曹保根，滿真真，盧姍姍，李 璽，張 建

（海軍特色醫(yī)學中心，上海200433）

0 引言

多樣化軍事任務是指以打贏信息化條件下局部戰(zhàn)爭為核心的各項任務的統稱，包括維護領土、領海、領空安全，維護海洋、太空、網絡電磁空間權益，維護國內社會穩(wěn)定，參與國際維和、國際反恐、國際人道主義救援及搶險救災等。

隨著海軍戰(zhàn)略拓展、裝備建設發(fā)展和國際形勢變化，艦艇編隊執(zhí)行海上軍事任務呈現多樣化、高頻次、遠距離、長時間趨勢，這對以人為本的衛(wèi)勤保障提出了全時程、高效能和覆蓋性等新要求。為適應以信息化為核心的新軍事變革、現代后勤與海上衛(wèi)勤發(fā)展，突破遂行多樣化軍事任務海上編隊衛(wèi)勤保障方案評估與優(yōu)化驗證等研究的技術瓶頸，本研究借鑒發(fā)達國家及軍事組織在衛(wèi)勤保障領域現代信息技術的典型應用[1-2]，設計了適應多樣化軍事任務的海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統，利用計算機建模、仿真推演與軟件工程等現代信息技術，開展以量化研究為基礎的海上編隊衛(wèi)勤保障決策支持探索，以提高海上衛(wèi)勤保障決策的科學性與總體效能。

1 系統設計

1.1 系統組成

按照多樣化軍事任務海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演的技術內容和運行支撐體系條件，海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統主要由艦艇編隊衛(wèi)勤保障綜合信息管理、艦艇編隊衛(wèi)勤保障過程仿真推演、艦艇編隊衛(wèi)勤保障方案評估優(yōu)化3個部分構成。采用“資源+平臺+應用”模式，按照體系化、標準化、模塊化的原則進行設計與實現，系統總體3層架構如圖1所示。

圖1 海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統架構圖

1.2 功能設計

海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統的主要業(yè)務流程與工作內容按照編隊出航三階段衛(wèi)勤保障工作基本要求展開[3]，主要功能如圖2所示。

圖2 海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統功能結構圖

1.2.1 綜合信息管理子系統

該子系統以數據庫的形式提供海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演的各類信息管理，并以開放數據庫連接（open data base connectivity，ODBC）、Java數據庫連接（Java data base connectivity，JDBC）的方式為數據庫應用提供編程接口。

（1）編隊衛(wèi)勤基礎數據庫。編隊衛(wèi)勤基礎數據庫以分類格式化的形式輸入、編輯、存貯衛(wèi)勤保障的各類基礎數據，主要包括編隊任務、艦艇及衛(wèi)生資源配置、典型傷病特征與發(fā)生等信息，具有數據庫常用的輸入、編校、檢索統計等功能。

（2）軍事航海與醫(yī)學地理。采用數字化地圖技術存貯、呈現編隊任務區(qū)域與航路的航海、氣象及衛(wèi)生資源、傳染病、流行病等數據，并可進行航路規(guī)劃設計、航跡顯示與關注區(qū)域醫(yī)學地理信息顯示。

（3）仿真推演模型庫?？蓜?chuàng)建、編輯、存貯、檢索、統計與呈現及調用海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統使用的各類模型，包括海洋與港口環(huán)境、編隊艦艇構成及任務狀態(tài)與艦機協同、衛(wèi)勤主要作業(yè)動態(tài)、典型傷病員及救治等三維模型，編隊航路、醫(yī)學地理、艦艇衛(wèi)勤保障資源模型、傷病員及救治場景、編隊衛(wèi)勤力量部署等二維模型，以及傷病員發(fā)生、救治機構作業(yè)能力、衛(wèi)生資源使用與消耗及保障方案評估等模型。

1.2.2 保障過程仿真推演子系統

該子系統對海上編隊衛(wèi)勤保障的主要過程、關鍵環(huán)節(jié)和核心要素按業(yè)務流程、作業(yè)過程和資源配置，調用建立的各類模型進行量化仿真、推演與呈現。

（1）編隊任務與衛(wèi)勤方案。利用結構化數據庫和圖形化界面的交互方式描述、呈現編隊執(zhí)行任務的性質、目標、區(qū)域、時間，以及編隊規(guī)模、艦艇構成、人員組成等。并對根據任務制訂的包括衛(wèi)勤組織指揮體制、保障對象、資源配置、保障方式、醫(yī)療后送機構設置等衛(wèi)勤方案進行編校存貯，作為衛(wèi)勤仿真推演的輸入、資源與邊界條件。

