中国指挥与控制学会会刊 
作战概念是在未来特定时空条件下,针对某一作战问题,通过判断既定的作战构想和意图,研究作战条件、作战对手等作战要素的本质规律,抽象概括提出的作战问题解决方案[1]。在作战概念开发过程中,通常需要开展作战能力需求分析,即明确为达成作战效果,转换落地解决方案所需具备的关键能力及其指标要求[2]。作为支撑分析的基础和前提,作战概念能力需求分析指标体系要实现能力需求的表征以及能力大小的度量[3]。因此,除了要考虑目的性、完整性,指标的可测性、相对独立性等指标体系的一般特性外,还应具有以下三个突出特性[4]:一是在指标体系结构上,整体性与层次性相结合,指标体系结构既具有整体性,能够相互关联,从宏观上表征并度量作战概念的作战能力,又具有层次性,能够体现作战目的、作战行动、作战力量等典型要素,支撑后续能力需求的分析;二是在指标关系上,聚合关系和涌现关系相结合,指标之间、指标层级之间既存在聚合关联关系,能够通过下层指标聚合求解上层指标,又存在无法通过简单模型展现和计算的涌现关联关系;三是在指标组成上,定性与定量相结合,指标体系既包含可以通过数据统计直接获得的定量指标,如毁伤概率、持续时间等,又包含需要根据实际情况进行主观判断的定性指标,如态势判断准确性、决策指挥合理性等。为满足上述特性,本文以作战概念“精兵立体投送”为研究对象,提出了一种基于作战概念模型的能力需求分析指标体系构建方法,确保指标体系的科学合理且保留军事意义。
1 “精兵立体投送”作战概念概况
在参考借鉴国内外多位学者的专著,以及美军联合出版物JP-3等系列参考文献[5]的基础上,本文将“精兵立体投送”定义如下:
定义1: 精兵立体投送是在夺取综合制权、联合海空封锁、瘫痪敌作战体系等先期作战的基础上,以新型精锐作战力量为投送对象,以两栖攻击舰、半潜船等为中继平台,以运输机、直升机、气垫船、高速快艇等为投送工具,采取综合到岸的方式,以实现空中、海上联合兵力立体突击,以及空机降场、机场、港口等要点要域为投送目的,实施的联合投送行动。
2 以能力需求为核心的作战概念体系结构模型OCM构建
定义2:作战概念体系结构模型(简称作战概念模型OCM)是对作战概念静态框架结构和动态运行结构进行描述的一组模型组合,记为CON_OCM= 。其中,MoCn为不同视角的描述模型。
作为对作战概念的首次抽象,该模型不仅能够规范化、显性化、无歧义地描述作战概念的各要素和交互关系,更能较好地支撑后续能力分析指标的构建、仿真模型的构建、仿真推演实验方案的设计,以及能力的定性定量分析等。此处将重点对支撑能力分析指标构建的模型进行描述,其他模型略。
精兵立体投送的体系结构模型为
CON_OCM=
2.1 概要信息模型AV-1
概要信息模型MoC 如表1 所示。
表1 概要信息模型AV-1Tab.1 Summary information model AV-1 |
| 模型名称 | “精兵立体投送”作战概念体系结构模型 |
|---|---|
| 模型用途 | 用于面向作战概念开发的能力需求分析,通过结构化、形式化描述,为构建能力需求分析指标体系提供依据,为生成仿真实验想定奠定基础 |
| 模型范围 | 以能力构想为起点,以能力需求分析为核心,对作战概念的作战目的、作战任务、作战对手、作战力量、作战行动、作战能力等要素内容和要素间相互关系进行描述 |
| 选用的 模型视图 | AV-1、CV-1、OV-1、OV-2、OV-4、OV-5a、OV-5b、OV-6a、OV-6b、OV-6c、SV-5b、CV-2、CV-3、CV-4、CV-6 |
2.2 能力构想模型CV-1
为实现作战目的,需要具备快速投送、突防、集结、杀伤、突击、生存和控要等能力。能力构想模型MoC 如图1 所示。
2.3 顶层作战概念图OV-1
2.4 作战力量相关模型(OV-4、SV-5b)
2.4.1 组织机构关系图OV-4构建
遂行各任务的行动主体通常包括两栖登陆作战力量以及垂直登陆作战力量。按照集群式力量编组,分为登陆突击群、超越登陆群、空中火力突击群、海上输送编队。描述作战力量编成和相互作用的组织机构关系图OV-4如图3 所示。
2.4.2 装备体系-作战行动跟踪矩阵SV-5b构建
采用二维矩阵的方式,将武器装备体系和作战行动作为输入,映射关系作为输出,形成的装备体系-作战行动跟踪矩阵SV-5b如表2 所示。该表描述了武器装备体系与作战行动(作战行动名称略)的映射关系,为确认关键作战行动是否已获得合理的武器装备支持提供分析依据。
表2 装备体系-作战行动跟踪矩阵SV-5bTab.2 Equipment system of systems operational action tracking matrix SV-5b |
| 作战行动 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 武器装备 | 快速登陆艇 | √ | ||||
| 两栖突击车 | √ | √ | √ | |||
| 运输机 | √ | |||||
| 运输直升机 | √ | |||||
