杜偉，吳從暉

(南京陸軍指揮學(xué)院，江蘇 南京 210045)

數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系效能測度方法研究*

杜偉，吳從暉

(南京陸軍指揮學(xué)院，江蘇 南京 210045)

簡要介紹了數(shù)字化部隊(duì)的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)效能測度問題。構(gòu)建了作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)模型，分析了構(gòu)成體系網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點(diǎn)模型和信息單邊。提出了度量數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系效能的指標(biāo)，并通過對不同參數(shù)和拓?fù)錀l件下的體系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對測度指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。

數(shù)字化部隊(duì)；作戰(zhàn)體系；效能測度

0 引言

隨著信息技術(shù)的廣泛運(yùn)用，如何積極推進(jìn)信息化建設(shè)，以信息化帶動機(jī)械化，實(shí)現(xiàn)國防和軍隊(duì)現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展，是當(dāng)前必須深入研究和解決的重大課題。20世紀(jì)80年代末以來，世界軍事領(lǐng)域開始發(fā)生了一場深刻的革命性變化，機(jī)械化戰(zhàn)爭形態(tài)開始向信息化戰(zhàn)爭形態(tài)轉(zhuǎn)型。信息化程度影響著戰(zhàn)爭進(jìn)行的環(huán)境以及戰(zhàn)爭的最終結(jié)果[1]，信息化武器裝備在戰(zhàn)爭中發(fā)揮出極其重要的作用，精確制導(dǎo)武器遠(yuǎn)程打擊成為主要手段；戰(zhàn)場空間向陸、海、空、天、電(磁)多維領(lǐng)域擴(kuò)展；聯(lián)合作戰(zhàn)要求實(shí)施快速、高效、靈敏的指揮，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已成為體系結(jié)構(gòu)與體系結(jié)構(gòu)的對抗[2-3]。在這樣的信息化條件下，組建數(shù)字化部隊(duì)，是順應(yīng)時代發(fā)展和打贏信息化戰(zhàn)爭的必然要求，是跨越式發(fā)展的重要標(biāo)志，是面向信息化戰(zhàn)爭要求，以信息化裝備為主體全新打造的新型部隊(duì)。所謂數(shù)字化部隊(duì)，即裝備數(shù)字化信息系統(tǒng)和武器裝備，具有高度機(jī)動、實(shí)時感知、高效協(xié)同、精確行動等作戰(zhàn)能力,并能在團(tuán)營級部隊(duì)實(shí)現(xiàn)多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)的新型作戰(zhàn)部隊(duì)[4-6]。建設(shè)數(shù)字化的陸軍部隊(duì)必將極大地推進(jìn)軍隊(duì)機(jī)械化、信息化的快速發(fā)展。

長期以來，受技術(shù)水平、思想觀念等客觀因素的影響，效能評估基本上還停留在機(jī)械化戰(zhàn)爭條件下檢驗(yàn)評估作戰(zhàn)效能的傳統(tǒng)模式上，其主要采用的武器系統(tǒng)效能評估模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)檢驗(yàn)評估數(shù)字化的陸軍部隊(duì)作戰(zhàn)效能的需要。如何檢驗(yàn)、評價(jià)陸軍數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)能力與效能，是其建設(shè)發(fā)展亟待解決的重難點(diǎn)問題之一。

1 數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系模型構(gòu)建

傳統(tǒng)的武器裝備效能分析方法[7-8]的基本思路是通過將研究對象通過功能或結(jié)構(gòu)性的分解分別對各指標(biāo)進(jìn)行分析評價(jià)，然后通過加權(quán)求和的方法來確定，這樣的分析方法缺乏一定的整體性。尤其在針對數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)效能研究中，信息傳遞對效能發(fā)揮起到了關(guān)鍵的作用，其作戰(zhàn)能力與信息傳遞效率有著密切的關(guān)系，更需分析信息在各分效能以及整體效能度量中的具體作用，確定各組成部分之間的關(guān)系，構(gòu)建其網(wǎng)絡(luò)模型，針對網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建評價(jià)作戰(zhàn)效能的指標(biāo)體系。

