孫少斌，韓志軍，張詩楠

（裝甲兵學(xué)院，安徽蚌埠233050）

作戰(zhàn)實驗組織實施框架設(shè)計*

孫少斌，韓志軍，張詩楠

（裝甲兵學(xué)院，安徽蚌埠233050）

為了規(guī)范指導(dǎo)實驗人員有效開展作戰(zhàn)實驗，對作戰(zhàn)實驗組織實施框架進行了設(shè)計。通過忽略不同實驗的細微差別，抽取作戰(zhàn)實驗組織實施的公共模式，從實驗團隊角度明確規(guī)定了實驗的關(guān)鍵步驟，規(guī)范了實驗組織實施過程和里程碑工作。能有效指導(dǎo)將實驗對象的概念理解映射到實驗系統(tǒng)中進行具體實驗，保證了實驗的成功實施。

作戰(zhàn)實驗，框架，實驗構(gòu)想，實驗設(shè)計，實驗分析

0 引言

作戰(zhàn)實驗已廣泛應(yīng)用于開發(fā)作戰(zhàn)概念、分析戰(zhàn)爭問題、評估作戰(zhàn)方案、發(fā)展武器裝備、檢驗作戰(zhàn)效能等作戰(zhàn)研究和輔助決策各個方面。然而，作戰(zhàn)實驗是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，參與的人員眾多，新技術(shù)、新理論、新方法不斷發(fā)展，成功的作戰(zhàn)實驗組織實施非常困難?？茖W(xué)規(guī)范的組織實施是保證作戰(zhàn)實驗成功的關(guān)鍵。作戰(zhàn)實驗組織實施框架抽取作戰(zhàn)實驗組織實施的共性，忽略不同實驗的細微差別，從作戰(zhàn)實驗團隊和實驗業(yè)務(wù)開展的視角，認識、理解、規(guī)范作戰(zhàn)實驗，幫助實驗人員理清實驗的目標、對象、環(huán)境、內(nèi)容、要素和關(guān)系，規(guī)范作戰(zhàn)實驗組織實施流程，指導(dǎo)如何將對作戰(zhàn)實驗對象的概念理解映射到實驗系統(tǒng)中進行具體實驗。

1 作戰(zhàn)實驗組織實施框架

組織實施框架通過抽出所有作戰(zhàn)實驗組織實施的公共模式和關(guān)鍵的里程碑工作，從實驗團隊角度明確規(guī)定實驗的關(guān)鍵步驟，規(guī)范實驗組織實施的過程，明確職責(zé)和相互關(guān)系，確定每一步必須做什么，達到什么要求，以保證實驗的成功實施。組織實施框架如下頁圖1所示。

實驗組織實施包括3個主要階段：實驗準備、實驗實施和實驗評估分析。實驗準備階段成果必須明確提供已知什么、想要實驗的新知識是什么和怎么實驗，最終產(chǎn)品為數(shù)據(jù)、模型和實驗計劃。實驗實施階段主要根據(jù)準備的數(shù)據(jù)和模型構(gòu)設(shè)實驗系統(tǒng)，并按實驗計劃進行調(diào)控、觀測和記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗分析階段主要對實驗觀測的數(shù)據(jù)進行整理、分析，理解、推斷，得出相應(yīng)結(jié)論，以便為他人所用。

圖1 作戰(zhàn)實驗組織實施框架圖

2 實驗準備

實驗準備的目的是清晰地定義實驗的目標、環(huán)境、條件，并制訂實驗實施的詳細計劃，以確保實驗的價值和意義，使實驗過程始終運行在正確的軌道上。實驗準備階段主要活動：①實驗構(gòu)想；②實驗規(guī)劃設(shè)計；③制訂詳細實驗計劃。

2.1 實驗構(gòu)想

實驗構(gòu)想的主要目的是確定實驗的目標，全面理解實驗問題的背景、環(huán)境和條件。使實驗團隊清楚地了解什么是已知的、確定可靠的，實驗要發(fā)現(xiàn)什么，以及最有可能的結(jié)論和假設(shè)是什么。

實驗構(gòu)想從軍事角度，在概念層次對所要做的實驗進行設(shè)想，明確在什么環(huán)境條件下進行實驗，實驗要發(fā)現(xiàn)或驗證演示什么，需要對什么進行調(diào)節(jié)控制以及觀測記錄什么。實驗構(gòu)想的主要工作包括：①確定實驗?zāi)繕?，即實驗要發(fā)現(xiàn)或驗證的關(guān)系（命題、假設(shè)）；②確定實驗的假設(shè)條件；③確定實驗的自變量；④確定實驗的因變量；⑤確定實驗需要控制的自變量；⑥確定變量的約束值。