| 武装直升机 | √ | |||||
| 气垫船 | √ | |||||
| 两栖攻击舰 | √ | |||||
| 半潜船 | √ | √ | ||||
| 歼击机 | √ | |||||
| 扫雷艇 | √ | |||||
| 护卫舰 | √ | |||||
| 装甲车辆 | √ | √ | ||||
| 轻型武器 | √ | √ | ||||
2.5 作战行动相关模型(OV-5a、OV-5b)
2.5.1 作战行动分解树OV-5a构建
按照作战过程自顶向下,进行作战行动的分解,形成作战行动分解树OV-5a(略)。
2.5.2 作战行动模型OV-5b构建
2.6 作战活动相关模型(OV-6a、OV-6c)
2.6.1 作战规则模型OV-6a构建
将作战行动与作战力量编成进行关联,描述作战活动的流程,形成作战规则模型OV-6a(略)。
2.6.2 作战事件跟踪模型OV-6c构建
采用序列图不同作战集群之间的协同关系、作战行动发生先后时序关系进行描述,形成作战事件跟踪模型OV-6c(略)。
2.7 作战能力需求分析(CV-6、CV-2、CV-4)
2.7.1 能力-作战行动映射模型CV-6构建
对作战行动和作战能力分别进行分解,采用映射矩阵表格描述作战行动和能力之间的映射[6],如表3 所示。
表3 能力-作战行动映射模型CV-6Tab.3 Capability operational action mapping model CV-6 |
| 作战行动 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 能力需求 | 侦察预警能力 | √ | √ | √ | √ | √ |
| 指挥控制能力 | √ | √ | √ | √ | √ | |
| 兵力突击能力 | √ | |||||
| 常规火力打击能力 | √ | √ | √ | |||
| 信息作战能力 | √ | √ | √ | |||
| 精兵控要能力 | √ | |||||
| 综合防护能力 | √ | √ | √ | √ | √ | |
| 机动能力 | √ | |||||
| 海空投送能力 | √ | √ | ||||
| 作战保障能力 | √ | √ | √ | √ | √ | |
2.7.2 能力分类模型CV-2构建
根据作战能力的特点或用途进行分解,构建能力分类模型如图5 所示。
2.7.3 能力依赖关系模型CV-4构建
3 基于OCM的能力需求分析指标体系构建
3.1 CSA超网结构设计
为构建满足能力需求分析的指标体系,我们设计能力指标网(Capability Network,CN)、表征指标网(Surrogate Network,SN)、分析指标网(Analysis Network,AN),三个网络相互支撑、两两互联,形成作战能力需求分析CSA超网结构指标体系。参考借鉴多关系超图模型的形式化描述方式,将CSA指标体系的三个网络视为节点,三个网络间关系视为边,定义如下。
定义3:CSA超网结构指标体系是由能力指标网CN、表征指标网SN、分析指标网AN三类节点网络,通过节点网络关系关联构成的超网络,如图7 所示。记为CON_CSA= 。其中,P(CN,EN,DN)表示节点网络,S(fcs,fca,fsa)表示节点网络关系。
3.2 基于OCM的CSA指标体系构建基本流程
在作战概念体系结构模型OCM的形式化描述CON_OCM中,不仅包含了战场环境、作战力量、作战行动等作战概念典型要素的描述,而且围绕作战能力,实现了作战目的与作战能力(CV-1)、作战能力与作战行动(CV-6)、作战行动与装备(SV-5b)、作战行动与作战力量(OV-4),以及作战能力(CV-2、CV-4)之间关系的规范化描述。这些模型与CSA指标体系的节点网络描述相吻合。因此,我们在构建指标体系的过程中引入作战概念模型OCM,以该模型为指导,较好地贴近军事需求,保留军事价值,确保指标体系的科学性,满足作战概念需求分析的实际需要。
3.3 基于OCM的CSA节点网络构建
3.3.1 基于OCM CV-2、CV-4的能力指标网CN的构建
定义4:能力指标网CN表示作战能力指标的集合以及能力间关系,描述为
CN={Pcn,Scn}
1)指标项Pcn
Pcn={index1,index2,…,indexn}(n为能力指标的数量)表示作战能力指标的集合,根据作战目的进行确定。
基于能力分类模型CV-2,确定与“精兵立体投送”作战目的直接相关的能力指标,包括一级、二级指标共11项,记为
Pcn={index1,index2,index3,index31,index32 }
分别表示:侦察预警能力(index1)、指挥控制能力(index2)、联合打击能力(index3)、兵力突击能力(index31)、常规火力打击能力(index32)、信息作战能力(index33)、精兵控要能力(index34)、综合防护能力(index4)、机动能力(index51)、海空投送能力(index52)、作战保障能力(index6)。
