戰場搶修決策的研究現狀與展望

王少華，鄭 毅，呂會強，武富民

(1.陸軍裝甲兵學院 技術保障工程系， 北京 100072； 2. 95092部隊， 河南 開封 475003)

【后勤保障與裝備管理】

戰場搶修決策的研究現狀與展望

王少華1，鄭 毅1，呂會強1，武富民2

(1.陸軍裝甲兵學院 技術保障工程系， 北京 100072； 2. 95092部隊， 河南 開封 475003)

闡述了戰場搶修決策研究關鍵內容的研究現狀。在總結損傷狀態分級研究現狀的基礎上，分析了常用的損傷等級評估方法；按照搶修任務的隨機性、備件需求隨機性，分析了對機動搶修過程中的優先次序的決策研究成果；介紹了戰場搶修決策支持系統的研究現狀。最后闡述了戰場搶修決策研究的成果和不足，展望了戰場搶修研究未來的發展方向。

損傷評估；搶修決策；搶修優先次序

戰場搶修通過運用戰場損傷評估和修復技術，在戰場上快速修復損傷裝備；戰場搶修能夠為軍隊補充戰爭損耗、保持持續作戰能力提供重要的支撐，戰場搶修在控制高昂的裝備采購費用、增強戰時裝備保障效益方面扮演著至關重要的角色。戰場搶修是指在戰場上運用應急診斷與修復技術，迅速地對裝備進行評估并根據需要快速修復損傷部位，使武器裝備能夠完成某項預定任務或實施自救的活動[1]。美國陸軍把戰場搶修稱為“戰場損傷評估與修復(Battlefield Damage Assessment and Repair,BDAR)”，即在戰場上采用應急診斷和修復技術，迅速恢復裝備戰斗力的一系列活動[2]。自第四次中東戰爭以來，各軍事強國都十分重視本國軍隊戰場搶修能力建設，戰場搶修也在戰場上充分發揮了它的重要作用，在1991年的海灣戰爭中，美國三軍的裝備完好率都達到了90%以上，伊拉克戰爭期間，美軍各類損傷裝備通常都能在24小時內完成修復，最快的只需要幾十分鐘。

戰場搶修能力建設涉及到多方面的因素，主要包括：戰場搶修組織建設、戰場搶修技術開發、戰場搶修機具設備研制、戰場搶修訓練、戰場搶修組織指揮等，其中戰場搶修決策水平是影響戰場搶修能力的關鍵因素之一，高效的搶修決策能夠提高搶修的安全性和效率，為迅速恢復部隊戰斗力提供保證，因此研究者圍繞這一關鍵內容展開研究。

1 戰場搶修流程研究

戰場搶修是一項綜合性極強、影響因素較多的復雜過程，戰場搶修與被修裝備的自身特點、戰術技術運用緊密相關。

裝備戰場搶修的過程如圖1所示。

圖1 戰場搶修過程

戰場搶修過程以損傷裝備為輸入，先后包括損傷評估、戰場搶修方案決策、戰場搶修備件保障、戰場搶修實施和戰場搶修效果評估等內容，其中戰場搶修方案決策以損傷評估為輸入，為戰場搶修中搶修力量的優化編組和提供依據。作為戰時裝備保障指揮者，需要針對損傷裝備的特點對所屬保障力量和資源的使用進行決策，包括搶修力量的優化編組、搶修任務的分配等，只有將這些問題解決好，才能確保有限的保障資源在嚴酷的戰場環境中得到高效運用，確保戰場搶修的順利實施，為部隊戰斗力的恢復提供有力的支撐。

戰場損傷評估對損傷程度、裝備重要度等信息進行融合，為個體裝備搶修決策提供依據，因此損傷評估是搶修決策的關鍵內容。對于集群裝備，需要在多重約束條件下對裝備的搶修優先次序進行決策。另一方面，為了推動戰場搶修決策效率，研究者對戰場搶修決策支持平臺的開發展開了相關的研究。

2 戰場損傷評估

戰場損傷評估(Battlefield Damage Assessment,BDA)是指裝備戰場損傷后，迅速判定損傷部位與程度、現場可否修復、修復時間和修復后的作戰能力，確定修理場所、方法、步驟及所需保障資源的過程[3]，美軍稱之為戰場損傷評估[4]。

