作戰管理系統研究

作戰管理是一種技術,更是一種文化、一種模式、一種理念。作戰管理系統是一個開放的複雜系統,是現代化作戰體系的核心。新技術將不斷賦予其新的活力,促進其不斷地完善和發展。


作戰管理系統研究



未來作戰是體系與體系的對抗,對作戰體系一體、精準、快速、系統、高效的管控成為制勝的關鍵,作戰管理系統正是實現上述目標的核心。

概念內涵與基本認識

管理

“管理”一詞在學術界尚無統一的定義,代表性的觀點主要包括:現代管理理論創始人亨利·法約爾認為,管理是由計劃、組織、指揮、協調及控制等要素組成的活動過程;諾貝爾獎獲得者赫伯特·西蒙則認為管理就是決策;中國學者週三多將管理定義為管理者為了有效地實現組織目標,通過各項職能活動,合理分配、協調相關資源的過程。上述定義,分別從不同層面強調了管理的目標、要素、活動、核心等。可以認為,管理就是通過科學籌劃、有效協調、動態管控實現目標的過程,通俗地講就是管得住、理得順。管理的特徵主要包括:(1)普遍性,管理普遍存在於人類的各種活動之中;(2)目的性,管理是為實現組織既定的目標而進行的活動;(3)系統性,管理涉及系統的各要素,運行的各階段;(4)二重性,管理既針對管理對象,又依託環境條件,具有與生產力相關的自然屬性和與生產關係相關聯的社會屬性;(5)動態性,在管理活動中,外部和內部環境都在時刻發生變化,必須動態調整策略,有效應對變化;( 6)科學性,管理是由一系列概念、原理、原則和方法構成的知識體系,反映了管理活動的本質規律;( 7)藝術性,強調實踐,反映人的智慧;(8)協調性,管理工作的本質是協調,以實現系統的最優化;( 9)組織性,管理工作存在於組織中,組織是管理的“載體”。

作戰管理

對於“作戰管理”一詞,目前尚無統一描述。黃玉章等認為:“作戰管理就是指在作戰過程中對參戰的人力、物力、財力、時間和場所進行計劃、組織、指揮、協調和控制的全部活動。”劉繼賢認為:“作戰管理是為保障作戰順利實施,為有效地配置和利用各種作戰資源,對作戰力量、作戰行動和戰場進行計劃、組織、領導、協調和控制的活動過程。”王有才將作戰管理描述為:“按照有關軍事法規對軍隊作戰活動實施的管理。目的是通過計劃、組織、指揮、協調、控制,有效地配置和利用作戰資源,提高軍隊的作戰能力。通常包括作戰力量管理、作戰行動管理和戰場管理等。按照作戰計劃和步驟,以服從作戰指揮為原則,保證各作戰要素、各種作戰力量協調一致,以最小的代價實現作戰企圖和目標。”上述定義,分別闡述了作戰管理的對象、目標、要素和構成等。美軍則將作戰管理定義為 “是指在作戰環境中按照適當職權所賦予的指揮、指導與指示,對作戰活動進行管理”。針對防空反導作戰管理,該條令認為“作戰管理包括在何時、何地和使用何種部隊、運用何種防禦作戰能力對付具體威脅的可視化。成功的作戰管理可保障主動和被動防空作戰與其他作戰行動的同步化和一體化,確保統一努力,減少資源消耗和誤傷風險”。筆者認為,作戰管理是將武器、傳感器、指揮平臺、保障資源,以及人員、條令、規則、訓練和組織關係融合一體,使之能高效、最優地發揮體系效能,以達成作戰目的活動。從分類指導方面考慮,還可將戰略戰役層管理活動稱為作戰管理(operation management,OM),戰術層管理活動稱為戰鬥管理(battle management,BM)。

