閆 旭 ，宋太亮 ，邢 彪 ，高 龍

（1.陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 100072；2.中國(guó)國(guó)防科技信息中心，北京 100072）

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是由陸、海、空、天、電磁五位一體的聯(lián)合作戰(zhàn)，其實(shí)質(zhì)是裝備體系對(duì)裝備體系的對(duì)抗。20世紀(jì)90年代以來(lái)，高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)越來(lái)越呈現(xiàn)非對(duì)稱對(duì)抗特點(diǎn)，高技術(shù)作戰(zhàn)環(huán)境越來(lái)越要求裝備成體系建設(shè)。在聯(lián)合作戰(zhàn)條件下，裝備體系的保障問(wèn)題顯得更加復(fù)雜和突出，為了充分發(fā)揮裝備體系的作戰(zhàn)效能，需要建立與之相匹配的保障體系。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外看待武器裝備發(fā)展的角度逐步向體系工程轉(zhuǎn)變，相關(guān)研究呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。然而，與該現(xiàn)象相反，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)于保障體系的研究尚處于探索階段，有限的研究集中在保障體系的網(wǎng)絡(luò)化建模及其拓?fù)涮卣鞣治龅确矫?。因此，亟需深入開(kāi)展裝備保障體系相關(guān)方面研究。

本文簡(jiǎn)要總結(jié)了裝備保障體系的研究進(jìn)展。首先理清了體系、裝備保障體系相關(guān)概念及內(nèi)涵；從定性研究、建模方法、可靠性3個(gè)方面回顧了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的裝備保障體系研究情況，從中提煉了研究中存在的問(wèn)題，展望了未來(lái)的研究趨勢(shì)。

1 裝備保障體系的概念及內(nèi)涵

1.1 體系

體系，即系統(tǒng)之系統(tǒng)（System of Systems，SoS），這一概念自1964年提出伊始，就引起了眾多爭(zhēng)議。1991年，Eisner通過(guò)對(duì)多系統(tǒng)集成的研究，首次提出體系的概念和特征［1］。如今，隨著體系研究逐漸深入社會(huì)學(xué)、生物學(xué)和物理科學(xué)等領(lǐng)域，該方向逐漸被廣大學(xué)者所接受。然而，到目前為止，其典型的概念與定義不下40種［2］。

國(guó)防科技大學(xué)通過(guò)承擔(dān)C4ISR系統(tǒng)研究任務(wù)，對(duì)體系問(wèn)題的研究由來(lái)已久。他們?cè)诰C合國(guó)內(nèi)外對(duì)體系多個(gè)定義的基礎(chǔ)上，將體系定義歸納為：在不確定性環(huán)境下，為了完成某個(gè)特定使命或任務(wù)，由大量功能上相互獨(dú)立、操作上具有較強(qiáng)交互性的系統(tǒng)，在一定約束條件下，按照某種模式或方式組成的全新的系統(tǒng)［3］。

由于體系在不同層次上的不同行為支配表現(xiàn)，使得體系的建模與模擬非常困難。為解決這一問(wèn)題，文獻(xiàn)［4］對(duì)體系組成系統(tǒng)進(jìn)行了層次劃分，給出了分層體系的圖形化描述，由此概念建立的體系網(wǎng)絡(luò)模型具備了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性，以理解體系的交互與連接行為。從此，眾多學(xué)者開(kāi)始以網(wǎng)絡(luò)科學(xué)為基礎(chǔ)對(duì)體系進(jìn)行建模并開(kāi)展相關(guān)研究。

1.2 裝備保障體系

目前，國(guó)內(nèi)外將裝備保障問(wèn)題上升到體系的高度進(jìn)行的研究較少，尚處于起步階段，這些少量研究從不同角度對(duì)裝備保障體系進(jìn)行了定義。

1.2.1 裝備保障體系是裝備保障系統(tǒng)的綜合集成

《中國(guó)人民解放軍軍語(yǔ)》并未對(duì)裝備保障體系進(jìn)行定義，其對(duì)裝備體系的定義為：由功能上相互關(guān)聯(lián)的各種類各系列裝備構(gòu)成的整體。通常由戰(zhàn)斗裝備、綜合電子信息系統(tǒng)、保障裝備構(gòu)成［5］。由此可以理解為，裝備保障體系是裝備體系的一個(gè)分支。

文獻(xiàn)［6］在《裝備保障性系統(tǒng)工程》一書中，將裝備保障體系定義為：在裝備的使用和保障階段，實(shí)施保障所需要的組織機(jī)構(gòu)和人員、程序和各類資源及其管理相互作用形成的總體。

文獻(xiàn)［7］在研究裝備保障信息化過(guò)程中提出，通用裝備保障體系是以通用裝備保障信息系統(tǒng)為紐帶和支撐，有機(jī)融合態(tài)勢(shì)感知、保障指揮、裝備搶救、裝備維修、裝備儲(chǔ)供等通用裝備保障體系各基本要素，形成具有涌現(xiàn)效應(yīng)的體系。

文獻(xiàn)［8］在參與學(xué)院裝備綜合保障仿真中心建設(shè)過(guò)程中提出，裝備保障體系是指為了滿足裝備調(diào)配、維修、經(jīng)費(fèi)等不同保障任務(wù)需求，由具有一定功能和相互聯(lián)系、相互作用的各級(jí)、各類裝備保障系統(tǒng)，按照裝備保障規(guī)律和保障原則綜合集成的有機(jī)整體。

