作战实验组织实施框架设计*

孙少斌，韩志军，张诗楠

（装甲兵学院，安徽蚌埠233050）

作战实验组织实施框架设计*

孙少斌，韩志军，张诗楠

（装甲兵学院，安徽蚌埠233050）

为了规范指导实验人员有效开展作战实验，对作战实验组织实施框架进行了设计。通过忽略不同实验的细微差别，抽取作战实验组织实施的公共模式，从实验团队角度明确规定了实验的关键步骤，规范了实验组织实施过程和里程碑工作。能有效指导将实验对象的概念理解映射到实验系统中进行具体实验，保证了实验的成功实施。

作战实验，框架，实验构想，实验设计，实验分析

0 引言

作战实验已广泛应用于开发作战概念、分析战争问题、评估作战方案、发展武器装备、检验作战效能等作战研究和辅助决策各个方面。然而，作战实验是一项复杂的系统工程，参与的人员众多，新技术、新理论、新方法不断发展，成功的作战实验组织实施非常困难。科学规范的组织实施是保证作战实验成功的关键。作战实验组织实施框架抽取作战实验组织实施的共性，忽略不同实验的细微差别，从作战实验团队和实验业务开展的视角，认识、理解、规范作战实验，帮助实验人员理清实验的目标、对象、环境、内容、要素和关系，规范作战实验组织实施流程，指导如何将对作战实验对象的概念理解映射到实验系统中进行具体实验。

1 作战实验组织实施框架

组织实施框架通过抽出所有作战实验组织实施的公共模式和关键的里程碑工作，从实验团队角度明确规定实验的关键步骤，规范实验组织实施的过程，明确职责和相互关系，确定每一步必须做什么，达到什么要求，以保证实验的成功实施。组织实施框架如下页图1所示。

实验组织实施包括3个主要阶段：实验准备、实验实施和实验评估分析。实验准备阶段成果必须明确提供已知什么、想要实验的新知识是什么和怎么实验，最终产品为数据、模型和实验计划。实验实施阶段主要根据准备的数据和模型构设实验系统，并按实验计划进行调控、观测和记录实验数据。实验分析阶段主要对实验观测的数据进行整理、分析，理解、推断，得出相应结论，以便为他人所用。

图1 作战实验组织实施框架图

2 实验准备

实验准备的目的是清晰地定义实验的目标、环境、条件，并制订实验实施的详细计划，以确保实验的价值和意义，使实验过程始终运行在正确的轨道上。实验准备阶段主要活动：①实验构想；②实验规划设计；③制订详细实验计划。

2.1 实验构想

实验构想的主要目的是确定实验的目标，全面理解实验问题的背景、环境和条件。使实验团队清楚地了解什么是已知的、确定可靠的，实验要发现什么，以及最有可能的结论和假设是什么。

实验构想从军事角度，在概念层次对所要做的实验进行设想，明确在什么环境条件下进行实验，实验要发现或验证演示什么，需要对什么进行调节控制以及观测记录什么。实验构想的主要工作包括：①确定实验目标，即实验要发现或验证的关系（命题、假设）；②确定实验的假设条件；③确定实验的自变量；④确定实验的因变量；⑤确定实验需要控制的自变量；⑥确定变量的约束值。

实验目标表示为清楚明确的命题、假设或关系。作战实验的目标需要用具体的指标来体现，通常采用指标体系来描述实验的目标。

实验的假设确定实验的范围和前提条件，是实验中需要控制的因素，清楚地表明了哪些是不被实验考查的领域。明确的假设对于正确地理解、解释和评估实验数据非常重要，实验的关键假设必须清楚地表达描述。

实验的自变量是实验的输入，是实验中需要调控的因素。所有的自变量加在一起，构成了实验的调节控制空间，使我们能够关注于感兴趣的关系。实验准备阶段要仔细选择控制变量，并决定如何调节控制它们。

实验的因变量是实验中的实体、团队或组织的输出，代表了对于重要的军事行动成功有影响的某一实体、团队或组织的特征和行为，是实验中要重点考察的内容。所有因变量构成了实验的观测空间。