（2）仿真推演控制策略。按衛(wèi)勤保障業(yè)務流程對任務航路階段選擇與設置、衛(wèi)勤力量部署、傷病員發(fā)生模式與特征、衛(wèi)勤組織指揮、軍事與衛(wèi)勤綜合態(tài)勢、仿真進程控制、傷病員醫(yī)療后送響應、環(huán)境影響因子、編隊傷病員后送申請與實施、仿真過程二維/三維信息顯示等仿真推演過程的實體、事件、活動等進行規(guī)劃、設置與控制。

（3）衛(wèi)勤保障仿真推演?？筛鶕枰M行全任務過程或任一階段或某一關注的時間段進行仿真推演。仿真推演聚焦于批量傷病員的醫(yī)療后送，以傷病員發(fā)生為主導事件，利用建立的系列模型量化仿真推演傷病員救護、治療與后送的響應，包括傷（?。﹩T流特征、衛(wèi)勤力量部署與救治需求的匹配度、救治機構與單元的工作負荷與服務隊列以及傷（?。﹩T流救治的仿真結果等。仿真過程中可進行人工干預，并可進行加速與仿真過程數據記錄及回放。

1.2.3 方案評估優(yōu)化子系統

該子系統通過建立評價指標體系，基于給定衛(wèi)勤保障方案的仿真推演結果和中間過程主要節(jié)點的運行數據進行量化評估，并可調整方案中資源配置族組的敏感要素進行具有統計學意義的仿真，獲得進一步優(yōu)化的仿真結果。并在此基礎上進行迭代，實現方案的優(yōu)化循證。

（1）評估模型與指標體系。根據海上編隊衛(wèi)勤保障的性質、模式、內容和保障方案的資源配置，以及仿真推演結果和中間結果關鍵數據與資源配置利用等，構建方案評價模型和具體量化的指標體系，并存貯于數據庫，需要時進行調用匹配與使用。

（2）衛(wèi)勤保障方案評估。對想定或給定的編隊任務及其衛(wèi)勤保障方案進行仿真推演，同一方案在進行具有統計學意義的仿真推演基礎上，選定對應評價模型，并可適當調整評估指標體系的指標及權重，進行仿真推演的數據匹配與計算，獲得量化的評估值。

（3）方案優(yōu)化循證?？捎尚l(wèi)勤資源配置及部署的單組因素變化產生衛(wèi)勤力量再部署，擴展到多組因素變化進行多種循環(huán)仿真，獲得某一組或幾組資源配置條件下多維度優(yōu)化方案的仿真推演結果，根據不同的優(yōu)化目標甄選相應的優(yōu)化方案，并進行迭代優(yōu)化與驗證。

2 系統實現

2.1 開發(fā)運行環(huán)境

采用Windows中文版網絡操作系統和MySQL關系型數據庫，應用軟件系統主體采用Java系列中文版開發(fā)，圖形、圖像處理及數據采集與處理等應用軟件使用C系列工具開發(fā)。

系統運行于傳輸控制協議/因特網互聯協議（transmission control protocol/internet protocol，TCP/IP）以太網1 000或100 MiB/s自適應局域網絡，設置仿真服務器和數據庫服務器，配置三維圖形工作站、軍事航海與醫(yī)學地理信息處理工作站，設有想定編輯臺、導調控制臺、二維態(tài)勢臺、遠程管理控制臺、數據表頁臺、數據分析臺各1套和信息管理/服務臺3套。

2.2 關鍵技術

2.2.1 高層體系結構

使用面向對象的方法設計開發(fā)不同層次和粒度的仿真模型，獲得系統高層次仿真部件，增強互操作性與可復用性[4]。不僅可實現海上編隊衛(wèi)勤的組織指揮、機構保障能力、單元處理能力、裝備作業(yè)能力等不同層次的仿真推演模型運行與呈現，還可在后續(xù)擴展建立基于人在回路方式的分布式仿真訓練系統中采集、處理不同層次對象的數據，進行實時多層次訓練信息提取與動態(tài)監(jiān)控。

2.2.2 系統建模

采用層次化、模塊化、組件化技術，基于離散事件“實體-行為-交互”分層技術架構進行系統建模和設計。梳理分析、論證確定海上編隊衛(wèi)勤保障業(yè)務內容與工作流程，遴選系統要素，建立實體關系模型和系統動力學模型[5]，篩選、確定影響海上編隊衛(wèi)勤保障進程與效能的主要因子，建立的系統模型具有較強的通用性，易于擴充、剪裁和重組。

