推動軍事運籌學在軍事航天領域的創(chuàng)新發(fā)展

常顯奇

（裝備指揮技術學院，北京101416）

隨著高技術在戰(zhàn)爭中的應用，一場以信息化為主導的軍事變革正向聯(lián)合作戰(zhàn)的各個維度發(fā)展，軍事運籌學在未來信息化作戰(zhàn)背景下正孕育著一次大的突破，學科建設與發(fā)展面臨重要的歷史機遇，同時也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)[1，2，3]。近年來，軍內外相關專家從多個不同視角探討了軍事運籌學建設與發(fā)展中的相關問題，文獻[4]研究并提出了一些當前軍事運籌學遇到的突出問題：不適應問題、難以應用問題、不好用問題、與實際脫節(jié)問題和學科特色問題等；文獻[5]等從軍事運籌學教學改革的角度，指出了軍事運籌學教學中存在的問題：教學內容不恰當、教學方法不科學和實用性不強等。因此，本文以信息化條件下軍事運籌學在軍事航天領域的創(chuàng)新發(fā)展為主題，從軍事運籌學學科建設與發(fā)展的宏觀層面上，結合理論方法的創(chuàng)新發(fā)展、擴展實踐應用及學科建設的教學改革和高素質新型指揮技術人才培養(yǎng)，研究并回答軍事航天特色領域軍事運籌學發(fā)展什么、怎么發(fā)展的問題。

1 軍事運籌學在軍事航天領域的應用概況

1.1 軍事運籌學在航天裝備發(fā)展中的應用

軍事運籌學在航天裝備發(fā)展中的應用主要包括在立項與研制前分析航天裝備的軍事需求，評估航天裝備的預期作戰(zhàn)效能以及航天裝備體系效能。

目前，對航天裝備的軍事需求分析主要采用的是定性分析方法，少有定量分析方法。在評估航天裝備的預期作戰(zhàn)效能方面目前采用的方法主要包括解析計算方法（如蘭徹斯特方程等）、基于指標體系的綜合評估方法（如多屬性效用分析、模糊綜合評判、價值中心法等）和基于仿真的方法。其中，解析計算方法需要確定航天裝備的各項技術指標對作戰(zhàn)效能的影響關系，建立數(shù)學模型，而航天裝備涉及的分系統(tǒng)多、作戰(zhàn)運用環(huán)境復雜、相互之間關系復雜，所建數(shù)學模型應能充分反映這些因素。目前解析方法還難以對航天裝備作戰(zhàn)效能進行評估；基于指標體系的綜合評估方法主要是建立航天裝備作戰(zhàn)效能指標體系，并在獲取底層指標值的基礎上經過綜合得到綜合的作戰(zhàn)效能，該方法的主觀性較強，評估結果不易解釋，對指標間的影響關系及動態(tài)性考慮不足，因此難以適合航天裝備作戰(zhàn)效能評估；基于仿真的方法是指用建模仿真技術建立系統(tǒng)的仿真模型并進行仿真實驗，由實驗得到系統(tǒng)數(shù)據，經過統(tǒng)計處理后得到效能指標評估值[6]?；诜抡娴姆椒ㄊ窃u估航天裝備作戰(zhàn)效能的有效方法，目前已運用于航天裝備作戰(zhàn)效能評估。在航天裝備體系效能評估方面主要采用的方法包括系統(tǒng)動力學方法、探索性仿真分析方法以及基于Agent建模仿真方法等。這些方法的應用都離不開可信的模型，目前所建模型在可信性、實用性方面還存在差距，如運用系統(tǒng)動力學方法中建立變量之間微分方程時往往帶有一定的主觀性；探索性分析方法中從底層模型向高層模型聚合建立多分辨率模型時也是基于經驗知識或假設條件實現(xiàn)的，還不能很好地反映實際問題中復雜的相互影響關系。

