劉俊杰，劉艷軍，張春潤，劉亞東，錢鐵山

(1.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津300161;2.軍事交通學(xué)院裝備保障系，天津300161;3.69213 部隊(duì)，新疆 喀什844900 )

信息化戰(zhàn)爭背景下，以計(jì)劃方案為中心的保障方式難以適應(yīng)多變的戰(zhàn)場環(huán)境，特別在原有協(xié)同關(guān)系被打亂、保障需求出現(xiàn)重大變化等特殊情況下更是如此。這就需要在強(qiáng)調(diào)保障時(shí)效性的今天，裝備保障力量能夠根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢主動(dòng)協(xié)同保障，此時(shí)裝備保障力量的自適應(yīng)行為主要體現(xiàn)為自適應(yīng)協(xié)同保障行動(dòng)。因此，對具備良好“感知—響應(yīng)”能力的自適應(yīng)行為進(jìn)行重點(diǎn)研究則顯得尤為重要。

1 基本內(nèi)涵

1.1 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS)理論

1994 年，遺傳算法的創(chuàng)始人J. Holland［1］正式提出了復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(complex adaptive system，CAS)理論，該理論的提出構(gòu)筑了一個(gè)新的系統(tǒng)思想。其基本內(nèi)容和觀點(diǎn):具有適應(yīng)能力的主體，由于學(xué)習(xí)與進(jìn)化的存在，隨著演化，主體間存在著差異;主體和環(huán)境的交互作用是主體進(jìn)化與學(xué)習(xí)的動(dòng)力，是系統(tǒng)演化的動(dòng)力;主體的演化過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的自然選擇過程。由于主體的適應(yīng)性演化、主體與環(huán)境的交互導(dǎo)致了系統(tǒng)的演化;而主體的適應(yīng)性，又造就了系統(tǒng)的復(fù)雜性［1］。

1.2 復(fù)雜適應(yīng)配置和魯棒性

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的核心是“適應(yīng)性造就復(fù)雜性”。所謂復(fù)雜適應(yīng)配置，是指在需求復(fù)雜不確定的條件下，保障力量的空間布局對保障環(huán)境的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，對不同方向需求及變化能夠較好地應(yīng)對，系統(tǒng)具有一定的“魯棒性”。魯棒性是指控制系統(tǒng)在其特性或參數(shù)發(fā)生攝動(dòng)時(shí)，仍可使品質(zhì)指標(biāo)保持不變的性能。

原有的裝備保障力量體系是一個(gè)開放系統(tǒng)，自身內(nèi)部因素影響限制其能力的生成，戰(zhàn)場環(huán)境等外部因素影響其功能發(fā)揮。裝備保障力量配置始終以戰(zhàn)場作戰(zhàn)態(tài)勢為依據(jù)，有什么樣的作戰(zhàn)部署就有什么樣的裝備保障力量配置，并隨著作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)階段和作戰(zhàn)行動(dòng)的不同發(fā)生變化。

1.3 裝備保障系統(tǒng)復(fù)雜性

復(fù)雜系統(tǒng)常常是相對簡單的一些構(gòu)件通過改變組合方式而形成的［2］。戰(zhàn)時(shí)裝備保障涉及多層次、多屬性的保障力量，根據(jù)作戰(zhàn)企圖、保障任務(wù)和戰(zhàn)場環(huán)境等影響因素，遵循一定規(guī)則。裝備保障力量分布在戰(zhàn)場形成各個(gè)裝備保障組隊(duì)，保障過程可以看作是具有適應(yīng)性、由主體構(gòu)成、處于不斷演化的復(fù)雜系統(tǒng)。一定的域內(nèi)裝備保障，可以看作是由大量保障力量組成的呈網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)的“保障能量”輸送系統(tǒng)。保障復(fù)雜性主要表現(xiàn)在5 個(gè)方面。

(1)層次性。裝備保障力量由于空間的分布、范圍和距離等差異，導(dǎo)致保障力量分布具有很強(qiáng)的層次性，形成一個(gè)由上到下、由點(diǎn)到面的多層次和多功能的空間網(wǎng)絡(luò)體系。區(qū)內(nèi)涉及到眾多裝備保障力量，規(guī)模龐大。