實驗?zāi)繕吮硎緸榍宄鞔_的命題、假設(shè)或關(guān)系。作戰(zhàn)實驗的目標需要用具體的指標來體現(xiàn)，通常采用指標體系來描述實驗的目標。

實驗的假設(shè)確定實驗的范圍和前提條件，是實驗中需要控制的因素，清楚地表明了哪些是不被實驗考查的領(lǐng)域。明確的假設(shè)對于正確地理解、解釋和評估實驗數(shù)據(jù)非常重要，實驗的關(guān)鍵假設(shè)必須清楚地表達描述。

實驗的自變量是實驗的輸入，是實驗中需要調(diào)控的因素。所有的自變量加在一起，構(gòu)成了實驗的調(diào)節(jié)控制空間，使我們能夠關(guān)注于感興趣的關(guān)系。實驗準備階段要仔細選擇控制變量，并決定如何調(diào)節(jié)控制它們。

實驗的因變量是實驗中的實體、團隊或組織的輸出，代表了對于重要的軍事行動成功有影響的某一實體、團隊或組織的特征和行為，是實驗中要重點考察的內(nèi)容。所有因變量構(gòu)成了實驗的觀測空間。

實驗構(gòu)想最后工作是明確對變量的約束，確定每個變量的變化范圍。這些約束可能來自于客觀的物理約束、條例條令等，也可能來自于假設(shè)、實驗的范圍或?qū)嶒灥膶嶋H情況。

2.2 實驗規(guī)劃設(shè)計

實驗?zāi)繕撕托枰疾斓淖兞考瓣P(guān)系確定后，便要對實驗進行規(guī)劃設(shè)計。由于需要在實驗?zāi)繕撕铜h(huán)境所能提供的條件之間作出妥協(xié)折衷，實驗規(guī)劃設(shè)計可能要經(jīng)過一個不斷反復(fù)迭代過程。有時還可能需要對實驗構(gòu)想進行調(diào)整，如出現(xiàn)構(gòu)想中需要控制的變量在實際實驗中無法控制時。

2.2.1 實驗設(shè)計

實驗設(shè)計的目的是：將實驗構(gòu)想中的各種變量進一步明確細化，重點考慮如何將它們引入到實驗中，并確定如何控制、調(diào)節(jié)、測量以及如何進行比較。

實驗設(shè)計首先要考慮如何將各種變量引入到實驗中。實驗設(shè)計需要將實驗構(gòu)想中列出的變量進一步分解細化，轉(zhuǎn)換為能夠引入部署到實驗中的變量，并將各種變量分為自變量、因變量和中間變量3類。因變量構(gòu)成了實驗分析的目標函數(shù)，因變量的選擇必須能完整準確描述實驗的目標，而且要確保因變量的有效性和可靠性指標。自變量是對能夠影響因變量變化的各獨立因素的度量。因變量通常與眾多自變量有關(guān)，它們之間的因果關(guān)系錯綜復(fù)雜，需要基于實驗構(gòu)想中的假設(shè)將自變量分為控制變量和調(diào)節(jié)變量。中間變量是影響因變量和自變量之間關(guān)系的變量，直接決定實驗結(jié)果的可信性，必須認真仔細確定中間變量。中間變量的甄別確定依賴于對已有知識的掌握和系統(tǒng)的預(yù)研工作，以確定出實驗中的重要因素，以及這些因素會如何影響實驗中需要觀測的行為。通常需要考慮的中間因素包括人在環(huán)實驗主體的水平、實驗系統(tǒng)可靠性等。

其次，實驗設(shè)計需要考慮哪些內(nèi)容應(yīng)觀測并記錄下來，以及如何進行這項工作。當實驗數(shù)據(jù)是通過人的觀察來進行記錄時，同時要考慮如何保證記錄的完整性和可靠性。觀測和數(shù)據(jù)采集要考慮到所有3類變量的處理方法。觀測和采集應(yīng)盡量側(cè)重于自動收集數(shù)據(jù)機制，以避免人為因素對實驗造成的影響。

實驗設(shè)計還需要考慮實驗的方式，初始規(guī)劃設(shè)計不需要詳細描述具體的實驗方式，但需要確定實驗中有多少不同的實驗方式可供選擇，以及需要什么資源才能支持每種實驗方式順利進行。