數(shù)字化部隊(duì)是一個集指揮控制、情報(bào)偵察、通信和電子對抗系統(tǒng)一體化，后勤和技術(shù)保障聯(lián)勤化的指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)及監(jiān)視與偵察(command,control,communication,computer,intelligence,surveillance,reconnaissance,C4ISR)[9]作戰(zhàn)體系，可獨(dú)立執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。在研究過程中，可以將其作為一個完整的、相應(yīng)規(guī)模的作戰(zhàn)體系進(jìn)行分析。在這個作戰(zhàn)體系中，包括：情報(bào)偵察系統(tǒng)、火力打擊系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、保障系統(tǒng)等。從網(wǎng)絡(luò)的角度看，這些系統(tǒng)包括系統(tǒng)中的各個單元都作為一個個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存在，不同系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)類型不同，各個節(jié)點(diǎn)之間通過信息的交互構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，信息交互的鏈路構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的邊。構(gòu)建作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)的作用在于整合作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，形成一體化作戰(zhàn)態(tài)勢的能力，這是數(shù)字化部隊(duì)有別于傳統(tǒng)部隊(duì)的特點(diǎn)之一。下面從單元節(jié)點(diǎn)模型、信息單元模型以及網(wǎng)絡(luò)模型3個方面介紹作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型。

(1) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)描述

通過對作戰(zhàn)單元分析，作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)主要分為4類，分別為指揮控制(command and control)節(jié)點(diǎn)、情報(bào)偵察(intelligence)單元節(jié)點(diǎn)、火力打擊(force)節(jié)點(diǎn)[10]和綜合保障(guarantee)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型可表示為

Net_Node::={C,I,F,G}，

(1)

式中：C為指揮控制節(jié)點(diǎn)；I為情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)；F為火力打擊節(jié)點(diǎn)；G為綜合保障節(jié)點(diǎn)。

指揮控制節(jié)點(diǎn)表示指揮控制的中心，它能接收從情報(bào)偵察單元或火力打擊單元傳來的信息，進(jìn)行決策分析，并對情報(bào)偵察單元和火力打擊單元進(jìn)行控制，發(fā)出各種行動指令，如師旅團(tuán)各級指揮所。其表示形式為

C::=，

(2)

式中：Capacity為指揮控制單元處理情報(bào)、作出決策、指揮控制的能力，主要由籌劃組織、控制協(xié)調(diào)等能力因素[11]確定；Level為該指揮控制單元在作戰(zhàn)體系中的指揮層次；InEdges和OutEdges分別定義為節(jié)點(diǎn)輸入信息和輸出信息的邊。

情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)表示偵察、監(jiān)視類的作戰(zhàn)單元，包括所有提供作戰(zhàn)態(tài)勢感知的實(shí)元。它負(fù)責(zé)提供態(tài)勢感知信息并傳給指揮控制單元或火力打擊單元，如雷達(dá)、預(yù)警機(jī)、衛(wèi)星、偵察分隊(duì)等。其表示形式為

I::=，

(3)

式中：Capacity為情報(bào)偵察單元的偵察敵情、提供情報(bào)的能力，主要由全天候偵察能力、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力等因素[12]確定。

火力打擊節(jié)點(diǎn)表示能夠執(zhí)行軟、硬殺傷的實(shí)體單元，它能接收指揮控制單元的指令對敵方目標(biāo)進(jìn)行攻擊或干擾，并且可以將行動結(jié)果反饋給指揮控制單元，如坦克連、裝甲車、戰(zhàn)斗機(jī)等。其表示形式為

F::=，

(4)

式中：Capacity為火力打擊單元的打擊能力，主要由火力準(zhǔn)備、運(yùn)用、適應(yīng)能力等因素確定。

綜合保障節(jié)點(diǎn)表示對作戰(zhàn)體系的運(yùn)行提供保障的單元，為各節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行提供必備的資源。

G::=，

(5)

式中：Capacity為保障單元本身擁有的資源以及保障能力，主要有作戰(zhàn)保障能力、綜合保障能力、裝備保障能力組成；Importance為保障節(jié)點(diǎn)的資源和保障能力在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時的重要度。

