基于仿真技術的戰法實驗設計

張 昊，高志年，王海濤

(1.南京陸軍指揮學院作戰實驗中心，江蘇南京210045;2.75100部隊，廣西柳州545002)

基于仿真技術的戰法實驗(簡稱“戰法實驗”)是運用作戰模擬技術和手段對反映既定戰法的作戰方案或實驗腳本進行仿真，通過仿真結果數據的分析與評估，進而驗證、優化戰法內容，修正戰法運用限制條件的系列實驗活動。戰法是組織與實施作戰行動的方法，包括基本戰法和具體戰法［1］。如圖1所示，戰法實驗的流程包括對戰法的分解與描述、仿真實驗、結果數據收集、評估、得出結論。從仿真實驗角度看，戰法實驗能夠對反映戰法精髓的作戰方案或實驗腳本及其明確的戰場情況、打擊目標、作戰力量、作戰行動、作戰時間等要素或資源進行仿真計算［2］。依托各類仿真模型和數據，通過在特定要素變化條件下的反復仿真和計算，形成結果數據，通過對數據的分析，評估各要素組合、資源配置方案的優劣，給出優化建議，明確實施方案想定的限制條件。因此，戰法實驗設計是指根據戰法實驗總要求，對實驗目標、實驗要點、實驗腳本、實驗仿真模型、實驗方法、實驗步驟和實驗結果數據分析等多個方面進行構設和計劃的研究論證活動。

1 戰法實驗設計的必要性

1.1 信息化戰爭的特質要求對戰法實驗進行科學設計

由于信息化條件下的戰場形勢發展更加迅速，作戰節奏更快，局部對抗結果與整體戰局成敗關聯性更強，兵力、火力運用更加精確靈活，而“經驗總結、定性分析、理論推動”模式生成的戰法大多高度抽象，缺乏基于定量分析的指導，導致戰法運用時較難實現對作戰行動進行的精確控制［3］。因此，要打贏信息化戰爭，就必須改變戰法創新模式，即運用戰法實驗的方法對戰法進行細致的仿真和定量分析，驗證戰法的可行性和局限性，并對戰法進行優化。

圖1 戰法實驗流程

戰法實驗能否有效地反映信息化戰爭的特質，其關鍵在于能否嚴格按照軍事規律，合理運用作戰仿真、運籌、實驗和數學方法，科學嚴謹地進行戰法實驗設計。在實驗設計中，需要運用先進的仿真建模方法設計出反映信息高速流通與運轉的網絡化偵察、通信、指控、打擊體系模型，才能定量仿真信息化條件下急劇變化的戰場形勢、快速敏捷的作戰行動和兵力與火力變化;需要設定合理的模型分辨率，選取反映軍事規律的實驗點，設計反映戰法精髓的作戰行動及其實驗腳本［4］，才能揭示局部對抗結果與整個戰局成敗的關聯性規律;需要有效地運用仿真建模、軍事運籌、作戰實驗、數學方法，科學嚴謹地對戰法實驗進行總體設計，才能將軍事與仿真相融合，理論推導與“戰爭預實踐”相銜接，定量分析與定性評估相結合，形成可信、高效的戰法實驗［5］。

1.2 戰法實驗的有序開展要求對戰法實驗進行科學設計

戰法實驗設計是戰法實驗從無到有的重要步驟，是介于戰法實驗構想和實驗實施之間的關鍵環節。戰法實驗設計是對整個實驗過程的規劃，如果沒有行之有效、指導實驗全局的實驗設計，就難以形成圍繞戰法、聚焦作戰細節的仿真實現，獲取可信、高效的仿真數據，對戰法進行定量分析、定性評估。

戰法實驗設計緊貼實戰和實驗需求，明確實驗流程和內容，引領實驗有序開展。戰法實驗設計以信息化戰爭的軍事需求和作戰實驗的技術需求為前提，面向戰法驗證、評估和優化，明確戰法實驗的具體目的，構建戰法實驗的邏輯流程和整體框架，規劃戰法實驗的關鍵內容和解決方案，引領實驗循序漸進地開展。按照上述步驟及內容進行詳細實驗設計，可以為后續實驗打好堅實基礎，實現對戰法研究的高可信度、高效率的分析與評估。