作戰管理系統

作戰管理系統是指支撐作戰管理活動的指揮信息系統。作戰管理系統有以下5個主要特徵。(1)集成化,具有聚合性,實現可延伸。作戰管理系統不僅融合了指揮、控制、通信、計算機、情報及監視與偵察(C4ISR),還集成了保障資源和武器平臺及彈藥等全系統,包含人員、組織、系統、資源、條令、標準等全要素,涵蓋了更新、維護、訓練、交戰等全流程。(2)自動化,具有動態性,實現可協同。基於交戰序列、作戰規則、實時計算等手段,系統具有適應高動態環境、快速自適應響應、可實現自主交戰等特點,可實現實時化決策、智能化調度、自動化運轉。(3)最優化,具有自主性,實現可持續。以作戰效能最高為目標,以體系最優化為方法,系統具有效費比高、防止過殺(overkill)、持續使用等特徵。(4)分佈化,具有適應性,實現可重構。基於一體化網絡基礎設施,實現全物理要素分佈部署,有機互聯,系統可根據不同任務與環境靈活適用。(5)一體化,具有全域性,實現可覆蓋。作戰管理系統建設與運用,實現了建管訓用一體化,覆蓋了戰鬥力生成、提高、保持的全生命週期。總之,作戰管理系統以作戰目的為牽引,以時間約束為軸心、以體系優化為方法、以周密規劃為依託、以精準控制為重點、以自動交戰為模式、以平戰一體為特徵。

相關概念辨析

(1)與指揮控制和指揮決策等概念的關係,從要素上看,作戰管理5要素涵蓋了指揮決策(計劃)和指揮控制,同時更加突出強調了其中的組織和協調等活動,外軍典型的作戰管理系統均包含指揮控制和指揮決策系統。因此,作戰管理包含了指揮控制和指揮決策。從方式上看,更加強調基於規則、自主自動運行,特別是戰術層作戰管理系統更是以自動交戰為主要模式。(2)與C4KISR的關係。從要素上看,作戰管理的對象更為寬泛,還包括資源、戰場、彈藥等,不僅管信息,還管物質和能量,管理對象具有全域性;從機理看,不是諸要素的簡單疊加,更加強調“統籌”的理念,是以時間為約束來整合作戰活動的各要素各環節。可以描述為:BM=f(C4KISR,N,P…),其中,N表示制導控制、P表示動力等等,而f則代表“協調”,目標是使系統全要素、全流程達成同步,體系達成最優。

地位作用

“管理”源於系統科學,從“指揮控制”“指揮決策”到“作戰管理”,體現出從人工到自動、從固定向適應、從系統向體系的觀念、思路、方法轉變。因此,作戰管理系統是“加速機”,通過高效的實時處理、基於規則和計算的自主化運控管理,實現體系智能敏捷運行;作戰管理系統又是“耦合器”,通過一體化引擎,實現各作戰要素的有機融合,以及信息流、物質流、能量流實時、有序、高效、自動流轉和作戰功能的緊密銜接;作戰管理系統還是“調度臺”,是實現作戰資源的自動化調度和優化共享的核心手段。

發展歷程與典型系統

作戰管理系統經歷了以武器為中心、以平臺為中心、以網絡為中心和以體系為中心等階段,如圖1所示。作戰管理一詞最早出現在美國空軍,20世紀60年代晚期,機載雷達探測範圍相對較小,需要空軍地面作戰管理員基於地基雷達探測向戰機進行遠程目標指示和話音引導,確保先敵發現和準確火力打擊。這類系統的要素較少、功能比 較單一,主要圍繞武器火力打擊進行管控,即所謂的以武器為中心階段;20世紀60年代初,各類反艦導彈發展迅猛,為滿足抵禦飽和攻擊的艦載防空系統迫切需求,1967年美國國防部批准研究和開發“宙斯盾”作戰管理系統,實現了艦載相控陣雷達、指揮決策、武器控制等一體化集成,可對多方向同時來襲的大量導彈組織有效防禦反擊。這類系統圍繞艦船、飛機、作戰車輛等獨立平臺,實現了對全平臺各種作戰要素和作戰資源的綜合管控,即所謂的以平臺為中心階段;1991年後,作戰管理在美軍反導系統中得到應用。反導防禦的重大決策由指揮員做出後,在交戰階段,多源信息的實時融合、目標識別、威脅評估、攔截目標確定、武器攔截控制等則由系統自動進行控制,指揮員與操作員則在控制環之外,處於監視地位,只在發生意外時進行干預。這類系統的管控對象超出了單一平臺,且基於網絡分佈式部署,作戰活動的實時性、動態性強,即所謂的以網絡為中心階段。研究認為,作戰管理系統應當向以體系為中心發展,其主要特徵可以概括為“治”“自”和“智”。 “治”就是指系統以體系效能最優為目標,對系統進行橫向到底、縱向到邊的全域有效治理和管控。“自”是指系統具備自組織、自學習、自適應、自交戰等特徵和能力。 “智”即指基於物聯網、雲計算、大數據、人工智能等新技術,系統智能化水平高,可實現智能感知、在線規劃和最優攻擊。以下介紹美軍幾個典型的作戰管理系統。


