基于虛實(shí)結(jié)合的陸軍數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成研究

谷國賢++龍東魁

摘要： 針對日益凸顯的陸軍數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)研究需求，基于虛實(shí)結(jié)合的體系試驗(yàn)已成為武器裝備試驗(yàn)鑒定的一種新模式。文章通過對基于虛實(shí)結(jié)合的陸軍數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)裝備體系分析過程的闡述，給出了試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成原則，分析了試驗(yàn)裝備分類需求，最后通過構(gòu)建費(fèi)效比模型對體系構(gòu)成方案進(jìn)行了優(yōu)化。

Abstract： In view of the increasingly test research needs of prominent army digital equipment system， system testing based on the virtual-real synthesis has become a new model for the test and evaluation of weapon equipment. Through describing the analysis process of test equipment system of army digital equipment system based on the virtual-real synthesis， this paper gives the principle of test equipment system， analyzes the classification requirements of test equipment and optimizes the system constitution scheme by constructing the cost efficiency ratio model.

關(guān)鍵詞： 虛實(shí)結(jié)合；體系試驗(yàn)；裝備體系構(gòu)成

Key words： virtual-real synthesis；system test；equipment system

中圖分類號：E91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）30-0177-03

0 引言

開展基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)，是指通過對數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)任務(wù)的分析，在非主要部位或非關(guān)鍵環(huán)節(jié)用模擬器代替實(shí)裝，用模擬器或數(shù)字仿真系統(tǒng)進(jìn)行作戰(zhàn)指揮信息的收發(fā)與處理，既盡可能地減少試驗(yàn)所需的實(shí)裝數(shù)量，解決了大量實(shí)裝難以集結(jié)的困難，又降低了試驗(yàn)成本，縮短了試驗(yàn)周期。它從根本上改變了以往完全依賴實(shí)裝試驗(yàn)鑒定的方式，并提高了仿真試驗(yàn)的可信度，是武器裝備試驗(yàn)鑒定模式的創(chuàng)新發(fā)展。而試驗(yàn)裝備體系中虛實(shí)要素如何確定便成為了亟需解決的問題。在本文中，試驗(yàn)裝備體系特指被試裝備所構(gòu)成的體系，其中被試裝備可能是實(shí)裝，也可能由模擬器和數(shù)字仿真系統(tǒng)所代替。

1 試驗(yàn)裝備體系分析過程

分析滿足開展基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化體系試驗(yàn)的裝備體系首先就是要明確其分析過程（如圖1所示）。

①通過分析數(shù)字化裝備體系在作戰(zhàn)中所擔(dān)負(fù)的主要任務(wù)和顯著特點(diǎn)，可得知數(shù)字化裝備體系具有戰(zhàn)場偵察與態(tài)勢感知、目標(biāo)定位與火力引導(dǎo)、地域控制與地面突擊等使命任務(wù)。

②根據(jù)不同使命任務(wù)，確定體系試驗(yàn)任務(wù)，而后采用事件樹分析方法按照時序邏輯分解試驗(yàn)任務(wù)，以初始事件為起點(diǎn)，按照事件的發(fā)展順序進(jìn)行分析，每一事件可能的后續(xù)事件只能取完全對立的兩種狀態(tài)（成功或失敗）的原則，逐步向結(jié)果方面發(fā)展，直到完成任務(wù)為止。因此，體系試驗(yàn)任務(wù)分解可以根據(jù)數(shù)字化裝備體系作戰(zhàn)過程中各作戰(zhàn)階段的劃分情況，分解生成各作戰(zhàn)階段、作戰(zhàn)子階段的試驗(yàn)任務(wù)或活動。

③為完成相應(yīng)的試驗(yàn)活動，需分析得出數(shù)字化裝備體系所具備的能力，諸如：戰(zhàn)場感知U1、指控通信U2、火力打擊U3、遠(yuǎn)程機(jī)動U4、戰(zhàn)術(shù)機(jī)動U5、野戰(zhàn)防護(hù)U6、綜合保障U7等。這些能力是數(shù)字化裝備體系為完成作戰(zhàn)任務(wù)所具有的潛能，即可用分析得出的能力對應(yīng)找出相應(yīng)裝備并依據(jù)作戰(zhàn)編成構(gòu)成裝備體系；再結(jié)合體系試驗(yàn)實(shí)際情況和虛實(shí)結(jié)合的構(gòu)成原理確定裝備體系中虛實(shí)要素的合理配置。

