信息化战争装备战伤评估指挥决策

赵晓东 李雄

现代战争特别是信息化条件下的战争,参战装备多、使用强度高,加上作战节奏快、战场范围广,战场抢修任务繁重、作用突出,是影响战斗力保持的重要因素之一.实践证明：装备战伤评估指挥决策是进行装备战场抢修工作的前提,并为其顺利开展提供条件.加强装备战伤评估指挥决策能力建设的探索与实践,已成为当前装备保障能力建设的重要课题.因此,认真研究和学习国外装备战伤评估指挥决策的经验做法,对于我军的相关工作具有重要指导意义.

1 基本概念

1.1 装备战场损伤评估

装备战场损伤评估(Battlefield Damage Assessment,BDA),简称装备战伤评估或战损评估,是指装备受到战伤后,对其受伤部位、受伤程度进行检查、测试,并对受伤装备的修复方式及修复价值作出分析判断的活动(如图1所示)[1].战伤评估技术包括现场损伤分析技术、损伤评估推理技术和损伤等级评定技术[2].美军将其定义为：对动用致命或非致命军事力量打击预定目标造成的损毁所作的适时和精确的评估,是一项情报职责,要求由操作人员提供信息和协调[3].从上述定义可以看出,我军主要是对我方受损装备进行评估进而修复;美军则主要是对敌方受损装备进行评估确定打击效果.

图1 装备战场损伤评估流程

图2 装备战伤评估内容

本文认为,装备战伤评估应包括两部分内容(如图2所示)：我方装备战伤评估和敌方装备战伤评估.我方装备战伤评估又包括战前损伤评估和战中损伤评估.战前损伤评估,主要是通过战损模型进行模拟仿真,预估装备损坏情况,寻找战损规律,提前筹措维修资源,为战场抢修提供依据和基础.战中损伤评估是指在战斗进行过程中,装备保障侦查分队对损伤装备进行评估,提出修理意见,综合修理资源,得出评估报告,装备维修分队根据评估报告展开战场抢修.敌方装备战伤评估,即对打击效果进行评估,是指经过我方火力打击后,对敌方装备战损情况进行评估,计算敌方战损率,为制定下一步火力打击方案提供依据.

1.2 装备战场损伤评估指挥决策

指挥决策是指军队指挥员及其指挥机关在指挥所属部队遂行作战行动以及其他军事行动的过程中,在一定的客观条件下为达到一定的目的,为确定部队的行动目标和行动方法而进行的一系列筹划、优选和决断活动[4].装备战伤评估指挥决策到目前为止没有确切的定义,在这里,可以归纳为装备保障指挥员进行战伤评估的指挥决策过程,即装备保障指挥员在战前、战中和战后根据敌我双方的兵力部署,武器装备运用,对敌我双方战况进行战伤评估,给出评估意见,为作战指挥员制定作战计划提供参考.战中的装备战伤评估指挥决策主要指装备保障指挥员在战斗过程中对我方受损装备进行战伤评估,为战场抢修提供信息,主要包括战伤检测,战损等级评定,修复方案确定,评估报告制定等.

2 信息化战争装备战伤评估指挥决策特点

信息化条件下作战,与传统的作战样式相比发生了很大变化.因而,装备战伤评估指挥决策也呈现出新的趋势,主要体现在以下几个方面：

2.1 装备毁伤机理多样,战伤评估内容更加多元

信息化战争的打击方式既包括传统的“硬毁伤”,如使用常规武器,制导炸弹,导弹等直接导致人员伤亡和装备损坏;又包括“软损伤”,如石墨炸弹,电磁干扰,计算机病毒等,对敌方指挥、控制、通信、情报以及计算机网络系统实施打击,使电子设备失灵,系统瘫痪,失去战斗效能.此外,随着科学技术的不断进步和广泛应用,微波武器、激光武器、赛博武器等与传统火力打击截然不同的新概念武器—“非火力打击武器”已经日趋成熟,并开始逐步投入实战[5].信息化战争中,高新技术武器的大量使用,导致装备毁伤机理更加多样,战伤评估不仅要对装备各零部件等硬件设施进行检测,还要对装备的电子设备、线路、计算机系统等软件环境进行检测,并且要根据毁伤机理的不同,提出不同的修理建议,使得评估内容更加多元.这就需要不断更新评估内容,改进战损等级评定标准,创新评估方法,使装备战伤评估程序更加合理,更加便于实施.

