基于SD的指挥信息系统作战效能评估模型*

2018-03-02陆梦驰

火力与指挥控制 2018年1期

陆梦驰

（国防科技大学，长沙 410073）

0 引言

信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛运用，深刻改变着战斗力的生成模式，信息能力在战斗力生成中起着主导作用，指挥信息系统作为作战力量的“中枢神经”，是连接各级指挥和作战平台的“桥梁”与“纽带”，是提高作战效能的“倍增器”，能否高效地释放系统的最大效能，直接影响到部队的作战效能，对作战的胜败起着重要的作用。本文运用系统动力学方法，构建指挥信息系统作战效能评估系统动力学模型，为指挥信息系统作战效能评估及各要素灵敏度分析提供方法和平台。

1 指挥信息系统信息关系分析

指挥信息系统通常由情报侦察分系统、指挥控制分系统、通信分系统等组成。从指挥信息系统整体来分析，其信息关系主要分为内部信息和外部信息两类，内部信息是各分系统之间的交互信息，外部信息是由各分系统组成的信息系统与战场环境之间的交互信息，其信息关系作用简图如图1所示。

2 指挥信息系统反馈关系分析

指挥信息系统是以无线通信为主，综合运用多种通信手段，以信息为媒介，将各参战力量及其各作战要素的各种相对独立的信息系统实现无缝连接，形成一个综合性的指挥、控制、通信、计算机、情报、侦察与监视，且高度集成的指挥自动化系统。通过信息的作用可以把指挥信息系统与兵力系统联系起来（如图2所示）。

结合指挥信息系统的信息关系分析，可得到指挥信息系统各个分系统与兵力系统之间的作用反馈关系，如图3所示。

从指挥信息系统及其各分系统与兵力系统的反馈作用简图中，可以看出指挥信息系统与兵力系统构成的复杂作战系统中存在着多种反馈，指挥信息系统的每个分系统都对系统的整体效能起着重要的作用，无论哪个环节出现问题（某个分系统被瘫痪），都将严重影响系统的作战效能［1-6］。

3 作战效能评估SD模型的边界确定

衡量指挥信息系统的作战效能主要从战斗力损耗和作战效果两方面考虑，结合模型仿真实验需要，确定指挥信息系统作战效能评估系统动力学模型的边界为：

3.1 战斗力损耗

主要用战斗力倍增系数和战斗交换比改善量来衡量。

1）战斗力倍增系数

双方交战，红方部队采用新指挥信息系统的战斗力倍增系数GR定义如下：

其中，R0为原指挥信息系统下，红方为达到给定作战结果需要投入的初始战斗力，R1为新指挥信息系统下，红方为达到给定作战结果需要投入的初始战斗力。

2）战斗交换比改善量

红方的战斗交换比改善量ηr定义为

3.2 作战效果

主要用系统瘫痪度和战场主动权指数来衡量。

1）系统瘫痪度。指挥信息系统瘫痪度，是指在作战过程中的某一时刻，一方作战体系对另一方指挥信息系统的整体损伤和破坏程度，能够更真实地反映作战效果和指挥信息系统的运作情况。

0表示指挥信息系统没有瘫痪，系统能够正常运转；a表示指挥控制分系统遭到一定程度的瘫痪，失去或难以正常完成部分职能；1表示完全瘫痪，系统完全不能正常运转。

2）战场主动权指数。战场主动权指数，是在当前战场态势下，己方部署中未来能够实现其作战子目标的作战行动部署的主动权贡献系数的和。

式中：I为战场主动权指数。当I=1时，表示己方拥有绝对战场主动权；I=-1时，表示己方处于战场失控状态；I=0，表示战场态势处于平衡状态。

F（Ri）为反映对方能否阻止己方第i个作战行动部署实现的函数。该函数的取值仅为-1、0、1三个值。如对方能阻止己方第i个作战行动部署实现，为-1；否则F（Ri）为1；难以确定时为0。

ki为己方第i个作战行动部署的战场主动权贡献系数。反映己方第i个作战行动部署在整个作战部署中的地位，表示其对战场主动权的贡献程度。

3.3 作战持续时间

设t0为我方执行某项作战任务的起始时刻，t为作战过程中的任意时刻，tc为该项作战任务的完成时刻，则战斗持续时间为：。

3.4 作战任务完成的界定标准

结合不同作战样式实际，选择战斗力损耗量、作战预期效果或战斗持续时间来界定作战任务是否完成。

4 作战效能评估SD模型构建

在指挥信息系统与兵力系统反馈关系分析结果的基础上，将指挥信息系统放到作战环境下进行研究，把指挥信息系统效能作为影响作战的一个因素进行衡量，运用VENSIM仿真平台，构建指挥信息系统作战效能评估系统动力学模型，绘制模型流图如图4所示。

