战场抢修决策的研究现状与展望

王少华，郑 毅，吕会强，武富民

(1.陆军装甲兵学院 技术保障工程系， 北京 100072； 2. 95092部队， 河南 开封 475003)

【后勤保障与装备管理】

战场抢修决策的研究现状与展望

王少华1，郑 毅1，吕会强1，武富民2

(1.陆军装甲兵学院 技术保障工程系， 北京 100072； 2. 95092部队， 河南 开封 475003)

阐述了战场抢修决策研究关键内容的研究现状。在总结损伤状态分级研究现状的基础上，分析了常用的损伤等级评估方法；按照抢修任务的随机性、备件需求随机性，分析了对机动抢修过程中的优先次序的决策研究成果；介绍了战场抢修决策支持系统的研究现状。最后阐述了战场抢修决策研究的成果和不足，展望了战场抢修研究未来的发展方向。

损伤评估；抢修决策；抢修优先次序

战场抢修通过运用战场损伤评估和修复技术，在战场上快速修复损伤装备；战场抢修能够为军队补充战争损耗、保持持续作战能力提供重要的支撑，战场抢修在控制高昂的装备采购费用、增强战时装备保障效益方面扮演着至关重要的角色。战场抢修是指在战场上运用应急诊断与修复技术，迅速地对装备进行评估并根据需要快速修复损伤部位，使武器装备能够完成某项预定任务或实施自救的活动[1]。美国陆军把战场抢修称为“战场损伤评估与修复(Battlefield Damage Assessment and Repair,BDAR)”，即在战场上采用应急诊断和修复技术，迅速恢复装备战斗力的一系列活动[2]。自第四次中东战争以来，各军事强国都十分重视本国军队战场抢修能力建设，战场抢修也在战场上充分发挥了它的重要作用，在1991年的海湾战争中，美国三军的装备完好率都达到了90%以上，伊拉克战争期间，美军各类损伤装备通常都能在24小时内完成修复，最快的只需要几十分钟。

战场抢修能力建设涉及到多方面的因素，主要包括：战场抢修组织建设、战场抢修技术开发、战场抢修机具设备研制、战场抢修训练、战场抢修组织指挥等，其中战场抢修决策水平是影响战场抢修能力的关键因素之一，高效的抢修决策能够提高抢修的安全性和效率，为迅速恢复部队战斗力提供保证，因此研究者围绕这一关键内容展开研究。

1 战场抢修流程研究

战场抢修是一项综合性极强、影响因素较多的复杂过程，战场抢修与被修装备的自身特点、战术技术运用紧密相关。

装备战场抢修的过程如图1所示。

图1 战场抢修过程

战场抢修过程以损伤装备为输入，先后包括损伤评估、战场抢修方案决策、战场抢修备件保障、战场抢修实施和战场抢修效果评估等内容，其中战场抢修方案决策以损伤评估为输入，为战场抢修中抢修力量的优化编组和提供依据。作为战时装备保障指挥者，需要针对损伤装备的特点对所属保障力量和资源的使用进行决策，包括抢修力量的优化编组、抢修任务的分配等，只有将这些问题解决好，才能确保有限的保障资源在严酷的战场环境中得到高效运用，确保战场抢修的顺利实施，为部队战斗力的恢复提供有力的支撑。

战场损伤评估对损伤程度、装备重要度等信息进行融合，为个体装备抢修决策提供依据，因此损伤评估是抢修决策的关键内容。对于集群装备，需要在多重约束条件下对装备的抢修优先次序进行决策。另一方面，为了推动战场抢修决策效率，研究者对战场抢修决策支持平台的开发展开了相关的研究。

2 战场损伤评估

战场损伤评估(Battlefield Damage Assessment,BDA)是指装备战场损伤后，迅速判定损伤部位与程度、现场可否修复、修复时间和修复后的作战能力，确定修理场所、方法、步骤及所需保障资源的过程[3]，美军称之为战场损伤评估[4]。

