非致命性武器傷高原邊境現(xiàn)場醫(yī)療救治力量配置仿真研究

肖清滔，陳 銳，鄭 然，徐迪雄

1 陸軍軍醫(yī)大學(xué)，重慶 400038；2 陸軍第 951醫(yī)院，新疆庫爾勒 841000；3 陸軍衛(wèi)勤訓(xùn)練基地，重慶400038；4 解放軍總醫(yī)院，北京 100853

非致命性武器指不會直接造成人員死亡、裝備毀滅和生態(tài)環(huán)境破壞，通過特定技術(shù)手段“軟殺傷、軟破壞”，使敵方作戰(zhàn)能力喪失和削弱的“人道性”武器[1]。在當(dāng)前“和平與發(fā)展”的世界發(fā)展主流背景下，非致命性武器被廣泛用于邊境執(zhí)勤、反恐、處突等任務(wù)[2]?？壳爸贫ǚ侵旅晕淦鳑_突下衛(wèi)勤保障策略，對于提高新時期我軍邊防軍事斗爭衛(wèi)勤準(zhǔn)備有著極為重要意義和價值。為此，本研究采取智能仿真技術(shù)，建立非致命性武器沖突現(xiàn)場衛(wèi)勤救治模型，推演不同戰(zhàn)傷減員預(yù)計(以下簡稱減員預(yù)計)下高原現(xiàn)場衛(wèi)勤力量組織配置策略，為今后邊境軍事行動衛(wèi)勤決策提供參考。

1 軍事衛(wèi)勤仿真

軍事衛(wèi)勤仿真作為一種研究戰(zhàn)時衛(wèi)勤保障的方法，是聯(lián)合作戰(zhàn)體系對抗環(huán)境下的重要決策輔助工具，受到各國軍隊的青睞[3-10]。其主要分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散事件系統(tǒng)仿真，包括基于系統(tǒng)動力學(xué)的仿真、基于智能體的仿真、基于離散事件的仿真等。鑒于本研究中包含多個具備自主功能的實體對象，因此采用基于智能體的仿真建模思路，通過自編程構(gòu)建智能體行為，在Anylogic平臺推理引擎上進行仿真推演。該平臺以Java為底層邏輯語言，可用于系統(tǒng)動力學(xué)、多智能體、離散事件等不同類型的仿真建模[11-12]。

2 仿真對象

基于我軍救治階梯設(shè)置，本文主要聚焦非致命性武器現(xiàn)場保障策略，主要涉及現(xiàn)場救治力量、救護站、后送運力和傷員等對象，不涉及具體的醫(yī)療處置過程。結(jié)合對象的功能、交互邏輯等建立仿真基本模型，包括現(xiàn)場救治、傷員集中、傷員后送等保障基本環(huán)節(jié)，如圖1所示。主要包括4類智能體。

圖 1 救治現(xiàn)場基本運行邏輯

1)現(xiàn)場救治智能體：現(xiàn)場救治智能體主要模擬現(xiàn)場醫(yī)療救治人員。在傷員出現(xiàn)后主要完成傷員現(xiàn)場救治任務(wù)，通常由部隊?wèi)?zhàn)斗衛(wèi)生員承擔(dān)。必要時可由后方救治機構(gòu)加強人員，提高現(xiàn)場救治效能?，F(xiàn)場救治人員往往是一對多關(guān)系，其數(shù)量決定了傷員接受現(xiàn)場救治的效率，因此在本研究中現(xiàn)場救治智能體數(shù)量≥1，采取并行方式同步自主開展。

