基于兵棋推演的分隊戰斗行動方案評估*

徐 磊，楊 勇

（武警警官學院，成都 610213）

0 引言

信息化條件下，影響戰斗的因素非常多。一個分隊在執行戰斗任務過程時，戰斗行動方案通常包含很多要素：一方面，在復雜戰場環境下，面臨的對手所采用策略及方案是未知的，另一方面，為了達成某一作戰任務，戰斗行動方案可能會有多種可能，而指揮員需要關注最終方案的效果主要有：可行性、可接受性、恰當性、應變性和風險度5 個方面［1］。在這種情況下，哪種方案效果最佳？單靠指揮員用人腦對獲知的所有信息進行處理并作出決策是不現實的。因此，利用兵棋推演系統，通過（OODA）環中的觀察、判斷、決策等行動進行多次兵棋推演，推演同一種方案可能產生的結果，為指揮員決策提供依據。

作戰方案評估的方法目前有很多種：數學解析法、專家評估法、作戰仿真模擬法等等［2］，大多以仿真作戰行動過程和武器裝備性能為結果，難以擺脫專家經驗和知識的束縛。而兵棋推演系統作為一套完整的模擬系統，可充分體現各方面因素對戰斗行動的影響，如自然環境和作戰環境，同時也能反映指揮謀略、控制手段等“軟因素”對部隊戰斗行動效能的影響。

本文針對戰斗行動方案的動態性提出了采取決策點控制的戰斗行動方案，并運用兵棋系統按照時間節點對行動方案進行推演直至推出戰斗結果，用戰斗結果來評價和衡量戰斗行動方案的優劣。

因此，本文使用的方法，對于戰斗行動方案評估的理論和實踐探索具有一定的現實意義。

1 分隊戰斗行動方案評估分析與效力函數建立

戰斗行動方案評估與想定息息相關，需要根據不同的想定，分析不同作戰階段和影響因素，并制定不同的戰斗行動方案［3］。

1.1 作戰想定與模型假設

本文主要基于分隊戰斗進行分析，作出以下作戰想定和模型假設。

作戰想定：基于某作戰任務條件下的分隊戰斗戰場環境。模型假設：①紅、藍雙方均擁有不同類型的作戰力量單元；②紅、藍雙方按照紅方先手，藍方后手依次進行推演；③雙方的作戰力量單元均具有攻擊能力；④作戰時限為實際作戰30 min；⑤紅、藍雙方作戰單元部署已到位。

如何依據戰斗結果評價和衡量戰斗行動方案的優劣，需要對主要影響方案制定的因素進行描述。

1.2 構造評估戰斗行動方案的效力函數

待評估的戰斗行動方案集合，記作A={A1，A2，…，Am}，其中m≥1。運用戰斗行動方案進行推演，得到戰斗結果屬性記為R={R1，R2，…，Rn}，其中n≥1。合理制定戰斗結果屬性，對評估戰斗行動方案非常有意義。x 是由各個戰斗行動方案Am的結果屬性構成的戰斗結果效力函數集合，是一個m×n 階矩陣，由G→A×R=X，則有

其中，G 代表推演過程，當有Ai∈A 時，評估戰斗行動方案效力函數為：

戰斗行動方案Ai優于Aj，當且僅當P（Ai）＞P（Aj）。通過上述可以看出，某一戰斗行動方案的戰斗結果關鍵是受結果屬性的影響，下面討論構建戰斗結果屬性。

1.2.1 占領主要及次要目標地

在作戰任務過程中，以最終是否占領主要及次要目標地作為衡量戰斗結果的重要指標。因此，在構建占領目標地戰斗結果屬性RM時，根據不同的戰斗行動方案Ai，戰斗結果效力函數為：

其中，M（RM）為占領目標地量化函數，一般以搶占要地的難易程度及重要性進行取值。同時目標地的狀態會發生改變，可用MD表示當前目標地狀態是否被占領、被何方占領等等。

1.2.2 剩余作戰實力與殲滅對方作戰實力

1）作戰實力模型

對某一作戰力量單元的戰斗實力大小，依據所攜帶的武器種類、火力指數、裝甲防護等級，按不同類型數量累加計算得到某一作戰力量單元的戰斗實力。其計算公式為：

式中，Fk為第k 種作戰單元的戰斗實力；Wl為第l類武器；Dl為第l 類武器的火力指數；n 為攜帶武器種類數量；Z 為裝甲等級。

某一方總作戰實力計算公式為：

式中：F 為總作戰實力；Nk為第k 種作戰單元的數量；Fk為第k 種作戰單元的戰斗實力。

2）戰斗結果描述

在作戰過程中由于對抗雙方均會有損耗，所以戰斗結束后最終剩余作戰實力直接影響著戰斗結果。構建雙方剩余作戰實力戰斗結果屬性和殲滅對方作戰實力戰斗結果屬性時，戰斗結果效力函數為：

