今日薦文
今日薦文的作者為中國電子科學研究院專家 喬永傑， 王欣九， 孫亮。 本篇節選自論文《陸軍指揮所模型自主生成作戰計畫時間參數的方法》，
摘 要：本文提出了一種在陸軍指揮對抗類比訓練系統中， 指揮所模型自主生成作戰計畫時間的方法。 以往的人機對抗過程， 需要大量人力來完成類比對抗訓練中作戰時間和計畫生成， 耗費高、時間長且不靈活。 不利於基層單位大規模的開展訓練。 相比以往方法， 本文提出的方法提高了系統的自動化和智慧化水準， 從而節省了大量的人力和時間成本。
引 言
陸軍指揮對抗類比訓練系統是實現訓練革命的主要物質基礎， 主要由指揮控制、導調控制、訓練評判、音視頻、模型等軟、硬體組成。 陸軍戰術指揮員、各參謀人員通過陸軍指揮對抗類比訓練系統的訓練，1. 背景
陸軍指揮對抗模擬訓練包括人人對抗、人機對抗2種方式。 目前實現的系統多支援人人對抗方式， 即一方為受訓學員， 另一方由富有經驗的教員或受訓人員充當， 雙方人員利用陸軍指揮對抗類比系統提供的平臺， 完成對抗。 在人人對抗方式下， 人工充當訓練對手時的計畫套路單一、易陷入定勢；人工籌畫時間長， 單訓練科目時間需多天才能完成， 訓練時長較長。 人工充當對手訓練方式下， 指揮機構規模需與真實情況保持一致。 需要場地、電腦及相應的網路、音視頻設備等硬體支撐方可完成。在人機對抗方式下，
在人機對抗過程中， 需要陸軍指揮所模型快速有效地得出機動、射擊、電子干擾等不同作戰行動的決策， 優化得出時間、兵力約束條件下的作戰決策， 即電腦生成兵力要求。 電腦生成兵力要求是指揮所模型完成兵力編組、智慧選擇作戰規則、實施智慧化決策的基礎。
1.1 現有方法的分析和評估目前電腦生成兵力的難點集中在高級智慧建模技術， 包括單元模擬實體的即時任務規劃、作戰決策以及多主體的協調與協作等， 雖然採用了人工智慧技術、基於Agent的建模方法、動態規劃方法，
相關背景技術多側重于對於陸軍指揮對抗模擬訓練中連排級的戰術動作進行智慧決策， 很少提及指揮所模型如何自動生成和優化作戰計畫的技術方案。
此外， 楊瑞平等曾提出案例與規則相結合的方法， 此方法按照案例為主、規則為輔的方法進行任務匹配， 在操作過程中， 首先需要按照當前問題的特徵檢索案例庫， 故此方法首先需要案例庫的建立。 若無案例庫， 則需要根據經驗形成的規則庫選擇戰法。
在有限狀態機和有色Petri網相結合的方法方面， 通過有限自動機和有色Petri網可以在任務規劃階段， 支持劃分作戰時節， 但對於如何生成和優化在給定時間、兵力約束下作戰計畫的技術問題，
通過有限自動機方法無法生成和優化作戰計畫， 僅能完成已經生成的作戰計畫形式化描述， 正如楊瑞平等提出， 基於有限自動機方法完成行為決策的缺陷有：
（1）構建大型機時， 有限狀態機的設計非常複雜；
（2）對相關領域的知識表示成各個獨立的狀態並對各狀態轉換進行定義的過程非常複雜；
（3）實現的行動模型難以實現複雜的推理過程。
綜上所述， 基於有限自動機方法， 無法支援電腦模型生成和優化基於戰場態勢動態變化條件， 滿足時間、兵力等約束條件下的作戰計畫。
有色Petri網方法需要在預先給定事件表的基礎上描繪出系統， 並根據轉移點火和權杖的移動實現系統的動態運行，得出系統的運行時序。無法生成和優化在給定作戰規則、給定任務完成時限、給定兵力等約束條件下指揮所實體模型的作戰計畫，同樣無法得出戰場態勢變化條件下，滿足任務完成時限時間、給定兵力編組等約束下的作戰計畫。
2 基於計畫評審技術（PERT）方法的模型