2 戰法實驗設計內容和流程

戰法實驗設計是一項目標明確、邏輯嚴謹、標準化的系列過程，戰法的高度抽象和靈活運用對其提出了嚴峻挑戰。為確保戰法實驗的可信性、高效性，必須以反映戰法精髓的具體作戰過程及其實驗腳本為對象，圍繞軍事需求進行戰法實驗設計。戰法實驗設計的內容和流程如圖2所示，主要包括5個步驟。

1)提出實驗目標。明確戰法亟待驗證評估的問題，通常先由軍事專家提出軍事需求，再結合技術需求，共同確定實驗目標。

2)設計選取實驗點。通常圍繞特定實驗目標，選取反映戰法效果的各作戰效能、典型戰場環境、雙方典型作戰部署的具體指標作為實驗點。

3)設計實驗腳本。通常是依據實驗目標和實驗點，通過科學的假設和取舍，生成包含詳盡作戰過程的虛擬作戰環境、力量和行動過程。

4)設計仿真模型配置。通常綜合考慮軍事規律和實驗點來設計作戰過程各要素的仿真模型。

5)設計實驗結果數據分析評估機制。

本文主要圍繞戰法實驗設計的前4個步驟進行探討。

圖2 戰法實驗設計的內容和流程

2.1 提出軍事需求，明確實驗目標

提出實驗的軍事需求、明確實驗目標是戰法實驗設計首先要解決的問題，軍事需求是實驗活動的出發點和歸宿點，實驗目標指導著整個實驗設計過程。戰法實驗的軍事需求包括:1)對戰法的有效性評估;2)對戰法的局限性分析;3)基于戰法的局限性，對戰法進行優化或推導出戰法運用的限制條件等［5］。因此，戰法實驗是通過對特定背景下作戰方案或實驗腳本的仿真，對作戰過程關鍵環節的量化分析，以達成下列目標:1)評估戰法的有效性;2)得出戰法運用的限制條件;3)優選能夠釋放最大作戰效能的最優戰法［6］，即作戰力量、作戰行動、打擊目標、作戰時間、作戰空間諸要素的最佳組合和資源的最優配置。

以“平面登陸作戰行動中信息火力戰”戰法實驗(簡稱“XH實驗”)為例，其評估優化的戰法為:“陸軍數字化師以目標為牽引，發現目標即實施聯動打擊，隨后進行效果評估，再發起攻擊，實現其各要素聯動和作戰單元‘偵控打評’高速運轉的閉環模式，直至破敵體系為止”。根據戰法實驗的一般需求，XH實驗可分解為3個專項實驗，如圖3所示。

專項實驗1的目標:以對敵毀傷、我方戰損和彈藥消耗為指標，驗證該戰法的成功率。即驗證該數字化師在突擊上陸過程中，以該戰法為指導實施“發現目標即引導打擊，打擊即摧毀”過程中，其偵察、通信、指控、火力打擊的能力能否滿足戰法要求。若能滿足，即說明該戰法對該師執行該行動是有效的;否則需要修改。

圖3 XH實驗的實驗目標設計

專項實驗2的目標:以對敵毀傷、我方戰損和彈藥消耗為指標，論證得出戰法運用的限制條件。即戰場條件、敵情、戰法不變，經反復實驗得出滿足這一戰法運用所需的數字化師的偵察、通信、指控、打擊能力指標，該指標能力即為該師運用該戰法的限制條件。

專項實驗3的目標:以對敵毀傷、我方戰損和彈藥消耗為指標，分析對比諸戰法優化方案的效益，得出戰法優化的結論。即戰場條件、師裝備不變，通過對戰法的載體，即該師兵力編組和行動順序、主攻方向的調整，反復實驗和計算諸戰法優化方案的效益，對比論證，得出戰法優化的結論。