2.2.2 實驗規(guī)劃草案

實驗規(guī)劃草案在前期的設(shè)計基礎(chǔ)上，對實驗中包含的所有工作、任務(wù)和時間進行總體規(guī)劃安排，包含執(zhí)行實驗的設(shè)施、實驗主體、驅(qū)動實驗的想定、為收集數(shù)據(jù)而制訂的觀測計劃等，并以實驗進度表以及實驗的任務(wù)清單的方式形成實驗的規(guī)劃草案。

實驗的任務(wù)清單描述實驗所要完成的各項任務(wù)，包括如下內(nèi)容：①任務(wù)：需要做的是什么；②資源：每項任務(wù)由哪些組織負責(zé)，這些組織有什么樣的資源，哪些組織對各項工作提供支持；③時間表：每項任務(wù)和子任務(wù)應(yīng)該在什么時間節(jié)點完成以及這些工作時間順序是什么；④邊界：各項工作如何保持足夠的獨立性，從而可以成功實施？對于互相依賴的工作，如何協(xié)調(diào)？⑤偶然性：任務(wù)、資源、時間表或邊界在可預(yù)測的環(huán)境中可能需要什么調(diào)整。

2.2.3 可行性審查

可行性審查目的是：在制訂具體的實驗計劃之前，盡可能地發(fā)現(xiàn)實驗中可能出現(xiàn)的問題，并及早解決問題?？尚行詫彶榘ㄏ旅娴墓ぷ鳎孩俅_定實驗規(guī)劃的各項任務(wù)及其進度是否可行；②為實驗規(guī)劃開發(fā)一個可執(zhí)行的模型進行仿真，確保用某種更具體的形式綜合和表達假設(shè)中所表達的抽象思想，通過可執(zhí)行模型進行進一步的邏輯檢查。為了審查進度，可以利用拓撲排序、PERT圖表、影響網(wǎng)絡(luò)、有色Petri網(wǎng)或其他類似的邏輯工具，對各任務(wù)、活動和資源分配的相互依賴性做全面的檢查。

2.3 實驗計劃

可行性審查之后，實驗團隊需要為實驗制訂詳細的實施計劃。作戰(zhàn)實驗計劃的好壞將直接影響到作戰(zhàn)實驗的成敗。在前期的工作中已經(jīng)基本確定了實驗設(shè)施，實驗計劃工作重點將從相對抽象的問題轉(zhuǎn)到實驗中如何具體實施這些工作上來。包括確定必需的基礎(chǔ)設(shè)施、實驗的實施方法、考慮需要的控制方法手段，以及制訂一套綜合的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析計劃，因為這些工作可能互相作用，所以通常并行進行。

2.3.1 實驗基礎(chǔ)設(shè)施的計劃

實驗基礎(chǔ)設(shè)施計劃目的是：確保技術(shù)人員在充分理解實驗需求的前提下，把各種系統(tǒng)綜合成一個可用的實驗環(huán)境，以及準備滿足實驗測控所需的相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備。由于實驗系統(tǒng)可能十分復(fù)雜，計劃必須保證有足夠的時間完成實驗系統(tǒng)構(gòu)建工作。技術(shù)人員應(yīng)盡可能早地了解實驗設(shè)計者的計劃和目標，以便及早開發(fā)相關(guān)技術(shù)，同時還應(yīng)從自身專業(yè)領(lǐng)域盡早識別出存在的風(fēng)險，并在允許的時間內(nèi)加以改正。此外，組成實驗環(huán)境的各系統(tǒng)必須得到校驗、測試與確認，以使實驗環(huán)境能夠滿足實驗的需要。

2.3.2 控制計劃

由于存在大量的中間變量，作為詳細計劃的一部分，實驗團隊必須確定如何控制它們的影響。其中應(yīng)重點關(guān)注參觀者對實驗的影響，尤其是來自于上級的參觀者，可能是實驗誤差的重要來源。他們與實驗主體之間的交互，會改變他們在實驗中的工作進程。因此，精心計劃的實驗要事先考慮到這些因素，在向參觀者提供了解實驗機會同時，盡量避免他們對實驗結(jié)果造成影響。

2.3.3 數(shù)據(jù)采集和分析計劃

詳細計劃最后是制訂出一個綜合的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析計劃。雖然在實驗中需要先收集數(shù)據(jù)再進行分析，但在考慮數(shù)據(jù)采集分析計劃時，要首先考慮數(shù)據(jù)采集是否能全面、有效地支持數(shù)據(jù)分析的開展。要充分考慮實驗中組織原始數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)化簡，構(gòu)建分析文件）所需時間和工作量，綜合使用定性和定量分析進行交互核對，確保分析能夠獲得各類實驗參與者的體會和認識。數(shù)據(jù)分析計劃也需要檢查流程是否可行，進行敏感性分析。

