鄭慧娟

（南京陸軍指揮學院，南京 210045）

數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗設計*

鄭慧娟

（南京陸軍指揮學院，南京 210045）

綜合實驗設計是運用綜合實驗分析評估數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的前提和基礎。探討了綜合實驗設計的內涵，在此基礎上，根據(jù)知識成熟性規(guī)律，對綜合實驗所需采用的方法進行了分析，確定了綜合實驗由專家研討實驗、構造仿真實驗、虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗）以及聯(lián)合實驗所組成，并重點研究了綜合實驗的實施程序，解決了各實驗方法在綜合實驗中的運用時機問題，旨在為我軍未來運用綜合實驗對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力進行分析評估提供參考。

數(shù)字化部隊，作戰(zhàn)能力，綜合實驗設計

引言

數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗，是指在研究數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力時，通過對專家研討、構造仿真、虛擬仿真和實兵演習［1］4種基本實驗方法有機集成運用和相互配合，形成連續(xù)的上下一致的實驗過程，以支持整個作戰(zhàn)能力評估的實驗活動。其根本目的是為了科學、全面、有效地分析評估數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力，查找影響其生成、提高的因素，為研究提高數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的對策提供依據(jù)。作戰(zhàn)能力綜合實驗有效解決了目前4種基本實驗方法存在的弊端，提高了數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力分析評估的準確性。其中，綜合實驗設計在數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗研究中，占有極其重要的地位，它決定了整個實驗實施的方法和步驟，是綜合實驗得以順利實施的前提和基礎。

1 綜合實驗設計的內涵

綜合實驗的提出是為了發(fā)揮各種實驗方法的優(yōu)勢，更加透徹、更加全面的研究數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力問題，增強作戰(zhàn)能力分析評估結果的可信程度。但是專家研討、構造仿真、虛擬仿真、實兵演習這4種方法應該選擇哪個方法進行實驗，什么時機進行實驗，如何進行實驗，這些方法應該如何相互配合，以保證實驗過程的連續(xù)性和完成實驗的有效性，這就成為研究綜合實驗的關鍵所在。綜合實驗設計就是為了解決這些問題，其任務主要包括分析實驗對象，擬定軍事背景想定，設計實驗指標，選擇實驗方法，確定單元實驗組成及相關活動的目標、功能和特性，確定綜合實驗實施程序、綜合實驗開發(fā)、實施與分析的協(xié)議、規(guī)范或標準，確定對作戰(zhàn)想定、數(shù)據(jù)和實驗手段開發(fā)的要求，支持實驗的基礎設施及其他實驗環(huán)境保障需求，確定實驗實施的人員、經費和時間需求，以及實驗的計劃與管理需求，分析評估設計方案的有效性、可行性及風險等［2-3］。綜合實驗設計的作用是對整個綜合實驗活動進行統(tǒng)一規(guī)劃，并指導單元實驗的設計。其目標是科學地安排數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗中的實驗、分析與綜合活動及人力、手段、設施、管理等各項保障措施，使得能以較少的成本、較快速度和較低風險，提供所需要的實驗成果，即數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力狀況、影響其作戰(zhàn)能力生成提高的因素以及改進對策。為達到上述實驗目標，必須綜合應用以實驗為中心的各種知識獲取方法和各種實驗手段，按綜合效果最大的要求，確定綜合實驗的組成及實施程序。

2 綜合實驗的組成

實驗的目的是產生知識。對于數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗這一復雜問題，其知識的產生需要經歷發(fā)現(xiàn)概念、初步假設驗證、精確假設驗證、示范演示4個階段［4］，每個階段工作與作用如下：

發(fā)現(xiàn)概念是知識生成的開始階段，即人們對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的認識成熟度不高，其評估指標、指標權重、作戰(zhàn)能力水平以及主要影響因素等都需要結合領域專家的意見，才能去發(fā)現(xiàn)探索并形成共識。

初步假設驗證是知識生成的第2個階段，即在知識成熟度逐步提高的基礎上，通過定量分析手段對數(shù)字化部隊的作戰(zhàn)能力水平以及主要影響因素進行更深一步的研究，對其前一階段的成果進行驗證，并著重找出影響作戰(zhàn)能力生成和提高的因素。這時，可選擇構造仿真實驗方法對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力進行分析評估，并找出影響作戰(zhàn)能力生成提高的因素，但還需利用專家的經驗知識對構造仿真實驗分析評估結果進行研討分析，形成綜合結論。

精確假設驗證是知識生成的第3個階段，一般的構造仿真實驗在建模時需要許多假設（包括人類行為的多樣性），而數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力又包含許多人的因素，所以構造仿真的實驗結果究竟是否適用，常常遭到質疑。這時，在專家參與的基礎上，通過虛擬仿真或實兵演習實驗將人的判斷、決策等引入到實驗中，對其前一階段的成果進行精確驗證。究竟是選擇虛擬仿真還是實兵演習，要根據(jù)具體情況而定。由于實兵演習要花費大量的人力、物力、財力，所以一般情況下，選擇虛擬仿真實驗，但是如果部隊正好準備進行實兵演習，則可將實驗嵌入到部隊的實兵演習中。