2.1 战场损伤等级划分

损伤等级的划分是以抢修工作的顺利实施为目标，主要依据损伤程度、抢修时限要求和维修分队级别进行分类。对于舰艇等功能集成度极高、对战斗的影响很大的装备系统，单装对战斗的重要性都较高，装备中各级设备、分系统与整个系统作战能力之间的映射关系难以定量描述，损伤等级划分无法充分满足抢修决策的需求，对于此类复杂装备系统可依据战损后的剩余任务能力进行评估。美军即按装备损伤和修复后的作战能力对装备进行等级划分，各类武器装备均按其特点设置相应等级，如车辆装备分为5类：全部任务功能、战斗能力、应急战斗能力、本身能恢复、本身不能恢复[5]。对于陆军地面主战装备等集成复杂程度相对较低的装备系统来说，装备在战场上通常是集群作战方式，单装对战斗的重要程度相对较低，装备的战损等级评定的量化过程相对明显，可采用战损等级描述装备损伤特征。

战场损伤等级划分的依据主要是装备损伤程度、抢修时限要求和维修分队级别等因素。受损伤模式、维修力量能力建设的约束，不同的装备可能划分为不同的损伤等级。对于轻武器来说，其结构相对简单，野战抢修能够修复大部分损伤，因此轻武器损伤可分为轻损与报废两级，对于光学仪器来说，其损伤修复对检测和维修设备要求较高，军以下维修力量通常只具备简单排除事故的能力，因此可将光学仪器损伤划分为轻损、重损和报废三个等级。对于复杂的集成装备来说，装备功能与其所属子系统、零部件存在更为复杂的映射关系，目前最常用的损伤分级方法主要有三种：

1) 轻损、中损、重损和报废四级分类法；

2) 以四级分类法为基础，将轻损和重损分别区分为一级和二级的四级六等法；

3) 五级七等法，在四级六等的基础上，增加了非功能性损伤。

刘祥凯等[6]提出了一个车辆损伤等级的划分标准，如表1所示。

表1 车辆战场损伤等级划分

表1中对各损伤等级的损伤状态进行了简单描述，其中损伤总成的数量是评估损伤等级的重要依据，但仅依据损伤总成的数量尚难以明确装备修复工作对技术能力和工作量的需求，决定损伤等级最关键因素仍是抢修时间。在不同战斗模式和战场环境条件下，实施现地抢修的时间限制是不同的，因此损伤等级的评定标准也需进行相应的调整。潘洪平等[7]将装甲装备战场损伤等级划分为四级六等，如表2所示。

如表2所示，装备战场损伤等级划分是通过综合损伤严酷度、资源需求、实施地域以及修理力量确定的。其中，依据修理力量和保障资源需求的不同，轻损和重损进行了进一步划分。

表2 装甲装备战场损伤等级划分

2.2 战场损伤评估方法

对于复杂装备来说，战场损伤往往会导致装备系统中多个分系统或部件受到损伤，若依赖经验进行直观评判往往无法保证评估的准确性。目前装备战场损伤评估主要通过一系列逻辑判断确定装备损伤等级，通常采取流程图的方法，图2所示为四级六等评估法的评估流程[7]。

由图2可以看出，装备系统损伤等级以各损伤部件的抢修时间和修理力量需求为依据，通过抢修任务量的综合进行评定。流程图能够直观地表示决策的逻辑时序，便于理解和操作，但是流程图无法描述专业需求、战场环境等诸多需要判断的复杂综合因素。为此，研究者针对抢修对象的特征将不同的评估方法应用于战场损伤等级评估。王格芳等[8]以四级六等损伤分级为基础，采用模糊综合评判法建立了一个通用雷达装备战损等级评估模型，通过案例分析验证了模型的有效性。冯林等[9]将判定树与不确定性推理理论相结合，建立了战场损伤等级评估算法，并提出了相应的评估决策系统框架。马志军等[10]采用系数对不同抢修力量的抢修效率进行修正，提出了一种战场抢修时间的折算方法，建立了以抢修时间为评判准则的损伤等级评估模型。