2.1 PERT網路PERT，即計畫評審技術，是Program Evaluation and Review Technique的縮寫，最初由美國海軍於1957年提出，用於支持其當時正在進行的北極星核潛艇研製計畫。PERT是一種廣泛應用於專案管理中的統計工具，其網路為一種類似流程圖的箭線圖，在描繪出專案包含的各種活動先後次序的同時，也給出了每項活動的時間、成本等資訊。在建立了活動間確定的先後關係的基礎上，通過允許活動時間服從一定概率分佈這一手段，PERT方法很好的解決了項目中每項活動時間受不確定因素影響這一問題。
一個典型的PERT網路通常由節點和有向邊組成，可表示為P=（N,A）。每個節點表示狀態，每條有向邊表示活動。
2.2 實施方案設計
結合PERT方法，本文提出計算指揮所實體自動生成作戰計畫的時間參數方法，初步使指揮所實體具備了智慧作戰籌畫能力，實現了陸軍指揮對抗類比訓練系統支援智慧性人機對抗功能，克服了指揮所實體模型缺乏智慧生成作戰計畫、選取計畫的技術缺陷，完成了指揮對抗類比訓練由人人對抗方式到人機對抗方式的躍升。
圖 1 類比訓練流程
（方案具體步驟略）
3. 實例及比較
例如選取某模型伺服器中的陸軍合成營指揮所模型，此陸軍合成營需要完成攻取某高地要塞的任務。合成營的初始兵力包括炮兵連模型、坦克連模型、高炮連模型、工兵排模型、陸航直升機模型，預備兵力模型規模與初始兵力相同。按照第二節模型，分析如下：（1） 從模型伺服器的時統單元讀取當前系統時鐘為模擬時刻+1:20，讀取
當前的作戰階段為進攻階段，作戰時節為抵近攻佔地域時節，作戰任務從A點起始，機動至B點地域。
（2） 從模型伺服器讀取當前裝甲兵、炮兵、防空兵、工兵、陸航等合成
部隊的初始兵力編組表、當前兵力損耗狀態表。初始兵力編組表的資料項目包括兵力的編號、兵力規模、兵力人數、兵力裝備型號與數量、毀傷能力指數、兵力部署地理位置。當前兵力損耗狀態表包括各兵種裝備毀傷型號、毀傷程度、人數的傷亡數量。
（3） 從模型伺服器讀取當前敵情表。當前敵情表的資料項目包括敵兵力的
編號、兵力規模、兵力人數、兵力裝備型號與數量、敵毀傷能力指數、敵兵力部署地理位置。
（4） 根據步驟4的指數計算公式計算得出我方火力指數W=150，戰鬥力
指數Q=185；敵方火力指數W=120，戰鬥力指數Q=168。
（5） 根據敵我雙方兵力戰鬥力指數，對當前作戰時節進行修正。由於我方戰鬥力指數占優，且當前處於作戰時節進攻階段，可以完成進攻，故無需調整。
（6） 根據當前作戰階段、作戰時節、作戰任務，查模型伺服器中的任務時限表得出當前作戰任務的完成時限。本次作戰時節的任務完成時限為0.4小時，即24分鐘。
（7） 根據當前作戰時節、作戰任務，生成並寫入到模型伺服器中的工作時序表。工作時序表字段包括工作項序號、工作項標號、工作項內容、緊前工作項、工作項所需時間5項。格式示例如表2所示。
表2 工作時序表
（8） 根據當前作戰任務，映射讀取完成各工作項的所需時間、各工作項
之間的依賴關係（緊前、緊後關係）。
圖 2 流程時間網路
（9） 根據統籌法計算得出任務完成時間、各工作項的時間參數。
1．任務完成時間：
通過步驟7的公式，計算得出任務完成時間為27分鐘。
2．各工作項的時間參數：
圖 3 工作時間參數
此外，關鍵路徑為：
圖 4 關鍵路徑
（10） 由於任務完成時間（27分鐘）大於任務完成時限（24分鐘）,故執行上述方案中的步驟十六。
（11） 改變陸航直升機編隊的架數，由原來2架變為1架，則第2項工作項的降低完成偵察的時間由原來5分鐘變為2分鐘。按照方案中的步驟7進行計算，新的工作時序表如下：
表3 工作時序表
（12） 根據當前作戰任務，映射讀取完成各工作項的所需時間、各工作項
之間的依賴關係（緊前、緊後關係）。
