云作战下作战决策流程和实验设计分析与研究

王龙

摘 要：本文基于对美军《空军未来作战概念》文件的分析，对云作战的概念和基本形式进行阐述，分析了作战决策环中人的重要性；并进一步给出了云作战决策流程，提出了云作战任务效能评估仿真平台。最后，通过一个算例，对云作战中实验设计和大数据下的输出预测给出了分析与研究。

关键词：云作战；任务环；实验设计

随着计算机科学与现代物联网的发展，“云协作”的概念已经大量地融入了我们的生活中。2015年9月15日，美国空军正式发布了《空军未来作战概念》文件。该文件阐释了如何将“敏捷性”用于美国空军官兵，描绘了2035年如何在“5个核心使命”中运用敏捷性。在实现快速精确打击与一体化的侦查与决策的过程中，传统的作战方法已经产生瓶颈，如果需要自身决策环的响应速度优于对手，同时对敌方的决策过程产生干扰，应用云作战概念，实施分布式作战策略势在必行。

1 云作战的概念与基本形式

云作战就是用战场物联网，把大、中、小、微型的各种作战要素和保障要素集成为一个个群组，对敌人实施高度智能化的饱和式攻击。它的最大特点，就是“形散神不散”。云作战看似离现今的作战概念距离很远，但从作战角度看，这就是未来云作战的影子。

2 作战决策环

在军事作战中，通过观察、调整、决策和行动4个步骤来进行决策行为的循环周期被称为John Boyd决策循环。决策过程包括获取决策相关数据（观察），将它用一个有意义的方式解释（调整），依据这个解释做出决策，依据决策行动。这个循环以不同的形式重复，得到的结果会反馈到它的观察结果。

3 云作战任务流程

在未来20年中空战部队将不断演进自身的核心使命，在未来的战略和战役行动环境中提供快速响应的和高效的全球警戒、全球到达和全球力量。整个云作战过程可以分为如下的六个步骤。

（1）依据现有的武器能力水平，识别任务场景。

（2）针对该体系任务构建体系模型。

（3）结合体系能力与体系任务，基于构建的模型，将打击策略映射为可操作的打击序列。

（4）根据进行的体系任务，构建体系内元素的智能体规则，实现体系的智能控制。

（5）利用蒙特卡洛法生成输入空间，进行重复多次仿真。

（6）基于设计实验形成的大样本数据进行数据分析，得出作战体系输入与输出、变量与能力之间的关系。

4 云作战效能评估方法

效能是指系统在规定条件下达到规定使用目标的能力。效能评估是根据影响装备效能的主要因素，运用一般系统分析的方法，在收集信息的基础上，确定分析目标，建立综合反映装备达到规定目标的能力测度算法，最终给出衡量装备效能的测度与评估。

云作战体系仿真任务效能评估系统可以分为四大模块：任务想定模块、任务仿真模块、效能分析模块、数据管理模块。其中前3个模块基于AnyLogic软件进行开发，数据库管理模块基于SQLite进行开发，各个模块之间的关系如下：

（1）任务想定模块主要负责：①任务体系、任务目标的设定，包括任务背景、任务要求、打击目标等；②双方战力战场设定，包括红方、蓝方的武器装备状况，红方、蓝方地理位置，等等。

（2）任务仿真模块主要为根据任务想定，基于输入变量生成设计空间，执行仿真任务，并输出仿真结果。

（3）效能分析模块主要为针对任务仿真模块的数据样本，将数据可视化，对输出数据进行进一步的分析。

（4）数据管理模块负责存储和管理三大任务模块的数据，为任务的设定和分析提供支持。

5 作战打击序列的求解

云作战体系追求打击能力的最优化，讲求以最少的代价对敌方的防御系统做出最致命的伤害。针对打击序列的求解，可采用质量功能配置方法进行。质量功能配置能够有效地将云作战体系能力的需求转变为具体的打击目标序列，其具体过程分为如下几个步骤。

（1）确定能力规划矩阵，即确定作战任务需要摧毁的蓝方的具体能力。

（2）确定能力规划矩阵中变量的权重，即针对需要评估的某项具体的体系能力，确定矩阵中各个变量相对于该项能力的重要性，并通过权重公式确定其具体数值。

（3）确定具体的打击目标矩阵，将蓝方所有的可打击目标列于质量功能配置的上方，具体包括领导阶层、电力设施、空军基地、陆军基地、燃油系统等。

（4）确定能力规划矩阵与打击目标矩阵之间的关系矩阵，即以强、中、弱3个层级来评价能力矩阵与目标矩阵的影响关系，形成关系矩阵。

（5）确定打击目标权重值及打击序列，及以1，3，9分别代表弱、中、强3个层级的关系，与能力矩阵的重要度进行加权形成权重值，该值即可作为目标序列排名。

6 实验设计和样本分析

试验设计主要是开发和优化模型的仿真方案，涉及输入变量的筛选、变量取值空间的确定、样本值的选取等。选择需要进行研究的体系变量，如选择全机起飞重量、空中比、推重比、载荷重量等，选择上界和下界，生成相应的变化区间（表1），利用蒙特卡洛抽样法，在整个设计空间内随机抽样，使取值点尽可能地覆盖整个设计空间。因为体系随机性的原因，同一个取值点需要进行多次反复试验，求得同一个设计点对应的可能不同的输出结果，该结果显示了在该输入情况下任务完成的概率。而输入点覆盖整个设计空间就可以得到体系环境下，相对完整的输出空间。该输出空间将作为大样本数据分析的重要数据来源，如图1所示。

参考文献

[1]郭齐胜.装备效能评估概论[M].国防工业出版社，2005.

[2]邵家骏.质量功能展开[J].航空标准化与质量，1994，（5）：9-15.

（作者单位：北京航空航天大学）