(2)非線性。裝備保障系統(tǒng)各要素之間或各子系統(tǒng)之間存在多種多樣的非線性關(guān)聯(lián)形式，各組成之間及不同層次之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約，以某種或多種方式發(fā)生復(fù)雜的非線性作用，表現(xiàn)在內(nèi)容上是物質(zhì)、能量和信息的交換。

(3)開放性。裝備保障系統(tǒng)在不斷接收上級保障力量加強(qiáng)補(bǔ)充的同時(shí)，不斷為作戰(zhàn)力量提供保障，即存在不斷消耗的過程。另外，外界環(huán)境通過交互作用不斷對裝備保障力量行動(dòng)產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的開放性導(dǎo)致系統(tǒng)演化的復(fù)雜性。

(4)動(dòng)態(tài)性。為解決綜合保障與專業(yè)化分工的矛盾，根據(jù)需求的變化，通過功能模塊組合，保障力量結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化;另外，為應(yīng)對保障需求方向上的變化，保障力量空間分布拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也處于不斷調(diào)整之中。

(5)不確定性。不確定性源于裝備保障系統(tǒng)中存在大量隨機(jī)的模糊因素，使得系統(tǒng)發(fā)展具有不可預(yù)見性。系統(tǒng)的不確定性與軍事作戰(zhàn)活動(dòng)的復(fù)雜性緊密相關(guān)。

2 復(fù)雜適應(yīng)配置特點(diǎn)

在信息化戰(zhàn)爭時(shí)代，由于戰(zhàn)爭節(jié)奏的加快、戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜，以及部隊(duì)共享感知戰(zhàn)場態(tài)勢能力和指揮速度的提高，使得裝備保障力量復(fù)雜適應(yīng)配置的協(xié)同能夠以更為靈活有效的方式進(jìn)行，從而呈現(xiàn)出與以往不同的特點(diǎn)。

(1)協(xié)同主體的自主性增強(qiáng)。保障力量單元可以在指揮機(jī)構(gòu)統(tǒng)一意圖的引導(dǎo)下，圍繞統(tǒng)一的保障目標(biāo)，于不同的戰(zhàn)場空間或時(shí)間實(shí)施獨(dú)立性和自主性很強(qiáng)的保障行動(dòng)，而不需要上級指揮機(jī)構(gòu)對保障力量進(jìn)行直接控制。

(2)協(xié)同手段和方式更為多樣化。從協(xié)同的控制手段看，除以往主要采用的時(shí)節(jié)控制手段外，以任務(wù)、目標(biāo)、時(shí)節(jié)、規(guī)則、空間等為準(zhǔn)則的控制手段將得以實(shí)際應(yīng)用;從協(xié)同方式看，計(jì)劃協(xié)同與臨機(jī)協(xié)同仍然是裝備保障力量復(fù)雜適應(yīng)配置協(xié)同的2 種最基本的方式，但由二者結(jié)合并著眼計(jì)劃與變化和保障效果相互利用所派生出來的協(xié)同方式會(huì)大為增加。

(3)保障力量單元的主動(dòng)性明顯增強(qiáng)。戰(zhàn)場環(huán)境下，裝備保障對象和裝備保障力量都處于動(dòng)態(tài)環(huán)境下，裝備保障單元根據(jù)戰(zhàn)場動(dòng)態(tài)及時(shí)調(diào)整保障策略，將有效地提高裝備保障效率。因此，除了保障指揮具有一定適應(yīng)性以外，還要求保障力量單元本身具有一定的“智能”，能夠?qū)ν饨缱兓鲃?dòng)作出反應(yīng)。

3 復(fù)雜適應(yīng)配置策略

3.1 策略分析

裝備保障力量配置策略，是裝備保障分隊(duì)按照計(jì)劃到達(dá)指定位置的一種作戰(zhàn)保障方案，主要采用時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)工作標(biāo)準(zhǔn)。裝備保障力量快速機(jī)動(dòng)，及時(shí)準(zhǔn)確地到達(dá)裝備保障配置地域，完成裝備保障任務(wù)，即可完成一次裝備保障力量復(fù)雜適應(yīng)配置。為了使整體保障效果達(dá)到最佳，必須強(qiáng)化保障過程中的“能量流”。特別在戰(zhàn)時(shí)條件下，裝備保障力量復(fù)雜適應(yīng)配置應(yīng)以保障完成時(shí)間至上為原則，及時(shí)完成應(yīng)急保障任務(wù)，充分體現(xiàn)自適應(yīng)的能力。