2.1 戰場損傷等級劃分

損傷等級的劃分是以搶修工作的順利實施為目標，主要依據損傷程度、搶修時限要求和維修分隊級別進行分類。對于艦艇等功能集成度極高、對戰斗的影響很大的裝備系統，單裝對戰斗的重要性都較高，裝備中各級設備、分系統與整個系統作戰能力之間的映射關系難以定量描述，損傷等級劃分無法充分滿足搶修決策的需求，對于此類復雜裝備系統可依據戰損后的剩余任務能力進行評估。美軍即按裝備損傷和修復后的作戰能力對裝備進行等級劃分，各類武器裝備均按其特點設置相應等級，如車輛裝備分為5類：全部任務功能、戰斗能力、應急戰斗能力、本身能恢復、本身不能恢復[5]。對于陸軍地面主戰裝備等集成復雜程度相對較低的裝備系統來說，裝備在戰場上通常是集群作戰方式，單裝對戰斗的重要程度相對較低，裝備的戰損等級評定的量化過程相對明顯，可采用戰損等級描述裝備損傷特征。

戰場損傷等級劃分的依據主要是裝備損傷程度、搶修時限要求和維修分隊級別等因素。受損傷模式、維修力量能力建設的約束，不同的裝備可能劃分為不同的損傷等級。對于輕武器來說，其結構相對簡單，野戰搶修能夠修復大部分損傷，因此輕武器損傷可分為輕損與報廢兩級，對于光學儀器來說，其損傷修復對檢測和維修設備要求較高，軍以下維修力量通常只具備簡單排除事故的能力，因此可將光學儀器損傷劃分為輕損、重損和報廢三個等級。對于復雜的集成裝備來說，裝備功能與其所屬子系統、零部件存在更為復雜的映射關系，目前最常用的損傷分級方法主要有三種：

1) 輕損、中損、重損和報廢四級分類法；

2) 以四級分類法為基礎，將輕損和重損分別區分為一級和二級的四級六等法；

3) 五級七等法，在四級六等的基礎上，增加了非功能性損傷。

劉祥凱等[6]提出了一個車輛損傷等級的劃分標準，如表1所示。

表1 車輛戰場損傷等級劃分

表1中對各損傷等級的損傷狀態進行了簡單描述，其中損傷總成的數量是評估損傷等級的重要依據，但僅依據損傷總成的數量尚難以明確裝備修復工作對技術能力和工作量的需求，決定損傷等級最關鍵因素仍是搶修時間。在不同戰斗模式和戰場環境條件下，實施現地搶修的時間限制是不同的，因此損傷等級的評定標準也需進行相應的調整。潘洪平等[7]將裝甲裝備戰場損傷等級劃分為四級六等，如表2所示。

如表2所示，裝備戰場損傷等級劃分是通過綜合損傷嚴酷度、資源需求、實施地域以及修理力量確定的。其中，依據修理力量和保障資源需求的不同，輕損和重損進行了進一步劃分。

表2 裝甲裝備戰場損傷等級劃分

2.2 戰場損傷評估方法

對于復雜裝備來說，戰場損傷往往會導致裝備系統中多個分系統或部件受到損傷，若依賴經驗進行直觀評判往往無法保證評估的準確性。目前裝備戰場損傷評估主要通過一系列邏輯判斷確定裝備損傷等級，通常采取流程圖的方法，圖2所示為四級六等評估法的評估流程[7]。

由圖2可以看出，裝備系統損傷等級以各損傷部件的搶修時間和修理力量需求為依據，通過搶修任務量的綜合進行評定。流程圖能夠直觀地表示決策的邏輯時序，便于理解和操作，但是流程圖無法描述專業需求、戰場環境等諸多需要判斷的復雜綜合因素。為此，研究者針對搶修對象的特征將不同的評估方法應用于戰場損傷等級評估。王格芳等[8]以四級六等損傷分級為基礎，采用模糊綜合評判法建立了一個通用雷達裝備戰損等級評估模型，通過案例分析驗證了模型的有效性。馮林等[9]將判定樹與不確定性推理理論相結合，建立了戰場損傷等級評估算法，并提出了相應的評估決策系統框架。馬志軍等[10]采用系數對不同搶修力量的搶修效率進行修正，提出了一種戰場搶修時間的折算方法，建立了以搶修時間為評判準則的損傷等級評估模型。