图2 战场损伤等级评估流程

损伤等级的划分和评估既受到客观损伤规律的影响，同时又与战时装备保障体制紧密关联，特别是战场抢修力量运用和器材备件保障，会对损伤评估产生深刻的影响。对于装甲装备、自行火炮等集群装备来说，损伤等级的划分是战场抢修决策的关键问题，而对于战斗机、海军大型舰艇等装备不可替代性极高、损伤与作战任务能力映射关系又极其复杂的装备系统来说，损伤等级的划分并非抢修决策的重点，决策者关注更多的不是是否现地修理，而是复杂损伤模式下维修工作量的计算和分析方面。

3 战场抢修优先次序决策

由于战时战斗节奏快，装备损伤率较高，高强度的战场抢修任务和有限的战场抢修资源成为战场抢修决策的主要矛盾。如何将有限的战场抢修资源进行合理分配成为战场抢修决策研究的主要问题，因此研究者从不同角度对战场抢修优先次序决策进行了研究。

从战场抢修的实施来说，抢修可分为定点抢修和机动抢修，两者的任务不同，抢修决策考虑的重点也不同。机动抢修决策对战场环境更加敏感，而定点抢修由于相对远离战场，对抢修的实施风险的考量相对较少。

目前研究者对定点抢修的研究较多，研究者通常以装备重要程度、按时损伤恢复概率、资源消耗等为评价因素，对被修装备进行排序，以合理地运用所属抢修资源并尽快恢复部队战斗力。颜炳斌等[11]以装备重要度和修理难度为评估因素，利用模糊综合评判法建立了战损装备抢修排序决策模型。陈建海等[12]以战损装备重要度、损伤等级、抢修所需时间、抢修申请时间、抢修风险性为主要评价因素，建立了基于BP神经网络的舰艇战损装备抢修排序决策模型。闫志雄等[13]利用装备重要度、抢修时间、资源需求、抢修风险性等定性定量信息构建抢修排序决策指标体系，将德尔菲法和改进层次分析法相结合，建立了船艇装备的抢修排序决策模型。牛天林等[14]以抢修任务关键性、装备损伤程度、预计修复时间、抢修资源需求量等作为评价因素，结合采用区间数规划法和离差最大化法进行加权评估，建立了战损装备抢修优先度排序决策方法，有效地融合了专家经验和数据的内在客观特性。刘小辉等[15]将抢修分队数量预测模型视为M/M/C排队模型，在考虑装备重要度、损伤程度等因素的条件下提出了一种优化的飞机战伤抢修次序决策策略，并对抢修组内任务分配决策优化方法进行了研究。刘鹏宇等[16]采用Petri网建模方法，建立了考虑装备重要度的优先级排序决策模型，通过仿真和分析验证了相应决策方法的有效性。张珂溢等[17]在单装抢修任务量明确的前提下，将逆贪婪算法应用于电子对抗装备多抢修组的任务分配决策中，以最长抢修时间为评价指标，验证了算法的有效性。张明等[18]以确定抢修力量补充需求为目标，提出了多抢修组多任务背景下的抢修任务分配和抢修顺序决策优化算法，通过案例分析验证了该方法在工程装备抢修中的适用性。璩传兵等[19]通过分解抢修任务需求和分解抢修单元能力构成，提出了一种以抢修匹配度为依据的装备抢修任务分配决策方法，并对多抢修组的聚合算法进行了研究。李思等[20]针对多专业抢修任务分配问题，在考虑被修装备时序约束条件下，分别以最少占用抢修资源和最低抢修时间为目标，研究抢修任务分配优化决策，由于考虑了单装内抢修任务的关联性，该策略更具有实践指导意义。

