基于人機交互的裝備保障仿真推演系統(tǒng)研究背景及意義分析

梁精睿 曹軍海

摘 要：一體化聯(lián)合作戰(zhàn)指揮的要求逐漸加深，專業(yè)人才以及配套的優(yōu)化評估程序的缺乏情況隨之日益嚴峻。因此，這就需要建立一套完備的裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演體系，實現(xiàn)對人以及現(xiàn)有體制進行訓練、評估以及改進。通過對國內(nèi)外的裝備保障領(lǐng)域相關(guān)資料的收集研究，從人在環(huán)裝備保障仿真推演系統(tǒng)的研究背景、目的及意義入手進行分析，為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：人機交互；裝備保障；仿真系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.150

0 引言

隨著戰(zhàn)爭形勢的逐漸變革，現(xiàn)代戰(zhàn)爭由以前的單一軍兵種作戰(zhàn)演變成為多軍兵種、多裝備的戰(zhàn)爭，其實質(zhì)不同的裝備體系之間的對抗。在對抗的同時，與之配套的一體化的聯(lián)合保障體系也是部隊所急需的。為了一體化裝備保障可以穩(wěn)定高效地進行活動，就要對人員進行科學合理的訓練以及對體系進行較為準確評估，這就需要建立一套裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演的體系來解決這個問題。

近幾年來，國內(nèi)外的相關(guān)研究數(shù)量眾多，但多數(shù)均為單一的保障系統(tǒng)流程仿真，只是對一體化保障的系統(tǒng)進行建模，很少有加入有人的環(huán)境，仿真也均多為集中式仿真，這樣不但影響仿真效率，并且也不便于對保障系統(tǒng)中每個職責崗位進行訓練、評估。因此，需要進行深入開展基于人機交互的裝備保障仿真推演的研究。

本文通過介紹并分析了基于人機交互的裝備保障仿真推演系統(tǒng)的研究背景、目的及意義，闡述了裝備保障仿真推演領(lǐng)域加入人機交互的必要性，為后續(xù)研究提供參考。

1 人機交互裝備保障仿真推演系統(tǒng)研究背景

隨著當前世界各國軍隊信息化程度的不斷加深，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)形式也隨著發(fā)展改變，逐漸向著更加具有信息化色彩的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)發(fā)展[1]。一體化聯(lián)合作戰(zhàn)體現(xiàn)的是裝備之間的合力對抗，也是對我軍裝備保障領(lǐng)域提出的更新的、更加嚴酷的挑戰(zhàn)。在信息化條件下的裝備保障訓練，是以信息技術(shù)為支撐，在新形勢戰(zhàn)爭條件下產(chǎn)生的需求[2]。因此，以裝備一體化為目的，以專業(yè)保障與綜合保障為基礎(chǔ)，建立新的裝備保障訓練評估形式以及裝備保障模型是得以形成高效的裝備保障系統(tǒng)的迫切需求，也是提高我軍整體作戰(zhàn)效能的急需手段。

一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的必然要求就是要有就是軍隊要有成熟的基于高度信息化的一體化裝備保障系統(tǒng)。是否可以為裝備提供可靠的、強有力的保障已經(jīng)成為決定戰(zhàn)爭的重要一環(huán) [3]。一體化的裝備保障系統(tǒng)通常由主體、客體、信息和手段組成，并且需要實現(xiàn)全系統(tǒng)的數(shù)字化與信息化[4]。一體化的保障與以往的保障方式最大不同是保障與作戰(zhàn)由以往的分離逐漸走向了一體[5]。這需要整個保障系統(tǒng)不但要有強大的“自適應(yīng)性”，要發(fā)現(xiàn)并確定保障目標后，自主去選擇動用何種類型的保障力量、選用何種保障方式去保障，而且還要對所有的保障主客體、全網(wǎng)絡(luò)進行實施監(jiān)控，能夠獲取所有全網(wǎng)絡(luò)的需求情況、保障資源儲備和保障力量使用情況，從而實現(xiàn)獲取、分析、評估、決策、調(diào)用、分配、控制的一體化。

根據(jù)保障任務(wù)完成的難易程度以及工作量的大小，現(xiàn)階段軍事強國均將平時裝備維修分為三個階段，即基層級、中繼級和基地級，這套方式使得裝備維修具有十分高的保障效益以及裝備完好水平。同時，結(jié)合裝備保障中平戰(zhàn)結(jié)合的要求以及戰(zhàn)時對裝備保障提出的需要，在基層級和中繼級保持任務(wù)不變的前提下，轉(zhuǎn)換為換件修理，基地級主要負責部件的修復(fù)，最大程度的實現(xiàn)平戰(zhàn)結(jié)合的一體化裝備保障[6]。

