武器装备论证决策支持系统研究

许长军， 苏宪程， 张春霞， 常 浩， 汪 雄

（1.装备学院 装备采办系，北京101416； 2.空军驻沈阳地区军事代表局，辽宁 沈阳110000）

长期的论证实践，使武器装备论证人员和决策者深刻认识到，武器装备论证中存在大量的半结构化和非结构化的问题，尤其对于武器装备体系这样的复杂巨系统的论证，采用传统的论证方法通常难以取得预期的效果，必须运用从定性到定量以及定性定量相结合的综合集成方法。建设武器装备论证决策支持系统，已经成为武器装备论证工作的必然要求。

1 相关概念

1.1 武器装备论证

装备论证是围绕装备建设开展的前瞻性、综合性决策咨询研究活动。是针对给定的命题，通过严密的科学方法和充分的论据对武器装备的发展、研制、管理等各方面预定目标进行推理证明，以说明实现该目标的可行性、必要性及可行方案的过程。武器装备论证或系统分析过程是：确定目标—拟定达到目标的方案—构造评价各备选择方案达到目标程度的尺度—把实际问题转化成模型—研究分析并提出研究报告。由此可知，定量评价武器系统和武器装备体系作战能力及其完成任务的程度，具有重大意义。它不仅可用于武器发展规划计划、论证研究、型号选择，而且也可用于兵力对比、决策方案论证选择和作战计划安排［1］。按照装备对象的不同层次，可分为装备体系、装备系统、单装备、部组件等。

1.2 决策支持系统

决策支持系统（DSS）是一种以计算机为工具，应用决策科学及有关的理论与方法，利用人的灵活判断能力，以人机交互方式辅助决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统。决策支持系统就是要组织与管理好所有能供决策使用的数据或信息、计算模型、分析方法、仿真技术及判断规则，在决策者与机器的交互过程中针对不同的问题通过各种数据、模型与方法的组合作用来引导决策者完成一系列的判断而获得问题的解。根据决策问题、决策主体和决策支持系统复杂程度的不同区分为一般决策支持系统（DSS）、智能决策支持系统（intelligence decision support system，IDSS）、群体决策支持系统（group decision support system，GDSS）、分布式决策支持系统（distributed decision support system，DDSS）和智能交互集成化决策支持系统（intelligence，interactive and integrated decision support system，I3DSS）等［2］。

1.3 武器装备论证决策支持系统

武器装备论证决策支持系统是根据装备论证领域应用需要建立的决策支持系统。长期以来，我军武器装备的论证主要是采用传统的经验型方式，缺乏科学有效的手段，论证程序、方法也欠规范，严重地影响了武器装备论证质量和水平的提高，新时期装备系统和装备体系更加复杂，论证中需解决的问题越来越多，需要决策支持系统来辅助装备论证工作，这是装备论证工作的基础建设，是论证手段的发展方向。不同层次的装备论证工作对决策支持系统的需求不同，如表1所示。

表1 武器装备论证的层次及对决策支持系统的需求

目前单装备及部组件论证层面的决策支持系统建设进程较快，在装备系统及装备体系层面的决策支持系统也正在研究建设当中，从发展过程看，开展数据资源建设和建模研究，开发仿真系统，建设装备体系实验室，是装备论证手段变革的3个里程碑，也是装备论证决策支持系统不断进步、不断提高、不断完善的发展进程，随着先进的决策支持系统在装备论证工作中的实际应用，必将为论证工作质量的提高起到巨大的推动作用。