(2) 信息單邊描述

由節(jié)點(diǎn)模型可知，作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)中存在10種類型的邊，包括EC-C,EC-I,EC-F,EC-G,EI-C,EF-C,EG-C,EG-I,EG-F,EG-G。對于各種邊，在作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲谐袚?dān)的使命和作用有所區(qū)別，但最終是表達(dá)一種信息的交互。通過抽象，信息單邊的一般表示為

Edge::=，

(6)

式中：EdgeType::=EC-C|EC-I|EC-F|EC-G|EI-C|EF-C|EG-C|EG-F|EG-I|EG-G，表示邊的類型；Efficiency(Edge)表示輸入節(jié)點(diǎn)InNodes到輸出節(jié)點(diǎn)OutNodes之間的信息傳輸效率。

(3) 數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)描述

根據(jù)以上描述的點(diǎn)和邊模型，建立關(guān)于數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)模型如下：

SosNet::=.

(7)

其中，4類不同節(jié)點(diǎn)以及關(guān)系邊分別用不同形狀的圖元表示，具體表示如表1所示。

表1 作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)要素描述Table 1 Operational system network essential factors

基于上述關(guān)于作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)邊的描述，建立符號化的作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1 數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)模型Fig.1 Operational system network model of digital forces

2 數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系效能模型構(gòu)建

數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)體系效能是面向作戰(zhàn)任務(wù)存在的，現(xiàn)在對作戰(zhàn)任務(wù)過程進(jìn)行分析，作戰(zhàn)任務(wù)主要包括防御、打擊或者綜合保障等等，抽象來看，其行動過程大致分為以下幾種：①情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，通過信息交互傳輸至指揮控制節(jié)點(diǎn)；②各單元節(jié)點(diǎn)針對自身存在的資源補(bǔ)充保障等現(xiàn)狀向指揮控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出保障需求；③指揮控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析、制定決策，將進(jìn)行機(jī)動、打擊、保障等命令傳遞給情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)、火力打擊節(jié)點(diǎn)、綜合保障節(jié)點(diǎn)；④情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)、火力打擊節(jié)點(diǎn)以及綜合保障節(jié)點(diǎn)在接收到指揮控制節(jié)點(diǎn)的命令后行動并在行動完成后將結(jié)果反饋給指揮控制節(jié)點(diǎn)。

由此看來，信息交互對于整個作戰(zhàn)體系的運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。作戰(zhàn)體系效能需要結(jié)合數(shù)字化部隊(duì)的基礎(chǔ)支撐、要素能力、執(zhí)行任務(wù)等來進(jìn)行分析評估。在此，通過研究信息交互在作戰(zhàn)體系中的作用，對作戰(zhàn)體系效能進(jìn)行分解如下，如圖2所示。

圖2 數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系效能指標(biāo)Fig.2 Operational system efficiency measurements of digital forces

(1) 協(xié)作效能模型的構(gòu)建

在作戰(zhàn)體系執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時，火力打擊單元之間、指揮控制單元之間以及情報(bào)偵察單元之間都存在信息流的傳輸，用以協(xié)調(diào)彼此之間的關(guān)系，提高執(zhí)行任務(wù)的能力。通過協(xié)作效能的分析，來研究數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)效能，是一種有效的方法。在作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)中，火力打擊節(jié)點(diǎn)、情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)以及綜合保障節(jié)點(diǎn)等都受指揮控制節(jié)點(diǎn)的指控，它們之間的協(xié)作均表現(xiàn)在指揮控制節(jié)點(diǎn)的協(xié)作上，則協(xié)作效能可以表示為作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)中指揮控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同的平均協(xié)作效能：

Efficiency((Ci,Cj))，

式中：(Ci,Cj)表示網(wǎng)絡(luò)模型中節(jié)點(diǎn)Ci到節(jié)點(diǎn)Cj的最短路徑；Efficiency((Ci,Cj))表示信息在(Ci,Cj)上傳輸?shù)男?，表示為Efficiency((Ci,Cj))=Efficiency(Edge)Length(Ci,Cj)；Number(C)表示指揮控制節(jié)點(diǎn)的個數(shù)。

