基于系统动力学的网络空间联合应急处置指挥体系效能评估

杨 兵，陈树江，陈 希

(战略支援部队信息工程大学， 郑州 450001)

近年来，网络空间突发事件频发，面对网络空间随时可能发生的突发事件，不论政府还是私营部门，都无法独自应对，需要各方面加强沟通、通力合作、联合应对。建立网络空间联合应急处置指挥体系，对于密切协调多方力量，迅速处置各种网络威胁，保障信息基础设施运行具有十分重要的意义。而对指挥体系效能进行评估，是查找指挥体系薄弱环节，并做好针对性改进的常用方法[1]。系统动力学是专门分析研究信息反馈系统的学科，1956年由美国麻省理工学院瑞斯特教授首创，是一种以反馈控制理论为基础，以数字计算机仿真技术为手段，研究复杂系统动态行为的定量方法[2]。运用系统动力学方法对网络空间联合应急处置指挥体系效能进行评估，可查找指挥体系不足，并找出决定性影响因素，为网络空间联合应急处置指挥体系的建设提供参考建议。

基于系统动力学方法对指挥体系效能进行评估是指挥体系效能评估的常用方法，而指标体系的构建是指挥体系效能评估的首要前提。通过对知网等网站进行搜索，这方面研究文献较多，但其指标体系的构建大多数是围绕指挥者、指挥系统和指挥环境等静态因素，难以反映指挥体系的动态运行过程[3-8]。本文立足于指挥信息流动，静态和动态结合，从指挥活动的各个环节查找指挥体系效能影响因素，为进一步通过系统动力学模型仿真查找系统不足奠定了基础。

1 系统动力学模型构建步骤

构建系统动力学模型是运用系统动力学解决系统问题的重要基础和关键环节，系统动力学模型构建的主要步骤如下:

1) 明确问题，确定系统的边界。明确系统动力学建模要解决什么问题，即构建系统动力学模型的目的是什么。明确问题后，根据建模的目的，通过文献研究、数据搜集、专家讨论等形式，确定系统的边界，即系统研究所涉及到的范围，并查找出系统的所有影响因子。

2) 提出动态假说。一旦问题被确定和描绘出来后，建模者应详尽阐述解释问题行为的假说，并根据初始假设、关键变量、参考模式和其他可用的数据建立系统的因果结构图。可以以内在反馈和系统存量流量图的形式对问题的动态特征提出解释，这也是利用系统动力学进行仿真的常用工具。这些工具包括模型边界图、子系统图、因果回路图以及存量流量图。根据系统的复杂程度，模型边界图和子系统图可适当选用。

3) 写方程。建立系统动力学模型后，根据已经确定的参数、系统的行为关系以及初始化条件，写出全部变量方程。可以在建立系统存量流量图时同时考虑并建好，也可以在建立系统存量流量图后写出。

4) 模型测试。变量方程完成并进行相应的量纲等检查后，便可开始模型测试。通过对参数进行设置调控，检验系统在不同初始条件下的表现。一般要设置极端条件，极端条件的测试是发现模型缺陷的关键工具，可为系统的改进提供关键模拟结果信息。

5) 结果分析。根据模型仿真结果，可以发现系统不足和缺陷，可以以此作为参考，通过改变参数、重新建构、优化政策等对系统进行优化和改进。

2 网络空间联合应急处置指挥体系效能评估系统动力学模型

明确网络空间联合应急处置指挥体系指挥信息链，是准确描述网络空间联合应急处置指挥体系因果关系的基础，更是系统动力学模型构建的基础[9]。网络空间联合应急处置指挥的主要流程有：实时感知、协同研判、共同决策、联合行动等，指挥信息从产生、传递、处理、共享到施效、再生，构成回路并作用于应急处置指挥活动，形成网络空间联合应急处置指挥体系的指挥信息链。具体如图1所示。

按照影响因素完整性、针对性、完备性、独立性、层次性、稳定性的查找原则[10]，根据网络空间联合应急处置主要活动与指挥信息流转回路，描述网络空间联合应急处置指挥体系效能影响因素因果关系如图2所示。

图2中带减号箭头所表示反馈为负反馈，即：敌方信息攻击效能、感知时间、判断时间、决策时间、行动时间等因素对我网络空间联合应急处置指挥体系效能各项指标构成消极影响。敌方信息攻击效能发挥得越好，我方应急处置指挥各流程所用时间越长，我方指挥体系效能就越低。图2中其他反馈为正反馈，用带加号箭头表示，对我指挥体系效能起积极作用。