3 實驗實施

對于復(fù)雜的作戰(zhàn)實驗，無論計劃多么周詳，都有可能出現(xiàn)意想不到的情況，詳細計劃在實施過程中都可能要經(jīng)過不斷的調(diào)整、改進和增強才能實現(xiàn)。在實驗實施過程中，需要做3方面工作。①建立實驗環(huán)境；②預(yù)演或預(yù)測試；③實施實驗計劃。

3.1 建立實驗環(huán)境

實驗環(huán)境包括實驗計劃中基礎(chǔ)設(shè)施中所有要素，實驗主體使用的工作站，想定所需要的仿真過程或其他推動實驗展開的內(nèi)容，實驗主體、控制者、觀測者和支持實驗的技術(shù)人員之間的通信聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和后勤。

實驗環(huán)境通常由實驗技術(shù)支持人員構(gòu)建完成，需要大量時間來搭建需要的系統(tǒng)并對各種設(shè)備進行檢查，而且經(jīng)常會超過預(yù)期估計的時間。經(jīng)常遇到的情況是單個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，但當系統(tǒng)進行協(xié)作、交換信息或訪問同一個數(shù)據(jù)時就會出現(xiàn)問題。將測試良好的、可靠的系統(tǒng)集成在一起是一項困難的工作。因此，要保證所有系統(tǒng)正常工作和交互，并可以支持實驗，需要提前精心準備。

3.2 實驗預(yù)測試

實驗預(yù)演或預(yù)測試是正式實驗之前，對整個實驗過程進行的預(yù)演或彩排，目的是發(fā)現(xiàn)實驗計劃中存在的漏洞，以便修改和充實實驗計劃；發(fā)現(xiàn)實驗中可能出現(xiàn)的問題，提前制定解決預(yù)案；對沒有實驗經(jīng)驗的參與人員進行培訓(xùn)。對復(fù)雜作戰(zhàn)實驗進行預(yù)測試是一個必需的先決條件，是實驗實施的一個重要階段，要給予特別重視，因為這是提前發(fā)現(xiàn)問題，確保實驗高效、順利進行的關(guān)鍵。

應(yīng)對實驗的每個方面預(yù)測試，用到的所有的技術(shù)系統(tǒng)都要聯(lián)機進行測試，包括仿真驅(qū)動器，實驗主體、觀測者和控制者使用的工作站，所有用到的儀器、實驗處理活動、通信設(shè)備及捕獲和存儲數(shù)據(jù)的計算機。預(yù)測試中遇到的問題都應(yīng)該清楚、完整地記錄下來，以便分析對實驗有什么影響，然后有效地處理問題。

3.3 實施實驗

在實驗實施工程中，實驗團隊最主要的任務(wù)是：①質(zhì)量控制，確保實驗按計劃和設(shè)計進行，排除外部因素擾亂；②數(shù)據(jù)完整性，確保收集到正確的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)采集、聚合、存儲或數(shù)據(jù)化簡的過程中沒有偏差；③聽取所有參與者的反饋，確保高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集，對可能影響數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)解釋的問題都進行充分的收集了解。

4 實驗分析

數(shù)據(jù)分析、對實驗作出評估、撰寫分析報告，以及報告、出版和發(fā)行實驗結(jié)果，是作戰(zhàn)實驗不可分割的一部分，也是實現(xiàn)實驗?zāi)繕?、提高實驗價值、擴展實驗影響及應(yīng)用的重要方式。

4.1 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析的目的是對實驗的問題，即實驗的因果假設(shè)是否一致作出合理的解釋。實施數(shù)據(jù)分析的根據(jù)是實驗計劃。分析采用的形式通常有討論會和工作組兩種。如果實驗得出的數(shù)據(jù)是線性關(guān)系，通常使用通用線性模型進行分析。如果實驗數(shù)據(jù)是非線性關(guān)系，則要根據(jù)具體的分析需要靈活采用不同方法，一般做法是使用各種轉(zhuǎn)換工具，把非線性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成線性關(guān)系，然后利用通用線性模型進行分析。

實驗?zāi)繕撕头治鲇媱澥沁M行數(shù)據(jù)分析最主要依據(jù)，因為對一個組織形式、使用人員和裝備完全相同的實驗，如果實驗的目標不同，分析的結(jié)論就會走向完全不同的方向。

4.2 實驗評估

實驗評估是對實驗作出最后評價，將知識轉(zhuǎn)化為能力的重要步驟。實驗成果的意義、實驗中的意外發(fā)現(xiàn)，通常都由實驗評估來實現(xiàn)。所謂意外發(fā)現(xiàn)，是指在沒有計劃的情況下，實驗評估人員意外獲得的有用信息。