其中，xixS為紅方剩余作戰實力；xixJ為紅方殲滅作戰實力；Fx為紅方總作戰實力；Fxsh為紅方損失作戰實力，且有相對毀傷率LRx滿足下列函數：

xiyS為藍方剩余作戰實力；xiyJ為藍方殲滅作戰實力；Fy為藍方總作戰實力；Fysh為藍方損失的作戰實力，且有相對毀傷率LRy滿足下列函數：

交戰雙方兵力的相對毀傷率比，記為RLR。則

2 戰斗行動方案描述

在分隊戰斗行動中，不同作戰力量單元是相互獨立的實體，其戰斗行動受時間、作戰樣式、當前狀態等方面的影響，按一定序列構成一系列具有因果關系的行動集合［4］。本文主要采取一種基于戰斗行動方案分支和決策點作為戰斗行動方案描述方法，可以實現支持戰斗行動方案多分支的描述和可直接用于兵棋推演系統輸入。即：

其中，Lj為戰斗行動方案分支，Dk為決策點。

2.1 戰斗行動方案分支描述與建立

根據兵棋推演系統的復雜性和對抗對手戰斗行動方案的未知性與不確定性，可以將戰斗行動方案分解為若干種可能的行動方案分支，每個戰斗行動方案分支是由一個個相互獨立的戰斗行動元構成，則有

Aij為在某一戰斗行動方案Ai中的任意一個戰斗行動元，即任意戰斗行動分支由有因果關系的戰斗行動元的集合。

2.2 戰斗行動元的建立

本文考慮任意戰斗行動方案分支Lj中的戰斗行動元主要包含兩個大方面的因素：機動［5］Am、直瞄武器射擊Ax。

2.2.1 機動Am

機動Am由下列函數集構成：

2.2.2 直瞄武器射擊Ax

直瞄武器射擊Ax，可以由一個函數集進行描述：

其中：SZ 為射擊狀態，其屬性值是一個布爾值，用1表示已射擊，用0 表示未射擊；JD 為機動狀態，其屬性值是一個布爾值，用1 表示已機動，用0 表示未機動；TS 為可觀察能力，其屬性值是一個布爾值，用1 表示可觀察，用0 表示不可觀察；TR 為某一作戰力量單元武器的最遠攻擊距離；MZ 為武器命中敵人后的毀傷效果；MS 為距離攻擊目標的距離。

直瞄武器射擊方式主要有行進間射擊、機會射擊、掩護射擊和最終射擊等幾種類型，分別記為：Ax1，Ax2，Ax3，Ax4，則約束條件分別為：

2.3 決策點的建立

每個決策點都包含若干個決策條件，隨著戰場上的雙方作戰實力、地形環境條件、攻擊目標等因素的變化，可選擇新的戰斗行動方案分支也在動態變化，可用函數集Dk來確定決策點。本文主要依據RLR 的變化考慮兩個方面的決策點，即

其中，DD為確定進攻路線；DS為確定攻擊目標順序；RLR 為交戰雙方兵力的相對毀傷率比。

3 戰斗行動方案推演準備

3.1 作戰想定與模型準備

作戰想定：水網稻田地遭遇戰

模型準備：①紅、藍雙方均擁有坦克、戰車和步兵3 種不同作戰力量單元，且各編配2 個坦克排、2個戰車排、2 個步兵排；②紅、藍雙方按照紅方先手，藍方后手依次進行推演；③雙方只有坦克力量單元具備進行間射擊能力；④作戰時限為5 個回合共20個階段；⑤紅、藍雙方作戰單元部署已到位；⑥均向主要目標地和次要目標地發起攻擊。

根據前述可計算得出本文所使用兵棋推演系統紅藍雙方作戰力量單元戰斗實力如表1 所示：

表1 作戰力量單元戰斗實力（以班為單位）

根據表1 可得在上述想定背景下，紅、藍雙方的總作戰實力分別為：

3.2 實驗平臺

使用的推演平臺為某戰術級計算機兵棋推演系統，該系統可以同時支持對抗雙方以輸入戰斗行動方案代碼形式，驅動不同類型作戰力量單元的戰斗行動，且遵循以下推演流程進行對抗，如圖1 所示。

圖1 一個回合4 個行動階段的推演流程

3.3 效力函數確認

本文以制定紅方戰斗行動方案與藍方進行推演。根據兵棋推演想定，將效力函數指標主要選取以下3 項戰斗結果屬性，作為此次戰斗行動方案的評估指標。

1）占領目標地（xiM）

目標地共分為兩個：主要目標地和次要目標地，為鼓勵進攻原則，則將占領主要目標地等同于殲滅紅方8 個班坦克的價值，占領次要目標地等同于殲滅5 個班坦克的價值。則xiM由4 個屬性值構成：

xiM：{0，50，80，130}

2）紅方剩余作戰實力（xixS）

整個推演結束后，紅方的剩余作戰實力可由式（6）求得。

3）殲滅藍方作戰實力（xixJ）可由式（6）進行確定。

最終，評估效力函數P（Ai）為

3.4 戰斗行動方案描述

根據作戰任務想定和背景，紅方采用不同的主攻方向組合，制訂了4 套戰斗行動方案，分別為

1）決策點Dk

主要包括：進攻路線DD決策條件為{SZ，SC}；攻擊目標順序DS決策條件為{LX，Fk}。交戰雙方兵力的相對毀傷率比RLR 決策條件為{0.5，1，1.5，2}；

