基于人機交互的裝備保障仿真推演系統研究背景及意義分析

梁精睿 曹軍海

摘 要：一體化聯合作戰指揮的要求逐漸加深，專業人才以及配套的優化評估程序的缺乏情況隨之日益嚴峻。因此，這就需要建立一套完備的裝備保障業務仿真推演體系，實現對人以及現有體制進行訓練、評估以及改進。通過對國內外的裝備保障領域相關資料的收集研究，從人在環裝備保障仿真推演系統的研究背景、目的及意義入手進行分析，為后續研究打下基礎。

關鍵詞：人機交互；裝備保障；仿真系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.150

0 引言

隨著戰爭形勢的逐漸變革，現代戰爭由以前的單一軍兵種作戰演變成為多軍兵種、多裝備的戰爭，其實質不同的裝備體系之間的對抗。在對抗的同時，與之配套的一體化的聯合保障體系也是部隊所急需的。為了一體化裝備保障可以穩定高效地進行活動，就要對人員進行科學合理的訓練以及對體系進行較為準確評估，這就需要建立一套裝備保障業務仿真推演的體系來解決這個問題。

近幾年來，國內外的相關研究數量眾多，但多數均為單一的保障系統流程仿真，只是對一體化保障的系統進行建模，很少有加入有人的環境，仿真也均多為集中式仿真，這樣不但影響仿真效率，并且也不便于對保障系統中每個職責崗位進行訓練、評估。因此，需要進行深入開展基于人機交互的裝備保障仿真推演的研究。

本文通過介紹并分析了基于人機交互的裝備保障仿真推演系統的研究背景、目的及意義，闡述了裝備保障仿真推演領域加入人機交互的必要性，為后續研究提供參考。

1 人機交互裝備保障仿真推演系統研究背景

隨著當前世界各國軍隊信息化程度的不斷加深，現代戰爭的作戰形式也隨著發展改變，逐漸向著更加具有信息化色彩的一體化聯合作戰發展[1]。一體化聯合作戰體現的是裝備之間的合力對抗，也是對我軍裝備保障領域提出的更新的、更加嚴酷的挑戰。在信息化條件下的裝備保障訓練，是以信息技術為支撐，在新形勢戰爭條件下產生的需求[2]。因此，以裝備一體化為目的，以專業保障與綜合保障為基礎，建立新的裝備保障訓練評估形式以及裝備保障模型是得以形成高效的裝備保障系統的迫切需求，也是提高我軍整體作戰效能的急需手段。

一體化聯合作戰的必然要求就是要有就是軍隊要有成熟的基于高度信息化的一體化裝備保障系統。是否可以為裝備提供可靠的、強有力的保障已經成為決定戰爭的重要一環 [3]。一體化的裝備保障系統通常由主體、客體、信息和手段組成，并且需要實現全系統的數字化與信息化[4]。一體化的保障與以往的保障方式最大不同是保障與作戰由以往的分離逐漸走向了一體[5]。這需要整個保障系統不但要有強大的“自適應性”，要發現并確定保障目標后，自主去選擇動用何種類型的保障力量、選用何種保障方式去保障，而且還要對所有的保障主客體、全網絡進行實施監控，能夠獲取所有全網絡的需求情況、保障資源儲備和保障力量使用情況，從而實現獲取、分析、評估、決策、調用、分配、控制的一體化。

根據保障任務完成的難易程度以及工作量的大小，現階段軍事強國均將平時裝備維修分為三個階段，即基層級、中繼級和基地級，這套方式使得裝備維修具有十分高的保障效益以及裝備完好水平。同時，結合裝備保障中平戰結合的要求以及戰時對裝備保障提出的需要，在基層級和中繼級保持任務不變的前提下，轉換為換件修理，基地級主要負責部件的修復，最大程度的實現平戰結合的一體化裝備保障[6]。

