王 康 高桂清 張晶晶 孟二龍 秦園麗
(1.火箭軍工程大學(xué) 西安 710025)(2.96761部隊(duì) 靈寶 742500)
作戰(zhàn)單元指由同一層次的不同作戰(zhàn)要素組成,能在一定范圍內(nèi)獨(dú)立遂行作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)單位,包括各種作戰(zhàn)編組和具有單獨(dú)遂行作戰(zhàn)任務(wù)能力的建制單位,具有多樣性和層次性等特點(diǎn)。隨著“戰(zhàn)區(qū)主戰(zhàn)、軍種主建”新模式的重新建立,任務(wù)部(分)隊(duì)模塊化、機(jī)動(dòng)化、獨(dú)立化的特征更加凸顯,要求常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元必須具備全時(shí)、跨域獨(dú)立遂行作戰(zhàn)任務(wù)的能力。為此,打破原有建制,構(gòu)建以火力單位為主體、編配相關(guān)保障力量共同構(gòu)建小型、機(jī)動(dòng)、靈活并具備較強(qiáng)的火力打擊能力的新型作戰(zhàn)單元成為當(dāng)前導(dǎo)彈部隊(duì)建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。其核心是要將上級(jí)保障要素下放至作戰(zhàn)單元,實(shí)現(xiàn)各類車輛功能整合及全系統(tǒng)機(jī)動(dòng)化,在減少裝備數(shù)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)要素增加,完成“減量瘦身”和動(dòng)態(tài)重組,以滿足有效遂行火力突擊任務(wù)需求。編制體制及武器裝備的極大調(diào)整必將導(dǎo)致作戰(zhàn)樣式和指揮關(guān)系發(fā)生根本性變革,指揮執(zhí)作戰(zhàn)之“龍頭”,為確保戰(zhàn)斗力如期生成,必須加強(qiáng)作戰(zhàn)指揮問題研究,準(zhǔn)確把握常規(guī)導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練需求,借助模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開展針對(duì)性強(qiáng)化訓(xùn)練,確保發(fā)揮最大作戰(zhàn)效能。
常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)和訓(xùn)練軟件為依托,以作戰(zhàn)單元實(shí)際編組和作戰(zhàn)流程為依據(jù),突出常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)行動(dòng)樣式,集合主戰(zhàn)裝備及保障要素模擬為一體的訓(xùn)練系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)全流程、全要素、全員額實(shí)戰(zhàn)化戰(zhàn)術(shù)指揮模擬訓(xùn)練,為作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練、戰(zhàn)斗力生成、指揮能力評(píng)估檢驗(yàn)及作戰(zhàn)指揮決策提供支撐。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和作戰(zhàn)問題研究的不斷深化,常態(tài)化利用模擬訓(xùn)練器材開展模擬訓(xùn)練已經(jīng)成為世界各國(guó)的常用做法[1~3]。我軍在這方面起步較晚,模擬訓(xùn)練系統(tǒng)研制工作較為滯后,難以滿足常規(guī)導(dǎo)彈部隊(duì)訓(xùn)練需求,必須加快推進(jìn)相關(guān)訓(xùn)練系統(tǒng)研究研制。在系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)眾多方法中,面向?qū)ο蠓椒☉{借其諸多優(yōu)勢(shì)成為計(jì)算機(jī)軟件工程學(xué)中的主流開發(fā)技術(shù)。它將對(duì)象作為基礎(chǔ),通過事件或消息為驅(qū)動(dòng)對(duì)象執(zhí)行處理的程序設(shè)計(jì)技術(shù),以數(shù)據(jù)為中心,使用類作為表現(xiàn)數(shù)據(jù)的工具,自上而下構(gòu)建出整個(gè)程序。而統(tǒng)一建模語(yǔ)言(Unified Modeling Lan?guage,UML)在復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)中,能夠以直觀的形式將對(duì)象及其關(guān)系準(zhǔn)確完善表達(dá),是業(yè)界主流的輔助工具。本文在簡(jiǎn)要介紹UML語(yǔ)言的基礎(chǔ)上,對(duì)常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)要描述,為軟件開發(fā)人員提供藍(lán)圖,架設(shè)起連接設(shè)計(jì)者、開發(fā)人員和用戶的紐帶[4~5]。