2)指标项关系Scn
Scn={conn1,conn2,…,connn}表示作战能力关系的集合。其中,conni= 称为能力指标关系矩阵,表示第i项指标与其他指标的关联关系。我们重点关注各节点网络指标之间是否存在关联关系,而不考虑其具体的关联程度以及关联方式。因此,令aij∈{0,1},0表示无关,1表示相关。其他节点网络的指标关系采用同样的表示方法。
考虑侦察预警能力、指挥控制能力、作战保障能力与其他各作战能力形成支援关系,因此,conn1、conn2、conn6可视为秩为1的矩阵,文中不再讨论。基于上述假设和考虑,依据图6 能力依赖关系模型CV-4确定各能力指标项关系矩阵,如海空投送能力(index52)与联合打击能力(index3)、综合防护能力(index4)存在关联关系,则关系矩阵conn52=[1 0 0 0 0 1 0 1]T。依此方法,形成的关系集合为
Scn={conn3,conn31,conn32,conn33,conn34,conn4,
conn51,conn52}=
conn51,conn52}=
构建的能力指标网如图8 所示。
3.3.2 基于OCM CV-6、SV-5b、OV-4的表征指标网SN构建
定义5:表征指标网SN是抽象的作战能力在作战活动中,通过各方对抗所表现出来的,可统计、可观察的表现和反映。通过逐层分解,可形成可感知、可探测、可采集的底层数据。描述为SN={Psn,Ssn,Vsn}。
1)指标项Psn
其中,Psn= ,p2,…,pn}(n为指标的数量)表示指标项。本文采用力量、装备等资源项(ways),以及作战行动、时序、策略等资源运用方式(means)作为表征指标项。
按照兵力数据(psn1)、装备平台数据(psn2)、战场环境数据(psn3)、敌情数据(psn4)、行动部署数据(psn5)梳理分析,确定能够表征作战能力的指标,记为
Psn=
对能力-作战行动映射模型CV-6、组织机构关系图OV-4进行关联分析,确定与能力需求分析相关的兵力数据(psn1)、行动部署数据(psn5),记为
psn1={psn11,psn12,psn13,psn14}
其中,psn11表示登陆突击群,psn12表示超越登陆群,psn13表示空中火力突击群,psn14表示海上输送编队。
psn5={psn51,psn52,psn53,psn54,psn55,psn56,psn57}
其中,psn51表示输送方式,psn52表示航渡方式,psn53表示掩护方式,psn54表示航渡海区,psn55表示空中输送航线,psn56表示卸载地域,psn57表示空机降地域。
采用矩阵映射的方法,对能力-作战行动映射模型CV-6、装备体系-作战行动跟踪矩阵模型SV-5b进行关联分析,确定与能力需求分析相关的武器装备数据(psn2),记为
psn2={psn21,psn22,psn23,psn24,psn25,
psn26,psn27,psn28,psn29,psn2a,psn2b,psn2c,psn2d,psn2e}
psn26,psn27,psn28,psn29,psn2a,psn2b,psn2c,psn2d,psn2e}
其中,psn21表示快速登陆艇,psn22表示两栖突击车,psn23表示运输机,psn24表示运输直升机,psn25表示武装直升机,psn26表示气垫船,psn27表示两栖攻击舰,psn28表示半潜船,psn29表示歼击机,psn2a表示扫雷艇,psn2b表示护卫舰,psn2c表示装甲车辆,psn2d表示轻武器,psn2e表示预警机。
基于经验分析,确定战场环境数据(psn3)、敌情数据(psn4),记为
psn3={psn31,psn32,psn33,psn34}
其中,psn31表示战场制权程度,psn32表示扫雷破障程度,psn33表示火力毁伤程度,psn34表示通道开辟数量。
psn4={psn41,psn42,psn43,psn44,psn45,psn46}
其中,psn41表示敌可调整抗登陆力量规模,psn42表示敌在空飞机数量,psn43表示敌地面防空导弹系统数量,psn44表示敌出动直升机数量,psn45表示敌中远程炮兵火力规模,psn46表示其他方参与程度。
2)指标项关系Ssn
Ssn={s1,s2,…,sn}表示指标项的关系,si= ,aij∈{0,1}为指标项关系矩阵。
表征指标网的作用,一是对抽象的作战能力进行具体化,表现或反映为可统计、可观察的指标;二是要为分析指标网提供统计计算的源数据。考虑到表征指标网的指标项关系对这两大作用不产生过多影响,因此,对其指标项关系的构建做简化处理,重点考虑兵力数据、装备平台数据、行动部署数据之间的关联和制约,为后续的规则设计提供参考。记为
Ssn={s12,s15,s25}
s12表示兵力数据、装备平台数据之间的关联关系,主要依据图3 OV-4和表2 SV-5b进行确定,如下:
s12=
s15表示兵力数据、行动部署数据之间的关联关系,主要依据图3 OV-4进行确定,如下:
s15=