圖2 戰場損傷等級評估流程

損傷等級的劃分和評估既受到客觀損傷規律的影響，同時又與戰時裝備保障體制緊密關聯，特別是戰場搶修力量運用和器材備件保障，會對損傷評估產生深刻的影響。對于裝甲裝備、自行火炮等集群裝備來說，損傷等級的劃分是戰場搶修決策的關鍵問題，而對于戰斗機、海軍大型艦艇等裝備不可替代性極高、損傷與作戰任務能力映射關系又極其復雜的裝備系統來說，損傷等級的劃分并非搶修決策的重點，決策者關注更多的不是是否現地修理，而是復雜損傷模式下維修工作量的計算和分析方面。

3 戰場搶修優先次序決策

由于戰時戰斗節奏快，裝備損傷率較高，高強度的戰場搶修任務和有限的戰場搶修資源成為戰場搶修決策的主要矛盾。如何將有限的戰場搶修資源進行合理分配成為戰場搶修決策研究的主要問題，因此研究者從不同角度對戰場搶修優先次序決策進行了研究。

從戰場搶修的實施來說，搶修可分為定點搶修和機動搶修，兩者的任務不同，搶修決策考慮的重點也不同。機動搶修決策對戰場環境更加敏感，而定點搶修由于相對遠離戰場，對搶修的實施風險的考量相對較少。

目前研究者對定點搶修的研究較多，研究者通常以裝備重要程度、按時損傷恢復概率、資源消耗等為評價因素，對被修裝備進行排序，以合理地運用所屬搶修資源并盡快恢復部隊戰斗力。顏炳斌等[11]以裝備重要度和修理難度為評估因素，利用模糊綜合評判法建立了戰損裝備搶修排序決策模型。陳建海等[12]以戰損裝備重要度、損傷等級、搶修所需時間、搶修申請時間、搶修風險性為主要評價因素，建立了基于BP神經網絡的艦艇戰損裝備搶修排序決策模型。閆志雄等[13]利用裝備重要度、搶修時間、資源需求、搶修風險性等定性定量信息構建搶修排序決策指標體系，將德爾菲法和改進層次分析法相結合，建立了船艇裝備的搶修排序決策模型。牛天林等[14]以搶修任務關鍵性、裝備損傷程度、預計修復時間、搶修資源需求量等作為評價因素，結合采用區間數規劃法和離差最大化法進行加權評估，建立了戰損裝備搶修優先度排序決策方法，有效地融合了專家經驗和數據的內在客觀特性。劉小輝等[15]將搶修分隊數量預測模型視為M/M/C排隊模型，在考慮裝備重要度、損傷程度等因素的條件下提出了一種優化的飛機戰傷搶修次序決策策略，并對搶修組內任務分配決策優化方法進行了研究。劉鵬宇等[16]采用Petri網建模方法，建立了考慮裝備重要度的優先級排序決策模型，通過仿真和分析驗證了相應決策方法的有效性。張珂溢等[17]在單裝搶修任務量明確的前提下，將逆貪婪算法應用于電子對抗裝備多搶修組的任務分配決策中，以最長搶修時間為評價指標，驗證了算法的有效性。張明等[18]以確定搶修力量補充需求為目標，提出了多搶修組多任務背景下的搶修任務分配和搶修順序決策優化算法，通過案例分析驗證了該方法在工程裝備搶修中的適用性。璩傳兵等[19]通過分解搶修任務需求和分解搶修單元能力構成，提出了一種以搶修匹配度為依據的裝備搶修任務分配決策方法，并對多搶修組的聚合算法進行了研究。李思等[20]針對多專業搶修任務分配問題，在考慮被修裝備時序約束條件下，分別以最少占用搶修資源和最低搶修時間為目標，研究搶修任務分配優化決策，由于考慮了單裝內搶修任務的關聯性，該策略更具有實踐指導意義。

