作戰(zhàn)體系評(píng)估模型構(gòu)建研究

何 榕，常 壯，于皓澤

(航天工程大學(xué)，北京 101416)

作戰(zhàn)體系作為支撐體系作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，對(duì)于戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)具有非常重要的作用。為打贏未來(lái)聯(lián)合作戰(zhàn)和全域作戰(zhàn)，需要構(gòu)建具有中國(guó)特色的現(xiàn)代化作戰(zhàn)體系。其中如何評(píng)估作戰(zhàn)體系是困擾科研工作者的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。作戰(zhàn)體系評(píng)估模型作為開(kāi)展作戰(zhàn)體系評(píng)估的基礎(chǔ)，本文將其作為研究和解決作戰(zhàn)體系評(píng)估的關(guān)鍵和重點(diǎn)問(wèn)題之一。

1 作戰(zhàn)體系評(píng)估的內(nèi)涵

作戰(zhàn)體系評(píng)估是以作戰(zhàn)體系為研究對(duì)象的評(píng)估實(shí)踐活動(dòng)。它雖然以作戰(zhàn)體系為研究對(duì)象，但是具有更廣的內(nèi)涵。在關(guān)注作戰(zhàn)系統(tǒng)的同時(shí)，作戰(zhàn)體系評(píng)估還需要關(guān)注作戰(zhàn)單元和作戰(zhàn)要素。這既包括武器裝備，也包括操作武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)人員，體現(xiàn)了人與裝備的結(jié)合，關(guān)注了人與裝備的結(jié)合方式[1]。

因此，作戰(zhàn)體系評(píng)估既包括作戰(zhàn)體系整體能力的評(píng)估，也包括作戰(zhàn)體系重點(diǎn)能力的評(píng)估。

首先，作戰(zhàn)體系評(píng)估要從宏觀的角度看待作戰(zhàn)體系，將作戰(zhàn)體系看成一個(gè)整體，強(qiáng)調(diào)作戰(zhàn)體系的整體運(yùn)用，評(píng)估作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)體系的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、作戰(zhàn)體系的重心等。其次，在特定的作戰(zhàn)背景下，作戰(zhàn)體系評(píng)估還要重點(diǎn)關(guān)注作戰(zhàn)體系特定的作戰(zhàn)能力，如在制空作戰(zhàn)中，需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)空中進(jìn)攻能力；在太空作戰(zhàn)中，需要重點(diǎn)關(guān)注航天偵察和衛(wèi)星通信能力；在防空作戰(zhàn)中，需要重點(diǎn)關(guān)注防空反導(dǎo)能力等。

作戰(zhàn)體系評(píng)估既包括作戰(zhàn)體系的靜態(tài)作戰(zhàn)能力的評(píng)估，也包括作戰(zhàn)體系動(dòng)態(tài)運(yùn)用效能的評(píng)估。通過(guò)對(duì)作戰(zhàn)體系靜態(tài)作戰(zhàn)能力的評(píng)估，可以在制定作戰(zhàn)體系建設(shè)規(guī)劃時(shí)，優(yōu)化和完善作戰(zhàn)體系的基本構(gòu)成、裝備的作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)裝備的建設(shè)需求等。通過(guò)評(píng)估作戰(zhàn)體系的動(dòng)態(tài)運(yùn)用效能，評(píng)估體系作戰(zhàn)中各作戰(zhàn)系統(tǒng)的運(yùn)用方式、作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)行動(dòng)的作戰(zhàn)效果等[2]，優(yōu)化作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)短板與弱項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)體系整體作戰(zhàn)能力的提升。

2 作戰(zhàn)體系評(píng)估模型構(gòu)建

基于對(duì)作戰(zhàn)體系評(píng)估的基本理解，本文從作戰(zhàn)體系的完備性和作戰(zhàn)體系效能兩個(gè)維度對(duì)作戰(zhàn)體系進(jìn)行評(píng)估。其中，體系完備性重點(diǎn)考察主戰(zhàn)力量完備性、支撐系統(tǒng)完備性、后勤保障完備性；體系效能重點(diǎn)考察體系模式優(yōu)勝性、體系化集成能力、體系目標(biāo)滿足度等。在此基礎(chǔ)上，本文從體系構(gòu)建、體系運(yùn)行、體系運(yùn)用三個(gè)角度設(shè)計(jì)評(píng)估模型體系，為開(kāi)展作戰(zhàn)體系評(píng)估活動(dòng)提供支撐。

