楊晨光,賈 貞,劉 志

(1.軍事科學(xué)院,北京 100091;2.江蘇自動化研究所,江蘇 連云港 222061)

根據(jù)GJB 1364-1992,武器裝備效能分為單項效能、系統(tǒng)效能和作戰(zhàn)效能。單項效能和系統(tǒng)效能是裝備本身所具備的基本效能,而作戰(zhàn)效能(也稱兵力效能)指在規(guī)定條件下,武器裝備由作戰(zhàn)兵力運用來執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時達到目標的可能程度,即衡量部隊在一定戰(zhàn)場環(huán)境中完成指定作戰(zhàn)任務(wù)的程度[1]。由定義看出,作戰(zhàn)效能總是與作戰(zhàn)任務(wù)相關(guān)。執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)離不開武器裝備體系,完成作戰(zhàn)任務(wù)是為了實現(xiàn)使命目標,因此，作戰(zhàn)效能不能只聚焦于評估系統(tǒng)功能,還必須評估真實聯(lián)合環(huán)境中的使命效能和任務(wù)性能。但國內(nèi)對武器裝備作戰(zhàn)效能的研究,大多數(shù)仍是響應(yīng)特定服務(wù)的需求,論證系統(tǒng)的效能、適用性和生存力,很少有人強調(diào)系統(tǒng)對作戰(zhàn)任務(wù)和聯(lián)合使命的貢獻。

聯(lián)合使命線程(Joint Mission Thread,JMT)是指為有效履行聯(lián)合使命任務(wù),對作戰(zhàn)活動和系統(tǒng)端對端的流程與技術(shù)描述[2-3]。本文在使命級和任務(wù)級將JMT分解成可測試的度量指標,評估系統(tǒng)對聯(lián)合能力和作戰(zhàn)人員效果的影響,從而有助于理解系統(tǒng)對體系、任務(wù)和使命的貢獻。

1 基于能力分析的聯(lián)合使命線程度量框架

2001年，美國國防部第一次提出了“基于能力的方法”。2003年，美國將防務(wù)戰(zhàn)略從過去的“基于威脅”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎谀芰Α蹦Ｊ?。關(guān)于能力的定義,蘭德公司認為,能力是在給定的標準和條件下,通過一系列手段或方式的集合,具有完成一組任務(wù),達到預(yù)期效果的本領(lǐng)。美國國防部指出,能力是在指定需求(條件和性能標準)下,通過不同手段和使用方式的組合來實施一組關(guān)鍵任務(wù),達到預(yù)期目標或結(jié)果的持續(xù)本領(lǐng)[1]。分析定義發(fā)現(xiàn),能力采用了“5W1H”分析法進行描述,即從原因(何因Why)、對象(何事What)、地點(何地Where)、時間(何時When)、人員(何人Who)、方法(何法How)這6個方面提出[4],如表1所示。同樣地,對能力的評估也需要從這些方面開展。

由于條件中的“何時”、“何地”一般會作為已知條件或者在其他方面體現(xiàn),因此不需要進行評估,剩余的4個方面才是評估的對象。其中:使命預(yù)期效果由使命效能指標度量(Mission Measures of Effectiveness,MMOE);作戰(zhàn)任務(wù)由任務(wù)性能指標度量(Task Measures of Performance,TMOP);“何人”、“何法”共同體現(xiàn)了體系或系統(tǒng)具有的功能,則由系統(tǒng)屬性指標進行度量(Measure of System Attributes, MOSA)[5]。此外,體系是系統(tǒng)的系統(tǒng),它除了擁有傳統(tǒng)的系統(tǒng)功能外,還要具備系統(tǒng)之間的互操作服務(wù)功能[6]。

表1 能力定義中的5W1H

基于這種“使命、任務(wù)、功能”的能力表達方法,構(gòu)建出一種基于能力分析的聯(lián)合使命線程度量框架[7],如圖1所示。

圖1 基于能力分析的聯(lián)合使命線程度量框架

從圖1看出,聯(lián)合使命線程度量分為2層:第1層是作戰(zhàn)需求與度量,評估任務(wù)完成得如何好,度量聯(lián)合使命中作戰(zhàn)節(jié)點的使命效果和任務(wù)性能;第2層是功能需求與度量,評估系統(tǒng)如何發(fā)揮作用,度量完成任務(wù)的體系和系統(tǒng)的功能性。