网络空间联合应急处置指挥体系效能评估SD模型如图3所示。

根据网络空间联合应急处置指挥体系效能评估SD模型，写出各变量的模型方程，如表1所示。

3 模型仿真

3.1 指标权重赋值

运用德尔菲法组织专家对各评估指标进行打分，并运用熵值法对指标权重进行修正，可得出表2所示的指标权重表。

表1 网络空间联合应急处置指挥体系效能评估SD模型方程表

表2 网络空间联合应急处置指挥效能评估指标权重表

3.2 仿真实验设计

网络空间联合应急处置指挥体系效能评估SD仿真实验设计如表3所示。

表3 网络空间联合应急处置指挥体系效能评估SD仿真实验设计表

3.3 模型仿真实验

取代表性模型仿真实验3次，实验目的与参数设置如表3所示。仿真模拟时间T=10 h，仿真步长为0.5，单位为时。利用Vensim软件进行仿真，仿真实验结果如图4～图6所示。

1) 实验a

结果验证：实验开始后，网络空间联合应急处置行动由敌方发起，从图4中曲线可以看出，敌我双方网络空间作战指挥效能呈现出明显的对抗趋势。随着时间的推移，我方掌握主动权后，网络空间作战指挥效能持续增长，敌方作战指挥效能得到抑制，并持续减弱。

2) 实验b

结果验证：网络空间应急处置作战具有瞬时性，作战指挥主动权反复争夺，作战指挥效能此消彼长。当我网络空间联合应急处置指挥体系效能各因素无作为时，敌网络空间作战指挥效能持续增长，并在某一时刻超过我方网络空间应急处置指挥体系效能，我方网络空间应急处置指挥体系效能持续下降。

3) 实验c

结果验证：从图6中可以看出，曲线2、6所示的实验c条件下的网络空间联合应急处置指挥体系实时感知效能和指挥体系效能上升趋势明显高于曲线1、5所示的实验a条件下的实时感知效能和指挥体系效能上升趋势。相应地，曲线4所示的实验c条件下的敌方信息攻击效能下降趋势也明显高于曲线3所示的实验a条件下的敌方信息攻击效能下降趋势。由此得出，在网络空间应急处置指挥中，实时感知网络空间突发事件态势信息是开展好应急处置指挥行动的首要前提。当网络空间联合应急处置指挥体系实时感知效能保持在较高水平时，我方网络空间联合应急处置指挥体系效能随着实时感知效能的提高迅速提升。

综合实验结论，对如何提高网络空间联合应急处置指挥体系效能，可得出以下对策建议：

1) 网络空间战场透明度高、作战指挥对抗激烈、作战指挥优势与主动权的争夺此消彼长，对指挥人员、指挥系统整体能力等提出了很高的要求。因此，网络空间联合应急处置指挥体系建设要瞄准体系对抗的需要，优化指挥机构设置，制定合理运行机制，按照平战结合、军地联合、模块化重组的原则构建指挥体系，充分发挥军地优势网络空间资源，提高指挥体系整体效能。

2) 网络空间高度互联、信息传播速度极快，要提高应急处置指挥效能，就必须与强敌在时间上展开较量。网络空间联合应急处置指挥体系建设要通过不断提高指挥员战技术水平，优化决策方法和指挥流程等方式和手段压缩应急处置反应、决策、行动等时间，赢得取胜先机。

3) 网络空间联合应急处置指挥体系对态势感知效能的依赖明显。网络空间联合应急处置指挥体系建设应重点加强态势感知模块的建设，重点加强感知力量的培养、感知终端的设置和感知网络的构建，形成实时、全面、不间断的态势感知网络，使网络空间突发事件态势信息的获取、传递、处理、共享形成高效回路，为应急处置指挥决策行动提供有力支撑。

4 结论

通过研究分析，发掘出了提高和改进网络空间联合应急处置指挥体系效能的关键因素，对建设网络空间联合应急处置指挥体系和提高体系效能有一定的积极意义。由于影响因素查找有限、实验环境设置理想，该研究还只是初步研究，对网络空间联合应急处置指挥体系效能的认识和研究还有待进一步深化。