2.2.3 可視化技術

運用2D/3D建模、視景沉浸和視頻融合技術，根據多樣化軍事任務的想定，對海上編隊衛(wèi)勤保障的背景、場景、裝備、人員、保障主要環(huán)節(jié)的二維/三維模型與圖像等進行有機動態(tài)集成、融合，以視頻畫面的方式仿真推演海上編隊衛(wèi)勤保障的主要環(huán)節(jié)，動態(tài)呈現態(tài)勢信息，實現仿真推演內部量化運行與外部視景動態(tài)呈現與交互相結合的表現形式。

2.2.4 數據倉庫技術

收集整理、統計分析多樣化任務艦艇編隊衛(wèi)勤基礎數據信息，進行量化轉換處理或歸納推導與統計分析，形成可利用的數據、多媒體和量化模型等數據庫信息。以Web服務及功能接口等方式實現系統數據功能化應用，利用數據源插件技術支持不同的數據庫，采用高可靠性存儲架構解決數據的存儲，從而構建集數據采集、管理、存儲、分析和挖掘的海上編隊衛(wèi)勤綜合數據倉庫。

2.3 聯調試驗及測試技術

系統采用分組協作開發(fā)與綜合集成的模式實現，聯調試驗主要在綜合集成完成后對系統進行綜合測試，包括系統的總體流程、主要功能、基本性能和內外接口等測試、審查與評價；檢驗系統、分系統之間連接的正確性、可靠性、穩(wěn)定性和界面呈現的匹配性及協調性；通過全流程的運行與測試，對系統作進一步完善。

使用遴選的仿真案例和用例運行的方式，對系統進行聯調試驗與綜合測試，測試項統計結果為：關重項126項，通過124項，通過率為98.4%（要求≥95%）；一般項487項，通過471項，通過率為96.7%（要求≥80%），滿足聯調試驗通過要求，遺留問題列入進一步整改與完善內容。

3 系統應用

3.1 應用案例

根據執(zhí)行多樣化軍事任務海上編隊主要任務形式和衛(wèi)勤保障的主要特點，遴選了航母編隊遠海訓練突發(fā)事故衛(wèi)勤保障[6]和基于海上救治平臺的災害救援衛(wèi)勤保障2類具有代表性的典型案例進行推演應用。按系統設計與運行需要，收集整理了相關任務海上衛(wèi)勤保障案例仿真推演的軍事想定、任務規(guī)劃、軍事航海、醫(yī)學地理、傷病員預計、衛(wèi)勤計劃及資源配置、衛(wèi)勤保障方案及環(huán)境影響因素等具體數據，并輸入存貯于數據庫，依據艦艇編隊出航三階段及衛(wèi)勤業(yè)務流程等制訂了任務全過程衛(wèi)勤保障仿真策略。預計并初步確定了各階段批量傷員及救治、疾病診治、衛(wèi)勤分隊前出、傷病員轉運與后送等的衛(wèi)勤力量部署與動態(tài)調整原則。根據2類案例的衛(wèi)勤業(yè)務內容與關鍵要素，建立了衛(wèi)勤保障方案的評價及優(yōu)化模型與指標體系，包括資源配置利用、衛(wèi)勤保障仿真推演結果和中間過程要素數據等。圖3為評估指標體系編輯界面。

圖3 評估指標體系編輯界面

海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演主要從任務編隊艦艇離碼頭出航開始至返航靠碼頭結束，可對衛(wèi)勤保障全流程或關注的重要事件進行可視化仿真推演及二維態(tài)勢與三維視景展現。圖4為編隊航行三維視景顯示界面。結合仿真推演結果與中間過程狀態(tài)量化數據，可對衛(wèi)勤力量的部署與資源配置進行評估與迭代優(yōu)化。圖5為系統運行的局部二維態(tài)勢顯示界面。

圖4 編隊航行三維視景顯示界面

圖5 局部二維態(tài)勢顯示界面

衛(wèi)勤保障仿真推演結束后，可通過系統運行記錄的數據追蹤分析傷病員在每個環(huán)節(jié)的救治內容與時間以及裝備器材與藥材等資源的占用與消耗等。

仿真推演過程中可中斷進程，實施人工干預，調整仿真策略。采用實時模式仿真推演時可驅動包括編隊、救治場景及典型傷病員[7]的三維視景顯示，也可采用加速模式進行加速仿真推演。圖6為救治過程的三維視景截屏。

圖6 救治過程的三維視景

方案評估與優(yōu)化過程中，可利用可視化圖形界面多維度呈現評價體系各指標及仿真推演結果數據，也可比較不同迭代仿真周期主要關注指標的變化，并借此調整資源配置關鍵要素族群，加快優(yōu)化進程。