1.2 軍事運籌學在軍事航天試驗任務中的應用

運籌學在軍事航天試驗中的應用主要包括航天裝備試驗計劃制定、航天裝備試驗測控資源調度和航天裝備試驗評估等。目前航天裝備試驗計劃制定主要采用網絡計劃圖方法，通過網絡計劃圖可以清晰表示各項工作之間的先后順序及每項工作所需的時間或費用。航天裝備試驗測控資源調度目前采用的方法主要是建立問題的規(guī)劃模型，采用遺傳算法、啟發(fā)式搜索算法等進行模型求解。在航天裝備試驗過程中，有限的測控資源不僅要保障試驗任務的順利進行，還需要監(jiān)測其它在軌航天裝備的狀態(tài)，而且在試驗過程中存在許多不確定性因素。如何在規(guī)劃調度模型中綜合考慮這些復雜動態(tài)因素是航天裝備試驗測控資源調度有待解決的問題。航天裝備試驗評估目前采用的方法主要是在關鍵節(jié)點比較試驗得到的功能性能指標與相應的設計指標。

1.3 軍事運籌學在空間作戰(zhàn)中的應用

空間作戰(zhàn)，是為爭奪、保持和利用制天權而進行的一系列作戰(zhàn)行動。空間作戰(zhàn)作為一種嶄新的作戰(zhàn)樣式，其作戰(zhàn)目標及作戰(zhàn)方式的選擇、作戰(zhàn)方案評估優(yōu)化、作戰(zhàn)任務規(guī)劃等都需要運籌學理論與方法的支撐。目前關于空間作戰(zhàn)方案評估優(yōu)化所采用的方法主要是靜態(tài)評估方法，所用模型有一定的局限性，考慮的因素還不夠全面。在空間作戰(zhàn)任務規(guī)劃方面主要進行了任務規(guī)劃算法研究，在任務規(guī)劃建模方面還存在一定差距。

2 信息化條件下軍事運籌學在軍事航天領域面臨的主要挑戰(zhàn)

2.1 軍事航天對軍事運籌學理論方法創(chuàng)新提出特殊要求

軍事航天具有高技術、高消費、高難度等特點，且戰(zhàn)場遠離地球，作戰(zhàn)環(huán)境復雜，不確定性因素多。軍事航天對軍事運籌學理論方法的特殊要求主要包括以下幾個方面：

（1）軍事航天作戰(zhàn)運籌分析模型復雜。軍事航天作戰(zhàn)運籌分析需要建立不同分辨率的數(shù)學模型。這些模型約束條件眾多，相互之間影響關系復雜，目前常規(guī)運籌方法難以適用。

（2）模型求解算法效率要求更高。軍事航天作戰(zhàn)運籌分析模型維度多、計算精度要求高，造成模型計算量巨大，現(xiàn)有求解算法效率無法滿足要求，需要提出新的智能算法。

（3）模型驗證困難。在軍事航天領域內開展軍事運籌理論方法研究，既難以在實際物理空間內進行，也難以承受實際物理空間的作戰(zhàn)試驗與訓練所需成本，模型驗證困難。

2.2 信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)對軍事運籌學的應用提出新要求

軍事運籌學是軍事科學的技術理論層次。裝備作戰(zhàn)運用是軍事運籌學研究的重要領域。信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)是未來主要作戰(zhàn)樣式。航天裝備在信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中具有重要的地位與作用。因為，戰(zhàn)場的指揮控制、通信聯(lián)絡、戰(zhàn)場數(shù)據庫、用戶終端等各個系統(tǒng)都離不開空間系統(tǒng)的支持，重大信息作戰(zhàn)行動也須通過空間系統(tǒng)來實施。航天裝備既是獲取戰(zhàn)場信息的主要手段，也是指揮控制系統(tǒng)的神經中樞，還是遠程精確打擊武器的效能倍增器。航天裝備全面支持戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術各個層次作戰(zhàn)行動，進入各類作戰(zhàn)單元[7]。遂行聯(lián)合作戰(zhàn)已不能沒有航天裝備的支援與保障，有效地組織運用航天裝備是發(fā)揮聯(lián)合作戰(zhàn)效用的關鍵。信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中航天裝備運用的關鍵問題對軍事運籌學提出了新要求。信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中航天裝備運用的關鍵問題主要有以下幾個方面：

