雷明劍，　于　淼，　魯　贏

(1. 國防科技大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長沙 410073；　2. 96317部隊)

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作戰(zhàn)任務(wù)協(xié)同過程形式化表達(dá)方法

雷明劍1,2，于淼1，魯贏1

(1. 國防科技大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長沙 410073；2. 96317部隊)

為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)條件下諸軍兵種和各作戰(zhàn)層級對作戰(zhàn)任務(wù)的一致理解，更好組織和實(shí)施作戰(zhàn)協(xié)同，從本體屬性、相互間關(guān)系和所屬行動3個方面對作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行了形式化表達(dá)?；谛问交磉_(dá)，提出了一種作戰(zhàn)協(xié)同過程描述方法，該方法能夠促進(jìn)各級指揮員形成一致理解，有利于作戰(zhàn)行動的組織實(shí)施。最后以美軍伊拉克戰(zhàn)爭中的“5個同時攻擊”為例，對作戰(zhàn)任務(wù)協(xié)同過程形式化表達(dá)方法進(jìn)行說明，驗(yàn)證了該方法的可行性和合理性。

任務(wù)形式化表達(dá)；作戰(zhàn)協(xié)同；過程描述；聯(lián)合作戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)諸軍兵種和各作戰(zhàn)層級對任務(wù)的一致理解，高效組織和實(shí)施協(xié)同作戰(zhàn)，是聯(lián)合作戰(zhàn)的必然要求。在任務(wù)形式化表達(dá)方面，國內(nèi)外相關(guān)專家從軍事仿真的需求出發(fā)，對此進(jìn)行了深入研究，取得了一定的成果[1-6]。這些研究側(cè)重于對任務(wù)的概念建模，對作戰(zhàn)協(xié)同過程的形式化表達(dá)還不夠規(guī)范，不利于指揮員和參謀人員對作戰(zhàn)協(xié)同過程的直觀認(rèn)識。本文綜合任務(wù)概念建模的相關(guān)研究，在作戰(zhàn)任務(wù)形式化表達(dá)的基礎(chǔ)上，提出了一種作戰(zhàn)協(xié)同過程形式化表達(dá)方法。

1　任務(wù)形式化表達(dá)

任務(wù)形式化表達(dá)是作戰(zhàn)協(xié)同過程表達(dá)的基礎(chǔ)，對它的描述不僅要讓信息系統(tǒng)能夠識別并仿真，還要便于作戰(zhàn)人員理解，并適應(yīng)其對任務(wù)的描述習(xí)慣。任務(wù)就是為達(dá)成期望的目標(biāo)，在一定時空條件和其他作戰(zhàn)環(huán)境約束下，相關(guān)作戰(zhàn)力量所執(zhí)行的一系列行動的有序集合。任務(wù)來自作戰(zhàn)構(gòu)想，任務(wù)描述涉及作戰(zhàn)力量、任務(wù)區(qū)域、任務(wù)目標(biāo)、開始和結(jié)束的時間、任務(wù)的性質(zhì)和任務(wù)所包含的行動，以及任務(wù)之間的關(guān)系等。從任務(wù)本體、任務(wù)間關(guān)系和任務(wù)所屬的行動3個方面對任務(wù)形式化表達(dá)，將任務(wù)形式化為三元組T=(TN、TR、TA)，其中TN表示任務(wù)本體屬性，TR表示任務(wù)間關(guān)系，TA表示任務(wù)所屬的行動。