UML是一種能夠描述問題、描述解決方案、起到溝通作用的語(yǔ)言,通過文本、圖形和符號(hào)等幾何形式,描述生活中各類事物、活動(dòng)及其之間關(guān)系[7]。它適用于各類軟件系統(tǒng)開發(fā),能夠貫穿于開發(fā)周期的每一個(gè)階段,擅長(zhǎng)數(shù)據(jù)建模、業(yè)務(wù)建模、對(duì)象建模和組件建模。通過運(yùn)用UML語(yǔ)言,能夠使得開發(fā)人員擺脫程序語(yǔ)言和算法的限制,更加專注于建立產(chǎn)品的模型和結(jié)構(gòu)。
圖1 UML建模過程圖
通常而言,利用UML進(jìn)行系統(tǒng)建模一般遵循“需求分析—靜態(tài)建?!?jiǎng)討B(tài)建模”的步驟進(jìn)行。其中,前兩步應(yīng)用UML的靜態(tài)機(jī)制建模,進(jìn)行需求分析,建立需求模型,并據(jù)此建立靜態(tài)模型以構(gòu)造系統(tǒng)的機(jī)構(gòu),通常通過用例圖、類圖、構(gòu)件圖等進(jìn)行描述。第三步應(yīng)用UML動(dòng)態(tài)建模機(jī)制,通過建立動(dòng)態(tài)模型描述系統(tǒng)的行為,通常用狀態(tài)機(jī)圖、活動(dòng)圖、順序圖等進(jìn)行描述。
常規(guī)導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練模擬訓(xùn)練系統(tǒng)需求分析應(yīng)緊緊圍繞未來戰(zhàn)爭(zhēng)中常規(guī)導(dǎo)彈部隊(duì)的使命任務(wù),以典型作戰(zhàn)行動(dòng)樣式和導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)運(yùn)用流程為依據(jù),準(zhǔn)確把握戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)的階段性特征和多樣化特點(diǎn),凸顯指揮手段多樣性、層次性、靈活的特征,凸顯作戰(zhàn)單元的主體地位,并以此確定系統(tǒng)功能、組織結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。
常規(guī)導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練模擬訓(xùn)練系統(tǒng)功能應(yīng)“訓(xùn)戰(zhàn)一致”,即滿足常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練需求。主要包括三類功能:指揮要素訓(xùn)練,圍繞參謀基本技能、要素崗位需求、作戰(zhàn)流程等進(jìn)行訓(xùn)練;合成訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)主戰(zhàn)要素與保障要素融合,開展作戰(zhàn)單元全流程、全要素、全員額實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練;作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn),對(duì)指揮員的指揮決策、臨機(jī)處置能力,專業(yè)技術(shù)人員的操作技能、熟練程度及技術(shù)故障處置能力,保障人員的保障能力等進(jìn)行評(píng)定,利于指導(dǎo)改進(jìn)系統(tǒng)或訓(xùn)練方案、調(diào)整訓(xùn)練組織模式、加強(qiáng)學(xué)員學(xué)習(xí)或訓(xùn)練方向等。實(shí)現(xiàn)對(duì)部(分)隊(duì)綜合能力、作戰(zhàn)方案效能等的綜合評(píng)估,實(shí)現(xiàn)對(duì)新型作戰(zhàn)編制單元及戰(zhàn)法的論證。
依照訓(xùn)練功能和訓(xùn)練支持功能需求將系統(tǒng)進(jìn)行分解,可細(xì)化為方案設(shè)計(jì)、導(dǎo)控評(píng)估、作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練、主戰(zhàn)要素訓(xùn)練、保障要素訓(xùn)練、模擬藍(lán)軍、作戰(zhàn)仿真統(tǒng)及應(yīng)用集成服務(wù)分系統(tǒng)。
1)方案設(shè)計(jì)分系統(tǒng)提供訓(xùn)練作戰(zhàn)背景,包括作戰(zhàn)地域、氣象環(huán)境等環(huán)境設(shè)置、紅藍(lán)作戰(zhàn)編成配置、作戰(zhàn)任務(wù)及目標(biāo)配置等;提供部隊(duì)編制創(chuàng)建管理,用于創(chuàng)建、修改部隊(duì)編制,設(shè)置指揮關(guān)系及崗位職能等,實(shí)現(xiàn)部隊(duì)編制結(jié)構(gòu)調(diào)整。