其中：DS的攻擊順序依據Fk的高低，依次為LX=TANK，Chariot，soldier，即先攻擊坦克、其次攻擊戰車，最后攻擊步兵。

進攻路線DD的決策，依據SZ，SC（即距離主要目標地和次要目標地的距離），選擇向主要目標地前進、向次要目標地前進、不前進。

當RLR＜0.5 時，決策點Dk不前進；當0.5≤RLR≤1 時，決策點Dk向次要目標地前進；當1≤RLR≤1.5時，決策點Dk向主要目標地前進；當1.5≤RLR≤2 時，決策點Dk同時向主要、次要目標地前進；當2≤RLR，決策點Dk向主要、次要目標地前進，并全殲敵方；

2）戰斗行動方案分支Lj

在制定戰斗行動方案分支時，充分考慮對手藍方的各種可能，所以共制定了12 種戰斗行動方案分支，簡要描述如下：

方案分支L1：沿某路進攻，首先向主要目標地前進，利用坦克進行快速行進間射擊，而后步戰車快速前進，最后占領主要目標地；

方案分支L2：占領主要目標地后，兵力充足情況下攻擊次要目標地，最后占領次要目標地；

方案分支L3：向主要目標地前進受阻，則分兵進攻次要目標地；最后占領次要目標地；

……

方案分支L12：占領主要目標地和次要目標地后，鎮守陣地。

4 推演結果評估與實驗分析

根據實驗中經常采用的重復運行法［6］，每種戰斗行動方案均推演了N 次，下面使用統計方法進行統計并進行分析。

4.1 統計結果

1）對方案A1推演50 次數據統計如表2 所示：

表2 A1 推演數據統計表

對統計數據進行處理，而后求得期望E 分別為E［xixM］=57.62，E［xixS］=33.52，E［xixJ］=86.67，E［RLR］=1.87。方案A1的戰斗結果評估為P（A1）=-62.76。

2）對方案A2推演50 次數據統計如表3 所示：

表3 A2 推演數據統計表

對統計數據進行處理，而后求得期望E 分別為E［xixM］=73.5，E［xixS］=45.35，E［xixJ］=102.7，E［RLR］=1.10。方案A2的戰斗結果評估為P（A2）=-38.6。

3）對方案A3推演50 次數據統計如表4 所示：

表4 A3 推演數據統計表

對統計數據進行處理，而后求得期望E 分別為E［xixM］=57.00，E［xixS］=65.80，E［xixJ］=109.91，E［RLR］=0.78。方案的戰斗結果評估為P（A3）=70.26。

4）對方案A4推演50 次數據統計如表5 所示：

表5 A4 推演數據統計表

對統計數據進行處理，而后求得期望E 分別為E［xixM］=35.71，E［xixS］=33.79，E［xixJ］=77.11，E［RLR］=1.84。方案的戰斗結果評估為P（A4）=-113.86。

4.2 實驗結果分析

最終評估結果為：

結果表明，紅方戰斗行動方案A4在所有方案中是較為合理的。

現對4 個方案的數據進行綜合對比分析，如表6 所示：

表6 推演數據統計分析

對于紅方的4 個戰斗行動方案，其中，方案A1和方案A4受藍方阻力較大，損傷兵力過大，尤其是方案，攻占主要目標地的概率極低；方案A3占領目標地的完成度較方案A2弱一些，但方案A3的相對毀傷率RLR 較方案A2強，因此，可以有效實現利用自己少量的兵力去消滅敵方更多的作戰力量單元。

基于復雜地形的水網稻田地遭遇戰是分隊戰斗行動中比較典型的作戰樣式，具有一定的代表性，對于其他樣式的分隊戰斗，在確定相應的指標后，仍可采用相同的方法和步驟進行戰斗行動方案評估。

5 結論

分隊戰斗行動方案的評估是一個十分復雜的問題，為實現分隊戰斗行動方案評估，本文提出了基于兵棋推演的一種評估方法，一是分隊戰斗行動方案評估分析與效力函數建立，以戰斗結果而非專家認識準則為出發點和落腳點，反映出評估結果對戰斗行動方案的客觀性；二是針對戰斗行動的動態性，采用決策點控制的方法，制定戰斗行動方案可能的分支，由傳統的預先靜態方案改為實時動態戰斗行動方案，自動調整方案分支并進行實時推演；三是利用兵棋推演平臺能夠貼近實戰進行推演，通過回合制推演而動態演化作戰過程，得到戰斗行動方案演化過程和逼真的交戰數據，將“仿真實驗”改為“客觀事實”。但該方法也有需要進一步改進的地方，如效力函數模型的多樣性還可以進一步豐富，另外，評估的客觀性完全依賴于兵棋推演取得的數據，因而還需要對決策點和戰斗行動方案分支進一步地優化和細化。