楊 兵，陳 希，梁振新

（戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)，鄭州 450001）

0 引言

以信息為中心的聯(lián)合作戰(zhàn)強(qiáng)調(diào)體系中各部分之間的協(xié)調(diào)配合［1］，而信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同是影響聯(lián)合作戰(zhàn)體系效能的關(guān)鍵因素。在工程實(shí)踐中，流程是指一系列連續(xù)的、有規(guī)律的活動(dòng)組合，這些活動(dòng)組合以特定的方式進(jìn)行，從而產(chǎn)生特定的結(jié)果［2］。信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程屬于流程管理研究的范疇，一個(gè)具有系統(tǒng)性、穩(wěn)定性、靈活性的指揮協(xié)同流程，能夠促進(jìn)參加信息作戰(zhàn)的各種力量協(xié)調(diào)一致，確保信息作戰(zhàn)效能向聯(lián)合作戰(zhàn)全域輸出。在作戰(zhàn)指揮的研究領(lǐng)域，以往針對(duì)流程的研究多集中于指揮流程方面［3-6］，指揮協(xié)同流程的研究則相對(duì)較少；但指揮協(xié)同作為指揮流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)于作戰(zhàn)全過程而言，具有優(yōu)化力量組合、管理作戰(zhàn)時(shí)序、減小內(nèi)部摩擦、增大指揮效能的作用。因此，細(xì)化研究信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程的內(nèi)容，并利用適當(dāng)方法對(duì)其進(jìn)行建模與分析，有助于提升指揮協(xié)同的效率，提高聯(lián)合作戰(zhàn)效能。

1 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程

信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程，是指揮員組織信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同活動(dòng)各個(gè)事項(xiàng)的順序和步驟。指揮協(xié)同流程是作戰(zhàn)指揮流程的子過程，伴隨著作戰(zhàn)指揮流程展開而開始，通過周期性地動(dòng)作，協(xié)調(diào)各個(gè)指揮機(jī)構(gòu)之間的指揮活動(dòng)，從而達(dá)到保持整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致的狀態(tài)。與面向任務(wù)的作戰(zhàn)指揮流程不同［7］，指揮協(xié)同流程主要是基于“組織邏輯”，而不是針對(duì)某一項(xiàng)特定的任務(wù)，通過科學(xué)組織作戰(zhàn)活動(dòng)、資源、時(shí)間等要素，確保各個(gè)參戰(zhàn)力量在效果和空間上的高度協(xié)調(diào)。從這個(gè)角度來看，指揮協(xié)同是對(duì)指揮活動(dòng)的一種“組織”行為，目的是保證作戰(zhàn)行動(dòng)的協(xié)調(diào)性。

在聯(lián)合作戰(zhàn)中，信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程涉及到聯(lián)合作戰(zhàn)的階段劃分、任務(wù)銜接與轉(zhuǎn)換、組織力量的配合等方面的內(nèi)容。因此，指揮協(xié)同流程設(shè)計(jì)的合理性十分重要。在流程的內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，要針對(duì)信息作戰(zhàn)特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，考慮到信息作戰(zhàn)具有力量構(gòu)成多元、作戰(zhàn)樣式復(fù)雜、作戰(zhàn)節(jié)奏緊迫的特點(diǎn)，適當(dāng)增加了跨領(lǐng)域情報(bào)協(xié)調(diào)、融合式預(yù)案協(xié)商、監(jiān)督反饋回路等內(nèi)容，設(shè)計(jì)如圖1 所示的信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程。

圖1 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程

信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程總體上可分為4 個(gè)階段：明確要點(diǎn)階段、擬定預(yù)案階段、制定計(jì)劃階段、監(jiān)督調(diào)控階段。聯(lián)合作戰(zhàn)指揮員和信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同機(jī)構(gòu)共同負(fù)責(zé)流程組織與實(shí)施，其中指揮協(xié)同機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)立情報(bào)協(xié)調(diào)席、協(xié)同計(jì)劃席、協(xié)同調(diào)控席4個(gè)席位。

