美軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展及啟示

馮偉強，嚴宗睿

(海軍指揮學院,江蘇 南京 210016)

在多年的作戰(zhàn)訓練和實驗研究活動中,美軍以建模仿真技術為支撐,構建了縱向貫穿戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術、技術層次,橫向覆蓋作戰(zhàn)分析、軍事訓練和裝備采辦多個領域的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)體系,組成了較為完善的作戰(zhàn)仿真實驗平臺,在軍事理論創(chuàng)新、作戰(zhàn)計劃推演評估以及人員訓練中發(fā)揮了重要作用,對我軍有一定的啟示,值得我們深思和借鑒[1-2]。

1 美軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展情況

1.1 美軍當前主要作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)

美軍構建的眾多作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)由戰(zhàn)區(qū)/戰(zhàn)役級、任務/作戰(zhàn)級和工程/交戰(zhàn)級三級層次組成。根據(jù)系統(tǒng)應用領域劃分,典型的仿真系統(tǒng)[3-5]有:

1)作戰(zhàn)概念開發(fā)類系統(tǒng)。主要有聯(lián)合戰(zhàn)區(qū)級仿真系統(tǒng)(JTLS)、聯(lián)合半自動兵力系統(tǒng)(JSAF)、移動導彈定位與攻擊仿真系統(tǒng)(SLAMEM)、戰(zhàn)場綜合演練場(STOW)以及聯(lián)合沖突和戰(zhàn)術仿真系統(tǒng)(JCATS)等。運用上述系統(tǒng),美軍先后論證了“空地一體戰(zhàn)”、“全頻譜作戰(zhàn)”、“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”、“快速決定性作戰(zhàn)”等理論和思想。

2)戰(zhàn)略問題分析類系統(tǒng)。除了前面提到的JTLS系統(tǒng)外,在針對臺海問題進行的“恐怖的海峽”系列實驗中使用的蘭德戰(zhàn)略評估系統(tǒng)(RSAS)、MARKII戰(zhàn)略模型和聯(lián)合集成應急模型(JICM)以及國防部長辦公室牽頭開發(fā)的聯(lián)合分析系統(tǒng)(JAS)、海軍分析中心的海軍仿真系統(tǒng)(NSS)、國家下一代兵棋仿真系統(tǒng)(NWARS NG)等都是美軍進行戰(zhàn)略分析的主要平臺。

3)作戰(zhàn)方案評估類系統(tǒng)。海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中,美軍多次運用了聯(lián)合作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)(JWARS,注:JAS前身)、擴展防空仿真系統(tǒng)(EADSIM)等進行作戰(zhàn)方案與作戰(zhàn)計劃的擬制和優(yōu)選。還有空戰(zhàn)仿真系統(tǒng)(AWSIM)、新一代半自動化兵力仿真系統(tǒng)(OneSAF)等也能為戰(zhàn)法研究提供輔助支持。

4)支撐部隊訓練類系統(tǒng)。美軍從聯(lián)合、合成到連、排層次都有相應的系列仿真系統(tǒng),如:聯(lián)合仿真系統(tǒng)(JSIMS)、軍團作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)、戰(zhàn)術仿真系統(tǒng)(TACSIM)、戰(zhàn)斗勤務支援訓練模擬系統(tǒng)、戰(zhàn)士仿真系統(tǒng)(WARSIM 2000)、旅/營戰(zhàn)斗模擬系統(tǒng)、虛擬指揮官訓練系統(tǒng)(VLET)、兩面神系統(tǒng)和光譜系統(tǒng)等。

5)檢驗裝備效能類系統(tǒng)。見諸于國內(nèi)刊物的有:網(wǎng)絡戰(zhàn)仿真系統(tǒng)(NETWARS)、衛(wèi)星仿真系統(tǒng)(STK)、在海軍“寂靜鐵錘”實驗中使用的多任務ISR測試床系統(tǒng)以及專用于工程建設與戰(zhàn)術分析的聯(lián)合建模與仿真系統(tǒng)(JMASS)等。

1.2 美軍主要作戰(zhàn)仿真支撐技術

在開發(fā)各類應用系統(tǒng)的同時,美軍非常重視基礎通用領域的技術框架和標準體系建設,包括DIS 2.X系列標準、HLA高層體系架構、BOM建模方法、TENA、JLVC聯(lián)邦等。這些基礎通用領域域的成果為美軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的不斷發(fā)展提供有力支撐。