2 聯(lián)合使命線程度量設(shè)計

聯(lián)合背景中,傳統(tǒng)的特定服務(wù)環(huán)境下采用的系統(tǒng)和體系度量指標同樣適用。因此,可重點聚焦第1層度量指標——使命效能指標和任務(wù)性能指標的構(gòu)建,詳述使命和任務(wù)的分解過程。

2.1 使命分解

使命的分解流程如圖2所示,主要分為使命描述、使命預(yù)期效果、使命屬性和使命度量4個階段。

圖2 使命分解流程

2.1.1 使命描述

使命描述包含使命、使命陳述和使命目標3個要素。

1)使命:有目的地指派并明確指出所要采取的行動(Action)及其原因的任務(wù)[1]。使命是由上級首長指派給作戰(zhàn)指揮員的,指揮員把受領(lǐng)的使命分解成具體的作戰(zhàn)任務(wù)。

2)使命陳述:明確表達完成使命所要采取的一系列行動,以及這樣做的緣由。使命陳述的內(nèi)容涵蓋何人(Who)、何事(What)、何時(When)、何地(Where)和何因(Why),很少說明何法(How)。例如，8月9日22:04:00前,第一旅在AO JACKBABBIT保護ROUTE SOUTH DAKOTA,使人道主義救援物資能夠運送。

3)使命目標:指完成使命所采取行動的特定目標,這些目標是明確、堅定和可實現(xiàn)的。例如:延誤、破壞、摧毀或削弱敵方作戰(zhàn)部隊/關(guān)鍵任務(wù)和設(shè)施;影響敵人的戰(zhàn)斗意愿等。本文中的使命目標源于使命陳述,是使命描述階段的輸出。

2.1.2 使命預(yù)期效果

效果是對目標的度量,它描述作戰(zhàn)環(huán)境中系統(tǒng)的行為。預(yù)期效果是實現(xiàn)目標所關(guān)聯(lián)的條件。例如:在聯(lián)合作戰(zhàn)區(qū)域(JOA)中消滅或壓制威脅兵力;使敵人抵觸打仗等。

生成預(yù)期效果的要點如下:

1)使用DoDAF體系架構(gòu)中的全景視圖1(AV-1);

2)使用聯(lián)合條令、分析議程、作戰(zhàn)規(guī)劃/作戰(zhàn)概念等其他信息源;

3)確保效果描述作戰(zhàn)環(huán)境中系統(tǒng)的行為;

4)使效果映射到使命目標;

5)提問題——如果達到了這些預(yù)期效果,那么是否已經(jīng)實現(xiàn)了使命目標?

使命目標與預(yù)期效果之間的映射關(guān)系使用矩陣呈現(xiàn),能夠輔助分析人員回答要點5)中提出的問題。

2.1.3 使命屬性

屬性是指一個單元或其行動的定量/定性特征。對使命屬性而言,重在描述行動的特征。

生成使命屬性的要點如下:

1)解讀使命的每個預(yù)期效果;

2)從效果描述中篩選出關(guān)鍵的修飾性詞語,提煉效果具有的特征;

3)為這些詞語匹配可度量的屬性;

4)每個預(yù)期效果至少要匹配一種屬性。

2.1.4 使命度量

使命度量階段的輸出是使命效能指標,用于度量使命的預(yù)期效果。

構(gòu)建使命效能指標的要點如下:

1)解讀使命的每個屬性;

2)提煉每個使命屬性的特征,為這些特征匹配潛在的度量指標;

3)盡量使用簡單的指標,并確定每個指標的度量尺度(時間、長度、質(zhì)量等);

4)每種屬性至少識別出一個度量指標。

使命分解的實現(xiàn)過程如圖3所示。通過3個矩陣把使命描述最終轉(zhuǎn)化為可度量的使命效能指標。正是矩陣這種多對多映射的特點,使得使命度量的分解過程更加規(guī)范,指標分解更加科學(xué)。利用矩陣進行跟蹤映射關(guān)系,同時也保證了指標的充分性和科學(xué)性。