圖 5 工作邏輯關係
（13） 根據統籌法計算得出任務完成時間、各工作項的時間參數。
1．任務完成時間：
通過步驟7的公式，計算得出任務完成時間為24分鐘。
2．各工作項的時間參數：
圖 6 工作時間參數
此外，關鍵路徑如下：
圖 7 工作關鍵路徑
（14） 比較任務完成時限、任務完成時間。由於此時任務完成時間（24分鐘）=任務完成時限（24分鐘），故當前作戰計畫可以支持完成任務。
（15） 向模型伺服器寫入最終部隊編組表、作戰計畫（即任務時間參數表），指揮所模型根據作戰計畫時間參數，驅動陸航直升機、炮兵、裝甲兵、工兵、防空兵等實體模型執行。
結 論
本方法不需要額外的輔助人員來控制指揮所實體模型，與傳統的人工充當訓練對手相比，減少了訓練所需的輔助人員和輔助裝置；指揮所實體模型的智慧性大幅提高，實現了指揮對抗訓練中由傳統的人人對抗方式轉變到人機對抗方式；此外在人機對抗方面，電腦生成計畫能夠減少人工充當訓練對手時的計畫套路單一、易陷入定勢的問題。本方法具有訓練時間短、佔用硬體少、動態反應快等相應的優點，具體包括以下3個方面。（1）訓練時間短：支援陸軍作戰類比訓練系統從人人對抗應用方式躍升到人機對抗應用方式。在電腦環境為Intel® Core i5 6500 4GB記憶體下計算時，陸軍合成營指揮所實體模型的行動計畫生成時間<0.1s。與人工籌畫方式比較，具有行動計畫生成時間短、實現簡單的特點。由電腦自動計算作戰計畫時間參數，充分挖掘了電腦的計算優勢，與人工計算方式相比，提高了作戰計畫時間參數生成的速度，並有效彌補了人工充當對手時的籌畫時間長，單訓練科目時間需多天才能完成的缺點，大幅減少了訓練時長。使訓練系統可在單位時間內培訓更多的學員，提高了訓練系統的利用率，有效降低了訓練的運行維護費用，減少了訓練系統的經濟成本。
（2）佔用硬體少：在人工充當對手訓練方式下，陸軍合成營指揮機構規模需與真實情況保持一致。指揮機構需要場地、電腦和相應的網路、音視頻設備等硬體支撐，通過本方法，使得1台電腦即可扮演受訓合成營的對手，減少了人力耗費和電腦數量，有效降低了訓練成本。
（3）動態反應快：減少了人工充當對手訓練方式下，人工制定的作戰計畫易陷入定勢，導致作戰套路單一、缺乏變化，本方法使得訓練內容更加豐富和科學，並可快速出題與動態反應，從而促進了受訓學員的應變能力、輔助決策能力，提高了學員的訓練效果。
參考文獻：[1]. 黃文清.作戰模擬理論與技術[M]. 北京：國防工業出版社. 2011.
[2]. 郭齊勝, 楊立功, 楊瑞平. 電腦生成兵力導論[M]. 北京：國防工業出版社出版. 2006.
[3]. 楊瑞平, 趙東波, 郭齊勝, 曾令卓. 指揮實體任務規劃建模研究[J]. 系統模擬學報, 2006.18(12): 3338-3345.
[4]. L Zhang, L Falzon, M Davies, I Fuss. On Relationships between Key Concepts of Operational Level Planning[J]. Travel Trade Gazette UK& Ireland. 2003.
[5]. L Zhang, B Mitchell, L Falzon, M Davies, LM Kristensen. Model-based Operational Planning Using Colored Petri Nets[J]. Proc of CPN Workshop. 2001, 222: 635- 642.
[6]. 楊瑞平, 黃曉冬. 電腦生成兵力輔助決策方法及應用[M]. 北京：電子工業出版社. 2011.
