陆军部队作战指挥信息流程仿真建模方法

2021-12-10谭玉玺李路遥

计算机仿真 2021年11期

沈昆，谭玉玺，李路遥

(1.国防科技大学国际关系学院，江苏南京 210039；2.陆军指挥学院，江苏南京 210045)

1 引言

作战指挥是决定部队整体战斗能力的重要因素，指挥体系的科学性、指挥决策的合理性、指挥流程的高效性以及指挥手段的适用性都将在极大的程度上影响着部队战斗力的提升。特别是随着我军信息化建设的稳步推进，指挥手段的建设得到了迅猛的发展，如何依托于新型的指挥信息系统来组织指挥机关，形成科学的决策结果，是我军建设发展过程中遇到的又一道难题。指挥信息流程是指挥信息系统信息流运行机制的表现形式，是影响指挥信息系统适应战场环境能力的主要条件，是能否实现将信息优势经由知识优势和决策优势转化成行动优势的决定因素，如何设计和优化作战指挥信息流程，已经成为提升整个作战体系作战能力的重要因素[1]。目前，关于指挥流程建模的研究已取得比较多的成果，可参考文献[2-5]，但对指挥信息流程进行建模却少有研究，本文基于仿真的方法，分析陆军部队作战指挥信息流程的关键要素，建立信息流程仿真模型，为指挥信息流程的优化和改进提供决策支持。

2 指挥信息流程分析

2.1 本质内涵

指挥信息流程是指挥员及其指挥机构为完成指挥工作依托指挥系统进行的一系列指挥活动的有序集合，是一种动态、有序、结构化、可描述的信息流。其特点是工作时间受到严格的限制，各个工作环节紧密相关，涉及的人员多，跨部门的协调量大，如图1所示。

图1 指挥信息流程示意图

指挥信息流程，是指挥系统各要素之间通过信息交互产生作用和相互影响的具体方式，表现为信息获取、信息传递、信息处理、信息释效的循环过程[6]。

2.2 指挥信息流程的分类

根据信息的价值规律，指挥信息在流转过程中具有四种基本功能：反映战场态势、解读战场态势、阐释指挥决策智慧和调控作战行动。依此把指挥信息流程划分为三类：情报信息流、指控信息流和协同信息流[7]。

1)情报信息流

情报信息流用于反映战场态势，包括敌方、他方以及战场环境等信息，分为情报感知信息链和情报传递信息链。情报感知信息链主要描述战场情报侦察要素内部的信息链路，实现各作战实体所载荷的传感器、探测设备与情报处理机构、席位之间的信息流转；情报传递信息链指各类情报处理机构、席位与情报用户间传递情报信息所形成的链路。

2)指控信息流

指控信息是各级指挥机构与下级指挥机构以及作战部队之间的交互信息。一方面包含上级对下级的指示、命令等信息的流转，例如上级意图、部队任务、首长决心等；一方面也包含下级对上级的请示、报告和建议等信息，例如作战行动请示、行动实施情况报告等[8]。

3)协同信息流

协同信息流是指挥员及其指挥机关，对所属部队和分队作战行动在时间、空间与目标上进行调节的信息。主要包括：调整任务、组织新的协同、调节行动速度等内容。这类信息流程按照作战计划中明确的协同关系、协同任务、协同时机、协同区域建立。

3 指挥信息流程建模分析

要对陆军部队作战指挥信息流程进行建模，首先对其进行详细的梳理和分析。

1)分析信息流程中的指挥活动

主要分析每种信息流程中特定对象(部队)的指挥人员基于特定指挥编组模式，在特定环境下依托指挥装备执行指挥工作，形成对指挥活动的类型、参与者、输入信息和输出信息，以及指挥活动之间逻辑关系等内容的描述。

2)分析指挥活动的运行逻辑

指挥活动会涉及若干项具体指挥任务，这些任务之间存在着一定的执行顺序，需要对其中的运行逻辑进行分析。

3)分析指挥任务的具体内容及关联席位

分析指挥任务要处理的具体事项，任务执行需要输入的条件信息和任务完成后需要输出的产品信息，以及指挥任务涉及的关联席位功能等内容。

4)分析基于席位的指挥流程信息交互

分析指挥活动、指挥任务的信息交互关系，将其细化关联到指挥编组的每个席位，充分体现在指挥信息流程中，这些席位是如何参与开展指挥活动，执行指挥任务的。

4 指挥信息流程建模

基于仿真的方法是指运用建模仿真技术建立系统模型并进行仿真，由实验得到系统数据，经过统计处理后得到系统效能指标评估值。该方法通过建立一种可以描述过程和关系的军事模型和数学模型，控制和改变各个因素而预测评估的结果[8-9]。

按照指挥信息流程建模分析，基于仿真的方法，采用“信息流程模板+信息分类生成+流转过程仿真”的模型构建思路，如图2所示，具体为：

图2 指挥信息流程模型设计

一是把仿真系统中所有产生的指挥信息进行分类，按照指挥信息流程的类别分为情报信息、指控信息、协同信息三类，并在仿真系统进行指挥信息交互时调用指挥信息流程仿真服务模型；