圖3 使命分解實現(xiàn)過程

本文以聯(lián)合人員救援使命為例,遵循JMT全視圖1(AV-1),使用其他所需信息源,如聯(lián)合條令、作戰(zhàn)規(guī)劃等,分析預(yù)期效果,確保效果能描述作戰(zhàn)環(huán)境中的系統(tǒng)行為,映射到使命目標,構(gòu)建矩陣1,如圖4所示。

圖4 矩陣1

然后確定使命屬性,根據(jù)使命預(yù)期效果,使用修飾性語句描述活動,把該語句與可度量的屬性相匹配(Swarf、其他屬性列表),確保每個預(yù)期效果至少有一種屬性,構(gòu)建矩陣2,如圖5所示。

圖5 矩陣2

根據(jù)使命屬性定義,保持度量簡單性,根據(jù)UJTL手冊中的指南填寫,確定度量單位(時間、長度、質(zhì)量等),保證每種屬性至少有一個度量指標,形成矩陣3,如圖6所示。

圖6 矩陣3

2.2 任務(wù)分解

任務(wù)的分解流程如圖7所示,分為使命描述、作戰(zhàn)節(jié)點、作戰(zhàn)任務(wù)/活動、聯(lián)合/服務(wù)任務(wù)列表、任務(wù)列表度量、任務(wù)屬性和任務(wù)度量7個階段。其中,使命描述階段已在上一節(jié)完成,不再贅述。

圖7 任務(wù)分解流程

2.2.1 作戰(zhàn)節(jié)點

根據(jù)使命描述階段產(chǎn)生的使命陳述和使命目標,繪制高級作戰(zhàn)概念圖(OV-1),從圖中獲得作戰(zhàn)節(jié)點。作戰(zhàn)節(jié)點是指那些完成使命的核心功能節(jié)點。例如，可用一架攻擊機表示作戰(zhàn)節(jié)點,但不指明攻擊機的具體型號(F/A-18)。

獲得作戰(zhàn)節(jié)點的要點如下:

1)根據(jù)使命描述的要素繪制作戰(zhàn)視圖OV-1;

2)使用通用的功能名稱命名作戰(zhàn)節(jié)點,不用某個特定的系統(tǒng)名稱;

3)若作戰(zhàn)節(jié)點是某個聯(lián)合組織,則可以使用組織的名稱。

獲得全部作戰(zhàn)節(jié)點后,還需進一步核查是否都具備完成使命陳述中指定任務(wù)的能力,達到使命的預(yù)期效果,從而實現(xiàn)使命目標。

2.2.2 作戰(zhàn)任務(wù)/活動

任務(wù)是使一個使命或功能得以由個人或組織完成的離散事件或行動[1]。在DoDAF2.0中使用“活動”這一術(shù)語表示任務(wù)。根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)需要,任務(wù)可分解成多個層級。在作戰(zhàn)視圖OV-1中已經(jīng)體現(xiàn)出第一級任務(wù),使用作戰(zhàn)資源流描述(OV-2)和作戰(zhàn)活動分解樹(OV-5)能夠獲得低層級任務(wù)。

分解作戰(zhàn)任務(wù)的要點如下:

1)使用作戰(zhàn)視圖OV-2和OV-5;

2)可使用其他資源輔助任務(wù)分解;

3)OV-2中使用的是作戰(zhàn)節(jié)點,不是某個特定系統(tǒng);