实验构想最后工作是明确对变量的约束，确定每个变量的变化范围。这些约束可能来自于客观的物理约束、条例条令等，也可能来自于假设、实验的范围或实验的实际情况。

2.2 实验规划设计

实验目标和需要考察的变量及关系确定后，便要对实验进行规划设计。由于需要在实验目标和环境所能提供的条件之间作出妥协折衷，实验规划设计可能要经过一个不断反复迭代过程。有时还可能需要对实验构想进行调整，如出现构想中需要控制的变量在实际实验中无法控制时。

2.2.1 实验设计

实验设计的目的是：将实验构想中的各种变量进一步明确细化，重点考虑如何将它们引入到实验中，并确定如何控制、调节、测量以及如何进行比较。

实验设计首先要考虑如何将各种变量引入到实验中。实验设计需要将实验构想中列出的变量进一步分解细化，转换为能够引入部署到实验中的变量，并将各种变量分为自变量、因变量和中间变量3类。因变量构成了实验分析的目标函数，因变量的选择必须能完整准确描述实验的目标，而且要确保因变量的有效性和可靠性指标。自变量是对能够影响因变量变化的各独立因素的度量。因变量通常与众多自变量有关，它们之间的因果关系错综复杂，需要基于实验构想中的假设将自变量分为控制变量和调节变量。中间变量是影响因变量和自变量之间关系的变量，直接决定实验结果的可信性，必须认真仔细确定中间变量。中间变量的甄别确定依赖于对已有知识的掌握和系统的预研工作，以确定出实验中的重要因素，以及这些因素会如何影响实验中需要观测的行为。通常需要考虑的中间因素包括人在环实验主体的水平、实验系统可靠性等。

其次，实验设计需要考虑哪些内容应观测并记录下来，以及如何进行这项工作。当实验数据是通过人的观察来进行记录时，同时要考虑如何保证记录的完整性和可靠性。观测和数据采集要考虑到所有3类变量的处理方法。观测和采集应尽量侧重于自动收集数据机制，以避免人为因素对实验造成的影响。

实验设计还需要考虑实验的方式，初始规划设计不需要详细描述具体的实验方式，但需要确定实验中有多少不同的实验方式可供选择，以及需要什么资源才能支持每种实验方式顺利进行。

2.2.2 实验规划草案

实验规划草案在前期的设计基础上，对实验中包含的所有工作、任务和时间进行总体规划安排，包含执行实验的设施、实验主体、驱动实验的想定、为收集数据而制订的观测计划等，并以实验进度表以及实验的任务清单的方式形成实验的规划草案。

实验的任务清单描述实验所要完成的各项任务，包括如下内容：①任务：需要做的是什么；②资源：每项任务由哪些组织负责，这些组织有什么样的资源，哪些组织对各项工作提供支持；③时间表：每项任务和子任务应该在什么时间节点完成以及这些工作时间顺序是什么；④边界：各项工作如何保持足够的独立性，从而可以成功实施？对于互相依赖的工作，如何协调？⑤偶然性：任务、资源、时间表或边界在可预测的环境中可能需要什么调整。

2.2.3 可行性审查

可行性审查目的是：在制订具体的实验计划之前，尽可能地发现实验中可能出现的问题，并及早解决问题。可行性审查包括下面的工作：①确定实验规划的各项任务及其进度是否可行；②为实验规划开发一个可执行的模型进行仿真，确保用某种更具体的形式综合和表达假设中所表达的抽象思想，通过可执行模型进行进一步的逻辑检查。为了审查进度，可以利用拓扑排序、PERT图表、影响网络、有色Petri网或其他类似的逻辑工具，对各任务、活动和资源分配的相互依赖性做全面的检查。

2.3 实验计划

可行性审查之后，实验团队需要为实验制订详细的实施计划。作战实验计划的好坏将直接影响到作战实验的成败。在前期的工作中已经基本确定了实验设施，实验计划工作重点将从相对抽象的问题转到实验中如何具体实施这些工作上来。包括确定必需的基础设施、实验的实施方法、考虑需要的控制方法手段，以及制订一套综合的数据采集和数据分析计划，因为这些工作可能互相作用，所以通常并行进行。