（1）科學合理的任務規(guī)劃是航天裝備發(fā)揮最大效用的前提。航天裝備的任務規(guī)劃主要包括兩個層次：一是為多個航天裝備進行任務分派，即將有限的航天裝備資源分配到不同的時間段上訪問不同的目標區(qū)域；二是對單個航天裝備的工作程序（如機動、調姿、采集信息、傳輸信息、接收信息等）進行規(guī)劃。航天裝備資源有限，且其運行速度快、訪問目標區(qū)域時間短、執(zhí)行任務的機會轉瞬即逝。因此，必須通過科學合理的任務規(guī)劃提高航天裝備的工作效率。

（2）為作戰(zhàn)指揮提供高效穩(wěn)定的信息保障是聯(lián)合作戰(zhàn)中航天裝備的任務重點。在作戰(zhàn)系統(tǒng)中，指揮為第一要素。作戰(zhàn)指揮是軍隊形成整體力量的“粘合劑”，是高技術武器發(fā)揮作用的關鍵因素，是戰(zhàn)斗力的增減器。而實施高效作戰(zhàn)指揮的基礎是全面可靠的信息保障。航天裝備具有高邊疆、寬視野、不受國界限制等特點，在戰(zhàn)場信息獲取與傳輸方面具有巨大優(yōu)勢。因此，聯(lián)合作戰(zhàn)中航天裝備的重點是滿足作戰(zhàn)指揮需求，為作戰(zhàn)指揮提供高效穩(wěn)定的信息保障。

（3）協(xié)同運用是航天裝備發(fā)揮效能的關鍵。信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中航天裝備的協(xié)同運用包括兩個層次：一是航天裝備與其它裝備（如空中作戰(zhàn)裝備、海上作戰(zhàn)裝備、地面作戰(zhàn)裝備等）需要大力協(xié)同，航天裝備只有與其它裝備保持協(xié)同才能有效為其它裝備提供信息支援；二是不同航天裝備之間（如衛(wèi)星系統(tǒng)、地面測控系統(tǒng)、應用系統(tǒng)等）需要密切配合，衛(wèi)星系統(tǒng)在采集信息、傳輸信息、接收信息等過程中都離不開地面測控系統(tǒng)、應用系統(tǒng)等的支持。此外，多顆多種衛(wèi)星協(xié)同工作能夠實現(xiàn)優(yōu)勢互補。伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍投入了包括6顆成像偵察衛(wèi)星在內的90多顆各類軍用衛(wèi)星，另外還租用了IKONOS和Quick Rird2顆商用成像衛(wèi)星，形成了偵察衛(wèi)星與商用衛(wèi)星相結合、光學成像與雷達成像相配套的全天候、全天時、寬頻譜的綜合偵察能力。此外，美軍注重將成像偵察衛(wèi)星和電子偵察衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、導彈預警衛(wèi)星及各種保障衛(wèi)星結合使用，充分發(fā)揮它們的優(yōu)長，并與地面情報應用系統(tǒng)相貫通，形成集偵察監(jiān)視、信息傳輸、情報處理、作戰(zhàn)使用、打擊效果評估于一體的完整的航天偵察體系[8]。

2.3 軍事運籌研究成果亟待驗證

軍事航天的作戰(zhàn)性試驗投入大、風險高、政治敏感性強，因此關于軍事航天的運籌研究成果主要是理論研究和仿真研究。所取得的研究成果沒有經過實際檢驗，可信性不高。同樣，雖然目前采用評價方法所考慮的因素越來越全面，評價模型越建越復雜，但如何對評價結果的有效性、可信性進行驗證尚沒有完善的方法，沒有得到足夠的重視，得出的評價結果很難獲得廣泛的認可。這方面的工作還有待加強。為了使軍事運籌更好地為軍事航天發(fā)展服務，亟需對所取得的研究成果進行驗證。