4)在映射到下一級任務(wù)時,若執(zhí)行所有子任務(wù)的作戰(zhàn)節(jié)點相同,則結(jié)束映射。

2.2.3 聯(lián)合/服務(wù)任務(wù)列表

通用聯(lián)合任務(wù)清單(UJTL)是一個在戰(zhàn)略級、戰(zhàn)役級和戰(zhàn)術(shù)級戰(zhàn)斗層面最完整的軍事任務(wù)清單。按照功能,UJTL又分為部署和調(diào)遣、情報、兵力使用、保障、指揮與控制、動員/兵力防護、兵力開發(fā)/準備情況/反核生化和高爆、多國/多機構(gòu)、核生化和高爆威懾9大類。服務(wù)任務(wù)屬于戰(zhàn)術(shù)級任務(wù),服務(wù)任務(wù)清單由陸軍通用任務(wù)清單(AUTL)、海軍陸戰(zhàn)隊任務(wù)清單(MCTL)、海軍任務(wù)清單(NTL)和空軍通用任務(wù)清單(AFUTL)組成[8]。聯(lián)合任務(wù)清單和服務(wù)任務(wù)清單是現(xiàn)有任務(wù)描述和度量標準的一個權(quán)威來源。

本文所涉及的聯(lián)合/服務(wù)任務(wù)列表是由從聯(lián)合任務(wù)清單和服務(wù)任務(wù)清單挑選出來的任務(wù)組成的。生成聯(lián)合/服務(wù)任務(wù)列表的要點如下:

1)檢索聯(lián)合使命線程在聯(lián)合任務(wù)清單中對應(yīng)的初級聯(lián)合任務(wù);

2)在初級聯(lián)合任務(wù)中,確定哪些支撐聯(lián)合任務(wù)和服務(wù)任務(wù)能映射到JMT的子任務(wù);

3)重點關(guān)注戰(zhàn)役級任務(wù)和戰(zhàn)術(shù)級任務(wù),它們有助于識別JMT任務(wù)性能指標;

4)把其他相關(guān)的聯(lián)合任務(wù)中的支撐任務(wù)也放入矩陣,作為潛在的任務(wù);

5)對某個任務(wù)作為潛在任務(wù)不確定時,原則是先放入矩陣,可能會產(chǎn)生好的度量指標。

2.2.4 任務(wù)列表度量

聯(lián)合任務(wù)清單和服務(wù)任務(wù)清單為每個任務(wù)提供度量標準。這些度量標準雖然支持任務(wù)度量指標分解,但是它們并不是完整、足夠的,只是識別和羅列了JMT中可能用到的一些任務(wù)度量指標。

實現(xiàn)任務(wù)列表度量的要點如下:

1)羅列任務(wù)列表中聯(lián)合任務(wù)和服務(wù)任務(wù)對應(yīng)的全部度量指標;

2)刪除重復(fù)的度量指標,但確保每個指標均映射到相應(yīng)的任務(wù)。

2.2.5 任務(wù)屬性

對于任務(wù)屬性,它仍描述單元的行動特征。每個任務(wù)都擁有多個可觀察的性能維度,以及為每個維度規(guī)定一個可接受的性能水平的準則。

生成任務(wù)屬性的要點如下:

1)研究作戰(zhàn)人員的任務(wù)性能屬性需求;

2)研究列表中聯(lián)合任務(wù)和服務(wù)任務(wù)相關(guān)屬性;

3)考慮一些常用的任務(wù)屬性,例如時效性、效能、完成度、致死率、精確性;

4)詳細設(shè)計每個任務(wù)的描述,識別出潛在的任務(wù)屬性;

5)提問題——該任務(wù)是否需要嵌入這個屬性?驗證該屬性用于評估任務(wù)的適合性;

6)至少為每個任務(wù)匹配一種屬性;

7)為子任務(wù)匹配的屬性應(yīng)是父任務(wù)的屬性。

2.2.6 任務(wù)度量

每個任務(wù)都有相關(guān)聯(lián)的度量標準,用于評估該任務(wù)的屬性。這些任務(wù)度量標準將為滿足作戰(zhàn)人員執(zhí)行任務(wù)的需求提供基礎(chǔ)。

實現(xiàn)任務(wù)度量的要點如下:

1)利用UJTL手冊中通用指南寫出度量指標;

2)只在合適時才使用任務(wù)列表已有的度量指標;

3)至少為每種屬性識別出一種度量指標;

4)確定每種度量指標的尺度和描述;

5)度量指標可適用多個任務(wù)層級,如子任務(wù)的時效性指標也可能要求父任務(wù)具有;

