基于兵棋推演系統(tǒng)的裝備保障效能評估方法研究?

崔 爽 李保剛 董德鵬 王婷婷 陳升偉

（1.海軍航空大學(xué) 煙臺 264001）（2.31660部隊(duì) 中寧 755100）（3.93786部隊(duì) 張家口 075000）

1 引言

裝備保障效能是指裝備保障系統(tǒng)在完成保障任務(wù)中發(fā)揮出的實(shí)際效果，從安全的意義上來說，它可以被稱為作戰(zhàn)最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［1］。裝備保障是軍隊(duì)維持和復(fù)原的關(guān)鍵支持，它貫穿于軍隊(duì)的整個(gè)戰(zhàn)斗進(jìn)程，關(guān)系到軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的整體效能。及時(shí)、準(zhǔn)確、客觀地評價(jià)保障效能，有助于決策人員對設(shè)備和保障的資源進(jìn)行科學(xué)、合理的分配，并制定出最佳的保障計(jì)劃，提高戰(zhàn)時(shí)裝備保障的戰(zhàn)斗力和穩(wěn)定性［2～3］。傳統(tǒng)的效能評價(jià)一般都是通過模型模擬的方式進(jìn)行的，但是現(xiàn)有的模型技術(shù)難以精確地模擬出人機(jī)互動所引起的各種復(fù)雜的變化，而且其規(guī)模、成本和實(shí)施時(shí)間都受到了制約［4～5］。本文采用“兵棋演練”的方式，推導(dǎo)出了一套裝備與保證的作戰(zhàn)計(jì)劃，并對該作戰(zhàn)計(jì)劃的有效性進(jìn)行了評價(jià)，并探索了一種以“兵棋推演”為基礎(chǔ)的裝備保障效能評價(jià)的途徑與步驟。

2 兵棋演練在裝備保障中對戰(zhàn)性能評價(jià)的基本特征

兵棋推演，所代指的是運(yùn)用兵棋系統(tǒng)的模擬仿真、態(tài)勢感知、戰(zhàn)場報(bào)告、指令輸入、實(shí)時(shí)信息和數(shù)據(jù)規(guī)則等功能，在導(dǎo)演部統(tǒng)一控制下，按照實(shí)際作戰(zhàn)指揮流程，展開一系列籌劃組織作戰(zhàn)以及指揮控制行動的對抗演練行動［6］。其區(qū)別于其他模擬活動的最主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)首長機(jī)關(guān)全過程、全要素的對抗。

2.1 強(qiáng)調(diào)人的指揮控制對裝備保障效能的影響

傳統(tǒng)對裝備保障效能進(jìn)行評估的方式，主要是對保障過程及裝備本身效能進(jìn)行仿真，對于裝備指揮員在全局把握和保法運(yùn)用的影響上考慮較少。

兵棋推演系統(tǒng)模擬真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境，各要素齊全，反映出戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變，裝備指揮員在下達(dá)實(shí)時(shí)指揮命令時(shí)會受到多種條件制約，且指揮員的指揮謀略、控制手段等決定著裝備保障效能的發(fā)揮并很大程度上直接影響著戰(zhàn)爭走向。

2.2 體現(xiàn)體系作戰(zhàn)的整體效應(yīng)對裝備保障效能的影響

現(xiàn)代戰(zhàn)爭形式趨于多樣化，以信息技術(shù)為主導(dǎo)的高新技術(shù)在軍事領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，作戰(zhàn)行動樣式更加復(fù)雜，必須隨之積極轉(zhuǎn)變裝備保障模式，以適應(yīng)未來作戰(zhàn)需要。兵棋推演系統(tǒng)中，作戰(zhàn)空間涵蓋陸、海、空、天、電五維戰(zhàn)場空間，范圍廣闊，且能夠提供復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，模擬信息化條件下陸戰(zhàn)、海戰(zhàn)、空戰(zhàn)、導(dǎo)彈戰(zhàn)、心理戰(zhàn)等全面的戰(zhàn)斗活動。兵棋推演系統(tǒng)充分反映了以情報(bào)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)間的對戰(zhàn)特征，能夠表達(dá)出體系作戰(zhàn)的整體效應(yīng)對裝備保障效能的影響。