1.1任務(wù)本體屬性的描述

將TN形式化為七元組：TN=(TN_Name，TN_Id，TN_Per，TN_Area，TN_Obj，TN_Begin，TN_End)，其中：

TN_Name表示任務(wù)名稱；

TN_Id表示任務(wù)序號，它是任務(wù)的唯一標(biāo)識；

TN_Per表示執(zhí)行任務(wù)的主體，在同一個時間段，一個執(zhí)行主體只執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，一項(xiàng)任務(wù)也只能由一個執(zhí)行主體執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行主體的多個任務(wù)存在時間重合時，表示這幾個任務(wù)是該執(zhí)行主體完成作戰(zhàn)目的的幾種不同“途徑”，實(shí)際只選擇其中一條執(zhí)行；執(zhí)行主體是相對本級而言不需要再細(xì)分的作戰(zhàn)力量。TN_Per=(Per_name，Per_id，Per_hi，Per_cu)，Per_name表示執(zhí)行主體名稱，Per_id表示執(zhí)行主體序號，Per_hi表示執(zhí)行主體的上一級執(zhí)行主體，Per_cu表示執(zhí)行主體所擁有的作戰(zhàn)資源，Per_cu={cu1，cu2，…，cun}，cu為作戰(zhàn)資源類型及其數(shù)量等；

TN_Area表示執(zhí)行主體執(zhí)行任務(wù)時的控制空間，用于表示各執(zhí)行主體之間的作戰(zhàn)分界線，TN_Area=(Area_front，Area_behind，Area_left，Area_right，Area_high)，分別表示執(zhí)行主體執(zhí)行任務(wù)時與其他執(zhí)行主體的前沿、后方、左翼、右翼和高度分界線，如果是海上作戰(zhàn)，則還需加入水下分界線；

TN_Obj表示任務(wù)的作戰(zhàn)目標(biāo)集合，TN_Obj={TN_obj1，TN_obj2，…，TN_objm}，TN_obji表示任務(wù)需完成的子目標(biāo)，TN_obji=(obj_namei，obj_poii，obj_effi)，obj_namei表示目標(biāo)名稱，obj_poii表示子目標(biāo)的位置，obj_effi表示對該子目標(biāo)期望達(dá)成的效果，根據(jù)需要還可增加對目標(biāo)屬性的其他描述；

TN_Begin表示任務(wù)的開始時間；

TN_End表示任務(wù)的結(jié)束時間，很顯然TN_Begin

1.2任務(wù)間關(guān)系的描述

任務(wù)之間由于執(zhí)行主體、作戰(zhàn)資源、時間和空間的沖突，以及任務(wù)之間的因果和條件等關(guān)系而形成了復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)體現(xiàn)了各執(zhí)行主體間的協(xié)同。任務(wù)是由不同執(zhí)行主體執(zhí)行的，綜合相關(guān)文獻(xiàn)研究成果，任務(wù)之間主要存在順序、并發(fā)、與、同步、循環(huán)、條件和或7種關(guān)系[3-5]。

假定實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目的的任務(wù)集T={T1，T2，T3，…，Tn}，定義它們之間的關(guān)系集TR={T_Seq、T_Con、T_And、T_Syn、T_Cyc、T_Cnd、T_Or}。在關(guān)系的表示上，采用線、箭、實(shí)圈和空圈等基本形狀，其中不同執(zhí)行主體間關(guān)系用虛線關(guān)聯(lián)，相同執(zhí)行主體間關(guān)系用實(shí)線關(guān)聯(lián)。

1) 順序關(guān)系T_Seq：對于? Ti，Tj∈T(i，j=1，2，…，n且i≠j)，當(dāng)存在T_Seq(Ti，Tj，Seq_flag，Seq_time)時，表示任務(wù)Ti和任務(wù)Tj存在順序關(guān)系，其中Seq_flag表示任務(wù)間順序關(guān)系類型，Seq_time表示任務(wù)間的時間間隔。由于任務(wù)的時間屬性一開始并不明確，經(jīng)分析主要有任務(wù)Ti開始與任務(wù)Tj開始、任務(wù)Ti開始與任務(wù)Tj結(jié)束之間，或是任務(wù)Ti結(jié)束和任務(wù)Tj開始，以及任務(wù)Ti結(jié)束和任務(wù)Tj結(jié)束之間這4種順序類型，可依次用Seq_flag={1，2，3，4}表示；Seq_time則表示相應(yīng)的時間間隔。如Seq_flag=1，則Seq_time=TN_Begini-TN_Beginj(TN_Begini≠TN_Beginj)，當(dāng)Seq_time=null時，則表示任務(wù)Ti開始后任何時刻任務(wù)Tj都可以開始，其他的順序關(guān)系類型的描述與此類似。順序關(guān)系的表示如圖1所示。顯然，執(zhí)行主體相同的任務(wù)間只存在Seq_flag=3這種類型的順序關(guān)系。順序關(guān)系是任務(wù)間其他關(guān)系的基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上又可形成其他幾種具體關(guān)系。