(2) 決策效能模型的構(gòu)建

對于指揮控制節(jié)點(diǎn)來說，其進(jìn)行作戰(zhàn)態(tài)勢的評估和決策分析的依據(jù)是來自于情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)的情報(bào)。情報(bào)信息是數(shù)字化部隊(duì)形成作戰(zhàn)體系一體化、態(tài)勢感知共享、打擊行為同步的基礎(chǔ)。決策效能是判斷指揮控制單元獲取情報(bào)信息時效性、精確性和充分性的重要指標(biāo)，表示為

式中：Number(I)表示為網(wǎng)絡(luò)中情報(bào)偵察節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；φ(Level(Ci))表示指揮控制節(jié)點(diǎn)的指控等級隸屬函數(shù)，具體的數(shù)值需要結(jié)合作戰(zhàn)環(huán)境、任務(wù)等來確定。

(3) 打擊效能模型的構(gòu)建

行動效能用來描述各個火力打擊節(jié)點(diǎn)在指揮控制節(jié)點(diǎn)的指令下執(zhí)行作戰(zhàn)命令，遂行使命任務(wù)的能力?；鹆Υ驌羰亲鲬?zhàn)任務(wù)執(zhí)行的重要內(nèi)容，打擊效能取決于指揮控制節(jié)點(diǎn)到達(dá)火力打擊節(jié)點(diǎn)的指令傳輸效率、以及指揮控制節(jié)點(diǎn)和火力打擊節(jié)點(diǎn)本身的能力：

式中：Number(F)表示為網(wǎng)絡(luò)中火力打擊節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。

(4) 保障效能模型的構(gòu)建

保障效能表示為網(wǎng)絡(luò)模型中各綜合保障節(jié)點(diǎn)在作戰(zhàn)、裝備、后勤等方面保障各單元節(jié)點(diǎn)時各種資源進(jìn)行協(xié)調(diào)的效能。在實(shí)際的作戰(zhàn)中，綜合保障效能需要通過對資源協(xié)調(diào)的效能、資源配送的效能等多方面進(jìn)行考慮。由于資源配送需要考慮的因素包括地理位置、保障車輛速度等等，不好量化，在此僅僅考慮保障資源進(jìn)行協(xié)調(diào)的效能。若資源協(xié)調(diào)的效能很高，那么保障效能在一定程度上相應(yīng)較高，故在此通過對保障資源協(xié)調(diào)效能來分析作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的保障效能。保障效能取決于指揮控制節(jié)點(diǎn)到達(dá)綜合保障節(jié)點(diǎn)的指令傳輸效率、以及指揮控制節(jié)點(diǎn)和綜合保障節(jié)點(diǎn)本身的能力：

式中：Number(G)表示網(wǎng)絡(luò)模型中綜合保障節(jié)點(diǎn)數(shù)目；CI(Gk)表示Capacity(Gk)φ(Importance(Gk))；φ(Importance(Gi))表示綜合保障節(jié)點(diǎn)重要度的隸屬度函數(shù)。

(5) 作戰(zhàn)體系綜合效能模型的構(gòu)建

在以上章節(jié)中，分別介紹了協(xié)作、決策、打擊、保障4種效能，各效能指標(biāo)分別從不同方面對數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系的效能進(jìn)行了度量，現(xiàn)在對各效能值進(jìn)行綜合，構(gòu)建度量作戰(zhàn)體系效能的綜合度量指標(biāo)。

通過E1，E2，E3，E4的求解公式可以看出，E1是不同指揮控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作的效能，E2，E3，E4分別是指揮控制節(jié)點(diǎn)與其他3種類型節(jié)點(diǎn)之間的通過指令信息傳輸進(jìn)行協(xié)作的效能。根據(jù)不同效能的求解公式，構(gòu)建作戰(zhàn)體系效能的綜合度量模型為

