基于CAS理論的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮優(yōu)化控制問題研究*

王 瑋，葉 強(qiáng)，王 磊，趙建華

（1.海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116013；2.解放軍91959部隊(duì)司令部，海南 三亞 572000）

基于CAS理論的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮優(yōu)化控制問題研究*

王 瑋1，葉 強(qiáng)2，王 磊1，趙建華1

（1.海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116013；2.解放軍91959部隊(duì)司令部，海南 三亞 572000）

針對當(dāng)前提高基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力客觀要求，運(yùn)用復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)理論分析了信息化條件下的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制問題，提出了基于CAS理論的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)模型，并給出了信息化條件下編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策流程，從而為有效構(gòu)建信息化編隊(duì)作戰(zhàn)指揮體系、提高作戰(zhàn)指揮能力奠定了理論基礎(chǔ)。

體系作戰(zhàn)，復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)，指揮控制，作戰(zhàn)決策，結(jié)構(gòu)模型

0 引言

信息化作戰(zhàn)是體系與體系的對抗。其中，戰(zhàn)場制信息權(quán)成為取得戰(zhàn)斗勝利的首要條件，目的是獲得決策優(yōu)勢，進(jìn)而取得戰(zhàn)場控制權(quán)。由于信息化作戰(zhàn)要求作戰(zhàn)指揮應(yīng)具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，因此，如何在信息化作戰(zhàn)中提高己方作戰(zhàn)指揮控制能力就成為了各國競相研究的一個(gè)重要領(lǐng)域［1-3］。

從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)是一個(gè)復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)（Complex Adaptive System，CAS），作戰(zhàn)主體的自適應(yīng)性造就了系統(tǒng)的復(fù)雜性［4-5］；目前，從復(fù)雜自適應(yīng)視角來研究信息化條件下的作戰(zhàn)指揮問題，已經(jīng)取得了一定的成果［6-7］。本文以現(xiàn)代海戰(zhàn)為背景，針對當(dāng)前海上編隊(duì)作戰(zhàn)的實(shí)際情況，運(yùn)用復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)理論，對信息化條件下的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮優(yōu)化控制問題進(jìn)行了研究；在此基礎(chǔ)上，針對信息化作戰(zhàn)指揮控制的核心環(huán)節(jié)，又進(jìn)一步研究了信息化條件下編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策問題，并給出了作戰(zhàn)指揮決策流程，從而為海上編隊(duì)有效提高基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力奠定了理論基礎(chǔ)，研究成果具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)代海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制的特點(diǎn)分析

信息化戰(zhàn)爭與傳統(tǒng)的機(jī)械化戰(zhàn)爭相比，在作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)過程以及作戰(zhàn)理論等方面都有著很大不同?，F(xiàn)代海上編隊(duì)作戰(zhàn)是基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)，編隊(duì)內(nèi)各種作戰(zhàn)平臺(tái)在先進(jìn)信息技術(shù)的支持下連接起來，構(gòu)成了一個(gè)相互之間具有有機(jī)聯(lián)系的整體作戰(zhàn)的復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)。在這個(gè)復(fù)雜大系統(tǒng)中，各艦艇之間可以完全實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息互通和共享，作戰(zhàn)指揮人員能夠全面、及時(shí)掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，整個(gè)艦艇編隊(duì)在編隊(duì)指揮所的統(tǒng)一組織指揮下，化“信息優(yōu)勢”為“決策優(yōu)勢”，通過有效的作戰(zhàn)指揮控制活動(dòng)，充分發(fā)揮各參戰(zhàn)兵力和武器單元的整體作戰(zhàn)能力，共同完成上級(jí)下達(dá)的各項(xiàng)對海、防空和反潛作戰(zhàn)任務(wù)。因此，從系統(tǒng)的角度分析，信息化條件下的海上編隊(duì)作戰(zhàn)體系是由“無縫隙”連接的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即基礎(chǔ)信息網(wǎng)、情報(bào)探測網(wǎng)、指揮控制系統(tǒng)以及火力打擊網(wǎng)所組成。其中，信息網(wǎng)是構(gòu)成整個(gè)編隊(duì)作戰(zhàn)體系的基礎(chǔ)，它將編隊(duì)各種作戰(zhàn)平臺(tái)上的傳感器、軟硬抗擊武器以及作戰(zhàn)指揮中心連成一體，通過指揮控制系統(tǒng)支持各作戰(zhàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)擁有高速通道、共享實(shí)時(shí)信息；情報(bào)探測網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)對敵、我目標(biāo)進(jìn)行搜索探測，提供情報(bào)和信息感知功能；指揮控制系統(tǒng)主要輔助戰(zhàn)場指揮人員進(jìn)行指揮、控制、決策、通信，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場自動(dòng)化管理；火力打擊網(wǎng)主要是對目標(biāo)進(jìn)行各種軟、硬火力打擊，直接施加作戰(zhàn)影響。