二是对指挥实体所含的指挥车与席位进行编配，作为指挥信息流程仿真的依据；

三是建立每种类型信息在不同指挥车、席位、作战实体间流转的模板；

四是按照不同信息类型对仿真系统产生的每条信息进行归类，基于信息流程模板对每条信息进行流转、分发和处理，并记录流转过程中的所有数据。

4.1 席位编配设计

为了能够使仿真产生的所有指挥信息能够顺利流转，需要对仿真系统中指挥机构的指挥车和席位进行编配，席位作为指挥车实体模型的一种属性进行描述，指挥车以装备实体模型的方式挂载到指挥实体上，指挥机构内部的席位编配数据结构设计如表1所示。

表1 指挥机构席位编配数据结构

其中，席位类别按照指挥所各要素所设置的功能席位来划分，席位状态分为作业状态、闲置状态、异常状态。在信息进行流转过程中，对接受席位的当前状态进行检测，如果其席位状态是闲置状态，则可以正常的流转；若席位状态是作业状态，则表示该席位被占用，需要排队等待信息处理完成，才可以继续流转。信息处理能力数组用来对席位能够处理的指挥信息类型进行约束和定义，并通过数值的方式描述当前席位对指定信息类型的综合能力，建立能力数值与信息处理时延的对应规则，作为指挥信息处理时延的依据。

4.2 指挥信息流程模板设计

对指挥信息流程模板进行设计，模板的数据结构如表2所示。

表2 信息流程模板数据结构

其中，信息类型分为情报信息、指控信息和协同信息。指挥所ID、指挥车ID、席位ID根据席位编配获得。信息处理时延是对信息在发送席位上完成处理的时间；信息传输时延则是描述两个席位间完成收发的消耗时间，这两个时间参数是由人工根据经验进行设置。

在席位编配方案的支持下，运用指挥信息流程模板编辑工具，对陆军部队作战指挥信息的典型流程进行抽象，完成图形化的信息流程模板生成，如图3所示，模板的数据按照表2数据结构记录为XML文件。

图3 指挥信息流程模板(局部)

4.3 服务模型设计

指挥信息流程服务模型主要功能是按照信息类型读取指挥信息流程模板，记录每类信息的流转走向和处理情况，并提供各类信息的查询服务。

服务模型的信息记录数据结构如表3所示。

表3 信息记录数据结构

其中，节点数组记录信息交互过程中所涉及各个席位的相关信息；信息传输状态包括：传输成功、在当前网络环境下无法将信息传递给目标、信息传输中链路中断导致信息传输失败、指挥席位处理信息失败导致指挥信息流转失败。

4.4 模型处理过程

指挥信息流程模型的处理过程如图4所示。

图4 指挥信息流程模型处理过程

4.5 指挥信息流程显示设计

为了能更加清晰的展现指挥信息流程的全过程，更好分析指挥信息流转过程中存在的问题，对指挥信息流程的显示进行设计如下：

1)指挥关系拓扑结构显示

主要显示各级指挥所之间、指挥所与下级兵力实体之间的关系，通过指挥关系数据实现。

2)指挥所内部组织结构

显示指挥所及其席位的配置组成，通过指挥所席位配置数据以及席位角色数据实现。

3)指挥信息逻辑流程

指挥信息逻辑数据，格式：业务类型、发送隶属方、发送指挥所名称、发送席位名称、接收隶属方、接收指挥所名称、接收席位名称、流转指挥所名称、流转席位名称等。

4)指挥信息交互流程

指挥信息交互数据，格式：发送时间、发送隶属方、发送指挥所、发送席位、接收时间、接收隶属方、接收指挥所、接收席位、业务类型、指令类型、流转席位信息列表(流转指挥所、流转席位、处理时间、处理时长)。

5 评估指标分析

指挥信息流程模型是从情报信息流、指控信息流和协同信息流等多类信息的角度来分析陆军部队进行作战指挥活动时的信息流转相关情况，并从这三个方面来共同描述作战指挥活动的实施情况，因此，从指控域、协同域和情报域对指挥信息流转情况进行分析评估。指控域重点关注作战过程中指挥控制信息在作战指挥活动过程中所表现出来的效能[11]，评估的对象主要是指挥者与被指挥者以及两者之间指控信息流，主要从指控网络静态平均联通率、指控信息时效性以及指控信息到达率三个方面进行评价。协同域重点关注作战过程中组织协同信息在作战指挥活动过程中所表现出来的效能，评估的对象主要是协同发起者与被协同者以及联系两者之间关系的协同信息流，主要从协同网络静态平均联通率、协同信息传输时效性以及协同信息到达率三个方面进行评价。情报域关注作战过程中情报信息在作战指挥活动过程中所表现出来的效能，评估的对象主要是情报收集者、情报处理者、情报分发者和情报用户，以及它们之间的情报信息流，主要从指情报生成效率、情报共享效率以及情报信息到达率三个方面进行评价。