實驗評估有時也稱作實驗分析，它與數(shù)據(jù)分析的區(qū)別在于：一是二者分析的內(nèi)容不同。數(shù)據(jù)分析主要用于分析從實驗中收集來的數(shù)據(jù)，其結(jié)果是形成數(shù)據(jù)分析報告。而實驗評估是以數(shù)據(jù)分析結(jié)論為基礎(chǔ)，對整個實驗作出評價，其結(jié)果表現(xiàn)形式是實驗報告。二是實施分析的人員不同。數(shù)據(jù)分析人員是專職從事分析的技術(shù)人員。而實驗評估人員是實驗設(shè)計人員，有很多軍事人員參與，特別是實驗報告要由軍事人員撰寫，而數(shù)據(jù)分析報告由數(shù)據(jù)分析人員撰寫。三是分析方法不同。數(shù)據(jù)分析通常采用線性模型分析，是純粹的定量分析。而實驗評估一般采用討論的方式進行，是以定性分析為主、定性定量相結(jié)合的分析。

4.3 撰寫報告

作戰(zhàn)實驗通常要撰寫兩份實驗報告，一份初步報告和一份詳細的實驗報告。初步報告通常以簡短公文或簡報兩種形式撰寫，目的是向?qū)嶒灲M織者報告實驗的初步結(jié)論，并作為詳細討論實驗結(jié)果的框架。初步報告不能為了迎合實驗組織者的喜好，盲目宣布一些未經(jīng)嚴格證實的發(fā)現(xiàn)。當詳細分析完成時，這些發(fā)現(xiàn)可能需要調(diào)整，甚至有可能要作全部的修改。因此，報告實驗初步結(jié)論要慎重，一定要客觀真實。

詳細報告不僅要闡明實驗的結(jié)論，而且要詳細描述實驗的細節(jié)，包括：①作戰(zhàn)實驗要回答哪些問題，這些問題為什么重要；②作戰(zhàn)實驗為什么能回答這些問題，以及如何回答這些問題的；③參加作戰(zhàn)實驗的人員、時間和地點，實驗是如何組織實施的；④實驗中發(fā)生了什么情況，并詳細描述每個情況；⑤實驗結(jié)論，回答實驗設(shè)計提出的問題；⑥觀察結(jié)果，闡述從實驗得出的重要發(fā)現(xiàn)；⑦對未來實驗的建議。

5 結(jié)論

本文對作戰(zhàn)實驗組織實施框架進行了設(shè)計。通過忽略不同實驗的細微差別，抽取作戰(zhàn)實驗組織實施的共有模式，從實驗團隊角度明確規(guī)定了實驗的關(guān)鍵步驟，規(guī)范了實驗組織實施過程和里程碑工作，指導(dǎo)實驗人員理清實驗的目標、對象、環(huán)境、內(nèi)容、要素和關(guān)系?？蚣芤?guī)范了作戰(zhàn)實驗組織實施流程，能有效指導(dǎo)將實驗對象的概念理解映射到實驗系統(tǒng)中進行具體實驗，從而保證實驗的成功實施。

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［4］卜先錦，董獻洲.作戰(zhàn)實驗設(shè)計與運籌分析方法［J］.軍事運籌與系統(tǒng)工程，2009，23（3）：16-21.

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［6］軍事科學(xué)院軍事運籌分析研究所.作戰(zhàn)實驗實施指南［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，2008：63-106.

Framework Design for Organization and Implementation of Warfighting Experiment

SUN Shao-bin，HAN Zhi-jun，ZHANG Shi-nan
（Armored Force Institute，Bengbu 233050，China）

In order to standardize and guide experiment crew to efficiently implement war fighting experiment，the organization and implementation framework for war fighting experimentation is designed.By abstracting common pattern and ignoring detail difference of individual war fighting experiment，the key procedure，organization and implementation process and milestone works of war fighting experimentation are specified.The framework can efficiently guide the mapping of conceptual understanding of experiment objects to experiment system and concretely carrying out the experiment，thus ensure the successful implementation of the experiment.

war fighting experiment，framework，experiment conceive，experiment design，experiment analyses

TP391.9

A

1002-0640（2017）02-0176-04

2016-01-06

2016-02-19

軍隊重點科研基金資助項目（ZY26-2014-18）

孫少斌（1966-），男，山東招遠人，博士，教授，研究生導(dǎo)師。研究方向：計算機軟件，作戰(zhàn)建模與仿真。