上述文獻以不同的方法研究了戰場搶修排序決策問題，但是由于未考慮搶修時間、搶修任務量的隨機性，以及對決策問題進行了不同程度的簡化處理，并未全面描述和解決戰場搶修決策問題。姚敏強等[21]在描述搶修時間的隨機特性的前提下，分別以給定搶修時間和備件為約束，以戰斗力恢復程度為決策目標，對戰損裝備的搶修決策方法進行了研究，提出了相應的決策優化算法。趙培仲[22]在部隊備件攜行能力受限的條件下，綜合考慮備件需求概率、備件重要度、搶修難度等因素，提出了一種攜行備件優先排序決策模型，為戰時備件需求決策提供支持。尤志峰等[23]以操作精度、技巧需求、技術要求、力量要求、協同難度、危險性和操作可達性為因素，從多個角度描述了搶修行為的不確定性，評估了搶修操作的復雜性。由于上述研究從不同層次研究了戰場搶修過程中存在的隨機性因素或相關因素的隨機性特征，得到的決策優化算法具有更強的實踐操作性。

在機動搶修決策方面，對待修裝備的搶修決策涉及到器材備件攜行決策、前出路徑規劃等因素，由于戰場環境多變，機動搶修的目的、可行時間更具隨機性，決策更加復雜，得到的研究成果也相對較少。張星等[24]以待修裝備等待時間最短和路徑最短為目標建立了一個機動搶修路徑決策優化模型。李寧等[25]在給定搶修任務完成時間的條件下，以人力資源消耗最小化為目標，建立了應急搶修分隊前出搶修任務排序優化模型。韓暉等[26]以搶修能力為目標對戰場搶修分隊的配置標準確定方法進行了研究。許多研究者將機動搶修決策視為旅行商問題，實際上由于器材備件攜行能力有限、機動搶修人員損傷概率較大，機動搶修決策問題要比旅行商問題復雜得多，值得研究者進一步研究。

在搶修優先級排序決策之外，許多研究者通過評估部隊的搶修能力為搶修力量的配置決策提供依據。張遼寧等[27]采用系統動力學方法分析了戰場搶修能力生成機理，并通過Versim仿真分析了修理方式和信息化程度對戰場搶修能力的影響。劉勇等[28]采用任意分布隨機Petri網描述了戰場搶修工作的時間隨機特性，建立了裝備戰場搶修的隨機過程模型，分析了各級戰場搶修力量的工作效率，提出了相應的部署建議。時建華[29]以被修裝備搶修任務量為輸入，建立了地空導彈各修理專業人員需求量測算模型。一些研究者采用模糊綜合評判法、灰色關聯法等建立了搶修能力評估模型，為戰場搶修力量的配置和編組提供依據。

4 戰場搶修決策支持系統

戰場搶修決策對搶修經驗依賴性較強，通常由專門的人員進行評估和決策，為了降低戰場搶修決策的實施難度提高決策的時效性，研究了對戰場搶修決策支持系統，主要包括戰場搶修流程的標準化和開發相關的決策支持軟件硬件等。潘洪平等[30]對集群裝備戰場損傷評估的整體架構和信息處理流程進行了分析，提出了基于綜合集成研討的集群裝甲裝備損傷評估與搶修決策原型系統。楊勇等[31]提出了基于案例推理的艦船動力裝置搶修決策方法，提出了基于知識推理的艦船戰損搶修決策原型系統。高乾等[32]提出了適用于地空導彈裝備的戰場搶修決策過程，提出了相應的決策支持系統框架。陳希林等[33]分析了戰場搶修的過程，采用IDEF0建立了裝備戰傷評估、戰場搶修方案決策、戰場搶修備件組織、戰場搶修實施和戰場搶修效果評估的規范化過程模型，提出了戰場搶修決策的理論原型。海軍建立了“海軍系統與裝備戰損模式與需求數據庫”用來確定設備特定損傷模式的維修工作量，為戰場搶修提供了強大的數據支撐。吳強等[34]提出了一個以GPS作為信息采集手段、GIS作為信息處理手段，GPRS為通信手段的電力搶修實時調度系統，為搶修資源的合理配置和調度提供了應用平臺，值得裝備戰場搶修進行借鑒。

目前，戰場搶修決策支持系統基本都具備了戰場損傷評估的功能，可以輔助計算搶修工作量、確定搶修所需力量和器材備件等資源，但實時輔助決策的功能還不夠完善，有待進一步的研究。

