董原生，潘洪平，李?lèi)?ài)民，羅九林

(裝甲兵工程學(xué)院技術(shù)保障工程系，北京100072)

戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估是在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中對(duì)損傷裝備實(shí)施快速評(píng)估，以決策是否維修、在何處維修和如何維修等問(wèn)題.因此，裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估是對(duì)損傷裝備進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)搶修決策的過(guò)程，具有復(fù)雜性、時(shí)效性和快速性的特點(diǎn).根據(jù)裝甲裝備的戰(zhàn)場(chǎng)損傷特點(diǎn)，建立其戰(zhàn)場(chǎng)損傷模式、搶修方法、搶修案例等相關(guān)內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù);根據(jù)評(píng)估過(guò)程不同階段的需求建立戰(zhàn)損評(píng)估分析模型，以規(guī)范損傷分析與評(píng)估過(guò)程，實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定條件下的裝備戰(zhàn)場(chǎng)搶修方案.開(kāi)發(fā)裝甲裝備的戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的有效途徑.

1 戰(zhàn)損評(píng)估決策支持系統(tǒng)的功能需求

開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)輔助的裝甲裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估決策支持系統(tǒng)，目的是輔助實(shí)施裝甲裝備的戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估決策，確定裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷的搶修方案.綜合分析作戰(zhàn)環(huán)境和戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)的知識(shí)需求，裝備戰(zhàn)損評(píng)估決策支持系統(tǒng)需具有如下基本功能:

1)技術(shù)支持功能.在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，將裝備的損傷信息、作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)和保障力量的基本情況綜合起來(lái)考慮，為單車(chē)的戰(zhàn)場(chǎng)搶修提供技術(shù)支持，這是戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)的基本功能.

2)網(wǎng)絡(luò)支持功能.隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的變化，需要對(duì)多臺(tái)裝備、不同類(lèi)型的裝備甚至是各個(gè)軍、兵種的裝備作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮.對(duì)裝備損傷實(shí)施聯(lián)合戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估(JBDA，Joint Battlefield Damage Assessment)已經(jīng)成為裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估的重要發(fā)展趨勢(shì)，為此開(kāi)發(fā)的裝備戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)還需提供網(wǎng)絡(luò)支持功能，實(shí)現(xiàn)在戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)的集成.

3)遠(yuǎn)程支援功能.戰(zhàn)損評(píng)估實(shí)施過(guò)程對(duì)于復(fù)雜的損傷情景，需要后方專(zhuān)家提供支持，也就是說(shuō)開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)最好具有遠(yuǎn)程支援功能，這樣就需要評(píng)估系統(tǒng)具有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻、圖像或語(yǔ)音的傳輸能力.

4)面向多用戶(hù)的功能.開(kāi)發(fā)的裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估系統(tǒng)，不僅需要滿(mǎn)足在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的評(píng)估人員使用其進(jìn)行輔助戰(zhàn)損評(píng)估決策，也需要在評(píng)估系統(tǒng)的形成過(guò)程中集成專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，還需要相關(guān)人員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和升級(jí)等，所以開(kāi)發(fā)裝備戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)需要具備一個(gè)面向多用戶(hù)的功能.

2 基于HWME的裝甲裝備戰(zhàn)損評(píng)估決策支持平臺(tái)框架的建立

2.1 HWME的基本原理

開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)輔助裝甲裝備戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)需要以科學(xué)方法論為依據(jù).我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森為解決復(fù)雜系統(tǒng)或復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題所提出的定性與定量綜合集成研討廳體系(HWME，Hall for WorkShop of Meta-synthetic Engineering)，為復(fù)雜系統(tǒng)的研究和分析提供了新的指導(dǎo)方法論[1].戰(zhàn)爭(zhēng)系統(tǒng)是一個(gè)具有非線(xiàn)性、不確定性等特征的復(fù)雜系統(tǒng)[2]，戰(zhàn)爭(zhēng)系統(tǒng)對(duì)裝備的功能需求也具有復(fù)雜性特征，而且現(xiàn)代大型武器裝備的功能和結(jié)構(gòu)也都愈來(lái)愈復(fù)雜，這樣在作戰(zhàn)背景、裝備戰(zhàn)損和保障力量間權(quán)衡的戰(zhàn)損評(píng)估決策也就變得極其復(fù)雜，為此必須借鑒從定性到定量的綜合集成的方法論來(lái)指導(dǎo)戰(zhàn)損評(píng)估決策過(guò)程及戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).