1.1 明確要點(diǎn)階段

情報(bào)協(xié)調(diào)席向協(xié)同計(jì)劃席提供信息作戰(zhàn)相關(guān)態(tài)勢(shì)信息，協(xié)同計(jì)劃席領(lǐng)會(huì)指揮員作戰(zhàn)意圖，并分析、確定信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同的要點(diǎn)。協(xié)同要點(diǎn)包括：作戰(zhàn)階段的劃分、各階段的任務(wù)、任務(wù)的主次、階段轉(zhuǎn)換的時(shí)機(jī)。該階段主要是確定指揮協(xié)同的重心，形成制定指揮協(xié)同預(yù)案的初步構(gòu)想。

1.2 擬定預(yù)案階段

協(xié)同計(jì)劃席根據(jù)指揮協(xié)同要點(diǎn)和跨兵種的共享情報(bào)，擬制指揮協(xié)同預(yù)案。預(yù)案內(nèi)容包括：協(xié)同總體任務(wù)、協(xié)同階段劃分、協(xié)同的細(xì)化要求、指定各階段參戰(zhàn)力量并明確相互關(guān)系，主動(dòng)預(yù)想突發(fā)情報(bào)，并制定多套備用方案。

另一個(gè)環(huán)節(jié)是組織跨域融合式的協(xié)同會(huì)議，多軍兵種協(xié)同人員聯(lián)合制定預(yù)案，并為指揮員提供決策建議。主要內(nèi)容包括：多軍種協(xié)同計(jì)劃人員擬制預(yù)案，協(xié)商修改預(yù)案并達(dá)成共識(shí)，向指揮員上報(bào)成型預(yù)案，輔助指揮員選定方案，并根據(jù)其意見調(diào)整細(xì)節(jié)，明確協(xié)同注意事項(xiàng)。該階段主要是預(yù)案的形成與選定，產(chǎn)生的是組織指揮協(xié)同的基本規(guī)劃。

1.3 制定計(jì)劃階段

協(xié)同計(jì)劃是具體的、可執(zhí)行的協(xié)同內(nèi)容，協(xié)同計(jì)劃席將選定預(yù)案進(jìn)一步細(xì)化，轉(zhuǎn)化為協(xié)同計(jì)劃下發(fā)任務(wù)單位。協(xié)同計(jì)劃內(nèi)容包括：作戰(zhàn)階段的時(shí)序規(guī)劃、作戰(zhàn)地域的劃分、各作戰(zhàn)單位的任務(wù)分配、協(xié)同方法和實(shí)施條件、各單位之間的協(xié)同關(guān)系、電磁頻譜的管控、預(yù)想敵方可能的行動(dòng)、協(xié)同遭受破壞的恢復(fù)措施、各類保障的措施。

在時(shí)間充足的情況下，應(yīng)組織協(xié)同計(jì)劃的推演，檢驗(yàn)計(jì)劃的合理性。協(xié)同計(jì)劃推演可利用智能輔助系統(tǒng)完成，其內(nèi)容包括：輸入想定的協(xié)同數(shù)據(jù)、校正數(shù)據(jù)沖突與錯(cuò)誤、推演系統(tǒng)運(yùn)算、分析輸出結(jié)果、進(jìn)一步優(yōu)化協(xié)同計(jì)劃。在推演結(jié)束之后，指揮員還要對(duì)協(xié)同計(jì)劃進(jìn)行一定的檢查指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)重要的注意事項(xiàng)。該階段主要是將預(yù)案內(nèi)容轉(zhuǎn)化為協(xié)同任務(wù)的邏輯步驟，并推演驗(yàn)證其可行性。

1.4 監(jiān)督調(diào)控階段

指揮員下達(dá)協(xié)同指令，標(biāo)志著開始實(shí)施協(xié)同計(jì)劃。協(xié)同調(diào)控席與情報(bào)協(xié)調(diào)席密切監(jiān)督協(xié)同過程，實(shí)時(shí)觀察敵方動(dòng)作，采集協(xié)同效果評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)，并利用定量與定性結(jié)合的方式評(píng)估協(xié)同效果，根據(jù)結(jié)果決定下一步動(dòng)作。如果協(xié)同出現(xiàn)可修正偏差，則酌情補(bǔ)充協(xié)同指令；如果協(xié)同出現(xiàn)嚴(yán)重偏差且不可修正，則立即變更協(xié)同預(yù)案；如果協(xié)同進(jìn)程順利，則繼續(xù)監(jiān)控協(xié)同直至作戰(zhàn)結(jié)束。該階段貫穿整個(gè)作戰(zhàn)行動(dòng)全過程，是提高協(xié)同彈性的重要措施。