5 結論

戰場搶修決策水平是決定部隊戰場搶修能力、制約戰場搶修實施效果的關鍵因素之一。戰場搶修決策涉及到裝備損傷規律、戰場搶修體制機制等諸多因素，是一個復雜的研究領域。研究者以戰場損傷評估和裝備搶修優先次序為主要內容對戰場搶修決策展開了研究，為有限時間內戰場搶修資源的基本分配策略提供了理論和方法依據，損傷等級評估主要依據損傷等級確定合理的修理力量，搶修優先次序決策主要圍繞同一修理機構內的修理力量調度進行決策優化。通過描述搶修時間的隨機性、備件需求的隨機性，部分研究者更準確地描述和解決了相應的決策問題。但由于被保障裝備本身復雜程度和保障規律不同，不同軍兵種、不同裝備系統的戰場搶修決策各有特點，可移植性不高。

當前戰場搶修決策優化方法主要適用于資源保障較充足的定點搶修機構，對機動搶修力量的編組和運用、機動搶修器材備件保障決策的研究還少，未來應加強這方面的研究，在戰損修復效率和人員裝備安全等因素之間進行有效權衡，確保戰損修復盡量靠近戰場，為盡快恢復部隊的戰斗力提供保證。另一方面，應開發針對不同用戶的戰場搶修決策支持系統和特別適用于機動搶修順序決策的輔助平臺，為搶修的快速實時決策提供可靠支持。

[1] 楊威,等.裝甲車輛戰場搶修搶修[M].北京:國防工業出版社,2006.

[2] Joint Chief Staff Department of Defense Dictionary of Military and Associated Terms[Z].Washington Government Printing Office,2009,61.

[3] GJB451A—2005.裝備可靠性維修性保障性術語[S].

[4] Joint Chief of Staff Joint Operations[Z].Washington Government Printing Office,2008,IV-32.

[5] Headquarters Department of the Army Operator,Organizational Direct Support and General Support Maintenance,General Battlefield Damage Assessment and Repair for Tactical W heeled Vehicles[Z].Washington:Headquarters Department of the Army,1989:1-8.

[6] 劉祥凱,賈憲鋒,唐彥峰,等.車輛裝備戰場損傷等級評估方法[J].裝甲兵工程學院學報,2010,24(2):17-21.

[7] 潘洪平,等.裝甲裝備搶救與搶修[M].北京：國防工業出版社,2016.

[8] 王格芳,陳國順,王學明,沙曉光.基于模糊綜合評判的裝備戰場損傷等級評定方法[J].軍械工程學院學報,2006,18(4):38-41.

[9] 馮林,王志成,杜曉明,賈希勝.基于推理的裝備戰損等級評定[J].計算機工程,2008,34(4):193-5.

[10] 馬志軍,杜曉明,石全.裝備戰斗損傷等級評定[J].系統工程與電子技術,2004,26(12):1842-44.

[11] 顏炳斌,徐航,石全.基于多準則的戰損裝備搶修排序決策模型[J].軍械工程學院學報,2007,19(1):1-3.

[12] 陳建海,馮杰.基于BP神經網絡的艦艇戰損裝備搶修排序[J].艦船科學技術,2011,33(7):1672-76.

[13] 閆志雄,姜光,閆鵬飛.基于改進AHP的船艇裝備戰損搶修排序決策方法[J].裝備學院學報,2015,26(5):17-20.

[14] 牛天林,王潔,杜燕波,杜安利.裝備戰場搶修任務有限度排序決策研究[J].火力與指揮控制,2011,36(3):127-130.

[15] 劉小輝,逢勇.飛機戰傷搶修力量配置中的運籌學研究[J].航空維修與工程,2015(2):53-55.

[16] 劉鵬宇,朱建沖.基于Petri網的裝備臨搶修業務流程建模研究[J].艦船電子工程,2015,35(3):115-118.

[17] 張珂溢,黃振和,陳慶國.基于逆貪婪算法的電子對抗裝備搶修決策模型研究[J].中國人民解放軍電子工程學院學報,2007,26(4):52-56.