2.3.1 实验基础设施的计划

实验基础设施计划目的是：确保技术人员在充分理解实验需求的前提下，把各种系统综合成一个可用的实验环境，以及准备满足实验测控所需的相关系统和设备。由于实验系统可能十分复杂，计划必须保证有足够的时间完成实验系统构建工作。技术人员应尽可能早地了解实验设计者的计划和目标，以便及早开发相关技术，同时还应从自身专业领域尽早识别出存在的风险，并在允许的时间内加以改正。此外，组成实验环境的各系统必须得到校验、测试与确认，以使实验环境能够满足实验的需要。

2.3.2 控制计划

由于存在大量的中间变量，作为详细计划的一部分，实验团队必须确定如何控制它们的影响。其中应重点关注参观者对实验的影响，尤其是来自于上级的参观者，可能是实验误差的重要来源。他们与实验主体之间的交互，会改变他们在实验中的工作进程。因此，精心计划的实验要事先考虑到这些因素，在向参观者提供了解实验机会同时，尽量避免他们对实验结果造成影响。

2.3.3 数据采集和分析计划

详细计划最后是制订出一个综合的数据采集和数据分析计划。虽然在实验中需要先收集数据再进行分析，但在考虑数据采集分析计划时，要首先考虑数据采集是否能全面、有效地支持数据分析的开展。要充分考虑实验中组织原始数据（数据化简，构建分析文件）所需时间和工作量，综合使用定性和定量分析进行交互核对，确保分析能够获得各类实验参与者的体会和认识。数据分析计划也需要检查流程是否可行，进行敏感性分析。

3 实验实施

对于复杂的作战实验，无论计划多么周详，都有可能出现意想不到的情况，详细计划在实施过程中都可能要经过不断的调整、改进和增强才能实现。在实验实施过程中，需要做3方面工作。①建立实验环境；②预演或预测试；③实施实验计划。

3.1 建立实验环境

实验环境包括实验计划中基础设施中所有要素，实验主体使用的工作站，想定所需要的仿真过程或其他推动实验展开的内容，实验主体、控制者、观测者和支持实验的技术人员之间的通信联络、数据库和后勤。

实验环境通常由实验技术支持人员构建完成，需要大量时间来搭建需要的系统并对各种设备进行检查，而且经常会超过预期估计的时间。经常遇到的情况是单个系统运转正常，但当系统进行协作、交换信息或访问同一个数据时就会出现问题。将测试良好的、可靠的系统集成在一起是一项困难的工作。因此，要保证所有系统正常工作和交互，并可以支持实验，需要提前精心准备。

3.2 实验预测试

实验预演或预测试是正式实验之前，对整个实验过程进行的预演或彩排，目的是发现实验计划中存在的漏洞，以便修改和充实实验计划；发现实验中可能出现的问题，提前制定解决预案；对没有实验经验的参与人员进行培训。对复杂作战实验进行预测试是一个必需的先决条件，是实验实施的一个重要阶段，要给予特别重视，因为这是提前发现问题，确保实验高效、顺利进行的关键。

应对实验的每个方面预测试，用到的所有的技术系统都要联机进行测试，包括仿真驱动器，实验主体、观测者和控制者使用的工作站，所有用到的仪器、实验处理活动、通信设备及捕获和存储数据的计算机。预测试中遇到的问题都应该清楚、完整地记录下来，以便分析对实验有什么影响，然后有效地处理问题。

3.3 实施实验

在实验实施工程中，实验团队最主要的任务是：①质量控制，确保实验按计划和设计进行，排除外部因素扰乱；②数据完整性，确保收集到正确的数据，在数据采集、聚合、存储或数据化简的过程中没有偏差；③听取所有参与者的反馈，确保高质量的数据采集，对可能影响数据或数据解释的问题都进行充分的收集了解。

4 实验分析

数据分析、对实验作出评估、撰写分析报告，以及报告、出版和发行实验结果，是作战实验不可分割的一部分，也是实现实验目标、提高实验价值、扩展实验影响及应用的重要方式。

4.1 数据分析

数据分析的目的是对实验的问题，即实验的因果假设是否一致作出合理的解释。实施数据分析的根据是实验计划。分析采用的形式通常有讨论会和工作组两种。如果实验得出的数据是线性关系，通常使用通用线性模型进行分析。如果实验数据是非线性关系，则要根据具体的分析需要灵活采用不同方法，一般做法是使用各种转换工具，把非线性数据转换成线性关系，然后利用通用线性模型进行分析。