2 試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成原則

2.1 規(guī)模適當(dāng)，要素齊全 在構(gòu)建試驗(yàn)裝備體系的過程中，首先應(yīng)根據(jù)數(shù)字化裝備體系所擔(dān)負(fù)的使命任務(wù)，在不影響考核數(shù)字化裝備體系作戰(zhàn)適用性和作戰(zhàn)效能的基礎(chǔ)上，確定滿足試驗(yàn)需求的最小參試規(guī)模；其次應(yīng)盡量體現(xiàn)數(shù)字化裝備體系的所有要素，使得在試驗(yàn)中能夠按照實(shí)際裝備的作戰(zhàn)運(yùn)用，保證指揮信息的及時收發(fā)與情況處置。同時，數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)裝備體系不是針對某一項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)而構(gòu)建的，而是在分析具體試驗(yàn)任務(wù)重要度后，根據(jù)分要素試驗(yàn)和整體試驗(yàn)的具體實(shí)施科目進(jìn)行綜合考慮構(gòu)建的，應(yīng)能夠根據(jù)不同試驗(yàn)科目靈活搭配試驗(yàn)裝備。

2.2 虛實(shí)結(jié)合，比例合理 基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)裝備體系作戰(zhàn)編成將實(shí)裝、模擬器與數(shù)字仿真系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)建試驗(yàn)裝備體系進(jìn)行試驗(yàn)的模式，這將是未來我軍裝備體系試驗(yàn)重點(diǎn)采用的一種有效手段。但是，也存在著哪些使用實(shí)際裝備，哪些裝備要素使用模擬器，以及哪些使用數(shù)字仿真系統(tǒng)等問題，這些都是需要在構(gòu)建試驗(yàn)裝備體系過程中必須解決的。通常情況下，依照數(shù)字化裝備作戰(zhàn)運(yùn)用原則，在能夠體現(xiàn)裝備作戰(zhàn)運(yùn)用實(shí)際效果的前提下，盡可能少地使用實(shí)裝，非重點(diǎn)考核裝備和非關(guān)鍵部位裝備要素可以使用模擬器和數(shù)字仿真系統(tǒng)來代替，并且根據(jù)模擬器和數(shù)字仿真系統(tǒng)功能特點(diǎn)區(qū)別，合理地設(shè)置三者之間的比例關(guān)系，保證既能最大化地減少實(shí)裝的數(shù)量，又能表現(xiàn)出實(shí)際裝備的作戰(zhàn)運(yùn)用方式，而且能夠保證重要指標(biāo)的測試效果，從而形成一個結(jié)構(gòu)合理、功能配套的試驗(yàn)裝備體系，滿足進(jìn)行數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)的需求。

2.3 信息暢通，縱橫貫通 數(shù)字化裝備體系作戰(zhàn)試驗(yàn)主要目的就是為了考核裝備體系整體作戰(zhàn)效能和適用性，是基于信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用，那么開展基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)就必須要保證縱向的上級對下級指揮信息以及下級對上級反饋信息的暢通，同時按照作戰(zhàn)運(yùn)用原則，也要保證橫向的同級之間協(xié)同信息的暢通。數(shù)字化裝備體系之所以更加能夠體現(xiàn)出裝備體系的整體性，就是在于具有了較為先進(jìn)的一體化指揮信息系統(tǒng)，它能夠作為一個紐帶把各個裝備節(jié)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)起來，從而成為單元整體作戰(zhàn)能力的“倍增器”。因此，在進(jìn)行基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)裝備體系構(gòu)建過程中，必須要實(shí)現(xiàn)實(shí)裝與虛裝之間信息流的高度流暢，這是開展試驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3 試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成需求分析

3.1 實(shí)裝數(shù)量需求分析

將數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)具體任務(wù)按照事件樹的方法區(qū)分t個階段，分別為T1，T2，……Tt；試驗(yàn)任務(wù)經(jīng)過分解后具有n個具體任務(wù)分別表示為R1，R2，……Rn。通過“任務(wù)—能力—裝備”的映射可得知，為完成試驗(yàn)任務(wù)需要m種類型的裝備，裝備類型可表示為W1，W2，……Wm。試驗(yàn)所需裝備可表示為：Xi=Xi1Xi2…Xim（1）

Ri（t）為在某一試驗(yàn)任務(wù)階段Tk內(nèi)需完成的任務(wù)，Xij（j=1，2，3……，m）是為完成Ri項(xiàng)任務(wù)所需第j種類型裝備的需求數(shù)量。在分析不同種類的裝備后可確定完成試驗(yàn)任務(wù)的裝備體系需求實(shí)際裝備最小數(shù)量即為S：