CAS理論認(rèn)為，系統(tǒng)中的自適應(yīng)是客觀存在的，由此造就了系統(tǒng)的復(fù)雜性［1，4］。而所謂自適應(yīng)，是指主體能夠與環(huán)境以及其他主體進(jìn)行交互作用，根據(jù)環(huán)境的變化自行作出反應(yīng)和調(diào)整，以適應(yīng)新環(huán)境的一種特征?；诖耍治鲂畔⒒瘲l件下海上編隊(duì)作戰(zhàn)體系，在這個(gè)復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)中，指揮實(shí)體（艦艇作戰(zhàn)指揮中心、編隊(duì)指揮所）是具有自適應(yīng)性的、能動(dòng)的主體。體系作戰(zhàn)的自適應(yīng)性主要體現(xiàn)在指揮控制活動(dòng)中，指揮控制本質(zhì)上就是一個(gè)不斷適應(yīng)環(huán)境變化的過程。在此過程中，各主體主動(dòng)交互、主動(dòng)響應(yīng)，協(xié)調(diào)與協(xié)作，適時(shí)地動(dòng)態(tài)反應(yīng)——根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢變化調(diào)整行動(dòng)計(jì)劃，最終形成同步行動(dòng)、緊密協(xié)同的整體作戰(zhàn)效果。

信息化作戰(zhàn)強(qiáng)調(diào)對整個(gè)戰(zhàn)場態(tài)勢的控制，而不是單對物質(zhì)、能量和信息“三流”的控制。為了能對瞬息萬變的戰(zhàn)場態(tài)勢做出最迅速的反應(yīng)，這就要求作戰(zhàn)指揮應(yīng)具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2 基于CAS理論的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)模型

由于傳統(tǒng)的指揮控制手段、方法已經(jīng)無法適應(yīng)信息化作戰(zhàn)實(shí)際需求，創(chuàng)新作戰(zhàn)理論就成為了必然。1999年，美軍提出“快速?zèng)Q定性作戰(zhàn)”（Rapid Decisive Operations）理論，并在伊拉克戰(zhàn)爭中經(jīng)過了實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)［1］。“快速?zèng)Q定性作戰(zhàn)”理論的基礎(chǔ)是CAS理論。它從復(fù)雜自適應(yīng)性這一嶄新視角來研究問題，提出“現(xiàn)代戰(zhàn)爭是復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)之間的對抗，通過提高己方的OODA（觀察-判斷-決策-行動(dòng)）循環(huán)速度，攻擊敵方復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)的自適應(yīng)性，可以達(dá)到作戰(zhàn)勝利目的”。

OODA描述了指揮控制的連續(xù)特性，把它看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)的反饋系統(tǒng)，從而揭示了復(fù)雜作戰(zhàn)行為的內(nèi)在規(guī)律——將己方的意志強(qiáng)加于對方，取得戰(zhàn)場控制權(quán)。因此，為了對海上編隊(duì)進(jìn)行有效的信息化作戰(zhàn)指揮控制，本文結(jié)合當(dāng)前海上編隊(duì)作戰(zhàn)的實(shí)際情況，基于CAS理論的觀點(diǎn)，采用“快速?zèng)Q定性作戰(zhàn)”理論的OODA描述，給出了圖1所示的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，它以網(wǎng)絡(luò)化的編隊(duì)通信網(wǎng)為基礎(chǔ)，以區(qū)域無縫的情報(bào)探測網(wǎng)絡(luò)為耳目，以編隊(duì)火力和綜合電子對抗技術(shù)為主要打擊手段，以信息化指揮控制體系為核心，按照OODA循環(huán)過程高度耦合而成。

在圖1中，OODA的前兩個(gè)階段常被稱為戰(zhàn)場情報(bào)準(zhǔn)備階段，主要是利用從各種渠道獲取的戰(zhàn)場信息來分析當(dāng)前的戰(zhàn)場態(tài)勢，以快速形成對敵作戰(zhàn)一方的特征、行為、意圖及威脅的理解，從而為后續(xù)的決策過程提供情報(bào)支持；OODA的后兩個(gè)階段也被稱為指揮控制階段，主要目的是快速?zèng)Q策、形成行動(dòng)計(jì)劃并執(zhí)行這個(gè)行動(dòng)計(jì)劃，從而控制戰(zhàn)場態(tài)勢向利于己方的方向發(fā)展。所以，當(dāng)圖1所示的指揮控制體系運(yùn)作機(jī)制順暢、作戰(zhàn)指揮決策正確時(shí)，在共享戰(zhàn)場態(tài)勢信息和對敵作戰(zhàn)意圖的基礎(chǔ)上，能夠快速實(shí)現(xiàn)海上編隊(duì)各參戰(zhàn)兵力和武器單元的整體作戰(zhàn)，并最大限度地發(fā)揮整體作戰(zhàn)能力。