2.2 圍繞實驗目標，明確實驗點

實驗點是預先設定、反映一定作戰條件、影響戰法效果的特定因素及其取值［7］。實驗點的設定是戰法實驗設計的關鍵，圖4為XH實驗和各專項實驗的實驗點，實驗點可設為:敵方防守的各種情況，如敵作戰部署、偵察、通信、指控、打擊體系及能力;戰場自然條件，如地形、氣象、水文等;我方情況，如反映我方戰法的部隊編成、主攻方向、行動順序和方法，以及我方的偵察、通信、指控、打擊裝備。

圖4 XH實驗和各專項實驗的實驗點

根據不同的實驗目標選取上述因素作為實驗點并對其賦值，將其他因素固定，實驗將通過仿真模擬構建不同的作戰過程［8］，計算該師對敵毀傷和自身戰損等結果數據，進而分析不同條件下的戰法效果，推出戰法適用條件，或得出優化戰法結論。如在XH實驗中，各實驗點設置如下:

1)專項實驗1的實驗點設為戰法指導下該師的部隊編成、主攻方向、行動順序，則專項實驗1可驗證該師的編成(編制決定偵察、通信、指控、打擊體系)是否合理，能否發揮指揮信息系統的優勢，能否支撐部隊戰時實現“偵控打評”閉環的快速流轉;

2)專項實驗2的實驗點設為該師的偵察、通信、指控、打擊裝備，則專項實驗2可論證該戰法的運用限制條件，即其各類裝備達到何種信息化水平，才能實現部隊戰時“偵控打評”閉環的快速流轉和“發現即打擊，打擊即摧毀”的目標;

3)專項實驗3的實驗點設為該師戰法指導下所采用的部隊編成、主攻方向、行動順序，則專項實驗3可分析何種部隊編成、主攻方向、行動順序能夠最大限度地發揮既定數字化裝備的戰技術性能，達成部隊快速地“偵控打評”和“發現即打擊，打擊即摧毀”的目的。

2.3 滿足仿真實驗需求，精心設計實驗腳本

實驗腳本是指以實驗手段研究戰法問題，對反映戰法精髓的作戰基本情況和條件的設想。實驗腳本是實驗的對象和藍本，是連接實驗點與實驗結果的橋梁。實驗腳本涉及戰場自然環境、我情、敵情等方面內容，由于體現戰法的想定和作戰方案較為粗略，需要對上述內容按照實驗步驟進行詳細描述和補充，將戰法具體化、定量化，確保實驗點與實驗結果緊密關聯，為下一步作戰實體、行動、作戰環境的建模提供藍本和依據［9］。

以實驗需求為牽引，XH實驗各專項實驗的腳本設計過程主要包括3個步驟，如圖5所示。

圖5 XH實驗的實驗腳本設計流程

1)明確實驗內容。專項實驗滿足對整個實戰過程仿真，其腳本內容包括:(1)敵岸防作戰體系、各軍兵種的行動順序等;(2)我數字化師的偵察、通信、指控、火力打擊體系，各軍兵種的行動順序，主要打擊目標、主攻方向、打擊順序、作戰時間、行動路線等;(3)戰場地形、氣象、水文情況等。

2)確定分辨粒度。分辨粒度是指作戰模擬系統中的模型對作戰行動和戰場環境等屬性進行描述、再現能力的精度［10］。專項實驗涉及大量武器平臺級的偵察、通信、指控、打擊的仿真，因此實驗腳本的描述要細致到武器平臺級的分辨粒度。

3)編寫實驗腳本。實驗腳本設計要集中軍事專家和技術專家，緊貼實驗目標，以上述內容和分辨粒度為依據和標準，描述并補充符合軍事規則的實驗內容細節和假設，通過實驗腳本將戰法內容具體化，明確實驗對象和過程，使其更具有可操作性。