式中：w1，w2，w3，w4分別表示4種分效能的權(quán)重。

在實(shí)際應(yīng)用中，指揮員在掌握作戰(zhàn)體系各分效能基礎(chǔ)上，通過對當(dāng)前作戰(zhàn)任務(wù)的研究，分析各分效能的重要程度，確定4種效能的權(quán)重值，從而求得作戰(zhàn)體系的綜合效能。各分效能與綜合效能指標(biāo)的結(jié)合使用，便于指導(dǎo)作戰(zhàn)指揮員從體系的整體上和不同角度上對作戰(zhàn)體系進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

3 實(shí)驗(yàn)分析

以上各節(jié)詳細(xì)介紹了數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)模型和作戰(zhàn)體系效能分析模型，下面以一個數(shù)字化機(jī)步師為例對模型進(jìn)行驗(yàn)證和分析。

(1) 數(shù)字化師作戰(zhàn)體系效能指標(biāo)求解

圖3表示該數(shù)字化師進(jìn)行作戰(zhàn)的編組，各個節(jié)點(diǎn)分別表示不同級別的作戰(zhàn)單元，從上到下的連接關(guān)系分別表示不同作戰(zhàn)單元的隸屬和指控關(guān)系，配屬部隊(duì)節(jié)點(diǎn)下的各節(jié)點(diǎn)表示從其他部隊(duì)配屬過來的、直接由師指揮所進(jìn)行指揮的作戰(zhàn)單元。

圖3 數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)編組Fig.3 Digital mechanized infantry force fight group

對圖3中作戰(zhàn)編組進(jìn)行分析，對結(jié)合作戰(zhàn)想定，分析各作戰(zhàn)單元的性質(zhì)，可得網(wǎng)絡(luò)模型中各類型的作戰(zhàn)單元節(jié)點(diǎn)如表2所示，其中各節(jié)點(diǎn)的能力表示不同類型節(jié)點(diǎn)的Capacity，分別通過節(jié)點(diǎn)模型定義中的計(jì)算公式求解，在此不在贅述，指揮層級是根據(jù)各指揮控制節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置確定，1為最高，重要度是根據(jù)各保障節(jié)點(diǎn)在作戰(zhàn)行動中發(fā)揮的作用確定，1為最高。

根據(jù)以上對數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)編組以及作戰(zhàn)單元表，確定作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)描述如圖4所示。

表2 數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)單元表Table 2 Digital mechanized infantry force operational units table

圖4 數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)描述Fig.4 Digital mechanized infantry force operational system network description

要對數(shù)字化機(jī)步師的作戰(zhàn)體系效能進(jìn)行分析求解，需要對數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)以及邊的性能參數(shù)進(jìn)行分析確定。不同類型的作戰(zhàn)單元節(jié)點(diǎn)，所需確定的參數(shù)不同。在實(shí)際的作戰(zhàn)體系效能求解中，需要針對作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面、綜合的考慮，通過前面介紹的評估方法(如層次分析法、德爾菲法)來實(shí)現(xiàn)定性到定量的轉(zhuǎn)化，從而確定各個節(jié)點(diǎn)及邊的不同參數(shù)，然后求解。

在此設(shè)網(wǎng)絡(luò)模型中，確定指揮控制節(jié)點(diǎn)指揮層級隸屬度函數(shù)和綜合保障節(jié)點(diǎn)重要度隸屬函數(shù)分別為

φ(Level(Ci))=Efficiency(Ci)Level(Ci)，

φ(Importance(Gi))=Efficiency(Gi)lmportance(Gi)，

式中：Efficiency(Ci)，Efficiency(Gi)與Efficiency(Edge)分別表示指揮控制節(jié)點(diǎn)的指控效率、綜合保障節(jié)點(diǎn)效率、信息單邊的傳遞效率。為了方便模型求解，在此均設(shè)為0.9。設(shè)置各效能權(quán)重比值w1∶w2∶w3∶w4=0.4∶0.2∶0.2∶0.2。根據(jù)以上的公式以及能力參數(shù)，可求得各參數(shù)值如表3所示。

(2) 作戰(zhàn)體系效能指標(biāo)有效性分析

通過各個效能指標(biāo)的求解公式可知，當(dāng)信息傳輸路徑的傳輸效率越大時，各作戰(zhàn)單元之間的協(xié)同程度越高。在以上理論基礎(chǔ)上通過改變網(wǎng)信息單邊的傳輸效率，通過計(jì)算分析各效能的變化情況，若符合預(yù)期的變化，則可驗(yàn)證該指標(biāo)的有效性。在此，信息單邊傳輸效率Efficiency(Edge)從0.80以0.01的步長變化至0.99，如圖5所示。