海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)的重要地位，使其應(yīng)該具有良好的擴(kuò)展性、高魯棒性、高可靠性、快速反應(yīng)能力、動(dòng)態(tài)重構(gòu)能力以及容錯(cuò)能力。由此，根據(jù)信息化條件下海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制的特點(diǎn)，從當(dāng)前的實(shí)際裝備情況出發(fā)，本文將傳統(tǒng)集中式指揮控制模式和現(xiàn)代分布式指揮控制模式相結(jié)合，構(gòu)建了一種扁平化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮控制體系，如圖2所示。這種指揮控制體系的運(yùn)行機(jī)制繼承了集中式中央?yún)f(xié)調(diào)者主導(dǎo)求解的特點(diǎn)，用以克服分布式系統(tǒng)難于快速響應(yīng)之不足，從而能夠很好地滿足信息化條件下的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制需求。

圖2 扁平化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮控制體系運(yùn)行機(jī)制

扁平化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮控制體系運(yùn)行機(jī)制，其本質(zhì)上可以歸屬于一種層次化的分布式指揮控制模式。這種指揮控制模式，是在編隊(duì)指揮所的統(tǒng)一組織指揮下，編隊(duì)各參戰(zhàn)兵力（艦艇）之間可以根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互以及充分的協(xié)調(diào)與協(xié)作，不同層次的指揮官（決策人員）所關(guān)注區(qū)域的大小、作戰(zhàn)目標(biāo)和情報(bào)信息需求具有不同的粒度，上層群體的決策分析建立在構(gòu)成該群體的多個(gè)下層群體的分析之上；同時(shí)，編隊(duì)指揮所作為中央?yún)f(xié)調(diào)者，負(fù)責(zé)對各艦艇之間無法通過協(xié)商達(dá)成一致而出現(xiàn)的矛盾進(jìn)行仲裁；最后，整個(gè)作戰(zhàn)指揮決策的最終結(jié)果由組織結(jié)構(gòu)中的最高指揮官（編隊(duì)指揮所）給出。

3 信息化條件下編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策流程

作戰(zhàn)指揮決策，是信息化作戰(zhàn)指揮控制的核心環(huán)節(jié)，任務(wù)是定下作戰(zhàn)決心和制定實(shí)現(xiàn)決心的行動(dòng)計(jì)劃［8-9］。其中，定下決心的目的是確定作戰(zhàn)目標(biāo)和達(dá)到目標(biāo)的行動(dòng)以及所需要的兵力兵器和時(shí)間，它是制定行動(dòng)計(jì)劃、進(jìn)行指揮協(xié)同、組織作戰(zhàn)保障等指揮活動(dòng)的依據(jù)。

信息化條件下的海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮決策，是在編隊(duì)指揮所的統(tǒng)一組織指揮下，依托扁平化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)，由最高指揮官定下作戰(zhàn)決心，編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)參謀形成決心方案，并趨于一體化組織完成相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃制定，從而盡可能滿足海上編隊(duì)“快速?zèng)Q定性作戰(zhàn)”的需求。在整個(gè)決策過程中，編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)僅是一個(gè)輔助決策的工具，作戰(zhàn)指揮決策從根本上來講仍然是人的決策活動(dòng)，是人腦的思維活動(dòng)過程。

定下決心的正確與否事關(guān)整個(gè)戰(zhàn)斗的成敗，任何不適當(dāng)?shù)幕蛘咤e(cuò)誤的決心都有可能造成全局的被動(dòng)。由于作戰(zhàn)指揮決策活動(dòng)具有極強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)性，因此，為了正確和迅速地定下作戰(zhàn)決心和制定實(shí)現(xiàn)決心的行動(dòng)計(jì)劃，通常情況下，編隊(duì)指揮所是按照一種開放思維的程序和步驟來進(jìn)行作戰(zhàn)指揮決策活動(dòng)組織，以充分發(fā)揮人在作戰(zhàn)決策中的創(chuàng)造能力，并有效控制和降低決策風(fēng)險(xiǎn)帶來的損失。信息化條件下編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策流程，如圖3所示。

