基于人机交互的装备保障仿真推演系统研究背景及意义分析

    梁精睿 曹军海

    摘 要：一体化联合作战指挥的要求逐渐加深，专业人才以及配套的优化评估程序的缺乏情况随之日益严峻。因此，这就需要建立一套完备的装备保障业务仿真推演体系，实现对人以及现有体制进行训练、评估以及改进。通过对国内外的装备保障领域相关资料的收集研究，从人在环装备保障仿真推演系统的研究背景、目的及意义入手进行分析，为后续研究打下基础。

    关键词：人机交互；装备保障；仿真系统

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.150

    0 引言

    随着战争形势的逐渐变革，现代战争由以前的单一军兵种作战演变成为多军兵种、多装备的战争，其实质不同的装备体系之间的对抗。在对抗的同时，与之配套的一体化的联合保障体系也是部队所急需的。为了一体化装备保障可以稳定高效地进行活动，就要对人员进行科学合理的训练以及对体系进行较为准确评估，这就需要建立一套装备保障业务仿真推演的体系来解决这个问题。

    近几年来，国内外的相关研究数量众多，但多数均为单一的保障系统流程仿真，只是对一体化保障的系统进行建模，很少有加入有人的环境，仿真也均多为集中式仿真，这样不但影响仿真效率，并且也不便于对保障系统中每个职责岗位进行训练、评估。因此，需要进行深入开展基于人机交互的装备保障仿真推演的研究。

    本文通过介绍并分析了基于人机交互的装备保障仿真推演系统的研究背景、目的及意义，阐述了装备保障仿真推演领域加入人机交互的必要性，为后续研究提供参考。

    1 人机交互装备保障仿真推演系统研究背景

    随着当前世界各国军队信息化程度的不断加深，现代战争的作战形式也随着发展改变，逐渐向着更加具有信息化色彩的一体化联合作战发展[1]。一体化联合作战体现的是装备之间的合力对抗，也是对我军装备保障领域提出的更新的、更加严酷的挑战。在信息化条件下的装备保障训练，是以信息技术为支撑，在新形势战争条件下产生的需求[2]。因此，以装备一体化为目的，以专业保障与综合保障为基础，建立新的装备保障训练评估形式以及装备保障模型是得以形成高效的装备保障系统的迫切需求，也是提高我军整体作战效能的急需手段。

    一体化联合作战的必然要求就是要有就是军队要有成熟的基于高度信息化的一体化装备保障系统。是否可以为装备提供可靠的、强有力的保障已经成为决定战争的重要一环 [3]。一体化的装备保障系统通常由主体、客体、信息和手段组成，并且需要实现全系统的数字化与信息化[4]。一体化的保障与以往的保障方式最大不同是保障与作战由以往的分离逐渐走向了一体[5]。这需要整个保障系统不但要有强大的“自适应性”，要发现并确定保障目标后，自主去选择动用何种类型的保障力量、选用何种保障方式去保障，而且还要对所有的保障主客体、全网络进行实施监控，能够获取所有全网络的需求情况、保障资源储备和保障力量使用情况，从而实现获取、分析、评估、决策、调用、分配、控制的一体化。

    根据保障任务完成的难易程度以及工作量的大小，现阶段军事强国均将平时装备维修分为三个阶段，即基层级、中继级和基地级，这套方式使得装备维修具有十分高的保障效益以及装备完好水平。同时，结合装备保障中平战结合的要求以及战时对装备保障提出的需要，在基层级和中继级保持任务不变的前提下，转换为换件修理，基地级主要负责部件的修复，最大程度的实现平战结合的一体化装备保障[6]。