平臺成立對行業(yè)發(fā)展有三個重要意義：第一，長江經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境的保護，磷資源的高效利用是關鍵，國家今后對磷資源的利用將越來越重視；第二，我國磷礦資源在世界上占比不大，且以中低品位為主，而國際上的大部分裝備、技術都是為高品位磷礦設計，平臺設立對中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要意義；第三，中國農(nóng)業(yè)未來在資源和環(huán)境約束方面面臨的最大挑戰(zhàn)是磷資源的合理利用，從技術角度說，磷的科學應用難度更大，一旦造成面源污染后的治理難度更大。

1)試驗與訓練使能體系結構(TENA)[6]。TENA是在HLA基礎上專門針對試驗訓練領域的特點開發(fā)的,其主要目的是給試驗和訓練靶場及其用戶帶來成本更低的互操作能力。TENA 通過“邏輯靶場”的概念來促進試驗和訓練的集成。類似于HLA,TENA也定義了規(guī)則、元對象模型、應用與中間件的接口規(guī)范。但TENA針對試驗與訓練領域的特定需求對HLA進行了擴展,提供了更多試驗和訓練所需的能力。

2)聯(lián)合訓練支撐技術JLVC[7]。為了結合實兵訓練(Live),虛擬訓練(Virtual Simulation)、推演模擬(Constructive Simulation)三種訓練樣式的優(yōu)勢,美軍提出組建JLVC聯(lián)邦作為聯(lián)合訓練技術支撐環(huán)境。依托JLVC技術,可以將多個推演仿真系統(tǒng)、C4I系統(tǒng)以及模擬器組成分布式系統(tǒng),共同支持聯(lián)合訓練。JLVC聯(lián)邦的核心技術是基于云使能的模塊化服務(CEMS),通過數(shù)據(jù)服務代理和云使能環(huán)境,提供豐富的模塊化服務單元。隨著服務的擴展與成熟,最終形成一個完全由模塊化服務單元構成的訓練仿真平臺。

3)聯(lián)合數(shù)據(jù)工程(JDS)[8]。JDS最初的建設目的是為已有戰(zhàn)役級模擬系統(tǒng)的開發(fā)和應用提供數(shù)據(jù),并支持聯(lián)合作戰(zhàn)推演分析系統(tǒng)(JWARS)的開發(fā)和應用。在建設運用中,JDS逐步擴展到能夠支持國防部范圍內(nèi)的兵力結構評估、作戰(zhàn)概念和條令開發(fā)以及采辦等領域的分析活動。其主要使命包括數(shù)據(jù)辨識和采集、校核與研制以及管理與分發(fā)。目前,JDS能夠為多層次、多部門、多領域的應用提供數(shù)據(jù)支撐,建立了聯(lián)合層面的數(shù)據(jù)體系和共享機制。

1.3 美軍下一代作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)發(fā)展趨勢

通過對上述系統(tǒng)以及最新研究成果、規(guī)范與條令的分析,可以看出其發(fā)展的方向集中在以下幾個方面:

1)在系統(tǒng)應用方面,強調(diào)對聯(lián)合作戰(zhàn)背景下各類問題的模擬仿真,要求能夠支持跨地域、長時間、多實體、虛實結合的作戰(zhàn)訓練與實驗。

3)在數(shù)據(jù)建設方面,完善數(shù)據(jù)管理體制,強化對數(shù)據(jù)采集分析、融合處理、可視化顯示以及遠程異地海量數(shù)據(jù)交互等技術的研究。

4)在模型建設方面,重視規(guī)范和標準的制定,對模型可信度(VVA)控制、多分辨率建模方法以及不同分辨率模型間交互等問題開展廣泛探索。

2 美軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展主要特點

2.1 注重需求牽引

國防部是美軍作戰(zhàn)實驗的主要責任機構,領導責任之一就是制定軍隊發(fā)展構想以作為作戰(zhàn)訓練和實驗的需求牽引。美軍的大多數(shù)作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)都是以國防部或各軍兵種提出的軍事需求為依據(jù)進行建設的。如在JWARS系統(tǒng)的建設之初,美國國防部就明確了其主要用于當前及今后軍方在各種軍事行動中進行聯(lián)合作戰(zhàn)分析。而在《2010聯(lián)合構想》和《2020聯(lián)合構想》頒布后,為遵從構想所提出的軍隊發(fā)展方向,美軍各軍兵種建設的仿真系統(tǒng)都開始向以自身軍種為主,其他軍種為輔的聯(lián)合作戰(zhàn)實驗系統(tǒng)轉型。