s25表示装备平台数据、行动部署数据之间的关联关系,主要依据表2 SV-5b进行确定,如下:
s25=
3)指标属性数据Vsn
Vsn= ,v2,…,vn}表示指标项的属性数据,主要从仿真实验、历史经验中采集获取,既包括定量数据,也包括定性数据。
对各指标项进行属性数据分解,重点关注其初始数量、当前数量以及其他战技指标,以某型战机为例,可以分解为编队总数、每队数量、起飞时间、起飞坐标、目标坐标、对空导弹数量、对地导弹数量、飞行速度、燃油携带量、油耗等,形成指标项的属性数据。记为
Vsn={vsn1,vsn2,vsn3,vsn4,vsn5}
数据项较多,篇幅受限不再展开描述。构建的表征指标网如图9 所示。
3.3.3 基于OCM CV-1的分析指标网AN构建
定义6:分析指标网AN是对作战能力在作战活动中,达成作战目的的度量,通过对指标的统计计算,判断能否达成作战目标效果,如作战平台的毁伤率、战损率、投送部队的成功率等。描述为
AN={Pan,San}
1)指标项Pan
基于能力构想模型(CV-1),并参照指标体系的指导性文件,从战损(Pan1)、战果(Pan2)、作战目的达成效果(Pan3)三个方面,形成分析指标项,支撑能力的度量。记为
Pan=
其中,围绕“空海联合兵力立体投送”“超越突击上陆、抢占要点要域”“坚守要点要域”的作战目的,作战目的达成效果分为兵力到位率(记为Pan31)、平台生存率(记为Pan32)、登岛用时(记为Pan33)、控要成功率(记为Pan34)、关键节点控制时长(记为Pan35)、兵力总规模(记为Pan36)等多项能力度量指标,记为
Pan3={Pan31,Pan32,Pan33,Pan34,Pan35,Pan36}
2)指标关系San
分析指标间的相互关系,主要对统计计算产生影响,重点关注作战目的达成效果Pan3之间的指标关系。如登岛用时(Pan33)与兵力到位率(Pan31)、平台生存率(Pan32)、兵力总规模(Pan36)相关,则san33=[1 1 1 0 0 1]T。Pan3指标关系记为
San= =
构建的分析指标网如图10 所示。
3.4 基于指标聚合的CSA节点网络关系构建
定义7:CSA指标体系节点网络关系是能力指标网、表征指标网、分析指标网的相互关系,描述为超网中的边,记为S(fcs,fca,fsa)。
由于三个节点网络之间存在复杂的聚合关系和无法通过计算模型等进行直观描述的涌现关系,需要通过仿真实验、机器学习等方式逐步实现参数优化,初始取值对后续指标计算影响不大。同时,该指标体系主要用于表征能力需求,探讨能力的生成机理,故此处参照节点网络内部关系的描述,重点聚焦关系的相关性(0/1),不考虑关系的关联程度,不讨论具体的参数取值。
3.4.1 能力指标-表征指标关系fcs
fcs表示能力指标网和表征指标网的关系,是进行能力需求分析过程中,确定表征指标是否作为能力指标阈值的主要依据,重点考虑相关性,可采用表格或矩阵的方式表示。
设aij=
则关系表如表4 所示。
表4 能力指标-表征指标关系表Tab.4 Relationship between capability network and surrogate network |
| index31 | index32 | index34 | index4 | index51 | index52 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 作战力量 | psn11 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| psn12 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| psn13 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| psn14 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 武器装备 | psn21 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| psn22 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| psn23 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| psn24 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| psn25 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| psn26 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| psn27 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| psn28 