2.4 設計仿真模型，有效支撐仿真實驗

實驗腳本是承載戰法的載體，仿真模型是支撐實驗腳本進行實驗的基礎，因此模型設計直接決定著實驗的逼真度、效率和可信度。XH實驗的仿真模型設計主要包括3個步驟，如圖6所示。

1)明確建模內容。依據實驗腳本，各專項實驗需要對戰場自然環境、我情、敵情進行建模，包括:(1)實體模型，表現敵我雙方各作戰實體，如各種偵察車、通信基站、節點車、指揮車、主戰坦克、突擊車等;(2)關系模型，反映雙方實體間各種關系，如反映各實體間的通信、指控、交戰關系;(3)行為模型，刻畫雙方各實體的行為，如刻畫機動、偵察發現、通信、情報處理、打擊、指揮等行為變化;(4)作戰規則模型，嚴格按照作戰規程對模擬對象進行規則化描述，并按照裝備技戰術參數擬合其各項能力;(5)戰場自然環境模型。

圖6 XH實驗的仿真模型設計流程

2)確定各仿真模型的分辨粒度。專項實驗需要對各種實體和行動進行平臺級建模。

3)選取建模技術。在XH實驗中，應根據各種仿真技術優長，綜合運用，突出雙方信息化作戰能力，合理選用建模技術。如:借用平臺級仿真系統，實現對實體偵察發現的仿真;采用“人在回路”的方法建立情報處理和決策模型，實現指揮節點仿真;采用網絡通信模型技術，對感知信息由偵察平臺到指控節點的過程進行建模;采用指令傳輸模型技術，對指令由指揮節點到火力打擊平臺的過程進行建模。

4)設計仿真模型。綜合運用多種仿真技術，依據建模內容、分辨粒度要求，突出信息化作戰能力，設計建模。

3 戰法實驗設計應重點把握的問題

為提高戰法實驗的科學、有效、可信和可操作性，戰法實驗設計應重點把握實驗點簡化、大樣本設計和實驗類型規劃等問題。

3.1 合理轉化和簡化實驗點，提高戰法實驗效率

圍繞既定實驗目標，能否理清實驗思路，設計出高效率的戰法實驗，關鍵在于對實驗點的合理轉化和簡化。在設計過程中，要結合戰法和信息化作戰機理，深入理解實驗目標，對體現戰法的整個行動進行科學假設、簡化，舍棄復雜、無意義且難以仿真的內容，精心選擇關鍵、典型、可行的實驗點，提高戰法實驗的效率，并為后續反復實驗和數據生成、采集、分析做好準備。

如在XH實驗中，對“信息火力戰”戰法的有效性進行評估，其關鍵在于實施突擊和打擊群的偵察平臺能否迅速發現目標，該群的火力單元能否迅速獲取情報并依據情報迅速鎖定重要目標，進而對目標迅速發起攻擊并消滅目標。假設藍方投入的岸防力量和行動初始條件不變，紅方作戰的主要突擊力量為由新型信息化步戰車構成的突擊群，則實驗目標可以近似簡化為:“該作戰群以信息火力戰為指導，以‘信息主導，發現即打擊’的打法，實施突擊行動，其戰法是否有效”。在此前提下，假設每臺步戰車的打擊能力、承擔的具體任務(所要攻擊目標的機動力、防護力)相同，則實驗目標可進一步簡化為:“戰法是否有效主要取決于每一臺步戰車的偵察、通信能力的強弱”。在此基礎上，XH實驗的實驗點可轉化、簡化為:“突擊群的聯網率;單車對情報信息的感知率、處理率、應用率”。換言之，通過對實驗點(即突擊群的聯網率等指標值)的控制，對反映“信息主導，發現即打擊”戰法的作戰過程和結果進行仿真，收集突擊群的打擊效果數據，以該數據綜合分析并得出結論:1)該戰法在突擊群目前裝備的信息化水平條件下是否適用;2)該戰法發揮最大效果時，突擊群的聯網率以及單車對情報信息的感知率、處理率、應用率等應達到的水平。