2.2 注重技術創(chuàng)新

美軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的技術水平一直處于領先地位,發(fā)展過程中提出的多項技術體系、標準、框架都已成為作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)發(fā)展史上的里程碑。例如:其提出的DIS、ALSP等互聯(lián)和聚集協(xié)議,HLA高層體系結構規(guī)范,多種分布交互式仿真技術,TENA體系架構,以及美國國防分析研究所在最近的報告中指出的未來要利用面向服務的體系架構(SOA)、網(wǎng)絡中心的數(shù)據(jù)集成和具有無縫互操作能力的LVC仿真環(huán)境等。這些技術創(chuàng)新引領了作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)從單獨系統(tǒng)到復雜、跨地域、跨軍種、跨平臺、多功能聯(lián)合作戰(zhàn)系統(tǒng)的跨越發(fā)展。

2.3 注重體系配套

經(jīng)過幾十年的實踐,美軍已經(jīng)建立了較為完善的作戰(zhàn)實驗系統(tǒng)體系配套。主要表現(xiàn)在對作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)相關軟、硬件的建設與管理、作戰(zhàn)實驗建模與仿真的規(guī)范、實驗數(shù)據(jù)的支持與應用等方面。具體來說，美國國家模擬中心與作戰(zhàn)部隊或訓練基地一起負責系統(tǒng)軟件的安裝與升級,系統(tǒng)運行相關的專業(yè)技術服務、計算機設備和通信網(wǎng)絡等支持;國防部、參聯(lián)會、各軍種作戰(zhàn)司令部的一名副職主管負責制定與建模仿真相關的政策法令和技術標準;國防部、國家模擬中心和各軍兵種司令部及其相關作戰(zhàn)實驗室負責基礎數(shù)據(jù)的提供以及實驗數(shù)據(jù)的采集、分析與具體應用。

2.4 注重多軍兵種聯(lián)合

隨著新作戰(zhàn)樣式的出現(xiàn),為解決聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境與聯(lián)合作戰(zhàn)行動一體化建模的要求,美軍非常注重建設多軍兵種聯(lián)合的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)。其中的代表就是前面提到的JMASS、JTLS、JWARS等聯(lián)合層面的仿真系統(tǒng)?，F(xiàn)階段,美軍仿真界的研究成果也集中于實現(xiàn)多軍兵種仿真系統(tǒng)的集成方面。如JLVC聯(lián)邦就是針對美陸、海、空軍已有的仿真系統(tǒng)、實兵系統(tǒng),解決系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的相互識別,多系統(tǒng)聯(lián)合運行的邏輯合理性和開放的自由組合性等問題而產(chǎn)生的。

2.5 注重滾動發(fā)展

美軍的各型仿真系統(tǒng)建設大都采用“邊建設、邊使用、邊部署、邊改進”的策略。以美軍JTLS系統(tǒng)為例,在建設之初并不是按照大型仿真系統(tǒng)來設計的,而是在長達30年歷程中,通過邊建邊用和以用促建的滾動式發(fā)展而來的。其開始之初只是一個簡稱為MTM的“幫助陸軍處理應急作戰(zhàn)計劃”的小模型。通過美軍裝備司令部和陸軍軍事學院的要求,以及R&W公司的逐年持續(xù)改進,直到2004年才發(fā)布了3.0版本,逐步發(fā)展成為美軍中發(fā)展最成熟、使用最廣泛的一套大型仿真系統(tǒng)。

3 對我作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設的啟示

3.1 軍事需求牽引和信息技術創(chuàng)新[9]是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展的基本前提

作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的軍事需求論證實際也是對未來作戰(zhàn)實驗能力和運行方式的總體設計,應由軍事人員在系統(tǒng)分析和研發(fā)人員的配合下,從未來作戰(zhàn)實際需要出發(fā),以作戰(zhàn)樣式、裝備發(fā)展和信息技術發(fā)展為依據(jù),綜合考慮作戰(zhàn)目標、研究對象、仿真內(nèi)容、組織方式等因素,對作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)提出目標要求、能力需求和信息關系等要素。軍事需求是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設的前提和基礎,對系統(tǒng)的開發(fā)、研制起著導向、牽引、檢驗作用。在美軍OneSAF的研制中,從項目概念設計到開發(fā)使用,軍方相關單位全程參與,負責指導軍事需求的定義和軍事需求文檔的擬制,確保各類軍事應用領域需求在實驗平臺概念設計和實施階段得到充分體現(xiàn)。