    在装备保障仿真领域，不但要考虑整体系统的性能，同时更为重要的是要对保障系统中各个岗位人员数据进行收集分析。面对如此多的保障中涉及到的因素，要将他们有效的结合，装备保障建模技术就显得尤为重要。将所有的保障资源要素进行管理，在信息化条件下综合考虑装备在保障方面的问题，来确定保障性要求，进行保障性设计，训练保障管理人员，规划保障资源，并及時提供装备在保障时所需的一系列技术活动。信息化装备一体综合保障的建模仿真也一直是世界各国研究的重点领域，这不但能缩短装备开发周期、提高战备完好性、节约一系列的经费开支，还能模拟平时、战时的不同保障环境与保障情况，以此来训练保障人员对所能遇到的各种情况作出及时的判断，同时对保障人员提供备选方案以及对他们的决策进行评估[7]。

    随着武器系统及其维修保障需求的增大，常规的老式的保障方式已经不能适应新型的一体化保障的新型保障方式。以往的对保障人员训练的模式也渐渐不能满足现阶段对装备保障人才的迫切需求。于是，新形势下的装备保障系统训练方式也随之需要更新。现阶段，基于信息化作战条件下，可利用计算机仿真技术设计的仿真设计推演系统用来在部队日常训练人员。这些仿真技术可以将模拟装备保障部队的虚拟兵力输入系统，将输入信息、评估效果等要素集成在推演系统各个平台中，为装备保障指挥员提供一个与现实极度相似的虚拟环境，平时进行指挥、保障训练，战时直接将系统接入指挥自动化网进行指挥控制[8]。这种类型的基于人在环路的装备保障业务仿真推演的系统因具有方便快捷、贴近实战、可以平战结合、既可用于训练又可用于评估等优点，逐渐成为当前装备保障的一项重要研究内容[9]。

    在军用指挥方面的仿真领域，现阶段在我军最重要的应用就是在兵棋（wargame）推演方面上。兵棋推演作为辅助政治当局和部队进行重大战略决策的重要手段及评估方式，已经得到了众多国家的大范围应用[10]。兵棋推演应用在系统仿真以及计算机技术方面，大大提高了推演的效率，利用计算机进行建模，创建接近真实的虚拟战场环境、作战人员以及武器配备，可以利用仿真的方法对战争进行总体或者部分的分析、再还原以及推演[11]。

    但是现阶段的兵棋推演仿真方面，我国仅仅局限于作战方面。现阶段常用的兵棋推演在对是用进行理论学习时，仅仅是帮助使用者熟悉装备性能、兵力编成、战场环境等等因素，基本均只看重战术指挥方向，而不考虑或者简化在兵棋推演中的装备保障因素[12]。大部分兵器推演系统仅仅对战力战法进行了仿真建模以及评估相应的结果，对于模拟中被损坏或者地方击毁的装备只进行了损坏鉴别及标记，没有进行维修保障的组成要素。这不但与现代战争由被动保障向精确保障和主动保障的大趋势不尽相符，同时也不利于在兵棋推演甚至其他形式的战场仿真训练以及装备保障仿真评估方面保障力量与作战力量的有效配合、协同。

    从2014年以来，VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术作为一种新兴的技术，逐渐进入了越来越多人的生活。2016年初，在CES展会中，VR设备作为新技术受到众多厂商及消费者的追捧。包括HTC、三星、乐视在内的数十家高科技厂家均纷纷宣布正式进入VR市场[13]。由于VR技术具有极强的场景投入能力、有效的人机交互和在虚拟世界中的学习能力[14]，使得VR技术也逐渐被军方所青睐。世界上各个国家均纷纷开始开展关于VR技术应用在军事领域的研究[15]。VR作为一种新兴的人机交互领域中较为成熟的技术，在装备保障仿真方面上也具有重要的研究价值。

    2 人机交互装备保障仿真推演系统研究的目的

    当前人机交互装备保障仿真在军事上的应用多用于进行战场模拟、战役推演，只是应用于战斗情况下的人机交互仿真，而在装备保障经常是简化甚至进行忽略不做考虑内容。这对于推进一体化装备保障没有产生有效的积极意义。在平时仿真训练中，如果过分的忽略掉装备保障这一重要组成部分，这会使陆军装甲部队在仿真训练推演中与实际有一定的偏差，而且不利于保障力量与作战力量的一体化训练。

