基于SD的指揮信息系統(tǒng)建立方案評估方法

周兆才 郭忠偉

（1.陸軍炮兵防空學(xué)院研究生大隊 合肥 230031）（2.陸軍炮兵防空學(xué)院軍政基礎(chǔ)系 合肥 230031）

1 引言

指揮信息系統(tǒng)作為輔助指揮員作戰(zhàn)指揮的手段在聯(lián)合作戰(zhàn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。指揮信息系統(tǒng)建立方案是指揮信息系統(tǒng)運用的依據(jù)，在作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段需要快速擬制指揮信息系統(tǒng)方案，以滿足指揮員作戰(zhàn)指揮的需求。指揮信息系統(tǒng)建立方案的合理性和科學(xué)性關(guān)系到指揮信息系統(tǒng)運用效能的發(fā)揮，進(jìn)而影響部隊的整體戰(zhàn)斗力。因此，對指揮信息系統(tǒng)建立方案的評估是保證方案能否滿足作戰(zhàn)指揮保障要求，使作戰(zhàn)計劃具有可靠性的基本方法，可為方案的優(yōu)化提供參考依據(jù)。

由于指揮信息系統(tǒng)建立方案是一個復(fù)雜的軍事系統(tǒng)，系統(tǒng)中有眾多不可量化的因素，很難用一般的數(shù)學(xué)解析公式來研究，其方程往往是多維、非線性、高階、時變的，用常規(guī)數(shù)學(xué)手段方法很難求解方程并從中獲取完整的信息。運用系統(tǒng)動力學(xué)方法（SystemDynamics，SD）對系統(tǒng)建立方案進(jìn)行評估可解決上述問題。SD模擬方法對于多維、非線性、高階、時變?yōu)樘卣鞯膹?fù)雜系統(tǒng)的處理比較有效，能將方案中不可量化的因素轉(zhuǎn)化為可量化的因素，可作為評估指揮信息系統(tǒng)建立方案一種方法。

2 指揮信息系統(tǒng)建立方案評估指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 指揮信息系統(tǒng)建立方案評估的內(nèi)容

要對指揮信息系統(tǒng)建立方案進(jìn)行評估，就要明確對系統(tǒng)建立方案評估的內(nèi)容。指揮信息系統(tǒng)建立方案的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)的配置地域及人員編配，具體到各車輛陣地位置，席位設(shè)置，人員編組等；系統(tǒng)的內(nèi)部信息互連關(guān)系及通信保障方式；系統(tǒng)與基本指揮所及所屬部隊、上下級指揮機(jī)構(gòu)、友鄰部隊的信息互連關(guān)系及通信保障方式；系統(tǒng)應(yīng)急保障預(yù)案；安全保密預(yù)案等。從方案的主要內(nèi)容可概括為系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃、系統(tǒng)編成編組規(guī)劃、系統(tǒng)的配置地域規(guī)劃、系統(tǒng)內(nèi)部連接方式和連接關(guān)系、系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的連接方式和連接關(guān)系、系統(tǒng)的應(yīng)急保障預(yù)案、系統(tǒng)的安全保密預(yù)案。在滿足指揮員聯(lián)合作戰(zhàn)指揮需要的前提下，對指揮信息系統(tǒng)建立方案評估主要對系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃、系統(tǒng)的配置地域規(guī)劃、系統(tǒng)內(nèi)部連接方式和連接關(guān)系、系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的連接方式和連接關(guān)系進(jìn)行評估。即對指揮信息系統(tǒng)部署規(guī)劃、指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和指揮信息系統(tǒng)機(jī)動規(guī)劃評估。

2.2 影響指揮信息系統(tǒng)建立的主要因素分析

在聯(lián)合作戰(zhàn)中，組織建立指揮信息系統(tǒng)是一項密切配合協(xié)調(diào)的復(fù)雜工作，需要作戰(zhàn)保障人員分工協(xié)調(diào)，密切協(xié)作，按照系統(tǒng)建立方案有序展開才能保證系統(tǒng)的快速建立。在系統(tǒng)建立的過程中，戰(zhàn)場環(huán)境和敵我雙方在戰(zhàn)場空間激烈爭奪戰(zhàn)場態(tài)勢的優(yōu)勢，在組織建立過程中存在著很多影響指揮信息系統(tǒng)建立的因素，從而影響指揮信息系統(tǒng)建立方案的優(yōu)劣，最終影響指揮信息系統(tǒng)運用效能。