2.3 突出精確保障對整體裝備保障效能的影響

裝備保障的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)精確保障，科學(xué)地運(yùn)用兵棋推演系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)感知戰(zhàn)場態(tài)勢，合理調(diào)配保障資源，最大限度地實(shí)現(xiàn)對裝備保障行動的精確控制。兵棋推演系統(tǒng)可以使指揮員全面地掌握己方態(tài)勢，部隊(duì)級別、類型、位置以及戰(zhàn)損狀況等信息，了解保障對象狀態(tài)，科學(xué)判斷裝備維修、彈藥供給形勢，精確調(diào)配保障資源，及時(shí)高效地完成保障任務(wù)，突出表現(xiàn)精確保障對整體裝備保障效能的影響。

3 基于兵棋推演的裝備保障效能評估的基本原理和方法

利用兵棋推演方法對裝備保障效果進(jìn)行評價(jià)，其基本原則是利用兵棋推演獲取最終的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析，得出評價(jià)的結(jié)論。要獲得較高的評價(jià)效果，必須對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從而使兵棋局的運(yùn)算范圍越來越廣，從而造成計(jì)算時(shí)間的延長、成本的提高。

運(yùn)用探索式模擬分析的方式，對具有代表性的作戰(zhàn)計(jì)劃進(jìn)行推理，能夠獲得具有代表性的作戰(zhàn)行動計(jì)劃，以獲得具有代表性的作戰(zhàn)行動的綜合作戰(zhàn)能力。探索式模擬與分析是把模擬試驗(yàn)和探索研究相融合而成的一種新型的試驗(yàn)分析方法，該方法綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，既能夠考慮體質(zhì)內(nèi)外動態(tài)交互，又能對不確定條件下所有合理假設(shè)進(jìn)行分析，對于復(fù)雜系統(tǒng)，例如本文研究的裝備保障效能評估非常適用［7］。

在不確定的情況下，綜合考慮各種可能的因素，對各種問題進(jìn)行綜合的計(jì)劃，通過模擬驗(yàn)證，對各種因素進(jìn)行分析，尋找更具敏感性和影響力的試驗(yàn)結(jié)果?？偠灾?，利用兵棋模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)備保障效率評價(jià)，即采用探索式模擬試驗(yàn)和解析的方式，對其進(jìn)行多次細(xì)致的模擬和演練，最終得到相應(yīng)的結(jié)果，進(jìn)而來確保后續(xù)的工作內(nèi)容能夠順利開展，在效果上也能夠?qū)崿F(xiàn)有效的保障，這對于行動而言能夠產(chǎn)生極為直觀的影響。

4 基于兵棋推演的裝備保障效能評估的基本步驟

分為前期準(zhǔn)備階段、正式推演、推演后統(tǒng)計(jì)分析共三個(gè)階段。前期準(zhǔn)備階段，確定效能指標(biāo)、設(shè)定評估條件、準(zhǔn)備相關(guān)數(shù)據(jù)、篩選實(shí)驗(yàn)敏感變量、確定重點(diǎn)推演方案。正式推演階段，錄入指令、進(jìn)行仿真推演以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。統(tǒng)計(jì)分析階段，對推演得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類梳理分析，最終得出評估結(jié)論。

4.1 前期準(zhǔn)備階段

1）決定性能指數(shù)。通過對裝備裝備的整個(gè)生產(chǎn)過程的綜合分析，歸納出裝備維修效能、裝備指揮效能、物資供應(yīng)效能、裝備機(jī)動效能、裝備管理效能和裝備防御效能［8］，如圖1所示。

圖1 裝備保障效能評估指標(biāo)