作戰管理系統研究

作戰管理系統發展歷程

反導作戰管理與指揮控制通信系統

反導作戰管理與指揮控制通信系統即作戰管理與指揮控制通信系統BMC3(battle management, command, control and communications),是美軍反導作戰體系的核心,它以時間為約束,將建模仿真、周密計劃和實時解算等集成為一體,用來描述、組織和排序大量瞬息萬變的作戰變量,為決策者提供解決方案和交戰時序,從而實現對所有子系統的集成和控制,可在有限時間內,對來襲導彈進行無縫探測、跟蹤、瞄準和攔截。美軍從2002年開始,按照分步設計、分步研製、分步部署、螺旋推進的原則,採取漸進式開發,逐步升級系統能力,當前最新版本為8.2。目前,美軍已在多個防空反導中心和節點部署了BMC3系統工作站,並與地基中段反導系統、海基中段反導系統、“末段高空區域防禦系統”“愛國者”末段攔截系統以及相關傳感器實現了連通。系統主要包括6種核心能力。(1)態勢感知(situation awareness,SA)。為從各級指揮員到發射號手提供統一的單一綜合彈道導彈圖像(single integrated ballistic missile picture,SIBMP),綜合形成彈道導彈防禦系統總體狀態及其攔截各類威脅能力的信息。(2)適應性規劃(adaptive planning,AP)。可生成優化的全球彈道導彈防禦計劃和相關的戰區導彈防禦計劃,以及配套的作戰概念、戰役計劃、作戰計劃、支援計劃、防禦設計和各種命令(預警、計劃、警戒、執行和交戰)等文書。(3)交戰管理BM。美軍引入了交戰程序組ESG的概念,將反導系統各組成要素集成為一個有序的殺傷鏈,以實現自動交戰。(4)通信C(communication)。該子系統主要為導彈防禦系統提供內外通信鏈接。美國國防部導彈防禦局將其劃分為3層:即面向指揮決策的以固定通信設施為主的“聯合計劃網”;面向部隊控制的以機動通信設施為主的“聯合數據網”;面向武器控制的以戰術數據鏈網為主的“合成跟蹤網”。另外,還提供有飛行中攔截器系統(inflight interceptor communications system,IFICS),它是地基攔截彈的彈載數據鏈,用於在攔截彈(exoatmospheric kill vehicle,EKV)與BMC3之間傳遞信息,具有武器狀態報告、實時目標圖像顯示、飛行中打擊目標修正和改變指示等功能。(5)建模、仿 真 與 分 析(modeling and simulation &analyse,MS&A)。用於對多個傳感器、武器、目標和戰場環境進行建模和評估。可為計劃制定、訓練演習和交戰行動提供數據支持。(6)試驗訓練(training and exercise,TEX)。用於依據測試條款,對BMC3進行功能測試、系統集成和作戰實驗。