2)導(dǎo)控評(píng)估分系統(tǒng)基于作戰(zhàn)想定按作戰(zhàn)編組進(jìn)行席位設(shè)置,創(chuàng)建訓(xùn)練實(shí)施方案;提供訓(xùn)練進(jìn)程控制、訓(xùn)練過程狀態(tài)監(jiān)視;提供情報(bào)調(diào)理、環(huán)境調(diào)理、相關(guān)作戰(zhàn)要素調(diào)理等;提供記錄過程回放、訓(xùn)練考核標(biāo)準(zhǔn)/指標(biāo)體系管理、訓(xùn)練考核評(píng)估過程與結(jié)果管理。
圖2 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)
3)作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練分系統(tǒng)提供指揮作業(yè)基本技能訓(xùn)練和作戰(zhàn)籌劃訓(xùn)練;提供各級(jí)相關(guān)指揮崗位作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練功能。訓(xùn)練席位基于部隊(duì)編制結(jié)構(gòu)、指揮關(guān)系設(shè)置等信息可動(dòng)態(tài)組合相關(guān)功能以適應(yīng)部隊(duì)編制結(jié)構(gòu)調(diào)整。
4)主戰(zhàn)要素訓(xùn)練分系統(tǒng)用于接收作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)仿真態(tài)勢(shì)、作戰(zhàn)仿真事件等信息,用于指導(dǎo)裝備訓(xùn)練,同時(shí)對(duì)外發(fā)布裝備模擬訓(xùn)練、裝備半實(shí)物模擬器等裝備狀態(tài)、裝備操控信息;實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)裝備訓(xùn)練分系統(tǒng)與其他訓(xùn)練要素的互聯(lián)融合。
5)保障要素訓(xùn)練分系統(tǒng)接收作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)仿真態(tài)勢(shì)/作戰(zhàn)仿真事件等信息,用于指導(dǎo)作戰(zhàn)保障訓(xùn)練;對(duì)外發(fā)布作戰(zhàn)保障行動(dòng)控制與狀態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)保障訓(xùn)練分系統(tǒng)與其他訓(xùn)練要素的互聯(lián)融合;完成基于作戰(zhàn)方案信息完成作戰(zhàn)保障計(jì)劃;提供依據(jù)作戰(zhàn)指揮或戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)開展保障任務(wù)實(shí)施過程管理與控制訓(xùn)練功能。
6)模擬藍(lán)軍分系統(tǒng)為藍(lán)方對(duì)抗人員提供作戰(zhàn)任務(wù)籌劃功能、藍(lán)方要素相關(guān)的作戰(zhàn)行動(dòng)控制功能等。
7)作戰(zhàn)仿真分系統(tǒng)提供基于組件、可復(fù)用的裝備建模管理工具和基于規(guī)則的行為模型管理工具,用于構(gòu)建作戰(zhàn)仿真的裝備模型庫(kù)、行為規(guī)則模型庫(kù)等;提供基于作戰(zhàn)籌劃的仿真想定自動(dòng)生成、仿真想定編輯與管理等功能,用于創(chuàng)建基于作戰(zhàn)想定的仿真想定,支持訓(xùn)練時(shí)的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)推演;提供仿真推演平臺(tái)、基于紅藍(lán)雙方裝備模型和行為模型的作戰(zhàn)實(shí)體仿真、作戰(zhàn)環(huán)境仿真、作戰(zhàn)實(shí)體與環(huán)境交互作用效果仿真、指揮控制響應(yīng)、模擬器狀態(tài)響應(yīng)、作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)/作戰(zhàn)事件信息發(fā)布等;完成訓(xùn)練過程完整信息記錄,包括導(dǎo)控信息、指控信息、主要要素訓(xùn)練操控信息、保障要素訓(xùn)練操控信息、作戰(zhàn)仿真推演態(tài)勢(shì)信息等。