相比其他信息系統(tǒng)的軍事需求而言,作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的軍事需求更具現(xiàn)實性、綜合性、復雜性和發(fā)展性等特征,為此,在軍事需求的論證中,必須加強“統(tǒng)”的力度,即：一要明確論證主體,著重培養(yǎng)一支指技結合的專業(yè)化作戰(zhàn)實驗軍事需求研究力量,避免目前普遍存在的由系統(tǒng)研制人員“越俎代庖”的現(xiàn)象;二要充分論證,著眼“戰(zhàn)爭從實驗室打響”、“新理論從實驗室孕育”的目標,論證系統(tǒng)的功能組成和各項指標需求,確保未來系統(tǒng)建成后能夠用得上、用得好;三是要制定規(guī)范,著力構建作戰(zhàn)仿真軍事需求體系框架,采用作戰(zhàn)概念圖和需求文檔等形象、直觀、規(guī)范的形式化描述手段,規(guī)范需求描述的標準要求,各類作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)軍事需求必須按照統(tǒng)一要求進行清晰、準確、規(guī)范的描述,并納入軍事需求庫,確保后續(xù)版本升級和持續(xù)深化研究。

除軍事需求外,信息技術是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設的另一塊基石。從集中式到分布式,從DIS(分布式交互仿真)到HLA(高層體系結構),從CMMS(任務空間概念模型)到AGENT(智能體),從CGF(計算機生成兵力)到JSAF(聯(lián)合半自動化兵力),美軍在作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)領域取得的卓越成就,無不依仗其領先的信息技術。從我軍情況來看,在作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)自主研發(fā)水平,特別是作戰(zhàn)模擬技術開發(fā)和應用平臺建設上,距離實戰(zhàn)化訓練和研究的要求仍有很大差距。為此,在后續(xù)的建設中,我軍應注重發(fā)揮“后發(fā)優(yōu)勢”,緊緊圍繞戰(zhàn)法研究、方案評估等需要,力爭在仿真模型體系建立、仿真數(shù)據(jù)資源建設、海量仿真數(shù)據(jù)挖掘分析、大型作戰(zhàn)仿真平臺體系結構等關鍵和核心領域取得創(chuàng)新突破,發(fā)揮作戰(zhàn)仿真的應有效用。

3.2 軍民融合和資源共享是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展的有效途徑

作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)是信息技術密集型信息系統(tǒng),涉及軟件工程、建模仿真、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實、人工智能等多個技術領域,且有巨量信息資源需求,需要整合軍內(nèi)乃至國家相關部門多專業(yè)多領域的信息資源。從美軍系統(tǒng)建設實踐來看,軍方人員除擔負項目管理,把握項目的進度和目標管理外,在研發(fā)過程中還承擔先期設計、功能驗證和關鍵模型研制等任務,參與人員主要來自軍事訓練、作戰(zhàn)分析、裝備研究等對建模仿真有需求的領域;而項目的大量技術實現(xiàn),數(shù)據(jù)庫維護和技術測試等工作,則主要由各軍工企業(yè)及民營公司完成。從我們國內(nèi)情況來看,目前民用高新技術企業(yè)已發(fā)展到8萬多家,產(chǎn)值過億的超過1500家,在許多領域的技術實力和研發(fā)能力處于世界先進水平。而且,相當數(shù)量的地方工業(yè)部門、民營科技公司在作戰(zhàn)模擬和軍事運籌等方面進行了深入研究,逐步積累了仿真建模的核心技術,取得了不少前沿成果。長遠來看,在作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設中,進行軍民一體聯(lián)合攻關,充分發(fā)揮軍地優(yōu)勢,是推動系統(tǒng)建設又好又快發(fā)展的必由之路。

但也必須看到,軍民融合開展作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設,是一項長期的系統(tǒng)工程。與其他軍用裝備系統(tǒng)建設不同,作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的研制開發(fā)任務目前主要由軍內(nèi)科研院所承擔,而非軍工企業(yè),民營高科技公司的參與更是鳳毛麟角。因此,作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)領域的軍民融合實現(xiàn)跨越式發(fā)展,必將面臨許多困難和挑戰(zhàn)。首先，必須轉變思想觀念,充分認識到民技軍用是信息時代軍用信息系統(tǒng)發(fā)展的時代潮流和必然選擇,必須在思維上拆除軍民之間的“圍墻”;其次，必須明確軍民各方職責分工,軍民融合不是軍方當甩手掌柜,簡單地將項目承包給民營企業(yè)了事,而是需要切實發(fā)揮軍地雙方各自優(yōu)勢。軍民融合發(fā)展中,由于軍工企業(yè)或地方民企技術單位的積極參與,未來作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的技術架構、資源類型、應用形式必將更加豐富,必然對軍方的需求論證、重點模型研發(fā)、數(shù)據(jù)資源整合、應用模式創(chuàng)新提出更高要求,因此,軍民融合后的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設,對軍方來說,不是擔子輕了,而是職責更明確、要求更高;再次,在軍民融合機制建設上,作為上級機關和項目建設的管理層,應著力建立一種機制,形成信息發(fā)布、市場準入、招標采購、績效評估、風險管控和安全保密等標準要求,同時在保護產(chǎn)權的基礎上提倡成果共享,從而避免低水平重復建設,在軍內(nèi)外形成強強聯(lián)合,資源優(yōu)化組合的良好氛圍,這樣,我軍的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)軍民融合建設道路才能越走越寬。