宙斯盾作戰管理系統

宙斯盾作戰系統(aegis combat system,ACS)研製的主要目的是為有效解決複雜電磁和自然環境下目標持續跟蹤和作業能力、多方向威脅條件下飽和攻擊的防禦協調控制能力以及防空、反導、反潛、反艦、電子戰多任務的組織協調能力。該系統號稱是世界上第一個將艦上所有作戰系統(包括雷達、聲納、電子戰、武器系統等)集成在一起的數字化艦載戰鬥系統,同時也是美國海軍第一個作戰輔助決策系統,大幅提高了全艦的作戰效能。從1981年“基線0”交付使用開始,已發展到“基線9”。目前已在美國、日本、韓國及北約等國家和組織海軍的相關艦艇上廣泛部署。宙斯盾作戰系統主要包括:(1)指揮決策系統(command & decision system,C&D),負責確定作戰規則,進行信息融合、敵我識別、威脅判斷、攔截排序以及火力分配,並指揮武器系統遂行攔截,該系統同時還負責協調與控制整個宙斯盾艦的運行。具有全自動(automatic special)、自動(automatic)、半自動(semiautomatic)、人工操作(casualty)4種運作模式。(2)武器控制系統(weaponcontrol system,WCS)接收C&D的指令信息,對各武器系統進行目標分配、攔截計算、指令下達以及發射後導彈的導控等。(3)宙斯盾顯示系統(aegis display system,ADS)位於宙斯盾艦的戰情中心,由大屏幕及顯控系統組成,負責將融合後的重要信息顯示給艦上的最高指揮官。(4)作戰戰備 檢 測 系 統(operational readiness andtest system,ORTS)。監視全艦各系統的運作,進行故障自動檢測,發生故障時,可自動進行故障隔離,啟動備份系統或調整系統連接關係,確保主要系統能夠正常運行。同時還對故障和排除情況進行記錄。(5)作戰訓練系統(aircrew combat training system,ACTS)為戰術訓練提供模擬環境。同時,ACTS的計算機還作為主系統的備份,在其故障或受損時替代其進行作業。

戰區作戰管理核心系統

戰區作戰管理核心系統主要目的是從情報、規劃、指揮、通信、保障等方面有效整合陸、海、空軍的空中作戰力量運用。系統區分為交戰作戰管理系統(operation battle management system,OBMS)和任務作戰管理系統(mission battle management system,MBMS)。前者安裝在空中作戰中心(Air Operations Center,AOC)或E-10A等機載平臺上,生成空中任務指令(air tasking order,ATO)和 空 域 控 制 命 令(air control order,ACO);後者則將用於戰術飛機。兩個系統共同工作,實現動態作戰管理,可將計劃制定、決策和實施時間減少到幾分鐘至幾秒鐘。戰區作戰管理核心系統主要包括:(1)通信系統(communications system)。美軍將衛星通信系統和戰術信息分發系統組合起來,使指揮控制中心可以通過衛星通信系統與裝備有戰術信息分發系統的作戰單元互聯互通。此外,還將無人機作為衛星通信系統和戰術信息分發系統之間的中繼點,有效增強了系統的通信能力。(2)應急戰區自動計劃系統(contingency theater automated planning system,CTAPS)是聯合特遣司令部的計劃和執行工具,聯合空戰中心利用該系統自動制定、分發和執行ATO,並對空中交戰活動進行管理,其用戶包括聯合空中部隊司令部、各軍種空中部隊及飛行部隊。CTAPS與戰區作戰管理系統中的其他系統以及陸軍戰術指揮控制系統(army tactical command and control system,ATCCS)、海軍的聯合海上指揮信息系統(joint maritime command information system,JMCIS)、海軍陸戰隊的先進戰術空中指揮控制系統(advanced tactical air command and control system,ATACCS)以及北約防空系統連接,生成和分發ATO並對空域進行指揮和控制。(3)作戰情報系統(combat intelligence system,CIS)是美國空軍的標準化自動情報處理系統,用於多源情報自動接收、處理、分發,支持空戰計劃制定和任務執行。聯隊指揮和控制系統(wing command and control system,WCCS)安裝在聯隊作戰中心(Wing Operations Center,WOC),負責自動接收、分析、確認、分發ATO/ACO並對ATO/ACO的執行情況進行監控。WCCS具備指揮作戰、氣象、情報、維護和保障等聯隊的能力。