2 武器装备论证决策支持系统结构

武器装备论证工作领域宽、层次多、模拟综合性强，尤其在武器装备体系这样的复杂巨系统论证中面临“超前预测难，体系虚拟难，总体优化难，智慧集成难，科学决策难”等问题。目前国内外已经从装备型号到装备体系不同层面建成或正在建设针对不同装备论证需要的决策支持平台。因应用领域、论证对象、论证目标、论证内容和需要调用或集成资源等方面的不同，各平台体系结构差异很大，应用效果如美军陆军使用的CEM、TARCAR等系统、空军使用的THUNDER系统、海军使用的ITEM系统，近年正在研制的JWARS系统等等，这些系统主要用于作战方案分析，但其中包含装备作战运用，能够对装备发展需求及装备作战效能评估等起到决策支持功能［3－4］。我军各装备研究机构根据各类装备型号论证的需要研制满足各自需要的论证支持系统，特别是近年随着对装备体系建设的重视，以“1＋5”实验室为重点的各类装备体系论证决策支持平台正在建设之中，国防科技大学等也研制了SIM2000，OASIS等支持装备论证的仿真和综合评估平台［5－8］。本文在对相关平台结构研究基础上，提出构建一种具有开放、交互、动态特征的通用武器装备论证决策支持系统体系结构（如图1所示）。整个体系结构分为基础资源层、服务协同层、系统集成层和决策应用层，各层提供不同的功能，针对不同层次武器装备论证决策支持需求，由各层的资源、服务组件及系统组合来满足需求。

1）基础资源层。资源层包括计算资源、存储资源、信息与数据资源、网络通信资源、专家资源等等，各类资源通过相关标准协议、接口与系统建立相互之间的互联与管理。

2）服务协同层。服务协同层是基础服务功能单元的实现层，对资源层各类资源进行管理与集成，以ODBC、CORBA、HLA等中间件技术或接口协议为基础构建服务协同环境，实现各类中间件、各类工具等分布异构资源的协同，按需要实现具体的服务功能，如：提供专门的数据查询分析工具、信息检索工具、协作研讨工具等。本层可以对用户或应用程序屏蔽支撑服务运行的后台软硬件系统与网络的复杂性，使用户或应用程序可以通过简单透明的方式获取所需的服务功能。

图1 武器装备论证决策支持系统体系结构

3）综合集成层。本层建立服务要素面向应用的系统集成，建立适用于不同应用的服务组件及工具构成的支持与控制系统，如协作支持系统、综合信息数据检索引擎、综合态势表达系统、综合模型评估系统等，实现想定生成与管理、模型建立、过程与结果显示、仿真控制、数据管理以及综合评估等。

4）决策应用层。决策应用层负责建立各类服务系统之间的应用链接，进行按需提供与总控，根据应用的需求，通过综合配置、调度、控制各种服务系统，形成面向具体决策问题的服务系统集合，完成对决策问题的综合模拟。

武器装备建设是高度复杂的系统工程，本文所提出的武器装备论证决策支持系统是支持这项系统工程的技术平台，而且是融合了人、装备实际信息资源、计算方法、仿真等技术资源的智能化技术平台。因为不同层面不同类型的装备论证涉及的资源、中间过程和最终的多阶段输出的实体分别表征为不同类别的模型，即武器装备论证决策支持系统是在模型环境中构造模型、演化模型的工程，称基于模型的系统工程（model based system engineering，MBSE）。MBSE是国际系统工程委员会（International Council on Systems Engineering，INCOSE）和 对 象 管 理 组 织（Object Management Group，OMG）提出的新概念，旨在从技术综合发展的视角，在更高的层次上将这类复杂模型系统的问题求解归结为系统工程［9］。因此无论是武器装备型号论证还是武器装备体系论证都属协同工程环境支持下的MBSE应用。本文所提出的武器装备论证决策支持系统结构框架的核心在于构建一种M＆S技术使能的协同工程环境，使装备论证主体可以在此环境提供的适用资源和有针对性的技术工具支持下，协作完成不同层面（体系／系统／单装备／部组件）不同类型的武器装备论证任务，而且这种框架也是能够实现各类武器装备论证平台融合的一种开放、交互、动态的框架。