2)救護站智能體：要模擬救護站職能。救護站通常緊靠沖突現(xiàn)場，主要對現(xiàn)場傷員實施前接；完成傷員收攏，對傷員實施緊急處置后，及時組織傷員后送。高原邊境地區(qū)，在高海拔、低溫和交通基礎(chǔ)設(shè)施不足等多重因素影響下，救護站對傷員的處置措施有限，工作的重點是完成基本的損傷控制性初級處置后，依據(jù)傷員傷勢盡快組織安排后送。通常按照重傷員臥姿優(yōu)先后送、輕傷員坐姿后送的方式組織[13-14]。救護站智能體主要體現(xiàn)在傷員收攏集中環(huán)節(jié)，以傷員分類后送為主。

3)后送運力智能體：主要模擬現(xiàn)場衛(wèi)生運力，1個智能體表示1個后送運力單位，包括后送運力基本性能指標(biāo)，如運載量、歸屬機構(gòu)等信息。后送運力智能體的內(nèi)部邏輯如圖2所示。本研究中假設(shè)所有后送運力屬同一種型號，基本配置：每運力單位需配置1名駕駛員、1名衛(wèi)生人員；可同時后送2名臥姿傷員或6名坐姿傷員。按照我軍現(xiàn)行配置，現(xiàn)場衛(wèi)生運力數(shù)量≥1，因此模型中后送運力智能體將依據(jù)各自狀態(tài)獨立運行，整體呈現(xiàn)智能體群形態(tài)。然而后送運力受編制、成本等制約，不可能無限增大，因此屬衛(wèi)勤保障中的有限資源。后運力數(shù)量越多，后送效率越高，但人力需求也越大。

圖 2 后送運力智能體內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

4)傷員智能體：主要用于描述傷員基本情況，包括傷員傷情、傷勢、負(fù)傷信息等基本信息，智能體數(shù)量根據(jù)減員預(yù)計計算。常見的非致命性武器帶來的損傷風(fēng)險包括鈍挫傷、皮膚擦傷、眼睛損傷等，這些損傷程度都受到目標(biāo)的范圍、撞擊區(qū)域大小、被撞擊區(qū)域衣服或防護裝備的厚度等影響[15-16]。

3 模型評價指標(biāo)

人員負(fù)傷后，需要盡快對傷員實施救治，并盡早組織傷員后送。結(jié)合本文研究重點，在參考同類研究的基礎(chǔ)上[11,17-19]，從救治和后送兩個維度對現(xiàn)場衛(wèi)勤保障性能進行評估。

1)傷員救治維度：從資源配置角度看，人員負(fù)傷后應(yīng)及時接受醫(yī)療處置，救治資源越大，傷員等待救治的時限越短。因此從時間層面選擇傷員救治平均等待時間作為衡量現(xiàn)場救治力量的評估指標(biāo)，公式為：

為現(xiàn)場傷員等待救治平均時間，n為通過傷員數(shù)量，tci為第i名傷員的負(fù)傷時間，tsi為第i名傷員開始接受醫(yī)療處置時間。越小表示通過救治機構(gòu)的傷員救治等待時間越少，傷員救治時效越佳。

2)傷員后送維度：高原地區(qū)，傷員負(fù)傷后應(yīng)及時實施后送，最大程度提高傷員預(yù)后。當(dāng)運力不足時，可能導(dǎo)致傷員后送不及時，出現(xiàn)傷員堆積，能夠直觀反映后送運力是否滿足傷員需求的情況。為此，本研究選擇后送運力效率[公式(2)]、傷員后送平均等待時間[公式(3)]、后送傷員滯留量對現(xiàn)場傷員后送情況進行評估。

UR為后送運力使用效率，V空為后送運力空閑時間，V總為 后送運力總使用時間。UR越大表示運力忙碌程度越高，UR越小表示運力閑置率越高。

為傷員后送等待平均用時，n為通等待后送傷員數(shù)量，tei為第i名傷員進入后送隊列時間，為第i名傷員裝載完畢實施的時間，越小表示傷員等待后送時間越少。

4 數(shù)據(jù)和想定

本研究將某單位關(guān)于高原邊境地域非致命性武器沖突衛(wèi)勤保障想定為仿真背景，其衛(wèi)勤保障基本組成見表1，其中救治現(xiàn)場與救護站相距20 min陸運距離。