3.2 策略優(yōu)化

裝備保障力量復(fù)雜適應(yīng)配置策略優(yōu)化，是在初始配置策略背景下，根據(jù)各自配置的戰(zhàn)場環(huán)境信息和作戰(zhàn)行動(dòng)變化，對配置進(jìn)行靈活的調(diào)度，采用自適應(yīng)和復(fù)雜適應(yīng)相結(jié)合的策略進(jìn)行優(yōu)化。特別在戰(zhàn)時(shí)條件下，針對戰(zhàn)場態(tài)勢，相互間可以采取多種協(xié)同動(dòng)作。如在來不及等待上級協(xié)同指令的情況下，憑借評價(jià)篩選機(jī)制，對采取的協(xié)同行為作出方向性指導(dǎo)，從而降低保障活動(dòng)間的“無序性”和“排斥性”，保證自適應(yīng)保障行動(dòng)的有序，從而保證最終采取協(xié)同動(dòng)作的最優(yōu)化。

3.3 動(dòng)態(tài)再配置與動(dòng)態(tài)聯(lián)盟

信息化條件下，隨著戰(zhàn)場態(tài)勢的變化，保障系統(tǒng)也需要相應(yīng)地作出某種形式的調(diào)整，如力量空間分布拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、重點(diǎn)資源布局等，這里稱之為動(dòng)態(tài)再配置，強(qiáng)調(diào)事前積極主動(dòng)的準(zhǔn)備;同時(shí)，在裝備保障過程中，各種新的保障需求隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)，具有明顯的隨機(jī)性，保障條件也會(huì)有變化，許多時(shí)候需要協(xié)同保障。對裝備保障系統(tǒng)來說，除傳統(tǒng)協(xié)同方式外，還需要計(jì)劃外的積極臨機(jī)協(xié)同，這需要本級指揮機(jī)構(gòu)靈活安排保障力量，即通過力量動(dòng)態(tài)聯(lián)盟完成多樣化任務(wù)，目標(biāo)是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將所需的保障資源輸送至指定地點(diǎn)。

3.3.1 動(dòng)態(tài)再配置

裝備保障力量復(fù)雜適應(yīng)配置，兼顧效率和公平，解決了初始態(tài)保障力量空間布點(diǎn)優(yōu)化問題，目的是為自適應(yīng)行為創(chuàng)造良好條件。隨著態(tài)勢的發(fā)展，再配置成為不得不考慮的問題之一。再配置主要基于以下目的:①通過空間位置調(diào)整，滿足保障任務(wù)所要求的相應(yīng)約束時(shí)間;②在預(yù)測基礎(chǔ)上，能夠提供可能所需種類和規(guī)模的保障資源;③充分提高現(xiàn)有保障資源的利用率。

再配置通過調(diào)整保障資源空間分布結(jié)構(gòu)，滿足一定范圍內(nèi)(潛在)保障需求變化。按照再配置保障資源來源，可以分為系統(tǒng)內(nèi)再配置和跨系統(tǒng)再配置，為便于說明問題，給出一典型再配置實(shí)例(如圖1 所示)。其中，☆為作戰(zhàn)部隊(duì)配置位置，○為裝備保障群配置位置，Z1、Z2為作戰(zhàn)部隊(duì)，由于擔(dān)負(fù)2 個(gè)作戰(zhàn)方向裝備保障，S1和S2、S3分別構(gòu)成2 個(gè)方向基本保障群，S0為支援保障群，由于情況的變化，△S12、△S31和△S01分別組成系統(tǒng)內(nèi)和跨系統(tǒng)再配置保障資源。