2）設(shè)定條件及準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。針對裝備保障效能的評估，設(shè)定評估條件：戰(zhàn)場環(huán)境、我方態(tài)勢、我方保障力量配屬、相關(guān)要素等。推演評估需具備基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，基于兵棋推演系統(tǒng)進(jìn)行效能評估，需將評估條件及相關(guān)武器裝備、維修能力、受損目標(biāo)狀況等以數(shù)據(jù)形式提前輸入系統(tǒng)。

3）開展實(shí)驗(yàn)因子的提取。這一過程，需要探索變量空間，推導(dǎo)，分析結(jié)果，提煉篩選變量，循環(huán)反復(fù)幾次，最終提煉篩選出對實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化較為敏感的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)因子，縮小變量空間。

4）確定最終推演方案?；谥岸啻蝺?yōu)化和過濾后的各種敏感試驗(yàn)因素的不同結(jié)合，對之前的諸多推理進(jìn)行了修改，最終確定出幾個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)推演。

4.2 正式推演階段

正式推演階段，需要將已知的推理方法通過命令錄入到兵棋推理中，再由該算法執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)推理?；谒O(shè)置的性能指數(shù)和評價(jià)標(biāo)，設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，以確保采集到的數(shù)據(jù)能夠較有效地反映效能指標(biāo)變化。

4.3 統(tǒng)計(jì)分析階段

將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，根據(jù)效能評價(jià)指標(biāo)量化對比出裝備保障效能的改變。并且，根據(jù)兵棋局推演的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)推理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和整個(gè)流程的可視化回放，從而得到更加精確的評價(jià)結(jié)果。

5 實(shí)例分析

按照基于兵棋推演的裝備保障效能評估步驟流程，以陸軍炮兵勤務(wù)保障分隊(duì)為對象，評估保障人員規(guī)模擴(kuò)大一倍后，裝備保障效能的提升問題。整體評估流程圖見圖2。

圖2 評估流程圖

5.1 確定裝備保障效能指標(biāo)

首先，對設(shè)備的保障效果進(jìn)行評價(jià)?；鹋谛蘩怼⑽镔Y保障、后勤保障三個(gè)方面是三個(gè)指標(biāo)，經(jīng)過與各單位和軍事專業(yè)人士的討論，確定了三個(gè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)情況如下所示：維修壞損火炮效能為修理后堪用火炮比例；物資供應(yīng)保障效能為單位時(shí)間內(nèi)可向部隊(duì)提供的彈藥器材數(shù)量與需求數(shù)量比值；運(yùn)輸投送保障效能為物資運(yùn)送到指定地域所耗時(shí)長，綜合裝備保障效能為三項(xiàng)效能進(jìn)行加權(quán)平均［9］。

5.2 影響部隊(duì)裝備保障效能因素的篩選

基于兵棋推演系統(tǒng)進(jìn)行評估，設(shè)定評估條件，假定環(huán)境為真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境，形成基于該實(shí)例的推演實(shí)驗(yàn)變量空間，確定保障兵力規(guī)模、器材備件滿足率、目標(biāo)損傷程度、機(jī)動能力、指揮協(xié)同能力、器材備件保障延遲、維修裝備性能和裝備防護(hù)程度這8類影響裝備保障效能的因素。

從兵棋推演系統(tǒng)角度出發(fā)，想要達(dá)到與其目的，則需要設(shè)定評估條件，假定環(huán)境為真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境，形成基于該實(shí)例的推演實(shí)驗(yàn)變量空間，確定保障兵力規(guī)模、器材備件滿足率、目標(biāo)損傷程度、機(jī)動能力、指揮協(xié)同能力、裝備備件保障延遲、維修裝備性能、裝備保護(hù)能力八大要素［10］。