2) 并發(fā)關(guān)系T_Con：對于?Ti∈T(i =1，2，…，n)，若?T′={ Ti+1，Ti+2，…，Ti+m}?T，且m≥2，Ti?T′，TN_Endi≤(TN_Begini+1，TN_Begini+2，…，TN_Begini+m)時，存在并發(fā)關(guān)系T_Con(Ti，T′)，表示當(dāng)任務(wù)Ti結(jié)束后，任務(wù)集合T′中的任務(wù)才能執(zhí)行，T′中的任務(wù)構(gòu)成并發(fā)關(guān)系。其表示如圖2所示。

3) 與關(guān)系T_And：若?T′={ Ti+1，Ti+2，…，Ti+m}?T，且m≥2，有Ti∈T(i=1，2，…，n)，且Ti?T′，TN_Endi≥(TN_Begini+1，TN_Begini+2，…，TN_Begini+m)時，存在與關(guān)系T_And(T′，Ti)，表示當(dāng)任務(wù)集合T′中的任務(wù)結(jié)束后，任務(wù)Ti才能執(zhí)行。與關(guān)系的表示如圖3所示。

c) 不同執(zhí)行主體任務(wù)間的順序關(guān)系圖1　順序關(guān)系的表示

圖2　并發(fā)關(guān)系的表示

圖3　與關(guān)系的表示

a) 時間間隔確定的順序關(guān)系

b) 時間間隔暫不確定的順序關(guān)系

4) 同步關(guān)系T

_

Syn：若?T′={T

1

，T

2

，…，T

m

}∈T，且2≤m≤n時，存在T

_

Syn(T′，Syn)，表示任務(wù)集合T′存在同步關(guān)系，Syn表示它們存在何種同步關(guān)系，Syn={0，1，2}，其中Syn=0表示T′同步開始并且同步結(jié)束執(zhí)行；Syn=1表示T′僅同步開始執(zhí)行；Syn=2表示T′僅同步結(jié)束執(zhí)行。同步關(guān)系實(shí)質(zhì)上是順序關(guān)系的擴(kuò)展和特殊表現(xiàn)。同步關(guān)系的表示如圖4所示。

a) 同步開始和結(jié)束　　 b) 同步開始c) 同步結(jié)束圖4　同步關(guān)系的表示

5) 循環(huán)關(guān)系T_Cyc：若? T′={T1，T2，…，Tm}∈T，且2≤m≤n，存在T_Cyc(T′，Cyc)時，表示在一定條件下，任務(wù)在T′之間循環(huán)執(zhí)行。Cyc表示循環(huán)的條件，以任務(wù)實(shí)現(xiàn)的效果作為評價，當(dāng)任務(wù)Tm所含目標(biāo)的效果未達(dá)成時進(jìn)行循環(huán)，目標(biāo)效果達(dá)成時則結(jié)束循環(huán)。循環(huán)關(guān)系的表示如圖5所示。

