裝備虛擬訓練評估問題研究*

（海軍工程大學 武漢 430033）

1 引言

對武器裝備進行實裝訓練，存在造價高昂、操作復雜、維護費用高的問題，因此，裝備虛擬訓練日益受到各國軍方的重視。虛擬訓練系統是一種安全、經濟、高效的裝備訓練方式，使受訓人員在實驗室就可以方便進行操作及特情處置訓練等，同時也大大方便了教員對訓練全過程的跟蹤和控制［1～2］。在虛擬訓練系統中，需要引入一種評價方法客觀評估受訓人員虛擬操作的水平，以便更準確地把握訓練目標實現情況［3～4］。為此，本文從需求分析、指標體系、系統框架三個方面對裝備虛擬訓練中的訓練評估問題進行了研究。

2 需求分析

對訓練情況實施實時和非實時的評估，是虛擬訓練的一個重要環節。合理的效能評估手段能夠檢驗訓練的效果，不斷改進訓練的方法，提高訓練的針對性。

虛擬訓練效果主要從兩個方面進行評估［5］：一是對武器系統的效能評估，從微觀層面出發，是虛擬訓練效果評估的基礎；二是對各種條件下受訓對象反應能力與處置能力的評估，從宏觀層面出發，是訓練效果評估的重點和目標。兩者是一個辯證的綜合體，應當滿足以下三個方面的需求。

1）實時點評與事后評估相結合。訓練中的實時點評一方面會對后續訓練進程產生直接影響，可以及時發現和糾正問題，另一方面也可以增強評估成績的說服力，避免假成績、假結果的現象；事后評估是一種系統、完整、全面地分析和比較，更能客觀、公正地評估整個訓練過程中指揮操作的合理性、有效性和及時性，改變以往重形式、輕結果的弊端。

2）單項評估與綜合評估相結合。這樣既可以規范評估指標和評估內容，確保評估的全面性和完整性，又可以針對各單項評估指標建立合適的評估模型，降低建立評估模型的難度，解決了訓練評估一直在低層次停滯不前的難題。

3）定性評估與定量評估相結合［6］。量化分析和評估，能夠以客觀、公正的數據得到評估的結果，便于進行分析和比較，科學性較強。但由于訓練內容的特殊性，一些涉及到人為因素和主觀性較強的指標無法量化，只能采取定性分析。兩者緊密結合，使訓練評估的結果更客觀、更精確。

3 評估指標體系的構建

評估指標體系是訓練評估整體狀況的客觀反映。在進行訓練評估時，依據不同的評估對象和評估目的，能否建立科學、合理的評估指標體系是決定評估工作成功與否的關鍵［7］。

裝備虛擬訓練評估指標體系是由若干個評估指標按照部隊裝備訓練的內在規律和邏輯結構排列組合而成的有機整體或集合，構建它是一項很困難的工作。通常情況下，評估指標的范圍越寬，數量越多，確立評估指標就越難，處理和建模過程就越復雜，歪曲系統本質特性的可能性就越大，因此需要遵從科學性、完備性、獨立性、客觀性、可比性、可測性、動態性、簡明性等一系列原則。

3.1 構建方法

構建裝備虛擬訓練評估指標體系首先要對訓練的目標進行分析，查找出所涉及的各個基本要素，然后對每個要素進行進一步的分析，確定其特征屬性及信息來源，之后初步擬定評估指標體系，并對擬定的指標體系中的各項指標進行歸類、合并、篩選，進一步簡化指標體系［8］。在初步確定的指標體系基礎上，將之放在實踐中進行檢驗，或者請專家進行評判，使之更加貼近部隊實際，符合部隊需要，最終形成科學合理的評估指標體系。

