矛盾进行仲裁；最后，整个作战指挥决策的最终结果由组织结构中的最高指挥官（编队指挥所）给出。

3 信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策流程

作战指挥决策，是信息化作战指挥控制的核心环节，任务是定下作战决心和制定实现决心的行动计划［8-9］。其中，定下决心的目的是确定作战目标和达到目标的行动以及所需要的兵力兵器和时间，它是制定行动计划、进行指挥协同、组织作战保障等指挥活动的依据。

信息化条件下的海上编队作战指挥决策，是在编队指挥所的统一组织指挥下，依托扁平化网状结构的编队作战指挥控制系统，由最高指挥官定下作战决心，编队指挥所的作战参谋形成决心方案，并趋于一体化组织完成相应的行动计划制定，从而尽可能满足海上编队“快速决定性作战”的需求。在整个决策过程中，编队作战指挥控制系统仅是一个辅助决策的工具，作战指挥决策从根本上来讲仍然是人的决策活动，是人脑的思维活动过程。

定下决心的正确与否事关整个战斗的成败，任何不适当的或者错误的决心都有可能造成全局的被动。由于作战指挥决策活动具有极强的风险性，因此，为了正确和迅速地定下作战决心和制定实现决心的行动计划，通常情况下，编队指挥所是按照一种开放思维的程序和步骤来进行作战指挥决策活动组织，以充分发挥人在作战决策中的创造能力，并有效控制和降低决策风险带来的损失。信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策流程，如图3所示。

图3 信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策流程

在图3中，在编队作战指挥控制系统的支持下，各级作战指挥人员可以共享信息、自主互访、及时掌握战事的进展情况。首先，编队指挥所收到上级下发的战备等级转进命令，理解上级意图，统一思想认识，确定转进兵力部署，领受上级下发的作战命令；然后，指挥机关各部门收集相关信息，完成战场情报准备工作，包括敌情和战场环境判断、我方兵力战备情况及敌我兵力对比分析等，参谋长综合报告当前敌情、战场环境、参战部队作战准备和预先展开情况，并提出初步决心建议，指挥所首长进行质询及发表意见，最高指挥官定下初步决心；接着，指挥机关在参谋长主持下分析实际作战情况拟制多个方案，参谋长汇报并提出决心建议；与此同时，编队指挥所的作战参谋针对参谋长提出的决心建议，适时地组织各参战兵力制定相应的行动计划，各参战兵力根据需要相互之间可以进行协调与协作；最后，最高指挥官在听取参谋长、各部门报告相关情况或发表意见的基础上，经过综合分析，定下作战决心；同时，编队指挥所的作战参谋尽可能快速地形成决心方案，并调整行动计划，从而尽可能使决心方案形成与行动计划制定趋于一体化完成。

信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策，总体上是一个发扬集体智慧的过程，各类人员合力拟制多个方案，参谋长提出建议，最高指挥官定下决心，作战参谋形成决心方案及组织制定行动计划。但是，如果单就最高指挥官定下决心来看，本质上却是一个运用个人决策的过程。经验丰富的指挥官在面对不确定的战场态势时，往往敢于适当的冒风险，进行及时的判断，定下作战决心，这是现代战场上的常见现象。因此，对于作战指挥人员，特别是最高指挥官，加强作战指挥决策训练就具有了十分重要的意义。

4 结束语

信息化条件下，基于信息系统的体系作战能力成为战斗力的基本形态，提高基于信息系统的体系作战能力成为打赢信息化条件下局部战争的客观要求。本文运用复杂自适应系统理论，从复杂自适应的视角，针对信息化条件下海上编队作战指挥控制的两个关键问题——指挥控制体系运作机制和作战指挥决策方法进行了研究，提出了编队作战指挥优化控制结构模型，给出了编队指挥所的作战指挥决策流程，从而为海上编队有效提高基于信息系统的体系作战能力提供了一条新的途径。

本文的研究成果，具有重要的现实意义。在未来的研究工作中，所涉及的很多关键技术，诸如基于定量分析的作战指挥决策方法、舰艇作战指挥中心的冲突协调方法等，还有待进一步深入研究。

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［2］李富元，李华.信息时代作战指挥控制的发展趋势［J］.火力与指挥控制，2008，33（12）：1-4.

［3］任世民.数字化部队的作战指挥与控制［J］.火力与指挥控制，2012，37（6）：184-187.

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［5］朱江，刘大伟，李翼鹏.作战超网络多Agent模型［J］.计算机科学，2012，39（7）：44-47.

［6］杨耀华，王维平，包战.面向作战网络的层次化涌现建模方法［J］.系统仿真学报，2011，23（12）：2777-2782.

［7］缪旭东.舰艇编队协同作战的自组织决策模式及决策支持系统［J］.军事运筹与系统工程，2010，24（1）：48-52.

［8］李仁松，赵尚君，鞠晓东.海上编队作战准备阶段指挥流程研究［J］.舰船电子工程，2010，30（12）：54-56.

［9］王鸿洁，李亚玲，杨凡，常国岑，李学军.作战指挥的可拓决策方法 ［J］.计算机工程与应用，2007，43（36）：241-245.

Research on Operational Command and Control of Warship Formation Based on CAS Theory

WANG Wei1，YE Qiang2，WANG Lei1，ZHAO Jian-hua1
（1.Dalian Naval Academy，Dalian 116013，China；2.Headquarters，Unit 91959 of PLA，Sanya 572000，China）

In view of the objective requirements to improve the systems operation power of the information system，this paper analyzes the marine formation command and control issue by utilizing Complex Adaptive System Theory.It puts forward an optimal control structural model for the marine formation based on CAS Theory，and presents an operational command decision-making procedure under the informationized conditions，which lay a theoretical basis for building an informationized formation operation command system and improving the operational command capability.

system-of-systems operation，complex adaptive system，command and control，operational decision-making，structural model

E843

A

1002-0640（2015）04-0161-04

2014-01-10

2014-03-09

国家自然科学基金资助项目（60971092）

王 玮（1964- ），女，山东龙口人，博士后，教授。研究方向：编队作战指挥决策。