3.2 實(shí)裝最小數(shù)量確定原則

①m種類型的裝備在同一時段內(nèi)不能重復(fù)使用，但在不同時段內(nèi)，部分裝備可以重復(fù)使用；②在一定的時段內(nèi)，部分試驗(yàn)科目之間存在一定的順序關(guān)系，如科目1必需在科目2之前進(jìn)行；③某些試驗(yàn)科目如兩個或多個試驗(yàn)科目在同一時段內(nèi)發(fā)生時，對某一種或某幾種類型裝備的需求量會在原有需求量的基礎(chǔ)上增加或減少；④在同一時段內(nèi)，一個試驗(yàn)科目可以采用一定數(shù)量的幾種不同類型的裝備來完成，一定數(shù)量的裝備也可以完成幾個試驗(yàn)科目，但同一試驗(yàn)科目對裝備的需求不能分割。

3.3 實(shí)裝最小數(shù)量的確定 運(yùn)用3.1節(jié)的任務(wù)分析方法將數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)任務(wù)區(qū)分t個不同階段，即T1，T2，……，Tt針對每個階段運(yùn)用3.2節(jié)中①-④的確定原則，分別對每個階段所進(jìn)行試驗(yàn)科目綜合分析可得出Gk={Ri（t）=Tk}即在k階段的任務(wù)綜合后對其所包含的xij進(jìn)行有限步合成，可得出在Tk階段Gk試驗(yàn)任務(wù)中的實(shí)際裝備最小數(shù)量需求Skj；最后求出完成體系試驗(yàn)任務(wù)的最小實(shí)裝需求：3.4 虛擬裝備功能需求分析 按照數(shù)字化裝備體系實(shí)際運(yùn)用情況和3.3節(jié)實(shí)裝最小數(shù)量確定方法，在實(shí)施基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)中，除主要考核的實(shí)際裝備和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的裝備外，其他要素均可由模擬器和計算機(jī)仿真系統(tǒng)來代替。開展基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)就是要講虛擬裝備融入到實(shí)際裝備中，在一體化信息系統(tǒng)支撐下進(jìn)行，因此構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的裝備體系首先就是要構(gòu)建虛實(shí)融合的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)，這就要求虛擬裝備（模擬器、數(shù)字仿真系統(tǒng)）需具備與實(shí)裝互通的功能或可以橋接中繼接力節(jié)點(diǎn)來達(dá)到效果。另外，數(shù)字仿真系統(tǒng)還需要具備試驗(yàn)環(huán)境生成功能、火力打擊功能、機(jī)動功能等。

4 基于費(fèi)效比的試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成優(yōu)化方法

在分析實(shí)裝、模擬器和計算機(jī)仿真兵力的功能需求后可構(gòu)設(shè)不同的虛實(shí)要素配置方案，但基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成需要綜合考慮多方面因素，不僅要考慮最終考核的作戰(zhàn)效能，而且還要考慮試驗(yàn)資源的限制因素等，本文通過對費(fèi)效比的分析進(jìn)行優(yōu)化配置。所謂效費(fèi)比分析即是根據(jù)不同方案最終效能和試驗(yàn)所消耗費(fèi)用的綜合分析優(yōu)選比較的過程。

①因基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化裝備體系試驗(yàn)費(fèi)用包括內(nèi)容相對較多，為簡化可僅考慮對實(shí)裝、模擬器和計算機(jī)仿真兵力三個要素的使用費(fèi)用。

式中：Cdi為第i種裝備使用費(fèi)用，Ndi為每種裝備的數(shù)量；d=1，2，3（分別代表實(shí)裝、模擬器、計算機(jī)仿真系統(tǒng)，其中N1？叟S）；Ci為試驗(yàn)裝備體系裝備使用總費(fèi)用。

②在分析數(shù)字化裝備體系使命任務(wù)時得出其所具備的7大能力，根據(jù)不同的試驗(yàn)任務(wù)可將這7大能力進(jìn)行細(xì)化分解為具體的指標(biāo)體系，運(yùn)用指數(shù)法確定數(shù)字化裝備體系作戰(zhàn)效能評估模型。

式中：§（0<§？燮1）為可信度修正系數(shù)，γ，β，α，σ，ν，μ，λ為權(quán)重系數(shù)。

③為確保體系試驗(yàn)在資源可控條件下達(dá)到最大效能，即確保達(dá)到最優(yōu)費(fèi)效比，根據(jù)以上確定的使用費(fèi)用和作戰(zhàn)效能評估模型可得出綜合費(fèi)效模型。

5 結(jié)論

本文僅是基于虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字裝備體系試驗(yàn)裝備體系構(gòu)成進(jìn)行初步的探討，針對體系試驗(yàn)過程中虛實(shí)要素比例具體實(shí)際計算，還需要考慮很多方面的因素，例如裝備體系具體試驗(yàn)任務(wù)如何確定、裝備在實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下使用費(fèi)用的估算、作戰(zhàn)效能評估如何精準(zhǔn)量化等等，下一步將繼續(xù)深入進(jìn)行研究。

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