2 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型

2.1 Petri 網(wǎng)基本原理

Petri 網(wǎng)是由Carl Adam Petri 博士首次提出，具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)邏輯，能直觀清晰地描述異步、并發(fā)的過程的數(shù)學(xué)建模工具［8］。Petri 網(wǎng)既可以分析靜態(tài)結(jié)構(gòu)，也可以用于流程等動(dòng)態(tài)行為的分析。經(jīng)過多年發(fā)展，Petri 網(wǎng)發(fā)展出了謂詞/變遷系統(tǒng)［9］、有色網(wǎng)系統(tǒng)［10］、自控網(wǎng)系統(tǒng)［11］、隨機(jī)Petri 網(wǎng)［12］等分支，在線路設(shè)計(jì)、流程建模、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，而且特別適用于離散系統(tǒng)的建模與仿真［6］。

Petri 網(wǎng)的定義：PN=（S，T，F(xiàn)，M0） 是一個(gè)Petri網(wǎng)。其中，P 表示庫所的有限集合，T 表示變遷的有限集合，F(xiàn) 是它們之間流關(guān)系的集合，M0表示系統(tǒng)的可達(dá)標(biāo)識(shí)集。它們滿足以下條件：

2.2 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型

通過圖1 的指揮協(xié)同流程可以看出，指揮協(xié)同流程是“活動(dòng)流”和“信息流”融合的過程［13］。結(jié)合Petri 網(wǎng)的基本原理，用庫所表示運(yùn)行條件，用變遷表示一個(gè)具體的步驟，用托肯表示對(duì)信息（數(shù)據(jù)）或控制條件［14］，能很好地表現(xiàn)指揮協(xié)同流程中“信息”和“活動(dòng)”的運(yùn)行邏輯。建立信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型如圖2 所示，須要說明的是，因?yàn)橹笓]協(xié)同流程是周期往復(fù)的，因此，將其Petri 網(wǎng)設(shè)計(jì)成循環(huán)結(jié)構(gòu)，指揮協(xié)同的“結(jié)束”與下一次“開始”形成高效運(yùn)轉(zhuǎn)的閉環(huán)。

圖2 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型

圖2 中的庫所主要表示信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同某個(gè)步驟的先決條件，庫所中包含相關(guān)的指揮協(xié)同信息；變遷表示對(duì)指揮協(xié)同信息的一個(gè)處理動(dòng)作，信息經(jīng)過指揮協(xié)同流程環(huán)節(jié)（變遷）的處理之后，就變成了新的指揮協(xié)同指令向下一個(gè)環(huán)節(jié)傳遞，從而實(shí)現(xiàn)了指揮協(xié)同的流程化操作。其庫所P 與變遷T 代表的含義如下頁表1 所示。

3 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型分析

3.1 模型合理分析

一個(gè)合理的Petri 網(wǎng)模型結(jié)構(gòu)上必須要具有合理性。首先，根據(jù)Petri 網(wǎng)的定義要求，模型要滿足以下條件：不能出現(xiàn)同類元素互連的情況，不能出現(xiàn)孤立元素，保證每個(gè)元素都能運(yùn)作。通過觀察，可知圖2 的模型結(jié)構(gòu)已具備這幾個(gè)先決條件。

使用PIPE 仿真軟件對(duì)模型進(jìn)行合理性和性能分析，可以極大地提高Petri 網(wǎng)模型分析效率。PIPE（Platform Independent Petri Net Editor）是一款Petri網(wǎng)分析工具［15］，它的分析模塊可以滿足對(duì)Petri 網(wǎng)各種性能指標(biāo)的分析，在PIPEv4.3.0 中對(duì)模型進(jìn)行仿真如下頁圖3 所示。