圖1 保障資源再配置示例

耗散結(jié)構(gòu)理論［3］從熱力學(xué)第二定律出發(fā)認(rèn)為平衡態(tài)時(shí)熵最大，是在給定條件下的系統(tǒng)最無序的狀態(tài)，只有在非平衡狀態(tài)下，外界對系統(tǒng)由負(fù)熵的輸入，才可能使系統(tǒng)的總熵減少，使系統(tǒng)由相對無序向相對有序狀態(tài)轉(zhuǎn)化。實(shí)例中，△S01可理解為外界對系統(tǒng)由負(fù)熵的輸入，擴(kuò)大保障資源的使用范圍而使保障資源得到了充分利用，本質(zhì)上是一種數(shù)量上的增加，是通過挖掘出沒有得到利用的保障資源并充分利用而提高了整體的效能;△S12、△S31是在保障資源得到充分利用的基礎(chǔ)上，通過整體的資源相互共享和重用，使整體和個(gè)體提高了對保障資源的利用效率，本質(zhì)上是一種質(zhì)量上的提高，是通過對整體以及各個(gè)組成部分的隱性資源的利用，而使單位保障資源能夠發(fā)揮更大的作用。

動(dòng)態(tài)再配置是在預(yù)測基礎(chǔ)上，針對任務(wù)變化而在資源分布方面作出的提前調(diào)整和準(zhǔn)備，強(qiáng)調(diào)保障系統(tǒng)資源分布結(jié)構(gòu)與保障需求變化的主動(dòng)關(guān)聯(lián)。再配置時(shí)機(jī)是作戰(zhàn)間隙或感知作戰(zhàn)情況生變造成保障任務(wù)變化的情況下，要求指揮機(jī)構(gòu)在一特定窗口期就力量配置作出相應(yīng)調(diào)整，避免因資源布局調(diào)整滯后而造成的保障被動(dòng)局面。動(dòng)態(tài)再配置過程如圖2 所示。

圖2 裝備保障力量動(dòng)態(tài)再配置過程

3.3.2 動(dòng)態(tài)聯(lián)盟

動(dòng)態(tài)聯(lián)盟強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)隨保障任務(wù)的變化而在保障力量構(gòu)成上迅速反應(yīng)的能力。特別在緊急情況下，需要本級指揮機(jī)構(gòu)必須以最快的速度，在戰(zhàn)場某一區(qū)域范圍內(nèi)尋求合適的保障力量，經(jīng)組織協(xié)調(diào)并使其迅速結(jié)盟，構(gòu)成所需的能力聯(lián)合體進(jìn)行支援協(xié)同，保障系統(tǒng)能力重構(gòu)過程如圖3 所示。其中，指揮機(jī)構(gòu)甚至需要考察作戰(zhàn)地域附近友鄰部隊(duì)的保障單元，經(jīng)評估后如其能夠滿足本系統(tǒng)無法滿足的保障需求，或者能以更快的反應(yīng)速度、更高的保障效率滿足，則在不影響其所屬部隊(duì)保障任務(wù)完成的情況下，可作為臨時(shí)盟員加入該裝備保障系統(tǒng)［4］。

在裝備保障能力重構(gòu)時(shí)，最為關(guān)鍵的問題是對加盟的保障單元進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)選，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建或更新保障單元組合，以適應(yīng)變化的需要。戰(zhàn)時(shí)，一般綜合考慮任務(wù)匹配度、抵達(dá)時(shí)間等因素，設(shè)保障對象數(shù)量為m，保障單元數(shù)量為n，保障對象權(quán)重即為保障場引力模型中保障需求優(yōu)先系數(shù)。由于已經(jīng)考慮權(quán)重的影響，因此，最優(yōu)組合必須滿足:

圖3 裝備保障力量組成更新過程

式中:F為總引力;εi為保障對象i優(yōu)先系數(shù);εij為保障單元j與保障對象i的匹配度;Tij為保障單元j抵達(dá)保障對象i所需的時(shí)間;cij滿足:

實(shí)際上，最大引力判斷條件(式(1))全面考慮了保障需求優(yōu)先系數(shù)、匹配度、抵達(dá)時(shí)間等要素的綜合影響，在具體操作時(shí)，指揮機(jī)構(gòu)可按此根據(jù)實(shí)際情況綜合權(quán)衡后作出組合方案選擇。

4 實(shí)例分析

4.1 實(shí)例

以某高炮群突遭敵方空中火力打擊為例，裝備損壞嚴(yán)重，群類配屬的搶修力量無法短時(shí)間內(nèi)修復(fù)，需要支援。高炮群由37 mm 高炮陣地A 和57 mm 高炮陣地B 組成;附近部署有高炮裝備修理力量6 組，為了應(yīng)付突發(fā)情況，需要保留2 組力量待命作為預(yù)備隊(duì)。各組修理力量抵達(dá)兩陣地的時(shí)間見表1，對應(yīng)2 種裝備的匹配度εij見表2，在掌握裝備損壞機(jī)理及程度的基礎(chǔ)上，表征為一種貢獻(xiàn)率。