2.2 装备技术含量高,战伤评估过程更加复杂

信息化战争中,随着高新技术的广泛应用,参战装备不仅涉及传统的电子、机械,更多地涉及到微电子、计算机、生物、光电、人工智能、电子对抗、新型材料等高新技术.装备战伤评估几乎涉及现代科技的各个领域,技术性更加突出.信息化装备又是一个复杂系统,长时间处于恶劣环境中,除了正常的战斗损伤外,还有可能发生故障性损伤或其他功能性损伤,任何损伤,都可能导致装备效能的发挥失常,甚至完全失效.这一切都对装备战伤评估提出了更高的要求,使得战伤评估流程更加复杂,必须经过多个专业的综合检测,才能得出比较完备准确的评估结果,仅单凭几个人或几台设备,已不能满足当前的战伤评估任务.这就需要将先进的监测和检测设备广泛应用于战伤评估,利用计算机技术,开发战伤评估决策支持系统(如图3所示),提高战伤评估的智能化.同时,深入研究实战条件下的战伤评估单元的编成与配置问题,提高战伤评估的准确性和精确度.

图3 战伤评估决策支持系统应用模式

2.3 装备损伤概率高,战伤评估任务更加艰巨

信息化战争的突出特点是大时空、大强度、多维一体化的联合作战.许多新的作战样式如非线式、非接触、精确打击等得到广泛应用.为了夺取战争的主动权,制信息权和制电磁权的争夺将贯穿于作战的全过程;为了达到速战速决的目的,作战双方都采取以快制快的行动,导致作战节奏明显加快,敌我对抗更加激烈.新的战争形态和样式,导致各军兵种参战装备的型号越来越多,装备的使用密度越来越频繁,同时,装备的战损率也成倍增加,装备战伤评估任务更加艰巨.这就需要不断研制先进的评估设备和专家评估系统,提高战伤评估工作的效率.除此之外,要积极拓展和完善战损模型,进行预测评估,预估保障需求,增强保障效益.

2.4 作战机动范围更广,战伤评估环境更加恶劣

信息化战争,战场空间立体多维,覆盖太空、空中、地面、地下、水上和水下,前线和后方模糊.交战双方将在全方位、全地域内进行对抗.装备配置高度分散,聚合迅速,客观要求必须实施全地域战伤评估,导致评估空间进一步扩展[6].高新技术武器的广泛使用,精确性、广泛性和破坏性大大提高,使前后方均受到全时空的严重威胁,且装备评估需要一定时间,使评估过程遭敌打击的威胁剧增.另外,战场环境中评估人员的心理压力较大,易造成评估报告准确性降低.这就需要大力发展远程监测与检测技术,发展全程评估与远程感知评估,从而缩短评估时间.同时,大力加强评估人员的专业技能训练和军事基础训练,提高评估人员的评估效率和自卫能力.

3 信息化战争外军装备战伤评估指挥决策的经验总结

20世纪70年代后期,美国、德国、英国等西方发达国家先后展开了战场损伤评估与修复(BDAR)的研究和应用,对战伤评估的研究较为成熟.总的来说,主要有以下特点：

3.1 完善战场抢修理论,不断创新评估方法

战场损伤评估与修复(Battlefield Damage Assessment and Repair,BDAR)即战场抢修,是战伤评估(BDA)与战场修理(Battlefield Damage Repair,BDR)的统称.美军的装备战场抢修理论包括装备可抢修性理论和战场抢修理论.前者是从装备的全寿命出发,将装备的后续保障问题在设计、制造阶段就加以考虑,从而同时进行装备损伤评估和修复设备的研究与研制;后者主要指战场损伤评估与修复的理论体系,是对可靠性、维修性、维修工程和综合后勤保障等理论的补充、完善与发展[7].