[18] 張明,徐波,沈云峰,何俊.工程裝備戰場搶修能力評價及優化模型研究[J].裝備指揮技術學院學報,2011,22(6):107-110.

[19] 璩傳兵,陳立云,韓震,張章.戰時面向需求的裝備搶修力量聚合模型研究[J].軍械工程學院學報,2015,27(3):1-5.

[20] 李思,賈希勝,古平,連云峰.基于任務關聯性的搶修任務分配策略建模[J].裝甲兵工程學院學報,2015,29(2):18-22.

[21] 姚敏強,程智斌,林喜才,田恬.時間和備件約束條件下的艦艇戰場搶修決策[J].中國修船,2008,21(6):43-45.

[22] 趙培仲,魏華凱,戴京濤,等.飛機戰傷搶修的備件需求研究[J].四川兵工學報,2015,36(8):12-14.

[23] 尤志峰,李震,胡起偉,田霞.基于改進信息熵的搶修操作過程復雜性測度模型[J].火力與指揮控制,2016,41(5):80-84.

[24] 張星,杜曉明,蔡紀偉,張志學.基于蟻群算法的裝備保障路徑規劃模型[J].火力與指揮控制,2015,40(9):26-29.

[25] 李寧,尹迪,劉瑞君.基于遺傳算法的應急搶修分隊調度[J].艦船電子工程,2006,26(6):110-113.

[26] 韓暉,田偉峰,黃萬榮.基于晝夜搶修能力的裝備標準搶修分隊[J].四川兵工學報,2009,30(1):55-57.

[27] 張遼寧,張政,趙師,等.基于SD方法的陸軍主戰裝備戰場搶修能力評估模型[J].兵工自動化,2015,34(6):48-52.

[28] 劉勇,武昌.裝備戰場搶修的任意隨機Petri網建模及仿真[J].系統仿真學報,2007,19(24):5651-58.

[29] 時建華.某型低空導彈武器裝備戰時人員需求模型[J].江南航天科技,2015(3):13-16.

[30] 潘洪平,陳素文,徐隆洋,等.集群裝甲裝備損傷評估與搶修決策模型建立[J].裝甲兵工程學院學報,2013,27(4):12-16.

[31] 楊勇,許偉,宗峰.基于知識庫的艦船動力裝置戰損搶修決策原型系統實現[J].四川兵工學報,2014,35(12):78-81.

[32] 高乾,趙英俊,王宏.裝備戰場搶修智能決策支持系統[J].軟件開發與應用,2008,27(8):92-96.

[33] 陳希林,羅曉軍,季新源.導彈陣地戰場搶修統一過程模型[J].兵工自動化,2011,30(9):18-23.

[34] 吳強,滕歡,王凱富.基于GPRS/GPS/GIS的電力搶修實時調度系統構建[J].繼電器,2005,33(17):70-73.

(責任編輯唐定國)

ResearchStatusandProspectofBattlefieldRepairDecision-Making

WANG Shaohua1, ZHENG Yi1, LYU Huiqiang1, WU Fumin2

(1.Department of Technology Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2.The No.95092ndTroop of PLA, Kaifeng 475003, China)

Based on the performance requirement of BDAR (battlefield damage assessment and repair, BDAR), research status of three key research directions about BDAR decision-making is expounded. Firstly, classification rules of damage levels are summarized, and then the most popular methods of damage assessment are analyzed. Secondly, the research achievement on determination of battlefield repair priority is analyzed and decision-making methods of on spot repair priority are concluded. Thirdly, the development of BDAR decision-making support system is illustrated. Finally, the major achievement and disadvantage of research about BDAR decision-making is summarized, and the potential research directions are prospected.

damage assessment; BDAR decision-making; priority decision-making of BDAR

2017-03-29；

：2017-04-20

王少華(1986—)，男，博士，主要從事裝備維修理論與技術研究。

10.11809/scbgxb2017.09.027

format:WANG Shaohua, ZHENG Yi, LYU Huiqiang,et al.Research Status and Prospect of Battlefield Repair Decision-Making[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(9):130-135.

E92

：A

2096-2304(2017)09-0130-06

本文引用格式：王少華，鄭毅，呂會強，等.戰場搶修決策的研究現狀與展望[J].兵器裝備工程學報，2017(9):130-135.