通過部分因子設(shè)計(jì)的方法，開展篩選工作中，需要考慮到不同影響因素與對28-5分式因子之間的關(guān)系，并探究當(dāng)分辨率為IV 時(shí)，所涉及到的分式因子涉及應(yīng)當(dāng)滿足怎樣的標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，完成后續(xù)的推演工作。通過對各試驗(yàn)場的反復(fù)試驗(yàn)，排除了各種偏差，最后得到的結(jié)論是：保障兵力規(guī)模、目標(biāo)損傷程度、機(jī)動性是制約部隊(duì)保障效能的主要因素。因此，本文選擇保障技術(shù)人員規(guī)模、我方火炮裝備受損程度和機(jī)動途中受影響程度為影響因素和變量，相應(yīng)取值空間見表1［11］。

表1 變量取值空間

5.3 確定詳細(xì)推演方案

通過對上述三個(gè)因子的綜合分析，可以得出8種不同的推演方法，通過分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，最后選定3種進(jìn)行具體的推理，內(nèi)容見表2。

表2 推演方案

5.4 數(shù)據(jù)采集

詳細(xì)推演上述3 個(gè)方案，將方案內(nèi)容格式化為行動指令錄入兵棋推演系統(tǒng)，并由裝備保障指人員操作該系統(tǒng)，將隨機(jī)因素影響基本消除后，采集到的數(shù)據(jù)匯總?cè)缦?，見?～表5。

表3 維修壞損火炮結(jié)果

表4 物資供應(yīng)保障結(jié)果

表5 運(yùn)輸投送保障結(jié)果

5.5 統(tǒng)計(jì)分析

以方案1 中效能值作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行歸一化處理后，得出各方案的效能值見表6。

表6 歸一化后的單項(xiàng)保障效能

設(shè)火炮維護(hù)效能、后勤保障效能、保障效能與保障效能之比值為1∶1∶1，標(biāo)準(zhǔn)化后，陸軍炮兵勤務(wù)保障分隊(duì)裝備保障效能值見表7。

表7 歸一化后裝備保障效能

5.6 評估結(jié)論

根據(jù)表7 可知，在保障人員規(guī)模擴(kuò)大一倍后，陸軍炮兵勤務(wù)保障分隊(duì)裝備保障效能提升有關(guān)結(jié)論如下：

1）如果僅是技術(shù)人員數(shù)量翻倍，由于機(jī)動輸送能力、人員技術(shù)水平及相關(guān)作戰(zhàn)因素限制，勤務(wù)保障分隊(duì)維修壞損火炮、物資供應(yīng)保障效能、運(yùn)輸投送效能分別提升為原來的1.39 倍、1.88 倍和1.64倍，綜合效能為原來的1.64 倍?？梢姡S著人員規(guī)模擴(kuò)大，陸軍炮兵部隊(duì)勤務(wù)保障分隊(duì)裝備保障效能并非隨之現(xiàn)行提升。

2）如保障分隊(duì)前出執(zhí)行任務(wù)機(jī)動途中所受干擾較小，機(jī)動能力、防護(hù)能力稍作提高，則各項(xiàng)效能分別提升為原來的1.61 倍、2.38 倍和2 倍，綜合效能提升為原來的1.99 倍。可見在擴(kuò)大人員規(guī)?；A(chǔ)上提升裝備的機(jī)動性能、防護(hù)性能。雖小幅度犧牲物資供應(yīng)效能，但綜合效能得到有效提升［12］。

6 結(jié)語

兵棋推演現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于作戰(zhàn)指揮領(lǐng)域，在裝備保障領(lǐng)域并未受到太多青睞，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對裝備保障的依賴性越來越大，兵棋推演在裝備保障領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視。本文運(yùn)用兵棋推演系統(tǒng)對裝備保障效能進(jìn)行評估，在綜合考慮各方影響因素后，確定效能評估指標(biāo)，提煉篩選出敏感實(shí)驗(yàn)因子。利用模擬試驗(yàn)和分析的方式，對典型的裝備保障計(jì)劃進(jìn)行了細(xì)致的推導(dǎo)，并通過對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最后得到了相應(yīng)的評價(jià)結(jié)論。