發展需求與構想

發展需求

作戰管理系統發展的背景為:(1)適應未來作戰樣式轉變的需要。未來戰爭呈現出分佈式、無人化、智能化等特徵。導彈、無人機、潛航器、無人戰車等裝備逐步成為戰爭主角,集群作戰成為主要樣式,“制智權”將登上戰爭舞臺,要求指揮信息系統必須具備自主性。(2)體形對抗的必然要求。未來作戰是體系與體系的對抗,要求網絡信息體系必須縱覽敵、我、環境全要素,橫跨陸、海、空、天、電以及信息、能量全領域,要求指揮信息系統必須具備全要素、全系統、全流程綜合管控能力。(3)科學技術發展的必然。量子力學、區塊鏈、人工智能等技術賦予“雲計算、物聯網、大數據”新的形態和能力,為作戰管理系統的發展提供了技術支撐。

作戰管理系統發展的動因為:(1)適應作戰體系要素龐多的需求,未來作戰呈現出偵、籌、控、抗、打、保諸要素構成複雜、狀態多、環節多、規模大,敵、我、友、環境約束條件多等特點;(2)適應作戰空間廣域覆蓋的需求,未來網絡化作戰,系統分佈廣、作戰空間廣,涉及陸、海、空、天、電全域全維;(3)適應打擊時間敏感目標快的需要,未來作戰時空窗口極度壓縮,進入讀“秒”的時代,自主交戰、自動接戰將成為主要交戰方式;(4)適應未來指揮方式精準的需要,精確指揮、精確交戰、精確保障成為必然要求。

管理方式

作戰管理的主體是由指揮員和指揮機構組成的“組織”。作戰管理的客體與環境類型包括敵(目標等)、我(部隊、裝備、陣地等)、友(部隊、裝備、陣地等)、環境(自然環境、人文環境等);要素包括偵、籌、控、抗、打、保等;範圍包括人、裝、組織及部署、訓練、交戰等;內容包括信息、資源、能量等;領域包括物理域、信息域、認知域、社會域以及時域、空域、頻域、能域等;時機包括平時與戰時。作戰管理流程以時間為主軸,均按照觀察、判斷、決策、行動(observe-orient-decide-act,OODA)環來運行,具體為:平時主要是收集、分析、建模和訓練;戰時則主要是監視、瞭解、決定和交戰。作戰管理系統的狀態包括了研發、更新、維護、訓練、值班和交戰等。

體系結構

作戰管理系統採用“雲+網+端”的技術架構,實現“三個分離”和“六化”。其中,三個分離即應用與服務分離、服務與管理分離、管理與網絡分離;六化即應用組織化、組織服務化、服務構件化、構件平臺化、平臺虛擬化和虛擬泛在化。具體講,“雲”主要實現匯聚知識、匯聚算法、匯聚資源,提供管理和應用兩類服務。管理服務主要由作戰管理引擎實現,應用服務主要包括力量管理、資源管理、行動管理、戰場管理、知識管理和能量管理等。“網”主要是為信息傳輸交換提供支撐。“端”主要為指揮決策、部隊行動、武器交戰提供應用服務,主要形式包括應用於各級固定指揮機構的固定式終端、應用於移動指揮平臺的移動式終端、應用於分隊或單兵的便攜式終端和應用於武器平臺和彈藥的嵌入式終端。服務對象涵蓋指揮平臺、傳感器平臺、武器平臺和保障系統。作戰管理系統在體系結構方面的主要特徵:在組織即服務(Organization asa service,Oaas)層面具有可重構、可擴展、可自愈等特徵;在軟件即服務(Software as a service,Saas)層面具有定製化、服務化、智能化等特徵;在數據即服務(Data as a service,Daas)層面具有可融合、可預測、可同步等特徵;在平臺即服務(Platform as a service,Paas)層面具有構件化、模塊化、平臺化等特徵;在設施即服務(Infrastructure as a service,Laas)層面,具有虛擬化、泛在化、多樣化等特徵。