3.2 構建結果

通過上述的一系列構建過程后，可以得到裝備虛擬訓練評估指標體系如圖1所示。

圖1 裝備虛擬訓練評估指標體系

整個評估指標體系采用分層的方式確定，層層遞進，具體可分為指揮能力、維修能力、供應能力、管理能力、防衛能力和戰場機動能力六個一級指標，分別對應裝備虛擬訓練中六大類主要考慮的訓練方向［9］。每個一級指標又可具體細分為若干個二級指標進行進一步細化，以指揮能力指標為例，其下可劃分為決策能力、信息能力、控制能力、協同能力和態勢分析能力五部分。通過這次劃分，可以進一步明確和規范評估的具體內容和方向。最后，落實到具體的細化評分時需要量化的數據支撐，因此將二級指標再次細化，每個二級指標劃分為若干個事前約定好數值范圍的三級指標。以信息能力為例，其下劃分為信息獲取率、信息時效性、信息準確性和信息共享率四個三級指標，至此評估指標體系構建完畢。各指標意義明確、分類清晰，相互獨立，相輔相成，缺一不可，基本上可以反映裝備虛擬訓練的效果。

4 虛擬訓練評估系統框架設計

根據之前的需求分析，需要單獨設計一個訓練評估系統接入已有的虛擬訓練系統［10］，該系統能在虛擬訓練系統運行的全過程中跟蹤采集相關數據，實時進行數據分析和評估，最終得出評估結論。其中，數據的相關性判斷主要依據構建好的評估指標體系中的第三級指標來確定。虛擬訓練評估系統的框架如圖2所示。

圖2 虛擬訓練評估系統框架

訓練評估系統由數據記錄模塊、信息處理模塊、訓練效果評估模塊、專用數據庫模塊和結果記錄顯示模塊等組成。

專用數據庫模塊主要包括演習數據庫和模型庫。演習數據庫又包括紅藍軍裝備數據庫、訓練過程記錄數據庫、訓練效果評估結果數據庫等；模型庫則包括作戰效能計算模型庫、訓練效果分析模型庫、訓練效果評判模型庫、武器仿真模型庫等。專用數據庫模塊為訓練評估提供了全面的數據和數學基礎。

數據記錄模塊是訓練評估系統與虛擬訓練系統的接口，它的功能是在虛擬訓練系統運行的全過程中對仿真信息進行收集、監視和轉發，包括指揮信息、訓練信息、裝備仿真數據等。

信息處理模塊依托于專用數據庫，對數據記錄模塊提供的數據進行預處理，比如數據篩選、邏輯性檢查、格式轉換、部分過程數據計算等，并將處理后的數據轉發給訓練效果評估模塊。

訓練效果評估模塊是訓練評估系統核心功能實現所在，它根據評估人員設定的參數，以及輸入的訓練信息、仿真信息，以評估指標體系為計算依據，運行評估計算模型得到評估結果［11］。訓練效果評估模塊可進一步分為效能計算、效果評估、效果評判三個模塊。效能計算模塊調用相關裝備性能數據，根據紅藍雙方裝備的對抗關系，計算出裝備在仿真設定條件下的作戰效能，并在此基礎上計算出在合同作戰或紅藍方攻防對抗作戰的整體效能；效果評估模塊根據訓練過程記錄內容和評估設置，讀取訓練效果評估知識庫，調用訓練效果評估模型，分析計算參訓人員的訓練正確率和有效率；效果評判模塊根據評估設置和訓練效果評估結果，調用訓練效果評判模型和各類評估分析工具，分析計算各評估指標值，并可生成評判報告，方便教員進行訓練講評。

結果記錄顯示模塊對訓練效果評估模塊運行得到的所有數據和結果進行記錄和存儲，然后通過圖表、文字等多種形式直觀形象顯示訓練效果評判和對比分析結果。

5 結語

本文在對虛擬訓練評估進行需求分析的基礎上，構建了評估指標體系，并設計了一個評估系統框架，最終得到一個虛擬訓練評估的解決方案。在此方案的基礎上，可引入“實時仿真+事后分析+人員打分”的多種評估方式［12］，設計綜合性的訓練評估算法，從而克服單一評估方式的局限性，進一步提高了評估結果的可信度。