6)控制度量指標數(shù)量,盡量使用簡短指標列表。

圖8是任務(wù)分解的實現(xiàn)過程,通過繪制1個作戰(zhàn)視圖OV-1和使用5個矩陣對使命描述和任務(wù)度量進行關(guān)聯(lián),生成一系列可度量的任務(wù)性能指標。

圖8 任務(wù)分解實現(xiàn)過程

3 智能化作戰(zhàn)效能度量指標體系構(gòu)建平臺

本文借鑒聯(lián)合使命線程度量框架思路,設(shè)計智能化作戰(zhàn)效能度量指標體系構(gòu)建平臺,把生成DoDAF視圖產(chǎn)品的頂層設(shè)計-協(xié)作論證平臺(TD-CAP)和體系建模與仿真平臺銜接起來。平臺采用“瀏覽器和服務(wù)器(B/S)”架構(gòu),可作為一個功能模塊集成到未來作戰(zhàn)效能評估的主頁上。界面左側(cè)的系統(tǒng)導(dǎo)航欄羅列了使命效能度量(MMOE)、任務(wù)性能度量(TMOP)、體系屬性度量(MOSA-1)和系統(tǒng)屬性度量(MOSA-2)4個層次。在每一層中,除了實現(xiàn)度量的各個階段外,還置頂增加了度量指標的分解流程框圖,如圖9所示。它的作用是為了展示各個階段前后順序和交互關(guān)系,還可通過點擊流程圖中的每個方框跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)階段。

圖9 使命分解流程界面

圖10 使命度量界面

度量指標構(gòu)建界面如圖10所示,它是一個典型的使命度量界面。根據(jù)使命度量的分析過程,界面右側(cè)自上而下依次顯示使命屬性的特征、使命屬性潛在的度量指標和使命屬性-使命效能度量矩陣,其中，特征、度量和矩陣均以表格形式呈現(xiàn)。矩陣中使命屬性和使命效能度量的映射關(guān)系是由作戰(zhàn)指揮員、軍事主題專家(Subject Matter Expert,SME)等專業(yè)人士經(jīng)過反復(fù)討論確定,即基于專家經(jīng)驗完成。為了固化這些專家經(jīng)驗,矩陣中的映射關(guān)系將作為初始訓(xùn)練樣本保存下來,再構(gòu)造粗糙集-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對這些樣本進行訓(xùn)練,進而，提高度量指標體系構(gòu)建的效率。訓(xùn)練流程如圖11所示,具體實現(xiàn)步驟是:首先，使用粗糙集集中降低初始樣本集的維度,在保留原數(shù)據(jù)集中有用信息的條件下,剔除掉樣本集中的重復(fù)對象和冗余條件屬性,生成約簡后的“新樣本”;然后，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對這些“新樣本”進行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,訓(xùn)練結(jié)果將用于快速確定矩陣中的映射關(guān)系,輸出作戰(zhàn)效能度量指標[9-10]。

圖11 粗糙集-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練流程

4 結(jié)束語

本文首先分析了基于能力定義的聯(lián)合使命線程度量框架,提出從使命效能度量、任務(wù)性能度量和系統(tǒng)屬性度量3個指標層級評估作戰(zhàn)效能;然后，建立了聯(lián)合使命線程度量指標,重點是對使命和任務(wù)進行分解,并詳細闡述它們各自的分解流程;最后，根據(jù)度量指標的建立過程,設(shè)計了智能化作戰(zhàn)效能度量指標體系構(gòu)建平臺,通過采用粗糙集-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)各個矩陣中的映射關(guān)系,減少指標構(gòu)建人員工作量。

研究美軍基于聯(lián)合使命線程的度量框架,使命級和任務(wù)級度量指標的建立過程,可以幫助我軍從使命任務(wù)角度理解作戰(zhàn)效能,對我軍作戰(zhàn)效能評估方法研究的流程化、規(guī)范化具有很好的借鑒意義。隨著我軍聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)清單、各軍種任務(wù)清單、作戰(zhàn)能力指標庫的建立,也將為基于聯(lián)合使命線程的度量指標分解提供必要的資源基礎(chǔ)。