8)應(yīng)用集成服務(wù)分系統(tǒng)提供系統(tǒng)應(yīng)用集成標(biāo)準(zhǔn)框架,該框架支持基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)議的軟件模塊能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)整合,實(shí)現(xiàn)席位軟件按照席位職能進(jìn)行相關(guān)功能軟件模塊的動(dòng)態(tài)組合;提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訪問服務(wù),提供系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),支持系統(tǒng)互聯(lián)應(yīng)用數(shù)據(jù)通用與融合;提供系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)時(shí)主干信息交互通信平臺(tái),包括網(wǎng)絡(luò)通信管理、通信協(xié)議等,為系統(tǒng)互聯(lián)提供信息交互標(biāo)準(zhǔn)。
遵循層次化、模塊化、組件化設(shè)計(jì)思想,將系統(tǒng)分解為基礎(chǔ)支撐層、資源層、服務(wù)層及應(yīng)用層,并細(xì)化各層級(jí)服務(wù)、數(shù)據(jù)、模型,在實(shí)現(xiàn)全部功能的基礎(chǔ)上,便于系統(tǒng)的開發(fā)組織和靈活部署。
根據(jù)UML語(yǔ)言一般建模步驟,按照“需求分析—靜態(tài)建模—?jiǎng)討B(tài)建?!钡捻樞?,分別建立功能需求模型、靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型和動(dòng)態(tài)行為模型。
對(duì)于軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析而言,功能需求分析的本質(zhì)是要全面準(zhǔn)確地描述用戶的功能及功能實(shí)現(xiàn),從而確定創(chuàng)建何種對(duì)象。用例圖作為需求分析的產(chǎn)物,能夠準(zhǔn)確描述參與者和用例之間的關(guān)系,幫助開發(fā)人員可視化了解系統(tǒng)功能。
常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)參與者主要為指揮車、發(fā)射車及各類勤務(wù)保障車輛指揮員,以及導(dǎo)調(diào)員及評(píng)委。如圖1所示,在常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元中,指揮車指揮員在指揮鏈路中居于頂端位置,其余各車輛指揮員均服從于指揮車指揮員的指揮。
圖3 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)用例圖
系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)主要通過類圖和對(duì)象圖來進(jìn)行描述。
類圖是指一類或者一組具有某些屬性和共同行為的對(duì)象,任何事物都可以看作是具有某些屬性和動(dòng)態(tài)行為的對(duì)象,一個(gè)系統(tǒng)可以分解為不同類型的類,其之間的各種關(guān)系反映了系統(tǒng)內(nèi)部各種成分之間的靜態(tài)結(jié)構(gòu)[8~9]。通過類圖可以從抽象的角度清楚描述系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu),尤其是模型中的類、類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及與其他類的相互關(guān)系。常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)類圖如圖5所示,與傳統(tǒng)訓(xùn)練系統(tǒng)不同的是,將參訓(xùn)要素分為指揮要素類、主戰(zhàn)要素類及保障要素類,部隊(duì)編成類中要素有所增加,戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境類屬性突出“全域”特點(diǎn)。
對(duì)象的動(dòng)態(tài)建模主要描述對(duì)象間相互作用以及消息的交換等,主要以活動(dòng)圖、序列圖等來描述。
4.3.1 活動(dòng)圖
活動(dòng)圖的本質(zhì)也是一種流程圖,用來描述系統(tǒng)的工作流,表現(xiàn)的是從一個(gè)活動(dòng)到一個(gè)活動(dòng)的控制流,強(qiáng)調(diào)活動(dòng)的順序和并發(fā)步驟。
如圖5、6所示,訓(xùn)練準(zhǔn)備階段按照想定準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備、系統(tǒng)準(zhǔn)備及組織預(yù)言的順序?qū)嵤瑸橛?xùn)練的實(shí)施做好各項(xiàng)準(zhǔn)備。進(jìn)行訓(xùn)練活動(dòng)時(shí),參訓(xùn)人員登錄系統(tǒng)后,查看背景想定,并進(jìn)行態(tài)勢(shì)分析及籌劃決策,開始指揮訓(xùn)練作業(yè)。訓(xùn)練結(jié)束后,進(jìn)行復(fù)盤分析及總結(jié)講評(píng)及數(shù)據(jù)分析。