在裝備保障仿真領域，不但要考慮整體系統的性能，同時更為重要的是要對保障系統中各個崗位人員數據進行收集分析。面對如此多的保障中涉及到的因素，要將他們有效的結合，裝備保障建模技術就顯得尤為重要。將所有的保障資源要素進行管理，在信息化條件下綜合考慮裝備在保障方面的問題，來確定保障性要求，進行保障性設計，訓練保障管理人員，規劃保障資源，并及時提供裝備在保障時所需的一系列技術活動。信息化裝備一體綜合保障的建模仿真也一直是世界各國研究的重點領域，這不但能縮短裝備開發周期、提高戰備完好性、節約一系列的經費開支，還能模擬平時、戰時的不同保障環境與保障情況，以此來訓練保障人員對所能遇到的各種情況作出及時的判斷，同時對保障人員提供備選方案以及對他們的決策進行評估[7]。

隨著武器系統及其維修保障需求的增大，常規的老式的保障方式已經不能適應新型的一體化保障的新型保障方式。以往的對保障人員訓練的模式也漸漸不能滿足現階段對裝備保障人才的迫切需求。于是，新形勢下的裝備保障系統訓練方式也隨之需要更新。現階段，基于信息化作戰條件下，可利用計算機仿真技術設計的仿真設計推演系統用來在部隊日常訓練人員。這些仿真技術可以將模擬裝備保障部隊的虛擬兵力輸入系統，將輸入信息、評估效果等要素集成在推演系統各個平臺中，為裝備保障指揮員提供一個與現實極度相似的虛擬環境，平時進行指揮、保障訓練，戰時直接將系統接入指揮自動化網進行指揮控制[8]。這種類型的基于人在環路的裝備保障業務仿真推演的系統因具有方便快捷、貼近實戰、可以平戰結合、既可用于訓練又可用于評估等優點，逐漸成為當前裝備保障的一項重要研究內容[9]。

在軍用指揮方面的仿真領域，現階段在我軍最重要的應用就是在兵棋（wargame）推演方面上。兵棋推演作為輔助政治當局和部隊進行重大戰略決策的重要手段及評估方式，已經得到了眾多國家的大范圍應用[10]。兵棋推演應用在系統仿真以及計算機技術方面，大大提高了推演的效率，利用計算機進行建模，創建接近真實的虛擬戰場環境、作戰人員以及武器配備，可以利用仿真的方法對戰爭進行總體或者部分的分析、再還原以及推演[11]。

但是現階段的兵棋推演仿真方面，我國僅僅局限于作戰方面。現階段常用的兵棋推演在對是用進行理論學習時，僅僅是幫助使用者熟悉裝備性能、兵力編成、戰場環境等等因素，基本均只看重戰術指揮方向，而不考慮或者簡化在兵棋推演中的裝備保障因素[12]。大部分兵器推演系統僅僅對戰力戰法進行了仿真建模以及評估相應的結果，對于模擬中被損壞或者地方擊毀的裝備只進行了損壞鑒別及標記，沒有進行維修保障的組成要素。這不但與現代戰爭由被動保障向精確保障和主動保障的大趨勢不盡相符，同時也不利于在兵棋推演甚至其他形式的戰場仿真訓練以及裝備保障仿真評估方面保障力量與作戰力量的有效配合、協同。

從2014年以來，VR（Virtual Reality，虛擬現實）技術作為一種新興的技術，逐漸進入了越來越多人的生活。2016年初，在CES展會中，VR設備作為新技術受到眾多廠商及消費者的追捧。包括HTC、三星、樂視在內的數十家高科技廠家均紛紛宣布正式進入VR市場[13]。由于VR技術具有極強的場景投入能力、有效的人機交互和在虛擬世界中的學習能力[14]，使得VR技術也逐漸被軍方所青睞。世界上各個國家均紛紛開始開展關于VR技術應用在軍事領域的研究[15]。VR作為一種新興的人機交互領域中較為成熟的技術，在裝備保障仿真方面上也具有重要的研究價值。

2 人機交互裝備保障仿真推演系統研究的目的

當前人機交互裝備保障仿真在軍事上的應用多用于進行戰場模擬、戰役推演，只是應用于戰斗情況下的人機交互仿真，而在裝備保障經常是簡化甚至進行忽略不做考慮內容。這對于推進一體化裝備保障沒有產生有效的積極意義。在平時仿真訓練中，如果過分的忽略掉裝備保障這一重要組成部分，這會使陸軍裝甲部隊在仿真訓練推演中與實際有一定的偏差，而且不利于保障力量與作戰力量的一體化訓練。