作戰管理系統研究

基於體系的作戰管理系統體系結構

主要功能

1)服務層

力量管理由管理單平臺向管理集群拓展。隨著無人作戰平臺的廣泛使用,集群作戰、蜂群作戰將逐步成為主要作戰樣式。要求作戰管理系統應當具備集群管理能力。美國國防高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)先後啟動了“進 攻 性 蜂群 戰 術(offensive swarm- enabled tactics,OFFSET)”“忠誠僚機(loyal wingman,LW)”等項目,特別是“分佈式作戰管理(distributed battle management,DBM)”項目,據美國《航空週刊與空間技術》2018年3月15日報道,該項目已進入第3階段。其發展背景是解決美軍未來有人/無人作戰編組在強對抗環境中的自主作戰問題。能力目標是分佈式有人/無人編組以及自適應規劃和控制。重點裝備主要包括“反介入實時任務管理系統”(ARMS)及“網絡對抗環境態勢理解系統”(consensus)。該項目已於2017年9月完成空對空任務試驗,計劃2018年7月開展空對地任務模擬演習,2019年7月完成項目。

資源管理由分立管理向集成管理轉變。為應對強體系對抗作戰環境,分佈式作戰已成為未來作戰編組和作戰樣式的新趨勢,美軍先後提出了“分佈式殺傷”“分佈式防禦”等新的作戰概念,其主要特點是由基於單一功能節點的分佈,向基於多能節點的分佈轉變,即作戰編組中每個分佈式單元不再是隻具有單一功能,而是儘可能具備偵、控、抗、打等多項功能,並能夠相互協同,從而實現A瞄B打等新的作戰樣式,從而有效飽和敵方作戰能力,提高己方的生存和作戰能力。這就要求作戰管理系統必須具備集中管控分佈式作戰資源的能力。

行動管理由發射後不管向“人在迴路”管控拓展。為提高己方作戰體系的戰場環境適應性,軍事強國作戰平臺均廣泛加裝了武器平臺數據鏈,具備了與運動或飛行中武器裝備的交互與控制能力,這對作戰管理系統提出了新的更高的要求。例如,美軍戰斧巡航導彈作戰系統(tomahawk weapon system,TWS)就集成了地理空間情報、資源保障、任務規劃、信息分發、指揮控制、武器控制等系統,極大提高了打擊時間敏感目標的能力。系統部署在戰區任務規劃中心(Theater Mission Planning Center,TMPC)、巡航導彈支持機構(Cruise Missile Support Agency,CMSA)、戰斧打擊任務規劃 單 元(Tomahawk Strike Mission Planning Center,TSMPC)、航母海上規劃系統(Afloat Planning System,APS)、發射單元、指揮控制節點以及實驗室和訓練機構。

戰場管理由管理自己向管理對手、管理環境拓展。未來作戰對戰場管理提出了新的挑戰:(1)戰場空間擴大,從平面到立體,從有形到無形,從戰區到全球;(2)交戰時間壓縮,表現為平時長時間的準備、戰時快速響應;(3)精確性要求提高,由於精確制導武器成為戰爭的主角,失之毫釐將導致謬以千里;(4)對抗形成迷霧,奪取制信息權成為戰爭先導。上述挑戰對戰場管理提出了新的要求:(1)戰場管理的範疇,既包括己方陣地,也包含公域,甚至包括敵方目標地域;(2)戰場管理要素既包括對部隊、裝備、陣地的管理,又包括對時間、空間信息的管理;(3)戰場管理的空間既包括物理設施管理,又包括電磁領域的管理;(4)戰場管理的信息,既包括陣地管理信息,又包括精確制導武器作戰保障信息。因此,對戰場管理來講:(1)進行主動設計,對己方戰場(含合作方)要搞好設計和預置,對敵方空間(非合作方)要搞好信息積累和實時監視;(2)採用先進技術,採用雲計算、物聯網、大數據及人工智能等新技術,借鑑區塊鏈模式,推進數字化戰場建設;(3)優化體系結構,確保各作戰要素在戰場空間即插即用;(4)要統一標準規範,統一時空基準、統一信息格式、統一接口規範、統一信息展現。