根據(jù)武器殺傷效能可設(shè)定優(yōu)先系數(shù)，設(shè)57 mm高炮搶修權(quán)重0.6，37 mm 高炮搶修權(quán)重0.4，且一組修理力量同時(shí)只能保障一個(gè)陣地，將以上數(shù)據(jù)代入式(1)中，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，保障單元組合結(jié)果見表3。

可以看出，陣地A 主要由修理組1、3 進(jìn)行保障，陣地B 則由修理組2、5 進(jìn)行保障，修理組4、6擔(dān)任保障預(yù)備隊(duì)。具體保障方案可根據(jù)時(shí)效性、作業(yè)效率、戰(zhàn)場動(dòng)態(tài)、作戰(zhàn)行動(dòng)等因素靈活調(diào)整。

表1 抵達(dá)時(shí)間min

表2 匹配度統(tǒng)計(jì)

表3 cij計(jì)算結(jié)果

4.2 分析

可見，在保障指揮機(jī)構(gòu)主動(dòng)積極協(xié)調(diào)下，面向任務(wù)的保障力量單元?jiǎng)討B(tài)聯(lián)盟滿足了多變的保障需求。有的情況下，通過多種行為的配合使保障能力快速增加，在重組過程中，單元的模塊設(shè)計(jì)及保障力量模塊化編組的優(yōu)勢在這里將得到充分體現(xiàn)，大大方便指揮機(jī)構(gòu)搜索選擇，也便于匹配度的計(jì)算評估。

戰(zhàn)時(shí)節(jié)奏快，裝備保障時(shí)效性強(qiáng)，隨著保障單元自身的狀態(tài)變化，當(dāng)新的任務(wù)產(chǎn)生時(shí)，可能從一個(gè)保障對象的“吸引”范圍進(jìn)入另一個(gè)“吸引”范圍。這種情況下，該成員可根據(jù)保障場引力大小加入另外一個(gè)聚集體，接收新的保障任務(wù)，從而使協(xié)同保障更加靈活。聚集體的分割與重組是基于保障場引力考慮發(fā)生的，在任務(wù)的初始分配和任務(wù)調(diào)整中，成員就“近”執(zhí)行任務(wù)可以更快地進(jìn)入工作狀態(tài)，提高協(xié)同保障效率，尤其在戰(zhàn)時(shí)對時(shí)間限制高要求的情況下［5］。

5 結(jié) 語

隨著信息化戰(zhàn)爭戰(zhàn)場空間擴(kuò)大、保障實(shí)體和保障對象的多元，在集中統(tǒng)一指揮控制保障方式下，戰(zhàn)術(shù)層次保障活動(dòng)的“受控性”遇到了難題，即上級指揮機(jī)構(gòu)的優(yōu)化控制不可能精確延伸和照顧到大量的微觀活動(dòng)，加之戰(zhàn)時(shí)裝備保障環(huán)境復(fù)雜多變、保障時(shí)效性強(qiáng)，而采用復(fù)雜適應(yīng)配置策略，既能提高裝備保障指揮效率，又能有效地提升裝備保障部分隊(duì)配置的合理性和靈活性，且底層裝備保障力量單元的主動(dòng)性、能動(dòng)性能被提到新的高度。

［1］ 羅批.戰(zhàn)爭復(fù)雜系統(tǒng)綜合建模仿真方法、實(shí)踐與思考［M］.北京:國防大學(xué)出版社，2011:40-43.

［2］ 宋敬華.基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的裝備試驗(yàn)過程管理研究［J］.計(jì)算機(jī)測量與控制，2012(1):158-160.

［3］ 秦繼榮.指揮與控制概論［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2012:68-69.

［4］ 文莎.可預(yù)測的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟協(xié)同跟蹤機(jī)制研究［J］，計(jì)算機(jī)仿真，2010(7):74-77.

［5］ 吳曉輝.戰(zhàn)時(shí)裝備分散配置現(xiàn)地修理人員編組研究［J］. 信息技術(shù)，2012(3):125-127.