示范演示是知識生成的第4個階段。通過上述3個階段，對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的認識已經趨于成熟，對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力有了比較科學、全面、客觀的評價，其影響因素也已比較清楚，針對這些影響因素也有了相應的對策。這時，還需要進一步驗證前期所得結論，以確保依據(jù)這些對策對數(shù)字化部隊作出整改后，數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力能夠得到提升，而且可以應用于實際作戰(zhàn)。進行示范演示最好的方法是實兵演習，但是由于實兵演習消耗巨大，所以選擇計算機模擬①為主、實兵演習為輔，并結合專家研討這一綜合方法進行實驗。這種方法可以有效提高推演過程的真實性和采集數(shù)據(jù)的可信程度，也大大縮減了演習的開支，專家的引入也實現(xiàn)了實驗結果從定性到定量的綜合集成，提高了實驗結果的可信度，是一種性價比較高的實驗模式。

實驗方法確定后，綜合實驗的組成也就相應確定了。在具體設計中，應將單個實驗與有關的分析、綜合研討活動作為一個單元實驗來安排。由于專家研討與其他方法結合時主要作用是通過觀察實驗過程，對作戰(zhàn)能力中的定性指標給出定量評價，并對實驗分析評估結果進行研討分析，以確定實驗分析評估結果是否合理、可信，所以專家研討與其他方法相結合的實驗均視為一個單元實驗。綜合實驗活動主要由專家研討實驗、構造仿真結合專家研討實驗（以下簡稱“構造仿真實驗”）、虛擬仿真結合專家研討實驗（以下簡稱“虛擬仿真實驗”）或者實兵演習結合專家研討實驗（以下簡稱“實兵演習實驗”）和計算機模擬為主、實兵演習為輔，結合專家研討的實驗（以下簡稱“聯(lián)合實驗②”）所組成，如圖1所示。

圖1 數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗組成

3 綜合實驗實施程序

數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗的單元組成確定后，下一步就是確定這些單元實驗的實施順序，以確保綜合實驗的有效性和嚴謹性。通過以上分析可知，按數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力知識生成的4個階段，可依次安排專家研討實驗、構造仿真實驗、虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗）以及聯(lián)合實驗。但是，構造仿真實驗模型的可靠性以及虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗）中人為因素的影響都可能使實驗結果遭到質疑。所以，為了使實驗分析評估結果更加可靠，提升綜合實驗的有效性和嚴謹性，在虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗）之后還需再次進行構造仿真實驗，不過這次的構造仿真實驗是用虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗）中得到的數(shù)據(jù)對其模型進行修正調整后的實驗［5-6］，這一模式如圖2所示。模型修正前的構造仿真實驗不僅可以對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力進行動態(tài)評估，找出影響作戰(zhàn)能力生成提高的因素，而且可以從多個作戰(zhàn)想定中找出最優(yōu)想定③。接下來，實驗人員依據(jù)最優(yōu)想定進行虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗），為數(shù)字化部隊充分發(fā)揮其作戰(zhàn)能力提供最佳機會，并用其所得的數(shù)據(jù)修正構造仿真模型。修正包括對仿真輸入和參數(shù)進行調整，使構造仿真結果與虛擬仿真結果（或演習結果）相匹配。相應地，模型修正后的構造仿真實驗為仿真中觀察到的各種新的差異提供了更可信的解釋，而且能夠深化實驗人員對虛擬仿真實驗（或實兵演習實驗）結果的理解。

在確定數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗實施程序時，既要符合知識成熟性規(guī)律要求，又要確保綜合實驗的有效性和嚴謹性，使之在統(tǒng)一的管理規(guī)劃框架下將各項單元實驗綜合集成為一個整體，最大化地發(fā)揮它的作用。實施數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗應關注以下問題：

圖2 模型-虛擬仿真（實兵演習）-模型模式

（1）組織實驗人員進行綜合實驗設計、制定綜合實驗計劃，在此基礎上，組織實施專家研討實驗④，通過這一單元實驗，可獲得數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力指標體系、指標權重、靜態(tài)作戰(zhàn)能力水平，以及主要影響因素的初步判斷。

（2）實驗人員根據(jù)專家研討實驗獲得的成果改進綜合實驗設計與計劃，組織實施構造仿真實驗。構造仿真實驗必須以一定的想定環(huán)境、想定條件為前提，由于作戰(zhàn)條件、作戰(zhàn)環(huán)境等作戰(zhàn)要素存在大量不確定因素，所以構建的想定要能夠反映這些不確定因素對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)的影響，因此，構造仿真實驗必須基于覆蓋范圍足夠大的、能夠體現(xiàn)高度不確定的戰(zhàn)場對抗環(huán)境的多個想定，即構建想定空間。通過多次反復構造仿真實驗，可獲得數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力動態(tài)評估結果，以及影響作戰(zhàn)能力生成與提高的具體因素，并可從多個想定中找出最優(yōu)想定。