2.1 體系構(gòu)建模型

根據(jù)各類(lèi)作戰(zhàn)體系的典型作戰(zhàn)樣式，按照一般作戰(zhàn)樣式的基本流程，針對(duì)作戰(zhàn)過(guò)程中的偵(偵察預(yù)警)、控(指揮控制)、打(火力打擊)、保(包括作戰(zhàn)保障、后勤保障、裝備保障、人員保障等)、動(dòng)(機(jī)動(dòng)投送)、防(防御防守)、擾(電子干擾)、支(作戰(zhàn)支援)、評(píng)(評(píng)估反饋)等維度(這些維度可根據(jù)具體作戰(zhàn)樣式進(jìn)行適當(dāng)排列組合)，分析各維度中所涉及的作戰(zhàn)實(shí)體要素和基本作戰(zhàn)單元，輸出作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)圖。同時(shí)，與理想條件下作戰(zhàn)體系要素情況進(jìn)行對(duì)比，得出目標(biāo)作戰(zhàn)體系完整度結(jié)論。主要通過(guò)設(shè)計(jì)體系完備性模型和維度完整性模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，即

(1)

(2)

式(1)中，Qi為各維度的權(quán)重，式(2)中維度要素值還可以再分解聚合，如偵察部分的要素值可以分解為多種偵察裝備及對(duì)不同類(lèi)型目標(biāo)的偵察能力，并對(duì)其進(jìn)行綜合，因此，Pj為各維度要素再拆解要素的權(quán)重。

2.2 體系運(yùn)行模型

模型主要用于厘清作戰(zhàn)體系內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)理和決策流程，按照OODA(“偵察-判斷-決策-行動(dòng)”)關(guān)系等進(jìn)行描述，從態(tài)勢(shì)感知、信息融合到指揮決策、行動(dòng)控制、支援保障、評(píng)估反饋等流程機(jī)制對(duì)作戰(zhàn)體系進(jìn)行抽象，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建模和關(guān)聯(lián)度分析，分析作戰(zhàn)體系關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)ψ鲬?zhàn)體系信息鏈路的通暢性、抗毀性等進(jìn)行分析和評(píng)估，同時(shí)繪制出體系信息流轉(zhuǎn)圖和交互圖。這主要通過(guò)設(shè)計(jì)作戰(zhàn)體系信息鏈路通暢性模型、抗毀性模型和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分析模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1)作戰(zhàn)體系的信息鏈路通暢性模型

這里用OODA環(huán)時(shí)間說(shuō)明作戰(zhàn)體系的信息鏈路通暢性。假設(shè)作戰(zhàn)體系完成觀察、判斷、決策、行動(dòng)等各階段任務(wù)所需平均時(shí)間定義為Δt1、Δt2、Δt3、Δt4，即

TOODA=Δt1+Δt2+Δt3+Δt4

對(duì)應(yīng)于作戰(zhàn)體系超網(wǎng)絡(luò)，OODA環(huán)強(qiáng)調(diào)的是一個(gè)跨域的回路。作戰(zhàn)體系超網(wǎng)絡(luò)針對(duì)物理域、信息域與認(rèn)知域分別構(gòu)建交戰(zhàn)網(wǎng)、信息網(wǎng)和指控網(wǎng)[3]。定義λd和λf是物理域上作戰(zhàn)體系的機(jī)動(dòng)部署節(jié)奏和交戰(zhàn)節(jié)奏，λC2是認(rèn)知域上作戰(zhàn)體系定下作戰(zhàn)決心和作戰(zhàn)計(jì)劃的決策節(jié)奏，λT是信息域與物理域、認(rèn)知域的交互節(jié)奏。OODA環(huán)與體系作戰(zhàn)超網(wǎng)絡(luò)的映射關(guān)系如圖1所示，OODA環(huán)各階段所需時(shí)間如圖2所示。

圖1 OODA環(huán)與體系作戰(zhàn)超網(wǎng)絡(luò)的映射關(guān)系

圖2 OODA環(huán)各階段所需時(shí)間

基于作戰(zhàn)體系超網(wǎng)絡(luò)的指揮周期定義為

(3)