《 召 集 令 》
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並根據轉移點火和權杖的移動實現系統的動態運行，得出系統的運行時序。無法生成和優化在給定作戰規則、給定任務完成時限、給定兵力等約束條件下指揮所實體模型的作戰計畫，同樣無法得出戰場態勢變化條件下，滿足任務完成時限時間、給定兵力編組等約束下的作戰計畫。2 基於計畫評審技術（PERT）方法的模型
2.1 PERT網路PERT，即計畫評審技術，是Program Evaluation and Review Technique的縮寫，最初由美國海軍於1957年提出，用於支持其當時正在進行的北極星核潛艇研製計畫。PERT是一種廣泛應用於專案管理中的統計工具，其網路為一種類似流程圖的箭線圖，在描繪出專案包含的各種活動先後次序的同時，也給出了每項活動的時間、成本等資訊。在建立了活動間確定的先後關係的基礎上，通過允許活動時間服從一定概率分佈這一手段，PERT方法很好的解決了項目中每項活動時間受不確定因素影響這一問題。
一個典型的PERT網路通常由節點和有向邊組成，可表示為P=（N,A）。每個節點表示狀態，每條有向邊表示活動。
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結合PERT方法，本文提出計算指揮所實體自動生成作戰計畫的時間參數方法，初步使指揮所實體具備了智慧作戰籌畫能力，實現了陸軍指揮對抗類比訓練系統支援智慧性人機對抗功能，克服了指揮所實體模型缺乏智慧生成作戰計畫、選取計畫的技術缺陷，完成了指揮對抗類比訓練由人人對抗方式到人機對抗方式的躍升。
圖 1 類比訓練流程
（方案具體步驟略）
3. 實例及比較
例如選取某模型伺服器中的陸軍合成營指揮所模型，此陸軍合成營需要完成攻取某高地要塞的任務。合成營的初始兵力包括炮兵連模型、坦克連模型、高炮連模型、工兵排模型、陸航直升機模型，預備兵力模型規模與初始兵力相同。按照第二節模型，分析如下：（1） 從模型伺服器的時統單元讀取當前系統時鐘為模擬時刻+1:20，讀取
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（2） 從模型伺服器讀取當前裝甲兵、炮兵、防空兵、工兵、陸航等合成
部隊的初始兵力編組表、當前兵力損耗狀態表。初始兵力編組表的資料項目包括兵力的編號、兵力規模、兵力人數、兵力裝備型號與數量、毀傷能力指數、兵力部署地理位置。當前兵力損耗狀態表包括各兵種裝備毀傷型號、毀傷程度、人數的傷亡數量。
（3） 從模型伺服器讀取當前敵情表。當前敵情表的資料項目包括敵兵力的
編號、兵力規模、兵力人數、兵力裝備型號與數量、敵毀傷能力指數、敵兵力部署地理位置。
（4） 根據步驟4的指數計算公式計算得出我方火力指數W=150，戰鬥力
指數Q=185；敵方火力指數W=120，戰鬥力指數Q=168。
（5） 根據敵我雙方兵力戰鬥力指數，對當前作戰時節進行修正。由於我方戰鬥力指數占優，且當前處於作戰時節進攻階段，可以完成進攻，故無需調整。
（6） 根據當前作戰階段、作戰時節、作戰任務，查模型伺服器中的任務時限表得出當前作戰任務的完成時限。本次作戰時節的任務完成時限為0.4小時，即24分鐘。
（7） 根據當前作戰時節、作戰任務，生成並寫入到模型伺服器中的工作時序表。工作時序表字段包括工作項序號、工作項標號、工作項內容、緊前工作項、工作項所需時間5項。格式示例如表2所示。
表2 工作時序表
（8） 根據當前作戰任務，映射讀取完成各工作項的所需時間、各工作項
之間的依賴關係（緊前、緊後關係）。
圖 2 流程時間網路
（9） 根據統籌法計算得出任務完成時間、各工作項的時間參數。
1．任務完成時間：
通過步驟7的公式，計算得出任務完成時間為27分鐘。
2．各工作項的時間參數：
圖 3 工作時間參數
此外，關鍵路徑為：
圖 4 關鍵路徑
（10） 由於任務完成時間（27分鐘）大於任務完成時限（24分鐘）,故執行上述方案中的步驟十六。
（11） 改變陸航直升機編隊的架數，由原來2架變為1架，則第2項工作項的降低完成偵察的時間由原來5分鐘變為2分鐘。按照方案中的步驟7進行計算，新的工作時序表如下：
表3 工作時序表
（12） 根據當前作戰任務，映射讀取完成各工作項的所需時間、各工作項