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| psn29 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| psn2a | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| psn2b | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| psn2c | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| psn2d | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| psn2e | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 作战部署 | psn51 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| psn52 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| psn53 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| psn54 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| psn55 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| psn56 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| psn57 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
3.4.2 能力指标-分析指标关系fca
能力指标和分析指标之间的关系fca,决定了分析指标能否作为能力度量的代表指标,可采用表格或矩阵的方式表示。
设aij=
则形成的关系表如表5 所示。
表5 能力指标-分析指标关系表Tab.5 Relationship between capability network and analysis network |
| Pan31 | Pan32 | Pan33 | Pan34 | Pan35 | Pan36 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| index31 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| index32 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| index34 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| index51 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| index52 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
3.4.3 表征指标-分析指标关系fsa
表征指标和分析指标之间的关系fsa,是共享表征指标属性数据,统计计算分析指标的依据,表6 是部分的基于指标聚合的表征指标-分析指标关系。
表6 基于指标聚合的表征指标-分析指标关系表Tab.6 Relationship between surrogate network and analysis network based on indicator aggregation |
| 序号 | 分析 指标 | 表征指 标项 | 表征指标项 属性数据 | 计算方法 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Pan31 | psn11 psn12 | 各部队上陆 兵力数量 各部队出动 兵力数量 | 上陆兵力总量/ 出动兵力总量 |
| 2 | Pan32 | psn21 …… psn2e | 各型平台 存活数量 各型平台出 动总数量 | 平台存活总量/ 出动平台总量 |
| …… | …… | …… |
3.5 指标体系对比
4 结束语
针对作战概念能力需求分析指标体系的构建问题,提出了基于作战概念模型OCM的能力需求分析指标体系构建方法。以“精兵立体投送”为实例,建立了该作战概念的体系结构模型OCM,设计了作战能力需求分析指标体系的CSA超网结构,并基于OCM构建CSA节点网络,基于指标聚合构建CSA节点网络关系,形成了作战概念的能力需求分析指标体系。最后通过与层次结构的指标体系进行对比,分析本方法对于支撑能力需求分析的有效性。