    同时为进一步完善和丰富现有装备保障仿真工程理论和方法，对人机交互的装备保障仿真系统的关键技术进行研究，为有效的建立新型的人机交互模式业务推演系统做好数据上、模型上的支持。在该系统中，采用人机交互式的运行模式，人与电脑实时互动，进行数据沟通；另一方面进行多机联合，模拟出一整套的装备保障系统。该系统需在装备保障系统中各个角色处进行数据采集，建立装备保障体系各个部门的数据模型、决策方案，来进行数据实时分析处理[16]。这套系统可以进行装备保障人员学习、训练，进行对装备保障决策的智能学习，对保障人员的决策进行评估打分。

    3 人机交互装备保障仿真推演系统研究的意义

    由于在信息化条件下，机械化的军事训练已经开始逐渐转变，渐渐的退出历史舞台，而且装备保障逐渐从以机械化为支持转变为以信息化为支持[17]，这要求新形式的装备保障在信息化程度上要更加严格。所以，以信息技术为基础的装备保障业务仿真系统变的尤为重要。

    在现阶段的研究中，很多领域的专家均发现，全面、充分、高仿真度的人机交互模拟系统可以最大程度提高试验效率、降低试验成本、节省试验时间[18]。装备保障领域也是如此。军用装备相对民用设备具有数量较少、结构复杂、造价偏高等特点[19]，所以采用人机交互的系统仿真不失为一个最经济、方便、快捷的方法。

    虽然现阶段各种仿真建模手段日趋成熟，但依然存在着一定的不足，使得仿真模型与实际系统存在着不同程度的偏差。与传统的仿真建模方法相比，人机交互仿真建模模式具有人机集合可以实时交互、数据无中间处理更加准确、计算机在有人环境下运行可以实时控制等优点[20]，最大程度保证模型与现实的高度一致化，保证仿真业务推演与人员训练的严谨性。

    人机交互装备保障业务仿真推演系统的提出，对解决我军现阶段在装备保障方面存在的人员训练不足、平战模式结合度不够、装备更新导致的装备保障流程趋于复杂等困难具有重要的意义。将系统仿真技术应用到装备保障领域中，可以提高装备保障建模的可信性、有效性和工作效率[21]。

    4 总结

    综上所述，人机交互装备保障仿真推演系统研究的目的是针对装备保障业务流程仿真推演技术的应用要求，通过系统研究，以此来明确人机交互的保障业务流程以及推演的各种工作模式，通过数据来构建仿真推演的技术方案，并对其中人机交互仿真等重点技术进行研究，为建立一套能对部队保障力量进行基于信息化一体化条件下的虚拟仿真模拟训练、对指挥管理人员提供逼真的战场环境、评估部队原有装备保障体系以及对新建立的保障系统进行配置合理性评估的人机交互装备保障业务仿真推演系统提供重要的理论支持。

    该系统的研究意义是经过研究，可以为装备保障业务人机交互分布式仿真推演系统提供准确而有力的框架；为该项业务仿真推演系统的推广解决核心技术问题。该体系不但可以对陆军装备的保障进行基于信息化的仿真，而且还可以对原有已建立的装备保障体系进行评估、优化，甚至对准备建立的新形式的保障体系的构架进行评估与优化，来得出最优的保障方案以及业务流程途径。从部队岗位决策分析、多岗位多人员决策模型建立、决策过程仿真原理研究以及智能建模智能评估技术等方面入手，对装备保障业务仿真推演系统的设计者进行定量的模型数据支持，同时也可以为部队装备管理者和维修决策者在保障方面提供训练以及决策和数据方面的支持，进一步丰富和完善部队现有的保障工程训练和评估的方法。

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    *为通讯作者