圖3 信息化條件下編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策流程

在圖3中，在編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)的支持下，各級(jí)作戰(zhàn)指揮人員可以共享信息、自主互訪、及時(shí)掌握戰(zhàn)事的進(jìn)展情況。首先，編隊(duì)指揮所收到上級(jí)下發(fā)的戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)命令，理解上級(jí)意圖，統(tǒng)一思想認(rèn)識(shí)，確定轉(zhuǎn)進(jìn)兵力部署，領(lǐng)受上級(jí)下發(fā)的作戰(zhàn)命令；然后，指揮機(jī)關(guān)各部門收集相關(guān)信息，完成戰(zhàn)場情報(bào)準(zhǔn)備工作，包括敵情和戰(zhàn)場環(huán)境判斷、我方兵力戰(zhàn)備情況及敵我兵力對比分析等，參謀長綜合報(bào)告當(dāng)前敵情、戰(zhàn)場環(huán)境、參戰(zhàn)部隊(duì)作戰(zhàn)準(zhǔn)備和預(yù)先展開情況，并提出初步?jīng)Q心建議，指揮所首長進(jìn)行質(zhì)詢及發(fā)表意見，最高指揮官定下初步?jīng)Q心；接著，指揮機(jī)關(guān)在參謀長主持下分析實(shí)際作戰(zhàn)情況擬制多個(gè)方案，參謀長匯報(bào)并提出決心建議；與此同時(shí)，編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)參謀針對參謀長提出的決心建議，適時(shí)地組織各參戰(zhàn)兵力制定相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃，各參戰(zhàn)兵力根據(jù)需要相互之間可以進(jìn)行協(xié)調(diào)與協(xié)作；最后，最高指揮官在聽取參謀長、各部門報(bào)告相關(guān)情況或發(fā)表意見的基礎(chǔ)上，經(jīng)過綜合分析，定下作戰(zhàn)決心；同時(shí)，編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)參謀盡可能快速地形成決心方案，并調(diào)整行動(dòng)計(jì)劃，從而盡可能使決心方案形成與行動(dòng)計(jì)劃制定趨于一體化完成。

信息化條件下編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策，總體上是一個(gè)發(fā)揚(yáng)集體智慧的過程，各類人員合力擬制多個(gè)方案，參謀長提出建議，最高指揮官定下決心，作戰(zhàn)參謀形成決心方案及組織制定行動(dòng)計(jì)劃。但是，如果單就最高指揮官定下決心來看，本質(zhì)上卻是一個(gè)運(yùn)用個(gè)人決策的過程。經(jīng)驗(yàn)豐富的指揮官在面對不確定的戰(zhàn)場態(tài)勢時(shí)，往往敢于適當(dāng)?shù)拿帮L(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行及時(shí)的判斷，定下作戰(zhàn)決心，這是現(xiàn)代戰(zhàn)場上的常見現(xiàn)象。因此，對于作戰(zhàn)指揮人員，特別是最高指揮官，加強(qiáng)作戰(zhàn)指揮決策訓(xùn)練就具有了十分重要的意義。

4 結(jié)束語

信息化條件下，基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力成為戰(zhàn)斗力的基本形態(tài)，提高基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力成為打贏信息化條件下局部戰(zhàn)爭的客觀要求。本文運(yùn)用復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)理論，從復(fù)雜自適應(yīng)的視角，針對信息化條件下海上編隊(duì)作戰(zhàn)指揮控制的兩個(gè)關(guān)鍵問題——指揮控制體系運(yùn)作機(jī)制和作戰(zhàn)指揮決策方法進(jìn)行了研究，提出了編隊(duì)作戰(zhàn)指揮優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)模型，給出了編隊(duì)指揮所的作戰(zhàn)指揮決策流程，從而為海上編隊(duì)有效提高基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力提供了一條新的途徑。

本文的研究成果，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在未來的研究工作中，所涉及的很多關(guān)鍵技術(shù)，諸如基于定量分析的作戰(zhàn)指揮決策方法、艦艇作戰(zhàn)指揮中心的沖突協(xié)調(diào)方法等，還有待進(jìn)一步深入研究。

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Research on Operational Command and Control of Warship Formation Based on CAS Theory

WANG Wei1，YE Qiang2，WANG Lei1，ZHAO Jian-hua1
（1.Dalian Naval Academy，Dalian 116013，China；2.Headquarters，Unit 91959 of PLA，Sanya 572000，China）

In view of the objective requirements to improve the systems operation power of the information system，this paper analyzes the marine formation command and control issue by utilizing Complex Adaptive System Theory.It puts forward an optimal control structural model for the marine formation based on CAS Theory，and presents an operational command decision-making procedure under the informationized conditions，which lay a theoretical basis for building an informationized formation operation command system and improving the operational command capability.

system-of-systems operation，complex adaptive system，command and control，operational decision-making，structural model

E843

A

1002-0640（2015）04-0161-04

2014-01-10

2014-03-09

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（60971092）

王 瑋（1964- ），女，山東龍口人，博士后，教授。研究方向：編隊(duì)作戰(zhàn)指揮決策。