3.3 頂層謀劃和組織管理是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展的重要保證

建設作戰(zhàn)仿真系統(tǒng),不僅要服務于“今天”的戰(zhàn)爭,更要服務于“明天”的戰(zhàn)爭,因此頂層謀劃和組織管理顯得尤為重要,總的來說就是要回答“建什么”、“怎么建”和“怎么用”的問題[10]。

“建什么”主要聚焦建設內(nèi)容。需要站在新時代軍事戰(zhàn)略方針和新軍事變革的角度,從全軍層面對作戰(zhàn)仿真體系進行整體設計。著眼今后一個時期內(nèi)我軍建設發(fā)展水平和可能作戰(zhàn)任務,針對各層級、各領域作戰(zhàn)仿真需求確立系統(tǒng)的基本框架結構,標準體系和重點發(fā)展領域,明確對作戰(zhàn)仿真條件的基本要求,構建我軍特色的新一代作戰(zhàn)仿真體系建設路線圖,并在此基礎上進行資源配置。從美軍實踐來看,其在全軍范圍內(nèi)推動的一系列全局性工程,包括各軍種系統(tǒng)綜合集成計劃以及JDS(聯(lián)合數(shù)據(jù)系統(tǒng))、JAS(聯(lián)合分析系統(tǒng))以及JSIMS(聯(lián)合仿真系統(tǒng))等基礎性工程和“聯(lián)”字系列通用平臺,對全美軍的仿真系統(tǒng)建設起到了帶動和引領作用。

“怎么建”主要聚焦項目建設或關鍵技術攻關的組織管理機制。為滿足未來全軍聯(lián)合作戰(zhàn)仿真訓練與實驗的需要,必須建立組織領導機制,成立作戰(zhàn)建模與仿真的常設管理機構,根據(jù)重大項目或重點技術領域設立總體單位,從數(shù)據(jù)資源、仿真模型到系統(tǒng)體系架構制定一系列標準,面向各研發(fā)單位定期發(fā)布項目指南并評估建設成效,并為所有參研單位提供指導和幫助,逐步在全軍范圍內(nèi)實現(xiàn)“統(tǒng)一標準、集優(yōu)開發(fā)、全軍共享”的良性管理機制?；乜礆v史,美軍在作戰(zhàn)仿真的建設上也一波三折,也曾長期受困于“政出多門、各自為戰(zhàn)、重復建設”等問題。為此,美國防部統(tǒng)一了領導機制,成立了國防部各部門高級代表組成的國防部建模與仿真執(zhí)行委員會,負責有關政策法規(guī)、經(jīng)費投向以及標準架構的倡議。

“怎么用”主要聚焦作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的實際應用,達到以用促建的目的。當前,我軍普遍存在作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)應用水平低、重建輕用、建管用銜接不緊的問題,很大程度上又制約著建設水平的提高。為此,必須在仿真系統(tǒng)的規(guī)范化應用、常態(tài)化應用和實戰(zhàn)化應用上下功夫,區(qū)分作戰(zhàn)理論研究、戰(zhàn)法訓練評估、人員軍事訓練等各類活動,分別建立相應規(guī)范體系,使系統(tǒng)的組織使用和訓練考核有相應的規(guī)定和標準,逐步將作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的組織運用納入軍事訓練與考核內(nèi)容,從制度上約束作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的集成運用,從而提高使用系統(tǒng)的意識和能力。

4 結束語

本文通過對美軍當前作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設發(fā)展情況及未來發(fā)展趨勢的分析,對我軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設具有較好的啟示,能夠讓我們在充分吸取其成功經(jīng)驗的基礎上少走彎路。我軍在今后的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設與發(fā)展過程中,應當緊密結合自身實戰(zhàn)化需求、充分運用軍民資源融合、嚴格把控系統(tǒng)建設規(guī)劃管理,只有這樣才能使得我軍作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)建設水平能夠盡快地達到和趕超世界先進國家水平。