3 信息化條件下軍事運籌學在軍事航天領域的創(chuàng)新方向

軍事運籌學是應用計算技術研究軍事問題的定量分析和決策優(yōu)化的理論和方法學科[9]。從這個定義出發(fā)，針對信息化條件下航天裝備建設與運用的需要，提出軍事運籌學在理論方法方面的發(fā)展方向主要包括以下幾個方面：

3.1 研究航天裝備體系效能評估方法為航天裝備論證提供科學決策依據

科學決策的實現(xiàn)需要以客觀依據為保障，需要對決策問題進行定性與定量分析。航天裝備建設具有難度高、風險大、建設周期長、投資巨大等特點。而且，航天裝備運行環(huán)境中不可預測因素多。因此，僅憑專家經驗很難為航天裝備論證提供科學決策依據，需要有可信的運籌分析方法預先進行效能評估研究。信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)強調體系與體系的對抗，因此在進行航天裝備論證時應從體系效能滿足軍事需求的角度出發(fā)。

3.2 研究試驗任務規(guī)劃與資源調度方法為航天裝備試驗組織指揮提供高效方案

航天裝備的高投入要求在試驗過程中確保萬無一失。而航天裝備試驗涉及的參試單位多、參試系統(tǒng)多，是一項復雜大系統(tǒng)。為了保證試驗任務的順利進行，確保試驗的高可靠性，需要高效可行的任務規(guī)劃算法進行航天裝備試驗的任務規(guī)劃和資源調度，確定科學的任務組織指揮方案。

3.3 研究航天裝備試驗評估方法為航天裝備定型與發(fā)展提供決策依據

航天裝備試驗持續(xù)時間長、涉及內容多、影響因素復雜。傳統(tǒng)評估方法沒有考慮多種復雜因素的影響，沒有考慮試驗環(huán)境中的不確定性，難以對航天裝備試驗進行全過程進行科學評估。對航天裝備試驗進行科學評估從而為航天裝備定型與發(fā)展提供決策依據需要針對航天裝備試驗的特點研究新的試驗評估方法或改進現(xiàn)有評估方法。

3.4 研究空間作戰(zhàn)任務規(guī)劃為航天裝備作戰(zhàn)運用提供優(yōu)化的方案

航天裝備資源有限且其作戰(zhàn)運用受特定規(guī)律約束，因此，為了最大限度發(fā)揮航天裝備的戰(zhàn)斗力需要制定優(yōu)化的作戰(zhàn)運用方案。航天裝備作戰(zhàn)運用方案主要包括任務規(guī)劃方案。航天裝備任務規(guī)劃與傳統(tǒng)的規(guī)劃問題有所不同，最明顯的不同是衛(wèi)星是圍繞著地球旋轉的，當任務可執(zhí)行時，又增加了一系列的約束。航天裝備任務規(guī)劃是動態(tài)的，受多種不確定因素的影響。同時，在信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中航天裝備的作戰(zhàn)運用離不開其他裝備的協(xié)同與配合。航天裝備任務規(guī)劃需要全面考慮各種影響因素。

3.5 深化空間作戰(zhàn)模擬模型的校驗方法研究，提高模型的可信性

軍事航天的特殊性使得作戰(zhàn)模擬成為研究空間作戰(zhàn)樣式與指揮程序、預測未來戰(zhàn)爭對航天裝備需求的主要方法。在這方面，我國軍事運籌界已經有了一些可喜的成績，但離實際需要還有距離，主要問題是模型校驗工作欠缺、模型可信度不高。因此，亟需深化空間作戰(zhàn)模擬模型的校驗方法研究，提高模型的可信性，使通過作戰(zhàn)模擬分析得出的結論真正能為決策服務。

4 措施與展望

針對軍事運籌學在軍事航天領域的創(chuàng)新發(fā)展，前文提出了需要創(chuàng)新的問題，但如何創(chuàng)新需要我們認真研究和科學試驗。下面提出幾點措施和展望供參考。