3.2 模型可用性分析

表1 信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型中庫所與變遷含義表

圖3 在PIPE 中構(gòu)建的指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)示意圖

通常認(rèn)為一個(gè)好的Petri 網(wǎng)模型在被賦予托肯后是能自動(dòng)地運(yùn)行下去的，即要求模型是活的、安全的、無死鎖的［17］。但是在仿真實(shí)驗(yàn)中，為了防止?fàn)顟B(tài)空間過大導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)無法顯示，對(duì)庫所中的初始托肯數(shù)量作了限制，限制P1，P10，P11，P12含托肯為1，表示初始的指揮員意圖、信息作戰(zhàn)基礎(chǔ)情報(bào)、跨軍種多域共享情報(bào)、信息作戰(zhàn)明細(xì)情報(bào)。通過PIPE對(duì)模型進(jìn)行狀態(tài)空間分析，指揮協(xié)同流程Petri 網(wǎng)模型是有界的、非安全的、有死鎖現(xiàn)象的，死鎖的最小路徑為：T1，T2，T3，T4，T5，T6，T7，T8，T9，T10，T11。需要說明的是，當(dāng)我們不限制托肯數(shù)量時(shí)，系統(tǒng)將不會(huì)出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象；限制情報(bào)庫所容量后，系統(tǒng)將會(huì)是安全的。

圖4 指揮協(xié)同流程模型的可用性分析結(jié)果

3.3 模型可達(dá)性分析

圖5 指揮協(xié)同流程的實(shí)存狀態(tài)矩陣

PIPE 還可根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)分析結(jié)果生成可達(dá)視圖，如圖6 所示。從圖6 中可以看出，生成的可達(dá)視圖清楚地反映了模型的R（M0）元素之間相互關(guān)聯(lián)的并且可達(dá)。其中，有4 個(gè)藍(lán)色消失狀態(tài)集表示瞬時(shí)變遷，S16是情報(bào)資源耗盡形成的狀態(tài)停留。

圖6 PIPE 實(shí)驗(yàn)生成的指揮協(xié)同流程模型可達(dá)視圖

3.4 模型信息利用率分析

圖7 指揮流程的模型的標(biāo)記概率密度表

圖8 指揮流程模型的庫所平均托肯數(shù)

從圖8 中可以看出，除了表示預(yù)設(shè)情報(bào)信息的庫所P10，P11，P12之外，其他庫所的托肯數(shù)分布都比較均勻。在它們之中相互比較，協(xié)同計(jì)劃環(huán)節(jié)與協(xié)同調(diào)控環(huán)節(jié)涉及的庫所托肯數(shù)量稍多，體現(xiàn)了這兩個(gè)階段較高的指揮協(xié)同信息利用率，表明擬制協(xié)同計(jì)劃和調(diào)控協(xié)同過程兩個(gè)階段信息流轉(zhuǎn)頻繁、業(yè)務(wù)負(fù)荷大、時(shí)限要求緊張的特點(diǎn)。因此，在實(shí)際作戰(zhàn)中應(yīng)選擇精干力量負(fù)責(zé)指揮協(xié)同計(jì)劃的擬制和協(xié)同過程的調(diào)控。

4 結(jié)論

通過對(duì)作戰(zhàn)指揮流程理論的研究，本文設(shè)計(jì)了信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同的流程框架，并利用Petri 網(wǎng)方法對(duì)信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程進(jìn)行建模，使用仿真軟件PIPE 分析了Petri 網(wǎng)模型的可用性、狀態(tài)可達(dá)性、信息利用率等基本性能指標(biāo)，結(jié)果表明，Petri 網(wǎng)模型適合用于信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程的建模與分析。但是，實(shí)戰(zhàn)之中的信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程遠(yuǎn)比這復(fù)雜得多，該模型各個(gè)環(huán)節(jié)的分支內(nèi)容還有待進(jìn)一步拓展研究。因此，下一步研究的重點(diǎn)是，細(xì)化各個(gè)流程分支、引入變遷時(shí)延因素、考慮模型的運(yùn)行效率和優(yōu)化方法，建立更加具有實(shí)用性、精確性、穩(wěn)定性的信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同流程模型，以適應(yīng)信息作戰(zhàn)指揮協(xié)同需要。