在裝備保障仿真領(lǐng)域，不但要考慮整體系統(tǒng)的性能，同時更為重要的是要對保障系統(tǒng)中各個崗位人員數(shù)據(jù)進行收集分析。面對如此多的保障中涉及到的因素，要將他們有效的結(jié)合，裝備保障建模技術(shù)就顯得尤為重要。將所有的保障資源要素進行管理，在信息化條件下綜合考慮裝備在保障方面的問題，來確定保障性要求，進行保障性設(shè)計，訓練保障管理人員，規(guī)劃保障資源，并及時提供裝備在保障時所需的一系列技術(shù)活動。信息化裝備一體綜合保障的建模仿真也一直是世界各國研究的重點領(lǐng)域，這不但能縮短裝備開發(fā)周期、提高戰(zhàn)備完好性、節(jié)約一系列的經(jīng)費開支，還能模擬平時、戰(zhàn)時的不同保障環(huán)境與保障情況，以此來訓練保障人員對所能遇到的各種情況作出及時的判斷，同時對保障人員提供備選方案以及對他們的決策進行評估[7]。

隨著武器系統(tǒng)及其維修保障需求的增大，常規(guī)的老式的保障方式已經(jīng)不能適應(yīng)新型的一體化保障的新型保障方式。以往的對保障人員訓練的模式也漸漸不能滿足現(xiàn)階段對裝備保障人才的迫切需求。于是，新形勢下的裝備保障系統(tǒng)訓練方式也隨之需要更新?，F(xiàn)階段，基于信息化作戰(zhàn)條件下，可利用計算機仿真技術(shù)設(shè)計的仿真設(shè)計推演系統(tǒng)用來在部隊日常訓練人員。這些仿真技術(shù)可以將模擬裝備保障部隊的虛擬兵力輸入系統(tǒng)，將輸入信息、評估效果等要素集成在推演系統(tǒng)各個平臺中，為裝備保障指揮員提供一個與現(xiàn)實極度相似的虛擬環(huán)境，平時進行指揮、保障訓練，戰(zhàn)時直接將系統(tǒng)接入指揮自動化網(wǎng)進行指揮控制[8]。這種類型的基于人在環(huán)路的裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演的系統(tǒng)因具有方便快捷、貼近實戰(zhàn)、可以平戰(zhàn)結(jié)合、既可用于訓練又可用于評估等優(yōu)點，逐漸成為當前裝備保障的一項重要研究內(nèi)容[9]。

在軍用指揮方面的仿真領(lǐng)域，現(xiàn)階段在我軍最重要的應(yīng)用就是在兵棋（wargame）推演方面上。兵棋推演作為輔助政治當局和部隊進行重大戰(zhàn)略決策的重要手段及評估方式，已經(jīng)得到了眾多國家的大范圍應(yīng)用[10]。兵棋推演應(yīng)用在系統(tǒng)仿真以及計算機技術(shù)方面，大大提高了推演的效率，利用計算機進行建模，創(chuàng)建接近真實的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境、作戰(zhàn)人員以及武器配備，可以利用仿真的方法對戰(zhàn)爭進行總體或者部分的分析、再還原以及推演[11]。

但是現(xiàn)階段的兵棋推演仿真方面，我國僅僅局限于作戰(zhàn)方面?，F(xiàn)階段常用的兵棋推演在對是用進行理論學習時，僅僅是幫助使用者熟悉裝備性能、兵力編成、戰(zhàn)場環(huán)境等等因素，基本均只看重戰(zhàn)術(shù)指揮方向，而不考慮或者簡化在兵棋推演中的裝備保障因素[12]。大部分兵器推演系統(tǒng)僅僅對戰(zhàn)力戰(zhàn)法進行了仿真建模以及評估相應(yīng)的結(jié)果，對于模擬中被損壞或者地方擊毀的裝備只進行了損壞鑒別及標記，沒有進行維修保障的組成要素。這不但與現(xiàn)代戰(zhàn)爭由被動保障向精確保障和主動保障的大趨勢不盡相符，同時也不利于在兵棋推演甚至其他形式的戰(zhàn)場仿真訓練以及裝備保障仿真評估方面保障力量與作戰(zhàn)力量的有效配合、協(xié)同。

從2014年以來，VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，逐漸進入了越來越多人的生活。2016年初，在CES展會中，VR設(shè)備作為新技術(shù)受到眾多廠商及消費者的追捧。包括HTC、三星、樂視在內(nèi)的數(shù)十家高科技廠家均紛紛宣布正式進入VR市場[13]。由于VR技術(shù)具有極強的場景投入能力、有效的人機交互和在虛擬世界中的學習能力[14]，使得VR技術(shù)也逐漸被軍方所青睞。世界上各個國家均紛紛開始開展關(guān)于VR技術(shù)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域的研究[15]。VR作為一種新興的人機交互領(lǐng)域中較為成熟的技術(shù)，在裝備保障仿真方面上也具有重要的研究價值。

2 人機交互裝備保障仿真推演系統(tǒng)研究的目的

當前人機交互裝備保障仿真在軍事上的應(yīng)用多用于進行戰(zhàn)場模擬、戰(zhàn)役推演，只是應(yīng)用于戰(zhàn)斗情況下的人機交互仿真，而在裝備保障經(jīng)常是簡化甚至進行忽略不做考慮內(nèi)容。這對于推進一體化裝備保障沒有產(chǎn)生有效的積極意義。在平時仿真訓練中，如果過分的忽略掉裝備保障這一重要組成部分，這會使陸軍裝甲部隊在仿真訓練推演中與實際有一定的偏差，而且不利于保障力量與作戰(zhàn)力量的一體化訓練。