2)作戰(zhàn)體系抗毀性模型

平均聚類(lèi)系數(shù)(ACC)表示相互連接的鄰居節(jié)點(diǎn)比例在整個(gè)體系網(wǎng)絡(luò)中的平均值，描述了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖局部連通屬性[4]。通過(guò)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的聚類(lèi)系數(shù)求和，再根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量求平均即可得到ACC。

對(duì)于一個(gè)具有N個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)而言，其ACC可以計(jì)算如下：

(4)

在式(4)中，mi代表網(wǎng)絡(luò)中的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)中的直接相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)目，epq為鄰居p和q(節(jié)點(diǎn)vp和vq)之間的一跳連接，E為所有邊的集合。因此，該求和公式表示在nmi個(gè)鄰居之間總的鄰居連接數(shù)目除以這些鄰居間最大可能的連接數(shù)目。在公式(4)中，2是因?yàn)檫B接的雙向特征(對(duì)于有向連接，在任意nmi個(gè)鄰居之間可能形成的連接數(shù)目為[nmi×(nmi-1)]，對(duì)于作戰(zhàn)體系的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，存在一些有向連接節(jié)點(diǎn)，就需要對(duì)其進(jìn)行特殊處理)。然而，對(duì)于只有一個(gè)鄰居的節(jié)點(diǎn)，其ACC值被定義為0。

該算法需要分別計(jì)算體系節(jié)點(diǎn)被毀后，體系的平均ACC值與原始體系平均ACC值的比值為

(5)

3)作戰(zhàn)體系關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分析模型

該分析主要是針對(duì)體系A(chǔ)CC進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出單個(gè)節(jié)點(diǎn)被毀后的體系A(chǔ)CC，最小的即為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，依次可以得到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)排序，即

(6)

2.3 體系運(yùn)用模型

本文分別從作戰(zhàn)體系中偵(偵察預(yù)警)、控(指揮控制)、打(火力打擊)、保(包括作戰(zhàn)保障、后勤保障、裝備保障、人員保障等)、動(dòng)(機(jī)動(dòng)投送)、防(防御防守)、擾(電子干擾)、支(作戰(zhàn)支援)、評(píng)(評(píng)估反饋)等維度，選取各維度的關(guān)鍵能力指標(biāo)，分別設(shè)計(jì)體系建設(shè)效益指數(shù)模型和體系作戰(zhàn)效能指數(shù)模型。

1)以作戰(zhàn)需求和任務(wù)牽引為標(biāo)準(zhǔn)，將當(dāng)前作戰(zhàn)體系各維度實(shí)際建設(shè)水平與需求目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得出作戰(zhàn)體系各維度關(guān)鍵能力指標(biāo)的建設(shè)效益指數(shù)，以偵察維度關(guān)鍵能力作戰(zhàn)指標(biāo)為例，計(jì)算如下：

(7)

其他維度以此類(lèi)推，在此基礎(chǔ)上得出體系建設(shè)效益指數(shù)：

E建=∑βiWi

(8)

2)以典型場(chǎng)景下攻防對(duì)抗為背景，將當(dāng)前作戰(zhàn)體系各維度作戰(zhàn)能力指標(biāo)與實(shí)際建設(shè)水平進(jìn)行對(duì)比，得出作戰(zhàn)體系各維度關(guān)鍵能力指標(biāo)的作戰(zhàn)效能指數(shù)[5]，在偵察維度關(guān)鍵能力作戰(zhàn)指標(biāo)為例，計(jì)算如下：

(9)

其他維度以此類(lèi)推，在此基礎(chǔ)上得出體系作戰(zhàn)效能指數(shù)：

E戰(zhàn)=∑βiWi

(10)