影響指揮信息系統(tǒng)建立不僅有作戰(zhàn)人員對系統(tǒng)組織建立方面的因素，同時也有外部戰(zhàn)場環(huán)境的因素。指揮所編成編組和席位設(shè)置，系統(tǒng)的軟硬件部署，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)部署以及指揮信息系統(tǒng)的其他分系統(tǒng)的部署這四個要素能影響指揮信息系統(tǒng)部署規(guī)劃。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)資源規(guī)劃這三個要素可影響指揮信息系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。在實施指揮信息系統(tǒng)機(jī)動時，系統(tǒng)開進(jìn)順序和開進(jìn)路線的選擇可影響指揮信息系統(tǒng)機(jī)動規(guī)劃。這幾個方面的規(guī)劃是由作戰(zhàn)人員的統(tǒng)籌規(guī)劃決定的，規(guī)劃的好壞進(jìn)一步影響指揮信息系統(tǒng)建立方案的優(yōu)劣。指揮信息系統(tǒng)部署規(guī)劃、通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和系統(tǒng)機(jī)動規(guī)劃之間也是相互影響的。指揮信息系統(tǒng)部署的位置影響通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成和結(jié)構(gòu)等，也影響系統(tǒng)機(jī)動的路線選擇，開進(jìn)順序以及機(jī)動的時限等。而在組織通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，對網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成等要素的規(guī)劃也能影響到系統(tǒng)部署規(guī)劃，同時也對機(jī)動規(guī)劃產(chǎn)生影響。機(jī)動規(guī)劃反過來也能影響系統(tǒng)的部署和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

戰(zhàn)場環(huán)境對指揮信息系統(tǒng)運用的影響也同時存在。作戰(zhàn)地區(qū)的自然環(huán)境、電磁環(huán)境、社會人文環(huán)境以及敵情威脅程度這些因素可影響作戰(zhàn)人員對指揮信息系統(tǒng)的操作，進(jìn)而影響指揮信息系統(tǒng)組織建立的規(guī)劃。

因此，指揮信息系統(tǒng)的建立活動處于一個相互影響的系統(tǒng)中，運用系統(tǒng)動力學(xué)建模工具，可繪制指揮信息系統(tǒng)建立方案主要因素的相互影響關(guān)系如圖1所示。

圖1 指揮信息系統(tǒng)建立方案主要因素因果關(guān)系圖

2.3 評估指標(biāo)體系的構(gòu)建

要評估指揮信息系統(tǒng)建立方案的優(yōu)劣，則可通過評估指揮信息系統(tǒng)的運用效能值來體現(xiàn)。指揮信息系統(tǒng)的運用應(yīng)包括組織建立活動、作戰(zhàn)情報活動、作戰(zhàn)決策活動、組織計劃活動、協(xié)調(diào)控制活動和綜合保障活動。指揮信息系統(tǒng)建立方案屬于組織建立活動的范疇，要評估系統(tǒng)建立方案可通過評估系統(tǒng)組織建立活動產(chǎn)生的效能值來反映。而指揮信息系統(tǒng)運用效能的評估可通過系統(tǒng)運用的各個活動運用時的效能綜合評估可得。為了便于分析組織建立活動對指揮信息系統(tǒng)運用效能的影響情況，在下步仿真實驗中可假設(shè)指揮信息系統(tǒng)運用效能的組織建立能力的效能值為變量，其他運用活動的效能值為常量，通過評估組織建立能力的效能值進(jìn)一步可評估指揮信息系統(tǒng)運用效能，最終可判斷指揮信息系統(tǒng)建立方案的優(yōu)劣。

綜上所述，最終可確定指揮信息系統(tǒng)運用效能評估體系，如圖2所示。

圖2 指揮信息系統(tǒng)運用效能評估指標(biāo)體系

3 指揮信息系統(tǒng)建立方案SD建模與仿真

3.1 系統(tǒng)建立方案SD建模

結(jié)合指揮信息系統(tǒng)運用效能評估體系，根據(jù)指揮信息系統(tǒng)建立方案主要因素的因果關(guān)系圖，可繪制系統(tǒng)建立方案運用效能流圖。由此，可得到指揮信息系統(tǒng)建立方案效能流圖如圖3所示。

圖3 指揮信息系統(tǒng)建立方案效能流圖

3.2 系統(tǒng)建立方案模型方程設(shè)定及相關(guān)參數(shù)設(shè)置

在模型中，主要是對系統(tǒng)機(jī)動規(guī)劃值等相關(guān)變量設(shè)定方程。根據(jù)系統(tǒng)因果關(guān)系和流圖可設(shè)定系統(tǒng)中相關(guān)變量的方程如下，

設(shè)系統(tǒng)部署規(guī)劃效能值為B，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效能值為N，系統(tǒng)機(jī)動效能值為M，t為時間值。根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)建模理論和微分公式，可設(shè)B0，N0，M0分別表示初始值；△B、△N、△M分別表示變化值；V11，V12，V21，V22，V31，V32分別表示變化率 11、變化率12、變化率21、變化率22、變化率31、變化率32，則得出如下建模方程：