同時為進一步完善和豐富現(xiàn)有裝備保障仿真工程理論和方法，對人機交互的裝備保障仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，為有效的建立新型的人機交互模式業(yè)務(wù)推演系統(tǒng)做好數(shù)據(jù)上、模型上的支持。在該系統(tǒng)中，采用人機交互式的運行模式，人與電腦實時互動，進行數(shù)據(jù)溝通；另一方面進行多機聯(lián)合，模擬出一整套的裝備保障系統(tǒng)。該系統(tǒng)需在裝備保障系統(tǒng)中各個角色處進行數(shù)據(jù)采集，建立裝備保障體系各個部門的數(shù)據(jù)模型、決策方案，來進行數(shù)據(jù)實時分析處理[16]。這套系統(tǒng)可以進行裝備保障人員學習、訓練，進行對裝備保障決策的智能學習，對保障人員的決策進行評估打分。

3 人機交互裝備保障仿真推演系統(tǒng)研究的意義

由于在信息化條件下，機械化的軍事訓練已經(jīng)開始逐漸轉(zhuǎn)變，漸漸的退出歷史舞臺，而且裝備保障逐漸從以機械化為支持轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔⒒癁橹С諿17]，這要求新形式的裝備保障在信息化程度上要更加嚴格。所以，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的裝備保障業(yè)務(wù)仿真系統(tǒng)變的尤為重要。

在現(xiàn)階段的研究中，很多領(lǐng)域的專家均發(fā)現(xiàn)，全面、充分、高仿真度的人機交互模擬系統(tǒng)可以最大程度提高試驗效率、降低試驗成本、節(jié)省試驗時間[18]。裝備保障領(lǐng)域也是如此。軍用裝備相對民用設(shè)備具有數(shù)量較少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價偏高等特點[19]，所以采用人機交互的系統(tǒng)仿真不失為一個最經(jīng)濟、方便、快捷的方法。

雖然現(xiàn)階段各種仿真建模手段日趨成熟，但依然存在著一定的不足，使得仿真模型與實際系統(tǒng)存在著不同程度的偏差。與傳統(tǒng)的仿真建模方法相比，人機交互仿真建模模式具有人機集合可以實時交互、數(shù)據(jù)無中間處理更加準確、計算機在有人環(huán)境下運行可以實時控制等優(yōu)點[20]，最大程度保證模型與現(xiàn)實的高度一致化，保證仿真業(yè)務(wù)推演與人員訓練的嚴謹性。

人機交互裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演系統(tǒng)的提出，對解決我軍現(xiàn)階段在裝備保障方面存在的人員訓練不足、平戰(zhàn)模式結(jié)合度不夠、裝備更新導(dǎo)致的裝備保障流程趨于復(fù)雜等困難具有重要的意義。將系統(tǒng)仿真技術(shù)應(yīng)用到裝備保障領(lǐng)域中，可以提高裝備保障建模的可信性、有效性和工作效率[21]。

4 總結(jié)

綜上所述，人機交互裝備保障仿真推演系統(tǒng)研究的目的是針對裝備保障業(yè)務(wù)流程仿真推演技術(shù)的應(yīng)用要求，通過系統(tǒng)研究，以此來明確人機交互的保障業(yè)務(wù)流程以及推演的各種工作模式，通過數(shù)據(jù)來構(gòu)建仿真推演的技術(shù)方案，并對其中人機交互仿真等重點技術(shù)進行研究，為建立一套能對部隊保障力量進行基于信息化一體化條件下的虛擬仿真模擬訓練、對指揮管理人員提供逼真的戰(zhàn)場環(huán)境、評估部隊原有裝備保障體系以及對新建立的保障系統(tǒng)進行配置合理性評估的人機交互裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演系統(tǒng)提供重要的理論支持。

該系統(tǒng)的研究意義是經(jīng)過研究，可以為裝備保障業(yè)務(wù)人機交互分布式仿真推演系統(tǒng)提供準確而有力的框架；為該項業(yè)務(wù)仿真推演系統(tǒng)的推廣解決核心技術(shù)問題。該體系不但可以對陸軍裝備的保障進行基于信息化的仿真，而且還可以對原有已建立的裝備保障體系進行評估、優(yōu)化，甚至對準備建立的新形式的保障體系的構(gòu)架進行評估與優(yōu)化，來得出最優(yōu)的保障方案以及業(yè)務(wù)流程途徑。從部隊崗位決策分析、多崗位多人員決策模型建立、決策過程仿真原理研究以及智能建模智能評估技術(shù)等方面入手，對裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演系統(tǒng)的設(shè)計者進行定量的模型數(shù)據(jù)支持，同時也可以為部隊裝備管理者和維修決策者在保障方面提供訓練以及決策和數(shù)據(jù)方面的支持，進一步豐富和完善部隊現(xiàn)有的保障工程訓練和評估的方法。

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