上述文献以不同的方法研究了战场抢修排序决策问题，但是由于未考虑抢修时间、抢修任务量的随机性，以及对决策问题进行了不同程度的简化处理，并未全面描述和解决战场抢修决策问题。姚敏强等[21]在描述抢修时间的随机特性的前提下，分别以给定抢修时间和备件为约束，以战斗力恢复程度为决策目标，对战损装备的抢修决策方法进行了研究，提出了相应的决策优化算法。赵培仲[22]在部队备件携行能力受限的条件下，综合考虑备件需求概率、备件重要度、抢修难度等因素，提出了一种携行备件优先排序决策模型，为战时备件需求决策提供支持。尤志峰等[23]以操作精度、技巧需求、技术要求、力量要求、协同难度、危险性和操作可达性为因素，从多个角度描述了抢修行为的不确定性，评估了抢修操作的复杂性。由于上述研究从不同层次研究了战场抢修过程中存在的随机性因素或相关因素的随机性特征，得到的决策优化算法具有更强的实践操作性。

在机动抢修决策方面，对待修装备的抢修决策涉及到器材备件携行决策、前出路径规划等因素，由于战场环境多变，机动抢修的目的、可行时间更具随机性，决策更加复杂，得到的研究成果也相对较少。张星等[24]以待修装备等待时间最短和路径最短为目标建立了一个机动抢修路径决策优化模型。李宁等[25]在给定抢修任务完成时间的条件下，以人力资源消耗最小化为目标，建立了应急抢修分队前出抢修任务排序优化模型。韩晖等[26]以抢修能力为目标对战场抢修分队的配置标准确定方法进行了研究。许多研究者将机动抢修决策视为旅行商问题，实际上由于器材备件携行能力有限、机动抢修人员损伤概率较大，机动抢修决策问题要比旅行商问题复杂得多，值得研究者进一步研究。

在抢修优先级排序决策之外，许多研究者通过评估部队的抢修能力为抢修力量的配置决策提供依据。张辽宁等[27]采用系统动力学方法分析了战场抢修能力生成机理，并通过Versim仿真分析了修理方式和信息化程度对战场抢修能力的影响。刘勇等[28]采用任意分布随机Petri网描述了战场抢修工作的时间随机特性，建立了装备战场抢修的随机过程模型，分析了各级战场抢修力量的工作效率，提出了相应的部署建议。时建华[29]以被修装备抢修任务量为输入，建立了地空导弹各修理专业人员需求量测算模型。一些研究者采用模糊综合评判法、灰色关联法等建立了抢修能力评估模型，为战场抢修力量的配置和编组提供依据。

4 战场抢修决策支持系统

战场抢修决策对抢修经验依赖性较强，通常由专门的人员进行评估和决策，为了降低战场抢修决策的实施难度提高决策的时效性，研究了对战场抢修决策支持系统，主要包括战场抢修流程的标准化和开发相关的决策支持软件硬件等。潘洪平等[30]对集群装备战场损伤评估的整体架构和信息处理流程进行了分析，提出了基于综合集成研讨的集群装甲装备损伤评估与抢修决策原型系统。杨勇等[31]提出了基于案例推理的舰船动力装置抢修决策方法，提出了基于知识推理的舰船战损抢修决策原型系统。高乾等[32]提出了适用于地空导弹装备的战场抢修决策过程，提出了相应的决策支持系统框架。陈希林等[33]分析了战场抢修的过程，采用IDEF0建立了装备战伤评估、战场抢修方案决策、战场抢修备件组织、战场抢修实施和战场抢修效果评估的规范化过程模型，提出了战场抢修决策的理论原型。海军建立了“海军系统与装备战损模式与需求数据库”用来确定设备特定损伤模式的维修工作量，为战场抢修提供了强大的数据支撑。吴强等[34]提出了一个以GPS作为信息采集手段、GIS作为信息处理手段，GPRS为通信手段的电力抢修实时调度系统，为抢修资源的合理配置和调度提供了应用平台，值得装备战场抢修进行借鉴。

目前，战场抢修决策支持系统基本都具备了战场损伤评估的功能，可以辅助计算抢修工作量、确定抢修所需力量和器材备件等资源，但实时辅助决策的功能还不够完善，有待进一步的研究。