綜合集成方法采取從上而下和由下而上的研究路線(xiàn)，從整體到部分再由部分到整體，把宏觀和微觀研究統(tǒng)一起來(lái)，最終從整體上研究和解決問(wèn)題;同時(shí)采取人與機(jī)結(jié)合、人與網(wǎng)結(jié)合但以人為主的技術(shù)路線(xiàn)[3].按照綜合集成方法的研究路線(xiàn)，開(kāi)發(fā)裝備戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)需要構(gòu)建戰(zhàn)損評(píng)估專(zhuān)家體系、戰(zhàn)損評(píng)估機(jī)器體系和戰(zhàn)損評(píng)估知識(shí)體系等3個(gè)體系.

2.2 戰(zhàn)損評(píng)估決策支持平臺(tái)的基本框架

開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)輔助戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)輔助戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下裝甲裝備的戰(zhàn)損評(píng)估決策，就是要充分利用計(jì)算機(jī)模型技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將軍事理論、武器系統(tǒng)分析結(jié)果和外圍的專(zhuān)家群體集成起來(lái)實(shí)施戰(zhàn)損評(píng)估決策，所以開(kāi)發(fā)戰(zhàn)損評(píng)估過(guò)程是一個(gè)多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的綜合集成過(guò)程，基于HWME思想的裝甲裝備戰(zhàn)損評(píng)估決策支持平臺(tái)的基本構(gòu)成如圖1所示.

圖1 裝甲裝備戰(zhàn)損傷評(píng)估決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

評(píng)估系統(tǒng)的輸入包括3個(gè)方面的內(nèi)容，即裝備損傷信息描述、事先輸入的保障資源編配信息和由作戰(zhàn)任務(wù)決定的作戰(zhàn)需求描述信息;輸出內(nèi)容為裝備的戰(zhàn)場(chǎng)搶修決策方案.搶修方案在后方專(zhuān)家體系的技術(shù)和智力的外部作用下，形成最終搶修決策并傳輸給前方裝備保障指揮機(jī)構(gòu)，由裝備指揮員定下戰(zhàn)場(chǎng)搶修決心，下達(dá)給裝備修理機(jī)構(gòu).支撐裝甲裝備戰(zhàn)損評(píng)估平臺(tái)運(yùn)行的內(nèi)部組件包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和模型方法庫(kù)，其中模型方法庫(kù)是平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心組件.

3 戰(zhàn)損評(píng)估決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 多用戶(hù)開(kāi)發(fā)模式

基于HWME思想的裝備戰(zhàn)損評(píng)估決策支持系統(tǒng)，其開(kāi)發(fā)過(guò)程主要面向3個(gè)層次的用戶(hù)(見(jiàn)圖2):

1)開(kāi)發(fā)用戶(hù).主要指軟件開(kāi)發(fā)人員，負(fù)責(zé)對(duì)軟件系統(tǒng)及評(píng)估系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新和維護(hù);

2)專(zhuān)業(yè)用戶(hù).主要指裝備、保障、軍事等領(lǐng)域的專(zhuān)家，主要負(fù)責(zé)對(duì)具體裝備進(jìn)行FMEA/DMEA分析、DTA分析、搶修方法分析和作戰(zhàn)任務(wù)形式化描述等活動(dòng);

3)最終用戶(hù).指戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下對(duì)裝備損傷進(jìn)行評(píng)估的評(píng)估人員，利用評(píng)估決策支持平臺(tái)進(jìn)行快速的戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估，確定處理類(lèi)型、修復(fù)方法和所需時(shí)間，輸出裝備的搶修和處置方案.

圖2 裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷系統(tǒng)面向的用戶(hù)類(lèi)型

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

開(kāi)發(fā)裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估系統(tǒng)離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目的是收集并存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，最大限度地利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)信息進(jìn)行多種形式的分析處理[4].裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，一般包括戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估案例庫(kù)和典型裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷數(shù)據(jù)庫(kù)，本文主要介紹基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，其構(gòu)成如圖3所示.

戰(zhàn)場(chǎng)損傷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)主要保存一般的、典型的、通用的戰(zhàn)場(chǎng)損傷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的最底層，它是支持戰(zhàn)場(chǎng)損傷分析系統(tǒng)及戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估實(shí)施系統(tǒng)快速有效運(yùn)行的基礎(chǔ)，其基本功能是為其它分系統(tǒng)尤其是損傷分析系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息.