著名的技術調查顧問公司TechNavio出版的《戰場管理系統的全球市場2016—2020》對戰場管理系統的定義為“戰場管理系統BMS(battlefield management systems)是為了提供軍隊的各部隊共同作戰圖COP(common opertation picture),強化部隊的決策技術,規劃籌劃用的合作工具”。其要素上包含戰場傳感器、決策支持系統、指揮控制通信、空間控制與支持、電子戰系統和防空反導系統等。BMS最初是美軍為特種作戰指揮而研製的,已在國外陸軍中廣泛應用。主要用於陸軍單兵、分隊和平臺實時掌握戰場態勢、協助導航定位、進行敵我識別,以便進行合理決策和遂行戰鬥任務。戰場管理的途徑當前主要是實現數字化,美陸軍數字化辦公室主任裡格比認為,“數字化戰場是運用信息技術,在整個戰場空間應用信息技術及時地獲取、交換並使用數字式信息,以分別滿足決策者、戰鬥人員和保障人員的需要,使其能清楚而且準確地掌握計劃制定與實施所必需的作戰空間內的情況”。戰場管理的主要作用一是擴大戰場空間,縮短反應時間;二是破除戰爭迷霧,實現戰場透明;三是融合戰場要素,統一態勢感知。隨著作戰形態的變化和技術的不斷髮展,數字化戰場將逐步向智慧戰場過渡。

知識管理由管理數據向管理知識拓展。

2004年,美國的保羅提出了知識中心戰的概念。隨後2008年,美國陸軍發佈知識管理條令,將知識管理描述為“為促進環境理解和決策制定而採取的創造、組織、應用和分發知識的一系列活動。”並將其定義為KM=(P+K)S,其中,P表示人,K表示知識,S表示分享。知識管理的過程包括設計、開發、實施、實驗和評估。知識管理的層次由低到高依次為數據、信息、知識和智慧。知識管理的水平依賴於人工智能技術的發展,推動其從運算智能逐步向感知智能、認知智能發展。與此同時,知識管理領域也逐步由物理域、信息域向認知域、社會域拓展,從而為指揮決策、部隊行動和武器打擊提供智能化知識服務。

能量管理由程序化管理向自適應管理轉變。過去的作戰管理系統主要管控的是信息流,未來將逐步向管理物質流甚至能量流拓展。即以作戰管理為手段,實現信息流、物質流、能量流一體管控,以信息流控制物質流和能量流。其中,信息流是作戰管理的核心手段,而通過物質流管控可實現作戰資源的合理有序調度,通過能量流管控則可實現能量的按需釋放,從而實現智能感知、在線規劃、按需釋能。現代作戰體系中,圍繞毀傷、機動、導航、保障等需求,廣泛使用機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能、光能等多種能量。傳統的能量管理是程序化的,即能量釋放的時機、空間、當量是事先規劃好的,存在體系對抗條件下戰場適應性差的問題。未來智能化作戰迫切需要作戰體系能夠根據戰場環境適時、適地、適量釋放能量。例如傳統的導彈武器,其彈道是固定的,導彈是按照程序飛行的,能量管理採用固定的程序化方式。隨著多目標打擊、動態目標打擊等作戰樣式的出現,以及導彈突防等需求的日益迫切,導彈武器逐步從末段機動、中段機動向全程機動發展。導彈武器作為作戰體系的核心節點,有必要將其能量管理納入到整個作戰體系當中實施一體化動態實時管控。當前,固體變推力發動機、固體雙脈衝發動機、固體姿軌控發動機等固體能量管理發動機技術不斷取得突破,能夠在發動機工作過程中有效控制發動機能量輸出,根據需求分配發動機能量,實現推力大小、方向及間隔的實時可調。美軍末端低層反導系統“愛國者-III”和中段反導系統“標準-III”的導彈均選用了固體雙脈衝發動機,以滿足打擊高速移動目標彈頭姿態控制的需要,這實際上為作戰管理系統的末端控制提供了有效方法和手段,需要解決的是其“入網”問題,以使其能夠實時引入外部信息,並在必要時可以接受地面指揮站的控制。另外,導彈武器的飛行、制導、突防、毀傷均需要能量,而一枚導彈的能量是固定的,通過對導彈能量的最優化調配,可實現其作戰效能的最大化。