圖5循環(huán)關(guān)系的表示

6) 條件關(guān)系T

_

Cnd：對于?T

i

∈T(i =1，2，…，n)，若?T′={ T

i+1

，T

i+2

，…，T

i+m

}?T，且m≥2，T

i

?T′，TN

_

End

i

≤(TN

_

Begin

i+1

，TN

_

Begin

i+2

，…，TN

_

Begin

i+m

)時，存在條件關(guān)系T

_

Cnd(T

i

，T′，Cnd)，表示當(dāng)任務(wù)T

i

結(jié)束后，任務(wù)集合T′中的任務(wù)根據(jù)一定的條件判斷，只選擇其中一項(xiàng)任務(wù)執(zhí)行，Cnd表示條件。條件關(guān)系的表示如圖6所示，其中圖6

b

)是并發(fā)和條件關(guān)系的復(fù)合表示。

a) 單一關(guān)系表示　　　　　b) 復(fù)合關(guān)系表示圖6　條件關(guān)系的表示

7) “或”關(guān)系T_Or：若?T′={ Ti+1，Ti+2，…，Ti+m}?T，且m≥2，有Ti∈T(i=1，2，…，n)，且Ti?T′，TN_Endi≥(TN_Begini+1，TN_Begini+2，…，TN_Begini+m)時，存在“或”關(guān)系T_Or(Ti，T′)，表示當(dāng)任務(wù)集合T′中的任何一項(xiàng)任務(wù)結(jié)束后，任務(wù)Ti都可以開始執(zhí)行?；蜿P(guān)系的表示如圖7所示，其中圖7b)是“與”和“或”關(guān)系的復(fù)合表示。

a) 單一關(guān)系表示　　　　　 b) 復(fù)合關(guān)系表示　　　　圖7　“或”關(guān)系的表示

1.3作戰(zhàn)行動的描述

TA表示任務(wù)所屬行動的集合，是對任務(wù)的分解和細(xì)化，TAi={TAi1，TAi2，…，TAim}。“作戰(zhàn)任務(wù)分解必須基于一定規(guī)模的作戰(zhàn)力量進(jìn)行，離開作戰(zhàn)力量談作戰(zhàn)任務(wù)是沒有意義的[7]?！毙袆油瑯涌梢孕问交癁槿M，即對行動的本體屬性、行動與任務(wù)的關(guān)系、行動間的關(guān)系，對行動描述與任務(wù)類似，只是其具體屬性是在所屬任務(wù)確定的范圍內(nèi)，本文不再贅述。

2　作戰(zhàn)協(xié)同過程描述

作戰(zhàn)協(xié)同一般是指各執(zhí)行主體按照統(tǒng)一的計劃在任務(wù)和行動上的協(xié)調(diào)配合，它是對方案計劃的進(jìn)一步細(xì)化。雖然在任務(wù)形式化描述中已包含作戰(zhàn)協(xié)同的相關(guān)內(nèi)容，可以滿足任務(wù)概念建模的需求，但從作戰(zhàn)指揮的角度來看，這種描述方法還難以使作戰(zhàn)指揮人員認(rèn)識整個作戰(zhàn)協(xié)同過程。如何以直觀的方式，在提取任務(wù)形式化描述中與作戰(zhàn)協(xié)同過程相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮有利于對作戰(zhàn)行動過程的調(diào)控，是作戰(zhàn)協(xié)同過程形式化表達(dá)必須考慮的內(nèi)容。一般來說，在任務(wù)形式化描述基礎(chǔ)上，時序和任務(wù)間邏輯關(guān)系是作戰(zhàn)協(xié)同過程中兩項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，對此提出采用時間圖和邏輯圖來綜合描述作戰(zhàn)協(xié)同過程。