模型中各变量含义如下：

Rb1：红方作战力量战斗力指数；

Rzh：红方指挥信息系统效能；

Rqz：红方情报侦察分系统效能；

Rzk：红方指挥控制分系统效能；

Rtx：红方通信分系统效能；

Srb1：红方作战力量战斗力损耗率；

Srzh：红方指挥信息系统效能衰减率；

Srqz：红方情报侦察分系统效能衰减率；

Srzk：红方指挥控制分系统效能衰减率；

Srtx：红方通信分系统效能衰减率；

Zrb1：红方作战力量战斗力补充率；

Zrzh：红方指挥信息系统效能增强率；

Zrqz：红方情报侦察分系统效能增强率；

Zrzk：红方指挥控制分系统效能增强率；

Zrtx：红方通信分系统效能增强率；

Wrzh：红方指挥信息系统瘫痪度；

Wrqz：红方情报侦察分系统瘫痪度；

Wrzk：红方指挥控制分系统瘫痪度；

Wrtx：红方通信分系统瘫痪度；

Wrb1：红方战斗力倍增系数；

Wrb2：红方战斗交换比改善量；

Wrb3：红方战场主动权指数。

Xr1-Xr20：分别为红方指挥信息系统的指挥控制跨度、指挥控制层次，指挥控制半径、辅助决策程度、决策响应时间、辅助决策质量、情报侦察范围、情报侦察手段、侦察目标数、目标发现概率、目标分辨率、情报侦察漏警率、情报信息处理质量、情报信息存储质量、通信联通率、通信时效性、通信误码率、业务量损失率、通信容量、通信覆盖范围。

Bb1：蓝方作战力量战斗力指数；

Bzh：蓝方指挥系统效能；

Sbb1：蓝方作战力量战斗力损耗率；

Sbzh：蓝方指挥系统效能衰减率；

Zbb1：蓝方作战力量战斗力补充率；

Zbzh：蓝方指挥系统效能增强率；

Wbzh：蓝方指挥系统瘫痪度；

Wbr1：蓝方战斗力倍增系数；

Wbr2：蓝方战斗交换比改善量；

Wbr3：蓝方战场主动权指数。

Xb1-Xb20：分别为蓝方指挥系统的指挥控制跨度、指挥控制层次，指挥控制半径、辅助决策程度、决策响应时间、辅助决策质量、情报侦察范围、情报侦察手段、侦察目标数、目标发现概率、情报侦察漏警率、情报侦察虚警率、目标分辨率、情报信息处理质量、情报信息存储容量、情报信息存储质量、通信联通率、通信时效性、通信误码率、业务量损失率、通信容量、通信覆盖范围。

C1：蓝方用于打击红方指挥信息系统的兵力比例；

C2：红方用于打击蓝方指挥系统的兵力比例。

5 作战效能评估SD模型的运用

本文所建模型中，指挥信息系统、作战兵力系统和信息优势之间的联系对应着能量、物质和信息的交互，又有相应的具体指标进行衡量，每个指标发生变化都会发生不同的情况。因此，在已知或计算出交战双方初始战斗力指数、指挥信息系统各参数以及其他所需参数值的情况下，运用本文构建的模型，可对不同条件下某一作战过程中，对抗双方兵力系统战斗力指数和指挥信息系统作战效能进行计算，对兵力系统、指挥信息系统的运行情况进行仿真分析，同时，可对影响兵力系统战斗力和指挥信息系统作战效能发挥的各影响因素进行灵敏度分析，通过对仿真结果分析和影响因素的灵敏度分析，可找出指挥信息系统运行过程中的薄弱环节，并为指挥信息系统作战效能的提高提出针对性的意见和建议。