4.1 加強空間作戰(zhàn)實驗室（中心）建設

空間作戰(zhàn)實驗室（中心）的建設應緊緊圍繞信息化條件下軍事運籌學的創(chuàng)新發(fā)展?？臻g作戰(zhàn)實驗室（中心）是一個新生的事物，是最能體現(xiàn)信息化條件下軍事運籌學創(chuàng)新發(fā)展的一種組織形式。因此，在空間作戰(zhàn)實驗室（中心）建設中應自始至終把握對信息化條件下軍事運籌學的創(chuàng)新發(fā)展。

4.2 加強軍事航天領域軍事運籌研究成果轉化

軍事運籌學的根本宗旨是為解決軍事實際問題服務的。只有將航天裝備運籌研究成果應用于軍事航天建設與作戰(zhàn)運用的實際才能真正體現(xiàn)軍事運籌的價值，也才能促進軍事運籌學發(fā)展。因此，軍事航天領域軍事運籌所研究的問題應來源于軍事航天建設與發(fā)展的實際，同時研究的成果也應為軍事航天發(fā)展服務。

4.3 加強軍事運籌學與軍事航天學的聯(lián)合研究

軍事運籌是軍事科學中技術層次的學科，是為軍事學中其他學科提供技術理論支持或服務的。軍事航天學是在空間技術的基礎上，關于空間力量建設、發(fā)展和空間作戰(zhàn)的理論知識體系。軍事運籌學科的創(chuàng)新必須體現(xiàn)在對其他學科的服務上，反過來其創(chuàng)新也必須有軍事學各學科的參與與支持。推動軍事運籌學在航天領域的創(chuàng)新發(fā)展應加強軍事運籌學與軍事航天學的聯(lián)合研究。

4.4 加強人才培養(yǎng)

軍事運籌學是一門交叉性極強的學科，涉及軍事、數(shù)學、計算機技術、管理學、系統(tǒng)科學等，其創(chuàng)新發(fā)展急需大量具有多學科知識的復合型人才。與此同時，還要發(fā)揮年輕科研骨干的作用。年輕人具有思維敏捷、接受新事物快，基礎好的優(yōu)勢，充分發(fā)揮年輕科研骨干的作用，能夠有效促進軍事運籌學在軍事航天領域的創(chuàng)新發(fā)展。

5 結束語

盡管軍事運籌研究在軍事航天領域的創(chuàng)新發(fā)展面臨多方面挑戰(zhàn)，但目前也存在諸多有利條件。首先，軍事運籌學界和軍事航天學界的專家學者近年來提出了大量推動學科創(chuàng)新發(fā)展的建議，拓展了信息化條件下軍事運籌學在軍事航天領域的創(chuàng)新發(fā)展。其次我們在軍事航天領域已培養(yǎng)了一支高層次、年輕的軍事運籌研究的人才隊伍。我們相信，信息化條件下軍事航天領域中軍事運籌研究一定會走上又好又快的軌道，一定會得到多方面、全方位的創(chuàng)新發(fā)展。

1 江敬灼.軍事運籌研究的創(chuàng)新與發(fā)展[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2003，17（2）：2—4.

2 趙姝淳.軍事運籌學學科發(fā)展的幾個問題[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2005，19（1）：14—17.

3 趙曉哲，郭銳.軍事系統(tǒng)的研究與復雜性科學[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2006，20（2）：3—6.

4 畢義明，楊萍，劉穎.關于軍事運籌學學科發(fā)展問題的探討[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2007，21（3）：3—7.

5 深化軍事運籌學教學改革的思考與實踐[J].海軍工程大學學報，2007，4（4）：47—50.

6 王震雷，羅雪山.網絡中心作戰(zhàn)體系效能評估方法初探[J].指揮控制與仿真，2006，28（3）：20—24.

7 王兆耀.軍事航天技術及其發(fā)展[J].航天器工程，2008，17（1）：12—17.

8 高慶軍.高技術局部戰(zhàn)爭航天偵察的特點和局限性[J].裝備指揮技術學院學報，2005，16（1）：52—56.

9 許誠，李善高，鄒強.軍事需求對我國軍事運籌學科發(fā)展提出的要求[C]//中國運籌學會第六屆學術交流會論文集.長沙，2000：166—172.