在上述一系列合理假設的推理下，XH實驗排除眾多作戰力量、戰場環境、難以量化的部隊士氣、訓練水平等因素的干擾，將實驗目的不斷轉化，將實驗點不斷簡化，使高度抽象、高度靈活、難以定量計算的戰法評估合理簡化為具體化、程式化、定量化、可操作的“If…Then…”判斷，大大減少了仿真運行和數據采集的工作量，提高了戰法實驗效率。

3.2 科學選擇大樣本反復實驗，提升戰法實驗的可信度

實驗樣本是按特定方法從實驗對象的總體中抽取的一組個體。戰法實驗中由不同作戰因素的不同取值構成的一組特定實驗因素及其取值就是實驗的一個樣本。對大樣本的選擇，其實質是對實驗因素的選取，如在XH實驗中，紅方作戰編組、武器裝備、作戰環境即為一個樣本。因戰場環境的復雜多變以及戰法的抽象性、靈活性，戰法實驗具有巨大的樣本空間，實驗很難窮盡所有樣本，又因專家很難對巨量樣本產生的巨大實驗數據進行分析，因此要科學地找出具有軍事代表性、典型性、有限數量的“大樣本”，以少代多，以小規模代替大規模，反復實驗，確保戰法實驗的高效性和可信度［11］。

戰法實驗中對大樣本的選取應把握以下原則:1)著眼紅方典型作戰編成，以紅方的典型作戰編成因素及其取值構造大樣本及樣本空間，如在實驗時紅方編成可設定為扁平化編組、分布式編組、樹型編組3種典型力量編組方式;2)著眼紅方典型主戰武器裝備，舍棄非典型武器裝備，以紅方典型兵力因素及其取值構造大樣本和樣本空間，如在實驗時紅方可設定為信息化水平較高、較差、一般3種典型裝備;3)著眼典型自然環境，舍棄非典型戰場環境，以典型環境因素及其取值構造自然環境的大樣本和樣本空間，如“信息火力戰”突出信息的主導作用，因此要突出對影響信息傳輸因素的選擇，諸如晴天和雨雪天、平原和山區。

3.3 由單點實驗到綜合實驗，增強戰法實驗的可操作性

從實驗因素的數量控制角度劃分，戰法實驗包括單點實驗和綜合實驗2種類型。戰法實驗中影響實驗點的實驗因素眾多，就目前仿真實驗理論和仿真技術來看，更易采用從單點實驗到綜合實驗的方法展開。單點實驗是改變單個實驗因素取值的實驗;綜合實驗是在多個實驗因素取值同時改變的條件下進行的實驗。

單點實驗在單個實驗因素不斷變化、其他因素固定不變的條件下，對特定作戰過程進行反復仿真和運算，其將得出在單個因素變化條件下的大量數據，能夠精確反映作戰進程中某一因素與行動效果間的關系及其規律。按實驗計劃將若干單點實驗完成后，再以單點實驗所獲得的規律為基礎，以多個因素變化為背景進行綜合實驗，從而可以綜合分析近實戰環境中多因素與實驗點之間的關系、規律，以及各因素對作戰效果影響權重的規律性認識。反之，如果在實驗初期就進行綜合實驗，由于變化的實驗因素眾多，影響行動效果數據生成的因素機理復雜、相互干擾，使得分析人員難以準確把握眾多因素的變動與作戰效果的關系、規律，無法開展數據分析。

4 結論

本文明確了基于仿真技術的戰法實驗概念，構建了邏輯嚴謹、標準化的戰法實驗設計內容和流程，探討了重點問題及解決方法，為實現高效、科學、可信、可操作的戰法實驗提供了標準化的操作模板、理論支撐和實踐指導，為戰法創新工作提供了定性與定量相結合的研究路徑。然而，廣義上的戰法實驗設計是一個內容寬泛、內涵豐富、與作戰實驗緊密聯系的實踐性課題，其中，對作戰體系及其對抗的模型設計、海量數據收集機制設計、綜合集成研討式的戰法評估設計、實驗平臺設計等具體問題都必須緊密結合實驗實踐進一步探討。

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