为了满足军事战略发展和战斗样式改变的要求,美军要求战伤评估需要不断创新方法理论体系,以指导战斗损伤评估实践.美国航空公司运用兰彻斯特方程建立评定模型,判断通过人工智能、监视和侦察(Intelligence Surveillance Reconnaissance,ISR)收集的战损数据的准确性和有效性,减少由于敌方采用欺骗手段造成误判和错误攻击[8].美国空军丹尼尔上校(Daniel．W．F)提出了基于贝叶斯置信网络的战斗毁伤评估方法,具有较高的准确性和可信度,主要用于辅助美军联合部队指挥官快速决策.在实践中,美军对置信网络模型不断进行优化,降低了作战决策的风险.随后,美国海军研究生院的Donald P．G和Patricia A共同提出了战斗毁伤评估的概率模型,为现代战争的目标毁伤概率的置信水平评估提供了方法[9].

3.2 健全职能机构,加强战损数据收集与管理

战损数据是战斗损伤研究的基础和依据,外军非常重视战损数据的收集与管理.

战损数据是指与战斗损伤有关的一切数据,包括作战环境、武器装备损伤情况、目标系统损伤情况、人员伤亡情况等,其主要来源有实战数据、试验数据、训练数据等[10].实战数据是指实战中收集到的战损数据,这些数据非常宝贵且难以得到.自从二战以来,美军几乎参与了所有的地区冲突,使其拥有自二战以来至今所参与战争的战损数据,为其开展BDAR研究奠定了坚实基础.英国皇家空军(RAF)于1978年在国防部成立了一个专门研究飞机战斗战伤修理(Aircraft Battle Damage Repair,ABDR)的机构,其在英阿马岛战争及海湾战争中获得了很多实战数据,为其后续的研究提供了有益的经验.试验数据主要来源于实弹试验及各种生存性/易损性(S/V)试验.自20世纪80年代以来,德国、英国、美国等西方国家在装备战损方面进行了大量的实弹试验研究工作,取得了许多重要的战损数据.训练数据主要来源于正常训练和演习中产生的损伤数据.如美陆军主要有3个战斗训练中心(Combat Training Center,CTC):国家训练中心(National Training Center,NTC)、联合战备训练中心(Joint Readiness Training Center,JRTC)和多国联合战备中心(Joint Multi-National Readiness Center,JMNRC)[11](如图4所示),长期从事训练数据的记录、存储工作[12].

图4 美国陆军战斗训练中心

信息化战争中,高新技术武器广泛应用,侦察与反侦察激烈对抗,战损数据出现了爆炸性增长,对数据管理工作提出了新的挑战.美军有针对性地加强了对情报、监视和侦察收集的目标毁伤数据准确性和有效性的甄别,加强了入库数据校对.基于这种需求,美军建立了全军性战斗损伤数据分析中心,负责对战损数据进行分析和管理,并将经过校对的战损数据录入到统一的战斗损伤数据库中[8].另外,负责战损数据分析和管理的单位还有陆军战斗备件要求(SPARC)、装备性能与损伤数据系统(EPADDS)、联合弹药效能技术协调小组(JTCG-ME)、联合实弹试验大纲(JLF)、战斗装备的战伤评估与修复(ARBADAM)、战斗数据信息中心(CDIC)等[12].

3.3 依托战损数据,积极拓展完善战损模型

战损模型主要用于预计装备系统在给定条件下的战损情况,其输出为系统各主要组件/零件的战斗损伤数据;战斗损伤模型的另一个重要用途是,分析敌方在我方武器攻击下的损伤率,从而直接用于战场指挥员进行战术或战役决策[10].例如,Beverly(1978)建立的“弹道损伤蒙特卡罗仿真模型”;美陆军建立的“战斗损伤模型”;Kewachi等人建立的飞机战斗损伤修复估算模型.损伤模型中,最具代表性的是美军“飞机战场损伤评估程序”,该程序有损伤模拟器(SCANMOD)、战场修复数据库和处理程序(REPAIR)等组成,用于战时备件需求、修理人员需求[13].目前,比较有代表性的战斗损伤模型主要有:美军的“人员弹道损伤蒙特卡罗仿真模型”、“坦克战斗损伤模型”、“飞机战场损伤评估程序”、DSWARS、COVART 、德军的“陆军战斗损伤预计模型”等[10].