由圖5可知，各分效能以及綜合效能均隨著信息單邊傳輸效率增加而增加，這種趨勢符合預(yù)期，本實(shí)驗(yàn)在一定程度上驗(yàn)證了使用以上定義的效能指標(biāo)度量作戰(zhàn)體系效能的有效性。

(3) 作戰(zhàn)體系效能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

上述進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析的數(shù)字化機(jī)步師體系結(jié)構(gòu)是一種典型的層級結(jié)構(gòu)，在這樣的結(jié)構(gòu)下，各級指揮所要在上一級指揮所的指控下進(jìn)行協(xié)同，在該體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加各作戰(zhàn)單元之間的連接關(guān)系，使得該層級結(jié)構(gòu)逐漸演變?yōu)橐环N扁平化結(jié)構(gòu)，通過測度扁平化結(jié)構(gòu)下的數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)體系效能，分析其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與層級結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，確定在不同結(jié)構(gòu)下作戰(zhàn)體系效能的特點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)步驟：①隨機(jī)選擇2個不同的節(jié)點(diǎn)，判斷其是否存在連接關(guān)系，若無，增加連接關(guān)系，若有，則重新選擇2個不同的指揮所；②按照步驟①的要求，依次增加1條、2條、…、40條邊，構(gòu)成40個作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)圖，分別求解各作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)效能。

以下是40個不同網(wǎng)絡(luò)圖的作戰(zhàn)效能變化情況，其中圖6a)～6e)分別表示各分效能和綜合效能。

通過以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨著信息單邊數(shù)目的增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從層級結(jié)構(gòu)向扁平化結(jié)構(gòu)趨近，平均協(xié)作效能、平均決策效能、平均打擊效能、平均保障效能以及綜合效能均有所增加。由此可知，在構(gòu)建作戰(zhàn)體系時，增加各作戰(zhàn)單元之間的自主協(xié)同，可以很好地提高數(shù)字化機(jī)步師的作戰(zhàn)效能，扁平化的體系結(jié)構(gòu)更加利于作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

表3 數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)體系效能Table 3 Digital mechanized infantry force operational system efficiency

圖5 數(shù)字化機(jī)步師作戰(zhàn)體系效能變化圖Fig.5 Digital mechanized infantry force operational system efficiency changing figure

圖6 不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的作戰(zhàn)體系效能變化圖Fig.6 Operational system efficiency changing figure in different network structures

4 結(jié)束語

本文針對數(shù)字化部隊(duì)在進(jìn)行作戰(zhàn)效能測度上存在的問題，通過信息交互在數(shù)字化部隊(duì)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)中的重要作用分析，構(gòu)建了數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)模型，分析了構(gòu)成體系網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點(diǎn)模型和信息單邊。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了作戰(zhàn)體系效能模型，提出了協(xié)作效能、決策效能、打擊效能、保障效能，并對各分效能進(jìn)行綜合，構(gòu)建了作戰(zhàn)體系的綜合效能指標(biāo)，對數(shù)字化部隊(duì)的作戰(zhàn)體系效能進(jìn)行分析評估，并通過實(shí)驗(yàn)對指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。在以后的工作中，將針對數(shù)字化部隊(duì)在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的過程中對作戰(zhàn)體系效能的動態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時的分析評估，多數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)體系效能的特點(diǎn)進(jìn)行更加深入而有意義的分析。

[1] 戴維·S·艾伯茨. 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)-開發(fā)和利用信息優(yōu)勢[M]. 方正, 楊波, 王立群, 等，譯. 北京：空軍指揮學(xué)院出版社, 2003: 1-10. David S Alberts. Network-Centric-Warfare: Empoldering and Using Information Advantage[M]. FANG Zheng, YANG Bo, WANG Li-qun, et al，Translated.Beijing: Air Force Command College Press, 2003: 1-10.