之間的依賴關係（緊前、緊後關係）。
圖 5 工作邏輯關係
（13） 根據統籌法計算得出任務完成時間、各工作項的時間參數。
1．任務完成時間：
通過步驟7的公式，計算得出任務完成時間為24分鐘。
2．各工作項的時間參數：
圖 6 工作時間參數
此外，關鍵路徑如下：
圖 7 工作關鍵路徑
（14） 比較任務完成時限、任務完成時間。由於此時任務完成時間（24分鐘）=任務完成時限（24分鐘），故當前作戰計畫可以支持完成任務。
（15） 向模型伺服器寫入最終部隊編組表、作戰計畫（即任務時間參數表），指揮所模型根據作戰計畫時間參數，驅動陸航直升機、炮兵、裝甲兵、工兵、防空兵等實體模型執行。
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本方法不需要額外的輔助人員來控制指揮所實體模型，與傳統的人工充當訓練對手相比，減少了訓練所需的輔助人員和輔助裝置；指揮所實體模型的智慧性大幅提高，實現了指揮對抗訓練中由傳統的人人對抗方式轉變到人機對抗方式；此外在人機對抗方面，電腦生成計畫能夠減少人工充當訓練對手時的計畫套路單一、易陷入定勢的問題。本方法具有訓練時間短、佔用硬體少、動態反應快等相應的優點，具體包括以下3個方面。（1）訓練時間短：支援陸軍作戰類比訓練系統從人人對抗應用方式躍升到人機對抗應用方式。在電腦環境為Intel® Core i5 6500 4GB記憶體下計算時，陸軍合成營指揮所實體模型的行動計畫生成時間<0.1s。與人工籌畫方式比較，具有行動計畫生成時間短、實現簡單的特點。由電腦自動計算作戰計畫時間參數，充分挖掘了電腦的計算優勢，與人工計算方式相比，提高了作戰計畫時間參數生成的速度，並有效彌補了人工充當對手時的籌畫時間長，單訓練科目時間需多天才能完成的缺點，大幅減少了訓練時長。使訓練系統可在單位時間內培訓更多的學員，提高了訓練系統的利用率，有效降低了訓練的運行維護費用，減少了訓練系統的經濟成本。
（2）佔用硬體少：在人工充當對手訓練方式下，陸軍合成營指揮機構規模需與真實情況保持一致。指揮機構需要場地、電腦和相應的網路、音視頻設備等硬體支撐，通過本方法，使得1台電腦即可扮演受訓合成營的對手，減少了人力耗費和電腦數量，有效降低了訓練成本。
（3）動態反應快：減少了人工充當對手訓練方式下，人工制定的作戰計畫易陷入定勢，導致作戰套路單一、缺乏變化，本方法使得訓練內容更加豐富和科學，並可快速出題與動態反應，從而促進了受訓學員的應變能力、輔助決策能力，提高了學員的訓練效果。
參考文獻：[1]. 黃文清.作戰模擬理論與技術[M]. 北京：國防工業出版社. 2011.
[2]. 郭齊勝, 楊立功, 楊瑞平. 電腦生成兵力導論[M]. 北京：國防工業出版社出版. 2006.
[3]. 楊瑞平, 趙東波, 郭齊勝, 曾令卓. 指揮實體任務規劃建模研究[J]. 系統模擬學報, 2006.18(12): 3338-3345.
[4]. L Zhang, L Falzon, M Davies, I Fuss. On Relationships between Key Concepts of Operational Level Planning[J]. Travel Trade Gazette UK& Ireland. 2003.
[5]. L Zhang, B Mitchell, L Falzon, M Davies, LM Kristensen. Model-based Operational Planning Using Colored Petri Nets[J]. Proc of CPN Workshop. 2001, 222: 635- 642.
[6]. 楊瑞平, 黃曉冬. 電腦生成兵力輔助決策方法及應用[M]. 北京：電子工業出版社. 2011.
《 召 集 令 》
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1，有學術水準：一定的專業學術水準是必須的！
2，有獨到思想：具深度，廣度，銳度者為最佳！
3，內容範疇：自然科學，社會科學等等不設限！
4，資訊或翻譯類文章：符合上述條件的均可以。
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