美军现行的战损概率评估模型,以实战数据为基础,在实施打击前,计算摧毁目标的概率和打击次数;在打击完成后,比对实际数据和评估结果,验证其正确性.在仿真数据处理上,采用回归分析的自我评估手段,预测战役级别的累积战损效果和二次毁伤效果,并将战术、战役、战略效果的实时评估数据,比对计算机建模所预测的结果,不断修正仿真模型参数,提高精确度[9].

3.4 重视评估工具开发,不断提高评估效率

为了更加快速、准确、完全地对受损装备进行评估,外军进行了大量的研究.美陆军研究室(ARL)将易损性分析方法和模型(如JANUS和CASTFOREM模型)加以扩展用于部队级的BDAR分析[13].美空军研究实验室研究了一种便携式辅助维修(Portable Maintenance Aid,PMA)系统,供损伤评估人员对损伤飞机进行评估.美国陆军装备分析中心和德国工业设备企业协会合作,建立通过军事演习和运筹学模型相结合来预计战斗损失的方法[14].美军还编制了大量的BDAR手册,用于战伤评估与修复的指导.英国皇家空军研制的洛克威尔移动信息系统使用重量小于3磅的小型PC机,供评估人员进行战伤评估.另外,外军将先进的传感器技术广泛应用于武器装备,从而实现实时检测和快速评估.如英军研制的“轻剑”防空武器系统自动检测设备,法军研制的全武器系统机动式自动诊断与修理站,可快速检测出故障部件,进行换件修理,大大提高了评估效率.

3.5 积极开展技能训练,不断增强评估能力

外军十分重视对从事装备战伤评估人员进行经常性的职业化技能训练.美军各联合司令部设置了专门的战伤评估演习,主要是训练战伤评估情报人员熟悉战伤评估程序,提高对评估设备的使用操作能力;同时,也在主要的联合演习中对战伤评估程序进行一定的演练.美军各军种都有战场损伤评估与修复训练课程,为机械师(即有经验的维修人员)提供最基本的战场报伤评估与修复训练,为资深军士提供评估训练[15].除此之外,美军还充分利用各种资源和高科技手段,进行装备战伤评估与修复训练,基本实现了高覆盖、宽领域及常态化,训练效果十分明显.英国皇家空军也开设专门训练抢修小组进行ABDR技术和程序的培训[16].

4 信息化战争装备战伤评估指挥决策的启示建议

我军对装备战伤评估问题的研究起步较晚,基础薄弱,必须要以实战化为目标,借鉴国外先进经验和成果,明确发展方向,突出建设重点,形成自身特色.

4.1 提高战伤评估重视程度,不断完善战伤评估理论

装备战伤评估在战场抢修中居于核心地位,是实施装备战场抢修决策的先决条件和决策过程,所提供的信息是战时装备保障决策和作战决策的重要依据,也是制约战斗力恢复和保持的关键因素,将直接影响战斗的整个进程,其地位和作用愈加明显,必须充分认清装备战伤评估的重要意义.只有建立起完整的战损分析理论体系(如图5所示)及高效快捷的评估方法,才可能彻底改变战损分析相对落后的状态.因此,必须积极跟踪前沿理论和应用先进技术,不断研究和完善装备战伤评估理论.深入研究采用人工智能的知识处理技术和知识表达技术对损伤分析及评估知识进行处理和表示,用人工智能中的推理技术,实现智能化损伤分析和评估,从而提高损伤分析和评估效率;研究在众多的约束条件下,采用多目标决策技术,从多种损伤处理方案中得出最优化或最可行的决策结果[2].在评估对象上,要构建全面系统的装备战伤评估对象体系,拓展部件向系统、单装向集群、我方受损装备向敌方毁伤装备的战损研究.在评估内容上,加强装备毁伤机理研究,推进装备战伤评估由可见硬损伤为主向软硬损伤结合、隐性软损伤为主转变.