3 作戰(zhàn)體系評(píng)估模型應(yīng)用案例

3.1 作戰(zhàn)背景

在天基信息支援反航母作戰(zhàn)中，戰(zhàn)略級(jí)指揮中心通過(guò)通信衛(wèi)星向戰(zhàn)區(qū)指揮中心下達(dá)打擊某航母作戰(zhàn)命令。根據(jù)戰(zhàn)略級(jí)指揮中心作戰(zhàn)命令，戰(zhàn)區(qū)級(jí)指揮中心通過(guò)通信衛(wèi)星向某導(dǎo)彈部隊(duì)指揮機(jī)構(gòu)下達(dá)作戰(zhàn)命令。某導(dǎo)彈部隊(duì)指揮機(jī)構(gòu)按照作戰(zhàn)命令，利用導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)快速定位定向設(shè)備，待命實(shí)施導(dǎo)彈打擊任務(wù)。戰(zhàn)區(qū)級(jí)指揮中心向太空行動(dòng)控制中心提出引導(dǎo)打擊某航母?jìng)刹煨枨?。太空行?dòng)控制中心通過(guò)通信衛(wèi)星將航母目標(biāo)偵察數(shù)據(jù)傳至戰(zhàn)區(qū)級(jí)指揮中心和某導(dǎo)彈部隊(duì)指揮機(jī)構(gòu)。導(dǎo)彈部隊(duì)接收目標(biāo)指示數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編程和裝訂導(dǎo)彈彈道數(shù)據(jù)，實(shí)施導(dǎo)彈發(fā)射。導(dǎo)彈發(fā)射升空后，按預(yù)定彈道飛向目標(biāo)，飛行過(guò)程中采用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星制導(dǎo)，以提高導(dǎo)彈武器的命中精度。

3.2 體系構(gòu)建模型評(píng)估

具體作戰(zhàn)要素、實(shí)體要素、數(shù)量規(guī)模等參數(shù)值評(píng)估如表1所示。

表1 作戰(zhàn)要素、實(shí)體要素、數(shù)量規(guī)模等參數(shù)值評(píng)估

3.3 體系運(yùn)行模型評(píng)估

1)指揮流程圖

指揮流程如圖3所示。

2)信息鏈路通暢性評(píng)估

超網(wǎng)絡(luò)指揮周期如圖4所示。

T=60+30+60+300+60+110+30=650

(5)

注：各實(shí)體要素之間的交互時(shí)間通過(guò)仿真計(jì)算所得，由于本文重點(diǎn)研究評(píng)估方法，仿真演示過(guò)程部分在本文中省略。

3)體系抗毀性評(píng)估

圖3 樹(shù)狀指揮流程圖

圖4 超網(wǎng)絡(luò)指揮周期

其中，已經(jīng)明確單向連接的關(guān)系已經(jīng)減除。

4)體系關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分析

各節(jié)點(diǎn)被毀后的體系A(chǔ)CC計(jì)算結(jié)果分別如下：

ACC={0.47,0.44,0.41,0.35,0.41,0.47,0.47,0.47,0.38,0.56,0.61,0.60}

式中，體系A(chǔ)CC分別對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為：無(wú)損毀、戰(zhàn)略指揮中心、戰(zhàn)區(qū)指揮中心、太空行動(dòng)控制中心、導(dǎo)彈部隊(duì)指揮機(jī)構(gòu)、Ⅰ型反艦彈道導(dǎo)彈、Ⅱ型反艦彈道導(dǎo)彈、偵察衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星、地面站、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星。

將其按關(guān)鍵程度由高到低排序?yàn)椋禾招袆?dòng)控制中心、中繼衛(wèi)星、戰(zhàn)區(qū)指揮中心、導(dǎo)彈部隊(duì)指揮機(jī)構(gòu)、戰(zhàn)略指揮中心、Ⅰ型反艦彈道導(dǎo)彈、Ⅱ型反艦彈道導(dǎo)彈、偵察衛(wèi)星、地面站、導(dǎo)航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星。

3.4 體系運(yùn)用模型評(píng)估

評(píng)估結(jié)果如表2所示。

表2 體系評(píng)估結(jié)果

1)體系建設(shè)效益指數(shù)

天基信息支援反航母作戰(zhàn)建設(shè)效益計(jì)算如下：

2)體系作戰(zhàn)效能指數(shù)

天基信息支援反航母作戰(zhàn)效能指數(shù)計(jì)算如下：

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從作戰(zhàn)體系評(píng)估的內(nèi)涵出發(fā)，從作戰(zhàn)體系的完備性和作戰(zhàn)體系效能兩個(gè)維度進(jìn)行作戰(zhàn)體系評(píng)估，設(shè)計(jì)作戰(zhàn)體系構(gòu)建、體系運(yùn)行、體系運(yùn)用三個(gè)角度的作戰(zhàn)體系評(píng)估模型，并通過(guò)天基信息支援反航母作戰(zhàn)案例進(jìn)行模型的實(shí)踐運(yùn)用，為作戰(zhàn)體系評(píng)估的相關(guān)研究提供參考和方法支持。