傷員的出現(xiàn)與作戰(zhàn)對手、類型、環(huán)境等諸多因素相關(guān)，在以往研究中發(fā)現(xiàn)傷員產(chǎn)生通常服從泊松分布過程[17,20-21]，即單位時間內(nèi)產(chǎn)生k名傷員的概率傷員傷情分布比例參考?xì)v史數(shù)據(jù)和以往積累(表2)。依據(jù)想定內(nèi)容，預(yù)設(shè)保障對象為基本合成旅規(guī)模，衛(wèi)勤保障時限為24 h，減員預(yù)計初始為5%，最大減員預(yù)計為10%(Δ=1%)，仿真運行時間單位為分鐘。

表 1 仿真對象基本組成

表 2 傷員傷情分布預(yù)計情況

5 結(jié)果與討論

1)減員預(yù)計單變量變化仿真結(jié)果：按初始衛(wèi)勤力量配置，即現(xiàn)場救治智能體d=6、后送運力智能體v=2狀態(tài)，按減員預(yù)計w∈[5%，10%](其中Δ=1%)，推導(dǎo)現(xiàn)場衛(wèi)勤保障效能。仿真結(jié)果顯示，在傷員救治維度中，傷員救治等待平均用時隨減員預(yù)計的增大而快速上升，基準(zhǔn)線(=10)以上占比逐漸增大，說明現(xiàn)場救治力量已無法達(dá)到救治時效要求(圖3)。在傷員后送維度中，隨著減員預(yù)計的增大，后送運力使用率快速上升，并長期處于飽和狀態(tài)(圖4)，與此同時現(xiàn)場傷員堆積也在不斷增加(圖5)，導(dǎo)致傷員后送平均時間上升(圖6)，這說明由于后送運力已無法滿足傷員后送需求，造成傷員在現(xiàn)場滯留，傷員運送的及時率偏低。

2)力量配置及減員預(yù)計多變量變化仿真結(jié)果：根據(jù)單變量變化的仿真結(jié)果，采取不同力量配置策略，推導(dǎo)減員預(yù)計下現(xiàn)場傷員衛(wèi)勤保障情況。即現(xiàn)場救治智能體d∈[6，10](其中Δ=1)；后送運力智能體v∈[2，5](其中Δ=1)；減員預(yù)計w∈[5%，10%](其中Δ=1%)實施模擬仿真。仿真結(jié)果顯示，隨著現(xiàn)場救治力量的加強，傷員下降。這是源于救治力量增強后，救治并行進程增多，加快了傷員通過率，從而降低傷員救治等待時限(圖7所示)。但同時也帶來兩個問題：①過度增加現(xiàn)場救治力量，可能導(dǎo)致現(xiàn)場救治力量閑置率上升，如圖9中，當(dāng)現(xiàn)場救治智能體數(shù)量≥9后，雖然保證了較高的傷員通過率，但救治力量的閑置率也較高；②傷員通過率提高后，若沒有充足的后送運力，會導(dǎo)致救護站后送傷員大量滯留，延遲傷員得到進一步救治的時效。因此在現(xiàn)場力量配置中需要考慮現(xiàn)場傷員通過率與救護站傷員后送間的均衡性。