[2] 毛定豐. 機(jī)械化步兵師指揮控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[D]. 長沙: 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2011. MAO Ding-feng. Research on Architecture of the Command and Control System About the Mechanized Army[D]. Changsha: National University of Defense Technology, 2011.

[3] 沈俊, 李曉軍, 劉瑞朝. 信息化戰(zhàn)爭條件下的武器效應(yīng)與毀傷評估[J]. 防護(hù)工程, 2013, 35(1): 1-5. SHEN Jun, LI Xiao-jun, LIU Rui-chao. Weapon Effects and Damage Assessment Under Information War[J]. Protective Enginering, 2013, 35(1): 1-5.

[4] 軍事科學(xué)院. 中國人民解放軍軍語[M]. 北京: 軍事科學(xué)出版社, 2011： 140. Academy of Military Sciences. PLA Military Terms[M]. Beijing: Academy of Military Sciences Press, 2011, 140.

[5] 鄒雪飛. 數(shù)字化陸軍師信息系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)模擬仿真研究[D]. 北京: 裝備指揮技術(shù)學(xué)院，2004: 20-35． ZOU Xue-fei. Digital Army Infantry Information System Communicaiton Network Simulation Research[D]. Beijing: Equipment Command Technology Academy, 2004：20-35.

[6] 許金裕. 數(shù)字化部隊(duì)論[M]. 北京: 解放軍出版社, 2004: 15-18． XU Jin-yu. Digital Aemy Theory[M]. Beijing: PLA Press, 2001: 15-18.

[7] 陳立新. 防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化體系效能評估[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2007． CHEN Li-xin. Effectiveness Evaluation of Network-Centric Air Defense Missile Systems[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2007．

[8] 方洋旺. 機(jī)載導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2010. FANG Yang-wang．Effectiveness Evaluation for Airborne Missile Weapon System[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2010．

[9] 柏曉莉, 易先清, 羅雪山,等. C4ISR系統(tǒng)開發(fā)的仿真模型描述研究[J]. 國防科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 33(2): 100-105. BAI Xiao-li, YI Xian-qing, LUO Xue-shan, et al. Study on Simulation Model Description for C4ISR Systems Development[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2011,33(2): 100-105.

[10] DEKKER A H. C4ISR Architectures, Social Network Analysis and the FINC Methodology: An Experiment in Military Organization Structure[R]. C3Research Centre, Tech, Rep.:AR-012-129,2002.

[11] 趙文婷. 防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)與驗(yàn)證方法[J]. 現(xiàn)代防御技術(shù), 2013, 41(2): 6-11. ZHAO Wen-ting. Operational Effectiveness Measurement Indexes and Validation Methods for Air Defense Missile Network-Centric Systems[J]. Modern Defence Technology,2013,41(2): 6-11.

[12] 胡軍, 李濤, 李亮,等. 數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)能力評估指標(biāo)體系[J].火力與指揮控制, 2009, 34(9): 76-79. HU Jun, LI Tao, LI Liang, et al. Research on Combat Capability Evaluation Guideline System of Digitization Troop[J]. Fire Control & Command Control, 2009, 34(9): 76-79.

Operational System Efficiency Measure of Digital Forces

DU Wei, WU Cong-hui

(Nanjing Army Command College, Jiangsu Nanjing 210045，China)

The developing situation of digital forces is summarized in brief, and the operational measure problem is discussed. The network model of operational system is designed, and the node model and information edge model in system network are analyzed. The measurements are proposed to measure the operational system efficiency of digital forces. Then the measurements is verified and analyzed by designing the experiment with different parameters and topological structures.

digital forces; operational system; efficiency measure

2013-12-05；

2014-07-19

國家自然科學(xué)基金(71101149，71401177)

杜偉(1986-)，男，山東諸城人。講師，碩士，研究方向?yàn)橹笓]信息系統(tǒng)與軍事運(yùn)籌。

通信地址：210045 江蘇省南京市陸軍指揮學(xué)院作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中心 E-mail：duweithinker@163.com

10.3969/j.issn.1009-086x.2015.03.005

N945；TP393

A

1009-086X(2015)-03-0025-10