流圖中的其他變量的參數(shù)可根據(jù)實驗需要設(shè)置。

3.3 系統(tǒng)建立方案模型仿真及結(jié)果分析

根據(jù)仿真實驗?zāi)浚瑢D建模的方案模型設(shè)定方程并賦予相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行仿真模擬實驗。設(shè)模型運行初始時間為0，終止時間為100，時間步長為0.5。在本文中，設(shè)指揮信息系統(tǒng)建立方案有三個備選方案，分別為方案1、方案2、方案3，通過改變各方案的變量觀察系統(tǒng)模型中的狀態(tài)變量變化，以分析備選方案的優(yōu)劣。

在模型的參數(shù)設(shè)置中，分別對方案1、方案2、方案3中系統(tǒng)開進(jìn)順序等因素的系數(shù)設(shè)置為1、0.7、0.4，方案1、方案2、方案3的影響系數(shù)漸減，備選方案的優(yōu)劣為由劣變優(yōu)，表明方案3比方案2、方案1更加合理。通過不同的賦值，對模型仿真運行，觀察備選方案1、方案2、方案3中狀態(tài)變量的變化曲線情況。通過仿真實驗，可得備選方案中狀態(tài)變量的變化曲線如圖4～圖6所示。

圖4 指揮信息系統(tǒng)建立方案1運用效能值變化圖

圖5 指揮信息系統(tǒng)建立方案2運用效能值變化圖

圖6 指揮信息系統(tǒng)建立方案3運用效能值變化圖

仿真結(jié)果分析：從圖4～圖6變化曲線可以看出，當(dāng)備選方案1、方案2、方案3中的指揮信息系統(tǒng)部署規(guī)劃、指揮信息系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和機(jī)動規(guī)劃的影響系統(tǒng)由1減小為0.7、0.4時，指揮信息系統(tǒng)運用效能值均呈逐漸增大趨勢。實驗表明當(dāng)指揮信息系統(tǒng)組織建立時，指揮信息系統(tǒng)建立方案中系統(tǒng)部署規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和機(jī)動規(guī)劃越好，系統(tǒng)的建立方案更加合理，從而影響指揮信息系統(tǒng)運用的效能。

通過上述仿真實驗分析，可對指揮信息系統(tǒng)建立方案的優(yōu)化提出以下建議：

一是為了能使指揮信息系統(tǒng)更快速地進(jìn)入作戰(zhàn)地域，爭取占據(jù)戰(zhàn)場主動權(quán)，必須要提高系統(tǒng)機(jī)動速率。在復(fù)雜的地形環(huán)境在籌劃行軍路線和行軍順序時，要根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境的實際，科學(xué)合理地計劃安排，以達(dá)到快速機(jī)動的目的。

二是指揮信息系統(tǒng)建立方案中，要根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境注重通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。既要建立戰(zhàn)場骨干網(wǎng)，又得加強(qiáng)綜合接入網(wǎng)的開設(shè)，在通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上要符合通信信息交換傳輸?shù)男枨蟆Ｍ瑫r，在通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，保證不僅能在指揮縱向上與上下級通信貫通，也能在橫向上與友鄰保證通信貫通，保證指揮信息系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)成柵格狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

三是在指揮信息系統(tǒng)的部署上要科學(xué)合理，首先各級指揮所編成編組和席位要科學(xué)合理，才能保證指揮機(jī)構(gòu)指揮的效率；其次在其他分系統(tǒng)的部署上，要采用符合戰(zhàn)場態(tài)勢的方法，以保證指揮信息系統(tǒng)能最快部署到位；再次，在軟硬件和數(shù)據(jù)部署上，也要部署合理，能在作戰(zhàn)保障中完成作戰(zhàn)指揮任務(wù)。

4 結(jié)語

本文主要是分析指揮信息系統(tǒng)建立方案主要因素相互之間的影響關(guān)系，重點運用系統(tǒng)動力學(xué)方法繪制了系統(tǒng)的因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖，并通過仿真實驗檢驗了3種備選方案中主要因素的變化對方案的優(yōu)劣變化情況，最終可判定得到了指揮信息系統(tǒng)建立的最佳方案。根據(jù)仿真實驗評估結(jié)果分析，提出了指揮信息系統(tǒng)建立方案在規(guī)劃時應(yīng)重點把握的環(huán)節(jié)，可為部隊在演習(xí)和實戰(zhàn)中科學(xué)建立指揮信息系統(tǒng)提供參考依據(jù)。