圖 3 初始衛(wèi)勤配置下，在減員預(yù)計5% ～ 10%的變化

圖 4 初始衛(wèi)勤配置下，后送運力 U R 在減員預(yù)計5% ～ 10%的變化

圖 5 初始衛(wèi)勤配置下，傷員 te 在減員預(yù)計5% ～ 10%的變化

圖 6 初始衛(wèi)勤配置下，傷員后送堆積量在減員預(yù)計5% ～ 10%的變化

圖 7 現(xiàn)場救治力量與減員預(yù)計同步變化下變化分布

在傷員后送維度中，仿真結(jié)果顯示，伴隨后送運力的增加，現(xiàn)場傷員后送時效性得到較大改善，后送等待時限te在不斷下降，現(xiàn)場后送傷員的滯留情況也得到較大緩解，在同等減員預(yù)計下，當(dāng)后送運力v=5時，相比v=2，最大可下降約69%(圖8)。與此同時，后送運力UR也隨著后送運力的增大快速下降，當(dāng)v=5時，相比v=2，下降最大約26%(圖9)，表明后送運力閑置率偏高，運力使用的效率偏低。因此在后送運力配置中，需要在充分考慮傷員與運力之間的平衡。

圖 8 后送運力與減員預(yù)計變化下變化分布

圖 9 后送運力與減員預(yù)計變化下 變化分布

3)衛(wèi)勤力量配置策略研究：如上述分析，高原地區(qū)現(xiàn)場衛(wèi)勤保障力量的配置，需要在現(xiàn)場救治力量使用率、傷員后送效率、運力使用率之間達(dá)到平衡。為此，本研究在前述仿真分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)“時效救治”理念相關(guān)要求[18,22]，結(jié)合想定背景中高原地域限制和現(xiàn)場位置，選擇=10和=40作為配置策略的控制閾值，得到現(xiàn)場衛(wèi)勤力量配置仿真控制策略，結(jié)果見表3。

表 3 高原邊境救治現(xiàn)場不同衛(wèi)勤力量配置下各指標(biāo)情況

從傷員救治維度看，隨著現(xiàn)場救治人員數(shù)量的增加，傷員救治等待時限下降，當(dāng)減員預(yù)計≤6%時，現(xiàn)場配置7名救治人員可滿足救治要求；當(dāng)減員預(yù)計≤10%，現(xiàn)場配置8名救治人員可滿足救治要求。這主要是因為傷員大多屬于非致命性武器導(dǎo)致的創(chuàng)傷，現(xiàn)場救治人員重點完成損傷控制性初級急救[23]，因此不用配置大量人力。

從傷員后送維度看，在同等減員預(yù)計的條件下，隨著后送運力的增大，傷員后送等待的改善較為明顯，后送的邊際效益隨運力的增大而增大；但隨著運力資源的增加，運力的使用率在緩慢下降，這是由于傷員大多可采用坐姿后送的方式，單位時間內(nèi)后送傷員較多，從而造成運力在救治后期閑置率增大。根據(jù)仿真結(jié)果顯示，當(dāng)減員預(yù)計≤6%時，配置3個后送運力能滿足后送需求；當(dāng)減員預(yù)計≤8%時，配置4個后送運力基本能滿足后送需求；當(dāng)減員預(yù)計≤10%時，配置5個后送運力能滿足后送需求。

綜合傷員救治和后送組合看，當(dāng)減員預(yù)計≤6%時，配置7名現(xiàn)場救治人員、3個后送運力可滿足救治需求；當(dāng)減員預(yù)計≤10%時，配置8名現(xiàn)場救治人員、5個后送運力可滿足救治需求。說明現(xiàn)場救治力量的增大在提高傷員通過率的同時，對救護站傷員后送提出更高需求，需要同步增加后送運力資源，這為編排衛(wèi)勤保障預(yù)案提出了新的參考。

6 結(jié)語

本文通過運用仿真技術(shù)，基于智能體構(gòu)建高原邊境地域現(xiàn)場救治模型，模擬非致命性武器損傷現(xiàn)場衛(wèi)勤救治過程，較好地體現(xiàn)了不同減員預(yù)計條件下現(xiàn)場救治人員和后送運力數(shù)量配置方式對傷員一線救治和后送的影響大小，并對人員和運力配置的最優(yōu)策略進行了探究。但高原邊境傷員救治涉及內(nèi)容角度，而本文僅從力量配角度對非致命性武器損傷救治和后送進行了分析，對傷員救治效果、后送工具運用等的分析還需進一步拓展完善。