实验目标和分析计划是进行数据分析最主要依据，因为对一个组织形式、使用人员和装备完全相同的实验，如果实验的目标不同，分析的结论就会走向完全不同的方向。

4.2 实验评估

实验评估是对实验作出最后评价，将知识转化为能力的重要步骤。实验成果的意义、实验中的意外发现，通常都由实验评估来实现。所谓意外发现，是指在没有计划的情况下，实验评估人员意外获得的有用信息。

实验评估有时也称作实验分析，它与数据分析的区别在于：一是二者分析的内容不同。数据分析主要用于分析从实验中收集来的数据，其结果是形成数据分析报告。而实验评估是以数据分析结论为基础，对整个实验作出评价，其结果表现形式是实验报告。二是实施分析的人员不同。数据分析人员是专职从事分析的技术人员。而实验评估人员是实验设计人员，有很多军事人员参与，特别是实验报告要由军事人员撰写，而数据分析报告由数据分析人员撰写。三是分析方法不同。数据分析通常采用线性模型分析，是纯粹的定量分析。而实验评估一般采用讨论的方式进行，是以定性分析为主、定性定量相结合的分析。

4.3 撰写报告

作战实验通常要撰写两份实验报告，一份初步报告和一份详细的实验报告。初步报告通常以简短公文或简报两种形式撰写，目的是向实验组织者报告实验的初步结论，并作为详细讨论实验结果的框架。初步报告不能为了迎合实验组织者的喜好，盲目宣布一些未经严格证实的发现。当详细分析完成时，这些发现可能需要调整，甚至有可能要作全部的修改。因此，报告实验初步结论要慎重，一定要客观真实。

详细报告不仅要阐明实验的结论，而且要详细描述实验的细节，包括：①作战实验要回答哪些问题，这些问题为什么重要；②作战实验为什么能回答这些问题，以及如何回答这些问题的；③参加作战实验的人员、时间和地点，实验是如何组织实施的；④实验中发生了什么情况，并详细描述每个情况；⑤实验结论，回答实验设计提出的问题；⑥观察结果，阐述从实验得出的重要发现；⑦对未来实验的建议。

5 结论

本文对作战实验组织实施框架进行了设计。通过忽略不同实验的细微差别，抽取作战实验组织实施的共有模式，从实验团队角度明确规定了实验的关键步骤，规范了实验组织实施过程和里程碑工作，指导实验人员理清实验的目标、对象、环境、内容、要素和关系。框架规范了作战实验组织实施流程，能有效指导将实验对象的概念理解映射到实验系统中进行具体实验，从而保证实验的成功实施。

［1］ALBERTS D S，RICHARD E H.Code of best practice for experimentation［R］.CCRP USA：2002.

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［3］曹裕华，管清波.作战实验理论与技术［M］.北京：国防工业出版社，2013.

［4］卜先锦，董献洲.作战实验设计与运筹分析方法［J］.军事运筹与系统工程，2009，23（3）：16-21.

［5］胡晓峰，杨镜字，司光亚，等.战争复杂系统仿真分析与实验［M］.北京：国防大学出版社，2008.

［6］军事科学院军事运筹分析研究所.作战实验实施指南［M］.北京：军事科学出版社，2008：63-106.

Framework Design for Organization and Implementation of Warfighting Experiment

SUN Shao-bin，HAN Zhi-jun，ZHANG Shi-nan
（Armored Force Institute，Bengbu 233050，China）

In order to standardize and guide experiment crew to efficiently implement war fighting experiment，the organization and implementation framework for war fighting experimentation is designed.By abstracting common pattern and ignoring detail difference of individual war fighting experiment，the key procedure，organization and implementation process and milestone works of war fighting experimentation are specified.The framework can efficiently guide the mapping of conceptual understanding of experiment objects to experiment system and concretely carrying out the experiment，thus ensure the successful implementation of the experiment.

war fighting experiment，framework，experiment conceive，experiment design，experiment analyses

TP391.9

A

1002-0640（2017）02-0176-04

2016-01-06

2016-02-19

军队重点科研基金资助项目（ZY26-2014-18）

孙少斌（1966-），男，山东招远人，博士，教授，研究生导师。研究方向：计算机软件，作战建模与仿真。