圖7為進(jìn)行作戰(zhàn)試驗(yàn)活動(dòng)圖,首先選擇需要進(jìn)行評(píng)估的具體內(nèi)容,之后建立評(píng)估指標(biāo)并選擇評(píng)估方法,最后根據(jù)通過對(duì)作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行選定項(xiàng)目的評(píng)估。
4.3.2 序列圖
序列圖主要描述對(duì)象之間基于時(shí)間順序的動(dòng)態(tài)交互,重點(diǎn)現(xiàn)實(shí)對(duì)象之間隨時(shí)間推移通信變化情況,它能夠更加詳細(xì)地描述用例表達(dá)的需要,并將其轉(zhuǎn)化為更加精確的表達(dá)。
常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮模擬訓(xùn)練系統(tǒng)典型運(yùn)用如圖5所示,包括訓(xùn)練準(zhǔn)備啟動(dòng)、訓(xùn)練實(shí)施和訓(xùn)練考核評(píng)估三個(gè)階段。其中,訓(xùn)練準(zhǔn)備主要是基于訓(xùn)練目標(biāo)設(shè)置作戰(zhàn)背景、配置角色、設(shè)置席位職能,依據(jù)訓(xùn)練目標(biāo)選擇相應(yīng)訓(xùn)練方案,并基于互聯(lián)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)推送方案信息。訓(xùn)練實(shí)施階段由導(dǎo)調(diào)員通過導(dǎo)調(diào)信息實(shí)時(shí)控制,將調(diào)理信息直接利用互聯(lián)協(xié)議推送至相關(guān)節(jié)點(diǎn),作戰(zhàn)仿真推演直接響應(yīng)調(diào)理信息改變兵力行為、狀態(tài)或環(huán)境條件,主戰(zhàn)要素模擬訓(xùn)練控制信息、保障要素模擬訓(xùn)練信息均由相關(guān)分系統(tǒng)內(nèi)部通信協(xié)議經(jīng)過對(duì)應(yīng)網(wǎng)關(guān)對(duì)外發(fā)布。訓(xùn)練考核評(píng)估基于考核標(biāo)準(zhǔn)或評(píng)估指標(biāo)體系,結(jié)合訓(xùn)練記錄信息,進(jìn)行集體能力、指揮要素、主戰(zhàn)要素、保障要素等評(píng)估,并基于互聯(lián)協(xié)議將相關(guān)評(píng)估信息推送至相關(guān)節(jié)點(diǎn)。
圖4 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)類圖
圖5 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)訓(xùn)練活動(dòng)準(zhǔn)備圖
圖6 訓(xùn)練實(shí)施階段活動(dòng)圖
圖7 作戰(zhàn)試驗(yàn)活動(dòng)圖
圖8 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)訓(xùn)練序列圖
常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)較為復(fù)雜,設(shè)計(jì)難度和開發(fā)成本較大,研制周期較長(zhǎng),因此進(jìn)行全面、細(xì)致且準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型建立是節(jié)約開發(fā)經(jīng)費(fèi)、縮短開發(fā)周期、提升系統(tǒng)效費(fèi)比的前提[10~12]。本文使用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法,在較為細(xì)致分析常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練需求的基礎(chǔ)上,利用UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言,從功能需求模型、靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型三方面對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行了初步建立,較為全面描述了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)途徑,為后續(xù)設(shè)計(jì)和開發(fā)工作打下了基礎(chǔ)。但由于常規(guī)導(dǎo)彈部隊(duì)新型作戰(zhàn)單元建設(shè)尚處于起步階段,其編制結(jié)構(gòu)及作戰(zhàn)指揮關(guān)系還將進(jìn)一步完善,本文所涉及內(nèi)容也將隨著部隊(duì)建設(shè)進(jìn)行細(xì)化完善。