圖9　作戰(zhàn)協(xié)同過程時間圖

2.1作戰(zhàn)協(xié)同過程時間圖

作戰(zhàn)協(xié)同過程時間圖主要由執(zhí)行主體的狀態(tài)標(biāo)識和任務(wù)時間標(biāo)識兩部分組成，一個泳道對應(yīng)一個執(zhí)行主體及其相應(yīng)的任務(wù)，各執(zhí)行主體所屬任務(wù)通過泳道進(jìn)行分割。狀態(tài)標(biāo)識主要表示執(zhí)行主體在任務(wù)間隙的狀態(tài)，用實(shí)箭線表示同一執(zhí)行主體任務(wù)間的最短時間間隙，在實(shí)箭線上方用文字和/或戰(zhàn)斗力百分比表示執(zhí)行主體的能力狀態(tài)，如待命、休整或戰(zhàn)損等，下方標(biāo)明任務(wù)間的預(yù)期時間間隔(如圖8所示)。在計劃實(shí)施前，執(zhí)行主體狀態(tài)標(biāo)識表示對執(zhí)行主體預(yù)期狀態(tài)的分析結(jié)論；在計劃實(shí)施過程中，則實(shí)時更新，以表示執(zhí)行主體實(shí)際的狀態(tài)，從而有利于指揮員掌握各執(zhí)行主體的狀態(tài)，實(shí)施作戰(zhàn)調(diào)控。這樣，既可以滿足在后續(xù)分析中增加任務(wù)，又可以滿足實(shí)際執(zhí)行中在不影響后續(xù)任務(wù)的情況下方便指揮員實(shí)施臨機(jī)協(xié)同的需要。

圖8執(zhí)行主體狀態(tài)的表示

時間標(biāo)識主要體現(xiàn)任務(wù)的開始時間和結(jié)束時間，以及任務(wù)間的并發(fā)和順序關(guān)系，以任務(wù)塊的位置和寬度來表示，它與執(zhí)行主體的狀態(tài)標(biāo)識共同構(gòu)成了作戰(zhàn)協(xié)同過程時間圖(如圖9所示)。對于還無法準(zhǔn)確確定時間的任務(wù)，如循環(huán)任務(wù)，則用預(yù)估的時間表示，并將任務(wù)框用斜線填充，表示此處任務(wù)時間還需繼續(xù)評估確定或依據(jù)實(shí)際執(zhí)行情況確定；同一執(zhí)行主體的任務(wù)在執(zhí)行時間上存在沖突的，表示該執(zhí)行主體應(yīng)對敵方對抗和其他未預(yù)知因素影響的可選分支任務(wù)，是完成作戰(zhàn)的不同“路徑”，可經(jīng)過后期進(jìn)一步排除，或執(zhí)行中根據(jù)實(shí)際情況選擇其中一條“路徑”。

2.2作戰(zhàn)協(xié)同過程邏輯圖

作戰(zhàn)協(xié)同過程邏輯圖主要表示任務(wù)間的順序、并發(fā)、與、循環(huán)、條件和或等邏輯關(guān)系，其中順序關(guān)系只體現(xiàn)任務(wù)間先后，時間關(guān)系主要由時間圖表示。在布局上，邏輯圖也采用類似時間圖的表現(xiàn)形式，將相同執(zhí)行主體的任務(wù)按照先后用實(shí)箭線連接，而不同執(zhí)行主體任務(wù)間關(guān)系用虛箭線表示?；诖耍瑘D9可對應(yīng)形成如圖10所示的作戰(zhàn)協(xié)同過程邏輯圖。

這種形式化表達(dá)，能夠方便各級作戰(zhàn)人員在對任務(wù)一致理解的基礎(chǔ)上，就作戰(zhàn)協(xié)同過程中的關(guān)鍵路徑和關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行直觀的識別和聚焦。如在圖10中，完成任務(wù)T14有6條可選“路徑”，而完成任務(wù)T23由有36條“路徑”，將執(zhí)行主體3中的循環(huán)關(guān)系視為無分支，則完成任務(wù)T34的可行“路徑”只有1條。這樣既便于作戰(zhàn)人員在戰(zhàn)前了解整個作戰(zhàn)過程預(yù)期，在作戰(zhàn)實(shí)施前調(diào)整作戰(zhàn)方案和計劃，使其更加靈活，更具適應(yīng)性；又可以在作戰(zhàn)實(shí)施過程中掌控作戰(zhàn)進(jìn)程和部隊狀態(tài)，甚至直接組織作戰(zhàn)行動，并依據(jù)任務(wù)間的關(guān)系，根據(jù)戰(zhàn)況發(fā)展，選擇不同的“路徑”，及時實(shí)施臨機(jī)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目的。