3 武器装备论证决策支持系统协同机制

本文提出的协同环境目标是支持可重用、可移植、可拓展及具有强交互能力，以实现各类资源的协同和集成运用，使武器装备论证涉及的各阶段、各尺度、各维度的数据、模型、组件、工具以及分系统等资源在这种环境中有效交互或集成，并根据应用需要进行系统分析、建模、仿真、评价为武器装备论证决策提供支持。要实现其有效运行还必须建立起层间映射机制、运行标准规范、技术标准规范和决策效用规范，以实现对不同阶段、不同尺度、不同维度资源的开放与接收，并根据不同决策支持需要对资源集成，生成满足应用需求的系统，实现分析、建模、仿真、评价等决策支持功能。对于需求与资源的交互映射本文在GAN Renchu等关于RDAA理论研究［10］基础上提出需求驱动的适应机制RDAM。

RDAM的协同机制可以描述为：系统对决策者的决策需求进行识别，使用户需求描述语言（user's requirement description language，URDL）对需求进行描述。对需求进行分析，将出现频率高的需求分类与规范化，形成一系列用户需求模式（user's requirement pattern，URP），并将其存入需求模式库（URP base）。当用户提出需求时，将提出的需求与已存的用户需求模式匹配。如匹配不成功，则对系统集成层内资源进行分析，若此项需求在系统集成层不能提供，则启动新需求生成机制并刷新用户需求模式库。将匹配好的决策需求向下映射到系统集成层、服务协同层和基础资源层。如图2所示。

RDAM用来解决系统应用与下层资源的交互问题，实现系统应用需求向下层资源的映射，并对这种映射持久化和动态化，以完成资源的本地化和应用集成化。RDAM的用户需求模型定义了用户需求层所需信息的全体及组织方式，因此，作为用户需求层的描述语言，URDL主要任务就是对用户需求层所需的知识和运行过程中传递的信息作形式化的描述。URDL由一系列具有统一语法和语义的规则组成，实际上是一组应用层的操作协议。URDL的语法体现在元素的排列顺序以及取值要求上，语义体现在元素所代表的含义。URDL是用来描述应用需求层信息的标准化语言。URDL能够清晰的描述应用需求，反映应用需求的关键内容，结合应用需求本体和运行标准规范，刻画出应用需求全貌。URDL在表现形式上，基于XML技术标准体系，以及遵守用于XML计算的相关标准。

图2 RDAM的协同机制

4 结 束 语

本文提出的武器装备论证决策支持系统体系结构能够实现各类与决策相关的人员、系统、资源等多种要素的综合集成与广泛共享、协同，能实现计算机网络环境下各类异构资源要素面向应用需求的服务综合集成；支持人、机、系统间的协同；可以支持不同层次武器装备论证决策应用。可为各类装备体系实验室进行总体集成时提供顶层设计参考。本文还提出了武器装备论证决策支持系统协同环境，对于需求与资源的交互映射提出需求驱动的适应机制（RDAM）以实现在上下层次间需求与资源的映射。

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［1］徐瑞恩.武器装备效能模型和方法概论［J］.装备指挥技术学院学报，2002，13（1）：1－4.

［2］黄梯云.管理信息系统［M］.北京：高等教育出版社，2003：244－249.

［3］李伯虎，柴旭东.SBA支撑技术研究［J］.系统仿真学报，2004，16（2）：181－185.

［4］胡晓峰，司光亚.战争模拟原理与系统［M］.北京：国防大学出版社，2009：561－579.

［5］杨峰，王维平.武器装备作战效能仿真与评估［M］.北京：电子工业出版社，2010，197－199.

［6］姜志军，吴士泓，李德华.海军装备论证综合集成研讨厅系统［J］.军事运筹与系统工程，2007，21（2）：3－6.

［7］姜江，杨克巍，褚智超.装备论证协同决策支持系统的设计与实现［J］.计算机工程，2009，35（6）：283－285.

［8］何丽丽，邢薇.智能化决策支持系统框架的研究与设计［J］.智能计算机与应用，2011，1（2）：89－91.

［9］DANIEL J P，RAMESH S.Model－driven decision support systems：concepts and research directions［J］.Decision Support Systems，2007，43（3）：1044－1061.

［10］GAN Renchu.A framework of information service platform in E－government［J］.Journal of Electronic Science and Technology of China，2004，2（3）：152－155.