圖3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)成

戰(zhàn)場(chǎng)損傷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的組成有:損傷模式、損傷原因、損傷影響、規(guī)定功能、檢測(cè)與檢查方法、搶修與修理方法、搶修資源、典型零部件元器件、典型機(jī)構(gòu)裝置、多媒體信息文件，等等.

3.3 模型庫(kù)設(shè)計(jì)

模型庫(kù)是戰(zhàn)損評(píng)估系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心，模型庫(kù)的實(shí)現(xiàn)以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)為支撐，主要模型包括損傷定位分析模型、搶修方法決斷模型(搶修方法、搶修時(shí)間和搶修資源)、損傷-功能映射模型和搶修方案綜合權(quán)衡模型，模型在評(píng)估過(guò)程中的作用和數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用關(guān)系如圖4所示.

3.4 案例庫(kù)設(shè)計(jì)

3.4.1 案例庫(kù)設(shè)計(jì)

案例庫(kù)是用來(lái)儲(chǔ)存過(guò)去案例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，案例按照一定的組織方式存儲(chǔ)在案例庫(kù)中，案例庫(kù)中的每一個(gè)案例包括問(wèn)題的一般性描述和結(jié)論，不同類(lèi)型的案例適用的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不同，一個(gè)新案例存入案例庫(kù)時(shí)同時(shí)也就建立了關(guān)于這個(gè)案例的主要特征的索引.

戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估案例庫(kù)由實(shí)施過(guò)的戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估案例組成.戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估案例庫(kù)包括的內(nèi)容有:裝備名稱(chēng)、作戰(zhàn)任務(wù)、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、損傷描述、評(píng)估程序、評(píng)估結(jié)果、搶修方法、搶修資源、搶修結(jié)果反饋信息以及在這些內(nèi)容基礎(chǔ)上提取的有關(guān)規(guī)則.損傷評(píng)估案例庫(kù)的案例信息主要用于支持基于案例及其它方法的智能推理和搜索，為實(shí)施智能化的損傷評(píng)估提供案例支持.

3.4.2 專(zhuān)家知識(shí)的嵌入

圖4 評(píng)估過(guò)程模型庫(kù)的組成及其基本功能

評(píng)估決策的獲取，采用了3種途徑:1)基于案例分析技術(shù)獲取評(píng)估決策.即通過(guò)以往戰(zhàn)例、軍事演習(xí)等歷史數(shù)據(jù)形成典型案例庫(kù)，把當(dāng)前案例與案例庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，如果相同或相似，則認(rèn)為可以引用以前已評(píng)估的結(jié)論，從而達(dá)到快速評(píng)估的目的.比對(duì)過(guò)程中通過(guò)模板匹配方法進(jìn)行處理，即將已經(jīng)處理過(guò)的案例作為模板.2)基于戰(zhàn)場(chǎng)損傷分析技術(shù)獲取評(píng)估決策.即根據(jù)模型庫(kù)進(jìn)行損傷評(píng)估分析，確定損傷原因與損傷程度，判斷損傷等級(jí)，從而形成評(píng)估決策.3)基于HWME理論并結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)損傷分析技術(shù)，將所有專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)判斷融入到評(píng)估決策中，完成專(zhuān)家知識(shí)的嵌入，并形成最終的裝備損傷評(píng)估決策.

4 結(jié)束語(yǔ)

裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估是一個(gè)復(fù)雜的決策過(guò)程，傳統(tǒng)的損傷評(píng)估系統(tǒng)僅僅是針對(duì)損傷現(xiàn)象進(jìn)行評(píng)估，缺乏對(duì)損傷評(píng)估過(guò)程復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)和考慮，而本文提出的基于HWME的戰(zhàn)損評(píng)估決策支持體系，綜合運(yùn)用從定性到定量的綜合集成的方法論思想，將軍事理論、武器系統(tǒng)分析結(jié)果和外圍的專(zhuān)家群體集成起來(lái)實(shí)施戰(zhàn)損評(píng)估決策，是一種全新的評(píng)估決策方法.可以預(yù)見(jiàn)，通過(guò)進(jìn)一步的研究，將來(lái)開(kāi)發(fā)的基于HWME的戰(zhàn)損評(píng)估決策支持系統(tǒng)，對(duì)于提高評(píng)估決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性具有重要意義.

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