在航母編隊遠海訓練突發(fā)事故衛(wèi)勤保障案例仿真推演與方案評估優(yōu)化過程中，通過分析批量傷病員的流向、流量、流速及救治需求與資源使用，并綜合醫(yī)療后送關鍵過程與節(jié)點隊列及等待時間與傷病員艦內轉運等，經過多種迭代仿真與評估優(yōu)化，提出了衛(wèi)勤力量部署與動態(tài)調配、利用甲板空間初期救護力量前移、傷病員信息快速采集與匯總傳輸共享、甲板傷病員分類分段多路通道轉運和多種轉運方式及搬運工具相結合的優(yōu)化方案，受到有關部門重視并采納。

3.2 應用展望

以艦艇編隊出航三階段的衛(wèi)勤保障基本流程為基礎，采用“資源+平臺+應用”的模式進行應用軟件設計與實現，研制完成的適應多樣化軍事任務的海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統可根據編隊規(guī)模和具體任務性質、區(qū)域、時間等資源信息，以及綜合數據庫存貯的既有模型與數據或新開發(fā)建立規(guī)范化的系列完備模型與數據，結合衛(wèi)勤組織指揮部署與機構設置等要素，開展不同形式多樣化任務的海上編隊衛(wèi)勤可視化仿真推演和保障方案評估與循證優(yōu)化。

本系統除可進行上述2類案例海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演外，還可依據當前及今后一段時期艦艇編隊護航、出訪與醫(yī)療服務、撤僑護僑等多種任務形式開展衛(wèi)勤保障方案推演與優(yōu)化研究，為海上編隊衛(wèi)勤保障方案制訂及衛(wèi)生資源配置與優(yōu)化提供量化、高效的決策支持。

4 討論

適應多樣化軍事任務的海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統是以海上編隊執(zhí)行衛(wèi)勤保障任務的具體保障模式、業(yè)務流程、工作內容和臨床醫(yī)療等為基礎，利用計算機建模、模擬仿真、軟件工程、大數據等現代信息技術建立，系統的量化仿真效果與實際系統運行的契合度主要受仿真模型與真實系統的符合性、運行支撐數據的準確性及影響因素的覆蓋性等綜合影響。在系統研究過程中，通過對典型任務衛(wèi)勤保障案例的全過程分析研究，構建了全流程的仿真模型體系，并進行了推導驗證；系統運行過程中的轉運、救治、消耗等數據來源于醫(yī)療救護臨床的綜合統計，為了反映海上條件對傷病員醫(yī)療后送的影響，在傷病員轉運、救治時間、換乘后送、資源消耗、救治效果等方面設置了綜合影響因子，可根據需要調整設定。

方案評估優(yōu)化的可行性與可信度主要取決于評估模型的指標體系和優(yōu)化策略。本系統根據長期海上衛(wèi)勤保障研究積淀，綜合了方案內容與資源配置、方案的推演結果和中間結果數據等，較為全面地從靜態(tài)和動態(tài)方面進行評估，評估指標體系也可根據實際需要進行靈活調整。方案優(yōu)化的策略主要從分析優(yōu)化目標與推演主要結果指標的差別出發(fā)，著重分析仿真中間結果的服務隊列及等待時間以及資源配置短缺類型等，采用類人工智能算法進行循證優(yōu)化，其結果與經驗推算吻合。

5 結語

為提高海上編隊衛(wèi)勤保障量化研究能力，本研究設計了適應多樣化軍事任務的海上編隊衛(wèi)勤保障仿真推演系統。在系統開發(fā)實施過程中運用了高層體系結構、系統建模、可視化技術和數據倉庫等技術方法，實現了系統圖文并茂運行、靜態(tài)與動態(tài)信息呈現的效果；通過典型案例的仿真推演，檢查、驗證了系統在業(yè)務流程、總體結構、主要功能、軟件編程、數據運用和系統集成等方面的合理性與有效性等。

本系統在設計、實現與使用方面雖然初步達到了預想的目標，但海上編隊執(zhí)行不同軍事任務的性質和衛(wèi)勤保障的模式與具體工作內容等具有較大差別，在后續(xù)的推廣應用中需積累與豐富案例，還應采集處理系統運行使用的大量基礎數據信息，做實仿真推演的基礎性工作；并在系統使用的適應性與靈活性等方面作進一步優(yōu)化與完善；同時，長遠地著眼于信息安全，將研究逐步向國產操作系統和數據庫平臺遷移。