同時為進一步完善和豐富現有裝備保障仿真工程理論和方法，對人機交互的裝備保障仿真系統的關鍵技術進行研究，為有效的建立新型的人機交互模式業務推演系統做好數據上、模型上的支持。在該系統中，采用人機交互式的運行模式，人與電腦實時互動，進行數據溝通；另一方面進行多機聯合，模擬出一整套的裝備保障系統。該系統需在裝備保障系統中各個角色處進行數據采集，建立裝備保障體系各個部門的數據模型、決策方案，來進行數據實時分析處理[16]。這套系統可以進行裝備保障人員學習、訓練，進行對裝備保障決策的智能學習，對保障人員的決策進行評估打分。

3 人機交互裝備保障仿真推演系統研究的意義

由于在信息化條件下，機械化的軍事訓練已經開始逐漸轉變，漸漸的退出歷史舞臺，而且裝備保障逐漸從以機械化為支持轉變為以信息化為支持[17]，這要求新形式的裝備保障在信息化程度上要更加嚴格。所以，以信息技術為基礎的裝備保障業務仿真系統變的尤為重要。

在現階段的研究中，很多領域的專家均發現，全面、充分、高仿真度的人機交互模擬系統可以最大程度提高試驗效率、降低試驗成本、節省試驗時間[18]。裝備保障領域也是如此。軍用裝備相對民用設備具有數量較少、結構復雜、造價偏高等特點[19]，所以采用人機交互的系統仿真不失為一個最經濟、方便、快捷的方法。

雖然現階段各種仿真建模手段日趨成熟，但依然存在著一定的不足，使得仿真模型與實際系統存在著不同程度的偏差。與傳統的仿真建模方法相比，人機交互仿真建模模式具有人機集合可以實時交互、數據無中間處理更加準確、計算機在有人環境下運行可以實時控制等優點[20]，最大程度保證模型與現實的高度一致化，保證仿真業務推演與人員訓練的嚴謹性。

人機交互裝備保障業務仿真推演系統的提出，對解決我軍現階段在裝備保障方面存在的人員訓練不足、平戰模式結合度不夠、裝備更新導致的裝備保障流程趨于復雜等困難具有重要的意義。將系統仿真技術應用到裝備保障領域中，可以提高裝備保障建模的可信性、有效性和工作效率[21]。

4 總結

綜上所述，人機交互裝備保障仿真推演系統研究的目的是針對裝備保障業務流程仿真推演技術的應用要求，通過系統研究，以此來明確人機交互的保障業務流程以及推演的各種工作模式，通過數據來構建仿真推演的技術方案，并對其中人機交互仿真等重點技術進行研究，為建立一套能對部隊保障力量進行基于信息化一體化條件下的虛擬仿真模擬訓練、對指揮管理人員提供逼真的戰場環境、評估部隊原有裝備保障體系以及對新建立的保障系統進行配置合理性評估的人機交互裝備保障業務仿真推演系統提供重要的理論支持。

該系統的研究意義是經過研究，可以為裝備保障業務人機交互分布式仿真推演系統提供準確而有力的框架；為該項業務仿真推演系統的推廣解決核心技術問題。該體系不但可以對陸軍裝備的保障進行基于信息化的仿真，而且還可以對原有已建立的裝備保障體系進行評估、優化，甚至對準備建立的新形式的保障體系的構架進行評估與優化，來得出最優的保障方案以及業務流程途徑。從部隊崗位決策分析、多崗位多人員決策模型建立、決策過程仿真原理研究以及智能建模智能評估技術等方面入手，對裝備保障業務仿真推演系統的設計者進行定量的模型數據支持，同時也可以為部隊裝備管理者和維修決策者在保障方面提供訓練以及決策和數據方面的支持，進一步豐富和完善部隊現有的保障工程訓練和評估的方法。

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*為通訊作者