图5 战场损伤分析的理论框架

4.2 建立健全评估机构,注重损伤数据收集与管理

美军早在海湾战争中就成立了战伤评估中心.德军、英军、日本自卫队也紧随美军陆续成立了战伤评估机构,并开展了相关研究和实验.专门的战伤评估机构建设正逐渐成为作战指挥机构的重要组成部分,将发挥更加重要的作用[17].我军需立足现有维修保障体制,建立健全战伤评估组织机构,编配与保障指挥、力量设置相适应的装备战伤评估人员,配套相应检测、分析与决策设备.同时,建立全军级的统一的武器装备BDAR研究与发展中心,实现战损数据的收集、整合与管理.平时,结合训练、试验、演习等开展装备战损(故障)信息收集管理、分析研究,及各军兵种BDAR数据的整合;战时,组织装备战伤评估、信息汇总与辅助决策.通过对战损数据的收集与管理,从而推进BDAR的深入研究,为装备的生存性、易损性、抢修性和维修性分析、损伤评估研究等提供数据支持.

4.3 改进损伤等级评定方法,研究开发评估模型

信息化作战,参战准备多,毁伤机理复杂,我军传统的损伤等级评定方法已不再适用.因此,要根据战场环境、任务要求、抢修时间、修复目标、修复价值、保障资源等综合因素,特别是复杂电磁环境对信息化装备战损的影响分析,加快装备损伤等级评定研究,制定损伤等级评定准则.同时,要根据应用对象的不同和需求的不同,建立不同级别、不同军兵种的等级评定方法,使战损等级评定更加合理和高效.图6为装备战伤评估推理过程示意图.

图6 装备战伤评估推理过程示意图

随着现代化战争进程与节奏的加快,快速准确的战场损伤评估是快速反应能力的重要实现途径.因此,研究精确、实用的战斗损伤分析模型是战损研究的迫切需要.一是充分利用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)、基本功能项目分析(Basic Function Items Analysis,BFIA)、损伤模式与影响分析(Damage Mode and Ef f ects Analysis,DMEA)等可靠性、维修性及战场抢修的相关研究成果,研究建立战伤评估分析模型.二是研究开发支持战伤评估的数学模型或智能模型,如开发专家系统,构建基于多属性决策、贝叶斯网络、神经元网络、Petri网等技术和理论的战损模型,从而实现评估工作的智能化.

4.4 积极拓展评估手段,加快研制评估设备

信息化作战,装备技术含量高,系统集成性强,传统的实地查看、基于经验的诊断方法已不能适应装备发展需要.因此,必须依托信息化技术、智能化技术和现代决策技术,不断拓展评估手段,提升装备战伤评估质量效益.发挥装备保障信息网络化和评估信息系统智能化优势,进行全程评估,在装备战伤评估全过程实时分析战场环境、抢修状况、资源耗损与储备等因素,避免由于战场环境变化引起评估偏差;基于数据分发服务(Data Distribution Service,DDS)技术,构建高效、实时、可靠的信息网络[18],发展远程感知评估,及时精确感知战损信息,缩短评估时间,提高战场抢修时效;运用战伤评估系统,进行辅助定量评估,实现装备战损信息精确化采集、定量化分析和科学化决策,为战场抢修提供精确的信息支撑;依托现代作战仿真技术,进行预测评估,分析预测装备战损状况,掌握装备战损特点规律,预估装备保障需求,实现装备保障效益最大化.

加强战伤评估装备研制,提高评估装备的快速准确性.一是研究基于超网理论和DDS技术的指挥决策网络,加强网络体系建设,提高装备战伤评估指挥决策的效率[19].二是加速发展先进的监控设备、检测设备.加强利用激光全息无损检测、在线检测、非接触式检测、微波检测等先进检测技术进行检测的设备研制,实现检测设备的小型化、通用化、系列化.三是研究开发基于各类便携式移动平台的计算机辅助战场损伤评估系统,如个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)(如图7所示)、掌上电脑或单兵可穿戴式电脑等,实现损伤分析和评估的智能化.

图7 基于PDA的战伤评估系统

5 结论

装备战伤评估指挥决策作为战时装备保障决策和作战决策的重要依据,其地位越来越重要.所以必须充分认清装备战伤评估指挥决策的重要意义,吸收国外的经验做法,结合我军实际,认真探索研究具有我军特色的装备战伤评估理论体系,不断完善和提高装备战伤评估指挥决策能力,为我军更好地履行新时期历史使命奠定坚实基础.