5 结论

战场抢修决策水平是决定部队战场抢修能力、制约战场抢修实施效果的关键因素之一。战场抢修决策涉及到装备损伤规律、战场抢修体制机制等诸多因素，是一个复杂的研究领域。研究者以战场损伤评估和装备抢修优先次序为主要内容对战场抢修决策展开了研究，为有限时间内战场抢修资源的基本分配策略提供了理论和方法依据，损伤等级评估主要依据损伤等级确定合理的修理力量，抢修优先次序决策主要围绕同一修理机构内的修理力量调度进行决策优化。通过描述抢修时间的随机性、备件需求的随机性，部分研究者更准确地描述和解决了相应的决策问题。但由于被保障装备本身复杂程度和保障规律不同，不同军兵种、不同装备系统的战场抢修决策各有特点，可移植性不高。

当前战场抢修决策优化方法主要适用于资源保障较充足的定点抢修机构，对机动抢修力量的编组和运用、机动抢修器材备件保障决策的研究还少，未来应加强这方面的研究，在战损修复效率和人员装备安全等因素之间进行有效权衡，确保战损修复尽量靠近战场，为尽快恢复部队的战斗力提供保证。另一方面，应开发针对不同用户的战场抢修决策支持系统和特别适用于机动抢修顺序决策的辅助平台，为抢修的快速实时决策提供可靠支持。

[1] 杨威,等.装甲车辆战场抢修抢修[M].北京:国防工业出版社,2006.

[2] Joint Chief Staff Department of Defense Dictionary of Military and Associated Terms[Z].Washington Government Printing Office,2009,61.

[3] GJB451A—2005.装备可靠性维修性保障性术语[S].

[4] Joint Chief of Staff Joint Operations[Z].Washington Government Printing Office,2008,IV-32.

[5] Headquarters Department of the Army Operator,Organizational Direct Support and General Support Maintenance,General Battlefield Damage Assessment and Repair for Tactical W heeled Vehicles[Z].Washington:Headquarters Department of the Army,1989:1-8.

[6] 刘祥凯,贾宪锋,唐彦峰,等.车辆装备战场损伤等级评估方法[J].装甲兵工程学院学报,2010,24(2):17-21.

[7] 潘洪平,等.装甲装备抢救与抢修[M].北京：国防工业出版社,2016.

[8] 王格芳,陈国顺,王学明,沙晓光.基于模糊综合评判的装备战场损伤等级评定方法[J].军械工程学院学报,2006,18(4):38-41.

[9] 冯林,王志成,杜晓明,贾希胜.基于推理的装备战损等级评定[J].计算机工程,2008,34(4):193-5.

[10] 马志军,杜晓明,石全.装备战斗损伤等级评定[J].系统工程与电子技术,2004,26(12):1842-44.

[11] 颜炳斌,徐航,石全.基于多准则的战损装备抢修排序决策模型[J].军械工程学院学报,2007,19(1):1-3.

[12] 陈建海,冯杰.基于BP神经网络的舰艇战损装备抢修排序[J].舰船科学技术,2011,33(7):1672-76.

[13] 闫志雄,姜光,闫鹏飞.基于改进AHP的船艇装备战损抢修排序决策方法[J].装备学院学报,2015,26(5):17-20.

[14] 牛天林,王洁,杜燕波,杜安利.装备战场抢修任务有限度排序决策研究[J].火力与指挥控制,2011,36(3):127-130.

[15] 刘小辉,逢勇.飞机战伤抢修力量配置中的运筹学研究[J].航空维修与工程,2015(2):53-55.

[16] 刘鹏宇,朱建冲.基于Petri网的装备临抢修业务流程建模研究[J].舰船电子工程,2015,35(3):115-118.

[17] 张珂溢,黄振和,陈庆国.基于逆贪婪算法的电子对抗装备抢修决策模型研究[J].中国人民解放军电子工程学院学报,2007,26(4):52-56.

[18] 张明,徐波,沈云峰,何俊.工程装备战场抢修能力评价及优化模型研究[J].装备指挥技术学院学报,2011,22(6):107-110.