圖10　作戰(zhàn)協(xié)同過程邏輯圖

3　案　例

為驗(yàn)證本文作戰(zhàn)協(xié)同過程形式化表達(dá)方法的可行性，以美軍在伊拉克戰(zhàn)爭中的“5個同時攻擊[8]”行動為例，主要從第5軍視角，對其所屬部隊主要作戰(zhàn)協(xié)同過程進(jìn)行描述。在進(jìn)攻卡爾巴拉谷地之前，美軍第5軍華萊士中將命令第101空降師和第82空降師，與將擔(dān)負(fù)行動主力的第3機(jī)械化步兵師交接防區(qū)，以繼續(xù)保護(hù)后勤供給線，并努力恢復(fù)部隊?wèi)?zhàn)斗力，完成相關(guān)戰(zhàn)斗準(zhǔn)備。2003年3月31日“5個同時攻擊”正式實(shí)施，第5軍按照計劃佯攻伊軍5個目標(biāo)，以誘使伊軍暴露主力并協(xié)調(diào)火力予以打擊，確保部隊順利通過卡爾巴拉谷地。伊軍由于對美軍作戰(zhàn)企圖判斷錯誤，在調(diào)整防御過程中暴露了主力部隊，美第5軍隨即通過“火力效果協(xié)調(diào)中心”調(diào)動火力對暴露的伊軍主力予以毀滅性打擊，最終使第3機(jī)械化步兵師順利攻入卡爾巴拉谷地，實(shí)現(xiàn)了直搗巴格達(dá)的目的。在此僅給出其主要的作戰(zhàn)協(xié)同過程邏輯圖，如圖11所示。

圖11　“5個同時攻擊”作戰(zhàn)協(xié)同過程邏輯圖

4　結(jié) 束 語

本文在作戰(zhàn)任務(wù)形式化表達(dá)的基礎(chǔ)上，形成了對作戰(zhàn)協(xié)同過程的形式化表達(dá)，最后的實(shí)例也說明了該方法的可行性和合理性，便于理解和調(diào)控作戰(zhàn)行動。下一步計劃在此基礎(chǔ)上，設(shè)計一套有效的作業(yè)流程，研究在各種沖突下得到這種作戰(zhàn)任務(wù)協(xié)同過程的形式化描述結(jié)果，并進(jìn)一步形成作戰(zhàn)任務(wù)和協(xié)同工作標(biāo)準(zhǔn)化清單，為快速擬制文書和推演命令提供可能。

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(編輯：李江濤)

FormalizationDescriptionMethodsforOperationalCoordinationProcess

LEIMingjian1, 2，YUMiao1，LUYing1

(1．CollegeofBasicEducationforCommandingOfficers，NationalUniversityofDefenseTechnology，ChangshaHunan410073，China；2． 96317Troops，China)

Toallowallarmiesofserviceandalloperationallevelstounderstandtheoperationalmissionsconsistentlyandbetterorganizeandimplementtheoperationalcoordination,underthejointoperationalconditions,thepapermakesformalizedexpressionontheoperationaltasksinthreerespectsincludingontologicalattributes,mutualrelationshipandsubordinateactions.Basedontheformalizedexpression,thepaperproposesanapproachtodescribetheoperationalcoordinationprocess,whichhelpscommandersofalllevelsreachaconsensusandthusfacilitatetheoperationandimplementationofoperationalactions.TakingUSArmy’s“5simultaneousattacks”intheIraqWarasanexample,thepaperillustratestheformalizedexpressionmethodofoperationaltaskcoordinationprocessandverifiesthefeasibilityandreasonabilityofthemethod.

formalrepresentationofcombatmissions;operationalcoordination;processdescription;jointoperation

2016-04-19

國家社會科學(xué)基金資助項(xiàng)目(13GJ003-202)

雷明劍(1982-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樽鲬?zhàn)指揮理論與方法。lei198231@163.com

E917;TP315

2095-3828(2016)04-0096-06

ADOI10.3783/j.issn.2095-3828.2016.04.020

于淼，男，教授，碩士生導(dǎo)師。