（3）實驗人員根據(jù)構造仿真實驗獲得的成果改進綜合實驗設計與計劃，依據(jù)最優(yōu)想定組織實施虛擬仿真實驗或實兵演習實驗。虛擬仿真實驗可以進行一定的重復實驗，但是次數(shù)不可過多。當把實驗嵌入到實兵演習中時，為了不影響實兵演習的訓練效果，實驗人員主要負責數(shù)據(jù)收集與分析，并觀察實兵演習整個過程，以便于確定人為因素造成的影響。通過這一單元實驗，可獲得數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的動態(tài)評估結果以及用于修正調整構造仿真模型的數(shù)據(jù)。

（4）實驗人員利用虛擬仿真實驗或實兵演習實驗獲得的數(shù)據(jù)對構造仿真模型進行修正調整，改進綜合實驗設計與計劃，再次組織實施構造仿真實驗，通過進行這一單元的反復實驗，可以得到更加可信的作戰(zhàn)能力動態(tài)評估結果以及影響因素分析結論，并形成提高數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的對策。

（5）實驗人員將上述實驗結果進行分析，改進綜合實驗設計與計劃，組織實施聯(lián)合實驗，以驗證前面實驗所得結論，確保根據(jù)這些對策對數(shù)字化部隊作出整改后，數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力能夠得到提升，而且可以應用于實戰(zhàn)。并通過專家對聯(lián)合實驗結果的研討分析，明確提高數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的對策，為高層決策提供依據(jù)。數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗實施程序如圖3所示。

圖3 數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗實施程序

4 結束語

綜合實驗設計是綜合實驗計劃和實施的依據(jù)，也是運用綜合實驗分析評估數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力的重要保證。探討了數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力綜合實驗設計的內涵，根據(jù)知識成熟性規(guī)律，選擇了具體的實驗方法，確定了綜合實驗的組成，并根據(jù)知識成熟性規(guī)律和綜合實驗有效性和嚴謹性的要求，確定了綜合實驗的實施程序，解決了選擇什么方法進行實驗，什么時機進行實驗，這些方法應該如何相互配合等問題，為我軍未來運用綜合實驗對數(shù)字化部隊作戰(zhàn)能力進行分析評估提供理論指導與參考。

［1］The Technical Cooperation Program.Guide for Understanding and Implementing Defense Experimentation［M］.Ottawa： Canadian Forces Experimentation Centre，2006：132．

［2］張最良.軍事戰(zhàn)略運籌分析方法［M］.北京：軍事科學出版社，2009：603-608.

［3］楊雪生，劉云杰，李夢汶.聯(lián)合作戰(zhàn)仿真實驗的設計與開發(fā)［J］.系統(tǒng)仿真學報，2011，23（7）：1524-1525．

［4］Alberts D S，Richard E H.Code of Best Practice Campaigns of Experimentation：Pathways to Innovation and Transformation［M］.Washington：CCRP Publications，2005：117-124．

［5］胡曉峰，楊鏡宇，司光亞.戰(zhàn)爭復雜系統(tǒng)仿真分析與實驗

［M］.北京：國防大學出版社，2008：384-385．

［6］Richard A K.The Logic of Warfighting Experiments［M］. Washington：CCRP Publications，2006：154-156.

①這里的計算機模擬指的是構造仿真和虛擬仿真，當使用多種方法有機結合在一起進行實驗時，往往很難確切地劃分是構造仿真還是虛擬仿真，所以這里以計算機模擬來代替。

②這里的聯(lián)合實驗并非我們經常所說的“聯(lián)合作戰(zhàn)實驗”，而是本文對計算機模擬為主、實兵演習為輔，結合專家研討實驗的簡稱而已，本文中所提的聯(lián)合實驗均為此意。

③這里的最優(yōu)想定指的是對于不同的作戰(zhàn)對象，數(shù)字化部隊都能充分發(fā)揮其作戰(zhàn)能力水平的最優(yōu)力量配置的作戰(zhàn)想定。

④專家研討實驗、構造仿真實驗、虛擬仿真實驗、實兵演習實驗、聯(lián)合實驗等每一項單元實驗均包括實驗準備、實驗實施、實驗分析3個階段。

Research on Design of Experiment Campaign about Operational Capability of Digitized Troops

ZHENG Hui-juan
（Nanjing Army Command College，Nanjing 210045，China）

Design experiment campaign is the premise and based on implement experiment campaign to analyze and evaluate the operational capability of digitized troops.The meaning of design of experiment campaign is explored.On the basis，according to the mature degree of knowledge，the necessary methods of carrying out experiment campaign are analyzed and the component is determined，including seminar experiment，constructive simulation experiment，human-in-the-loop simulation experiment（or live simulation experiment）and united experiment.The implementing procedure of experiment campaign is described in detail，and it solves the problem about application occasion of various methods in implementing experiment campaign.The research can be taken as reference for using the experiment campaign to analyze and evaluate the operational capability of digitized troops in the future.

digitized troops，operational capability，design of experiment campaign

E919

A

1002-0640（2014）11-0115-04

2013-08-05

2013-10-27

武器裝備軍內科研計劃基金資助項目（11KJ13-2）

鄭慧娟（1980- ），女，河南周口人，博士。研究方向：作戰(zhàn)實驗，作戰(zhàn)仿真。