[19] 璩传兵,陈立云,韩震,张章.战时面向需求的装备抢修力量聚合模型研究[J].军械工程学院学报,2015,27(3):1-5.

[20] 李思,贾希胜,古平,连云峰.基于任务关联性的抢修任务分配策略建模[J].装甲兵工程学院学报,2015,29(2):18-22.

[21] 姚敏强,程智斌,林喜才,田恬.时间和备件约束条件下的舰艇战场抢修决策[J].中国修船,2008,21(6):43-45.

[22] 赵培仲,魏华凯,戴京涛,等.飞机战伤抢修的备件需求研究[J].四川兵工学报,2015,36(8):12-14.

[23] 尤志峰,李震,胡起伟,田霞.基于改进信息熵的抢修操作过程复杂性测度模型[J].火力与指挥控制,2016,41(5):80-84.

[24] 张星,杜晓明,蔡纪伟,张志学.基于蚁群算法的装备保障路径规划模型[J].火力与指挥控制,2015,40(9):26-29.

[25] 李宁,尹迪,刘瑞君.基于遗传算法的应急抢修分队调度[J].舰船电子工程,2006,26(6):110-113.

[26] 韩晖,田伟峰,黄万荣.基于昼夜抢修能力的装备标准抢修分队[J].四川兵工学报,2009,30(1):55-57.

[27] 张辽宁,张政,赵师,等.基于SD方法的陆军主战装备战场抢修能力评估模型[J].兵工自动化,2015,34(6):48-52.

[28] 刘勇,武昌.装备战场抢修的任意随机Petri网建模及仿真[J].系统仿真学报,2007,19(24):5651-58.

[29] 时建华.某型低空导弹武器装备战时人员需求模型[J].江南航天科技,2015(3):13-16.

[30] 潘洪平,陈素文,徐隆洋,等.集群装甲装备损伤评估与抢修决策模型建立[J].装甲兵工程学院学报,2013,27(4):12-16.

[31] 杨勇,许伟,宗峰.基于知识库的舰船动力装置战损抢修决策原型系统实现[J].四川兵工学报,2014,35(12):78-81.

[32] 高乾,赵英俊,王宏.装备战场抢修智能决策支持系统[J].软件开发与应用,2008,27(8):92-96.

[33] 陈希林,罗晓军,季新源.导弹阵地战场抢修统一过程模型[J].兵工自动化,2011,30(9):18-23.

[34] 吴强,滕欢,王凯富.基于GPRS/GPS/GIS的电力抢修实时调度系统构建[J].继电器,2005,33(17):70-73.

(责任编辑唐定国)

ResearchStatusandProspectofBattlefieldRepairDecision-Making

WANG Shaohua1, ZHENG Yi1, LYU Huiqiang1, WU Fumin2

(1.Department of Technology Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2.The No.95092ndTroop of PLA, Kaifeng 475003, China)

Based on the performance requirement of BDAR (battlefield damage assessment and repair, BDAR), research status of three key research directions about BDAR decision-making is expounded. Firstly, classification rules of damage levels are summarized, and then the most popular methods of damage assessment are analyzed. Secondly, the research achievement on determination of battlefield repair priority is analyzed and decision-making methods of on spot repair priority are concluded. Thirdly, the development of BDAR decision-making support system is illustrated. Finally, the major achievement and disadvantage of research about BDAR decision-making is summarized, and the potential research directions are prospected.

damage assessment; BDAR decision-making; priority decision-making of BDAR

2017-03-29；

：2017-04-20

王少华(1986—)，男，博士，主要从事装备维修理论与技术研究。

10.11809/scbgxb2017.09.027

format:WANG Shaohua, ZHENG Yi, LYU Huiqiang,et al.Research Status and Prospect of Battlefield Repair Decision-Making[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(9):130-135.

E92

：A

2096-2304(2017)09-0130-06

本文引用格式：王少华，郑毅，吕会强，等.战场抢修决策的研究现状与展望[J].兵器装备工程学报，2017(9):130-135.