運維管理由基於規則向基於“算法”(algorithm)拓展。傳統作戰管理的核心是基於事先制定的作戰規則。但是未來信息化戰爭不可能各種情況下事事窮盡,戰場信息也不可能做到完備和可信,這就要求運維管理具有智能性,能夠根據千變萬化的實時戰場環境,正確地做出決策併合理地調度作戰資源。2017年4月26日,美國國防部副部長羅伯特·沃克簽發了關於成立“算法戰跨職能小組”(algorithm warfare cross-functional team,AWCFT)的備忘錄,目的是通過設立該機構,推動美國國防部加速融入大數據、人工智能及機器學習等關鍵技術。以導彈打擊體系為例,通過智能運維管理,可實現由固定網絡向動態路由轉變、由預先裝訂向在線規劃轉變、由程序機動向智能飛行轉變、由固定任務向動態分配轉變。另外,在系統管理上也要由建、管、訓、用分離向一體化管理轉變。建要螺旋式更新、管要綜合式管控、訓要仿真式訓練、用可自主式交戰。

2)網絡層

由基於信息網向基於物聯網、智聯網拓展。所謂物聯網,簡而言之就是基於信息網絡,將聯接對象由信息節點拓展為系統內所有物理對象的網絡。所謂智聯網,可以簡單理解為物聯網+人工智能,即基於人工智能技術,具備較高智能化水平的物聯網。

3)用戶端

模式上由單一模式向多種模式拓展。由艦船、飛機等平臺式用戶端向單兵系統、車載系統、平臺系統、固定系統(固定指揮機構)等多種形式拓展。

接口上由人機手工模式向腦機融合模式轉變。近期重點開發“人件”(humanware)式人機接口,下一步,基於人工智能技術開發“溼件”(wetware)式腦機接口,進一步提高智能化水平。

關鍵技術

作戰管理系統的關鍵技術包括態勢評估與預測技術、作戰時空分析技術、在線實時規劃技術、作戰資源管控技術和作戰管理引擎技術等5類。其中,態勢評估與預測技術主要包括基於大數據的態勢生成、多源目標協同識別和威脅判斷、戰場資源消耗預測、戰場態勢預測等,作戰時空分析技術主要包括探測時空窗口分析、交戰時空窗口估計、保障時空窗口計算和時空衝突消解等,在線實時規劃技術主要包括條件智能識別、規則自動生成、要素快速匹配、效果在線評估和再次任務規劃等,作戰資源管控技術主要包括能量一體化管控、傳感器資源調度、火力資源調度和通信資源調度等,作戰管理引擎技術主要包括大規模知識圖譜構建技術、作戰管理描述與建模技術、自學習智能推理技術、實時消息總線技術和複雜系統自適應調度技術等。

管理學大師彼得·德魯克認為:“管理是一種工作,它有自己的技巧、工具和方法;管理是一種器官,是賦予組織以生命的、能動的、動態的器官;管理是一門科學,一種系統化的併到處適用的知識;同時管理也是一種文化。”同樣,作戰管理也是一種技術,更是一種文化、一種模式、一種理念。而作戰管理系統則是一個開放的複雜系統,是現代化作戰體系的核心。新技術將不斷賦予其新的活力,促進其不斷地完善和發展。(責任編輯 王志敏)

參考文獻(略)

作戰管理系統研究

趙國宏,複雜飛行器系統仿真重點實驗室,研究員,研究方向為系統工程、體系結構、任務規劃。

注:本文發表於《科技導報》2019 年第13期,敬請關注。


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