1.2.2 裝備保障體系是保障節(jié)點(diǎn)耦合形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

文獻(xiàn)［9］認(rèn)為，裝備保障網(wǎng)絡(luò)是以裝備保障設(shè)施為依托，將各種保障資源按照一定的要求和原則合理部署而最終形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化布局的保障體系。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)［10］認(rèn)為，物流保障網(wǎng)絡(luò)是為了保障現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)所需，以基地等保障實(shí)體為依托，把各種保障資源按一定的要求和原則合理部署，形成網(wǎng)絡(luò)化布局的保障體系。

國(guó)防科技大學(xué)裝備綜合保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的邱靜教授研究團(tuán)隊(duì)，在研究裝備維修保障系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化描述時(shí)認(rèn)為：裝備維修保障體系是以裝備使用單位、維修單位、庫(kù)存?zhèn)}庫(kù)和備件供應(yīng)商為節(jié)點(diǎn)，以連接這些節(jié)點(diǎn)的信息流、物流、指揮控制流為邊構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)［11］。

文獻(xiàn)［12-13］提出，裝備保障網(wǎng)絡(luò)是由一定區(qū)域內(nèi)（戰(zhàn)區(qū)或全軍）各保障實(shí)體（單位）以及其相互關(guān)系形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，是為使某一地域武器裝備處于完好狀態(tài)而預(yù)先設(shè)定不同等級(jí)、不同數(shù)量的器材、物資和人員等保障資源構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

文獻(xiàn)［14］認(rèn)為，裝備保障網(wǎng)絡(luò)是由具備獲取、處理、傳遞以及響應(yīng)信息能力的無(wú)數(shù)個(gè)裝備保障單元，通過(guò)相互聯(lián)系、作用形成的龐大的體系。裝備保障單元可以與保障環(huán)境進(jìn)行交互，并根據(jù)學(xué)習(xí)獲得的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)改變自身的行為結(jié)構(gòu)和運(yùn)作方式，促進(jìn)整個(gè)裝備保障體系的演變和進(jìn)化。

1.2.3 其他相似定義

文獻(xiàn)［2］將裝備保障體系歸為5類典型武器裝備體系的一種，是由完成給定保障任務(wù)的裝備構(gòu)成的整體，如針對(duì)作戰(zhàn)部隊(duì)完成某次火力打擊任務(wù)，提供保障任務(wù)的裝備。這一概念應(yīng)當(dāng)理解為保障裝備形成的體系，即裝備體系的組成部分。

文獻(xiàn)［15］提出，裝備維修保障力量體系（Equipment Maintenance Support Force System of Systems，EMSFSoS），是處于動(dòng)態(tài)復(fù)雜多變環(huán)境下的裝備維修保障力量單元為完成其共同的裝備維修保障使命通過(guò)各自有目的的行為而形成的有機(jī)整體。

文獻(xiàn)［16-17］也對(duì)維修保障力量體系進(jìn)行了研究，裝備維修保障力量體系是由維修單元、維修指揮機(jī)構(gòu)以及維修資源倉(cāng)庫(kù)等，按照結(jié)構(gòu)上綜合集成、功能上相互聯(lián)系、性能上相互補(bǔ)充的原則構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，可以理解為是由眾多維修單元、維修指揮機(jī)構(gòu)以及維修資源倉(cāng)庫(kù)等維修實(shí)體，以及維修實(shí)體之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系共同構(gòu)成的有機(jī)整體。

上述定義及描述從不同的研究角度給出，有著不同的關(guān)注點(diǎn)和特征。綜上所述，裝備保障體系具有系統(tǒng)和體系的一般特征。在體系作戰(zhàn)和體系保障的大背景下，本文總結(jié)提煉出裝備保障體系的一般定義：裝備保障體系（Equipment Support System of Systems，ESSoS）是在動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境中，針對(duì)某個(gè)特定使命任務(wù)，由大量相互獨(dú)立的保障節(jié)點(diǎn)和各級(jí)各類保障系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)、互通和互操作綜合集成的具有涌現(xiàn)效應(yīng)和演化功能的有機(jī)整體。

2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的裝備保障體系研究

目前國(guó)內(nèi)外基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)裝備保障體系的研究很少，基本集中于以下幾個(gè)方面。

2.1 定性研究

定性研究主要集中于對(duì)裝備保障體系的組成、特征、構(gòu)建規(guī)則，以及建立的重大意義等方面進(jìn)行理論闡述。

文獻(xiàn)［7］研究了基于信息系統(tǒng)的通用裝備保障體系戰(zhàn)時(shí)運(yùn)作的保障關(guān)系規(guī)則、保障指揮規(guī)則、力量運(yùn)用規(guī)則和保障行動(dòng)規(guī)則。

文獻(xiàn)［18］分析了一體化裝備保障體系的基本特征，從樹(shù)立觀念、建立裝備指揮信息系統(tǒng)、編配合成多能的保障力量、構(gòu)建軍地一體的裝備保障模式、培養(yǎng)人才隊(duì)伍等方面，分析了構(gòu)建一體化裝備保障體系的途徑。

文獻(xiàn)［19］介紹了基于信息系統(tǒng)的裝備保障體系的建設(shè)原則及重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，提出了體系建設(shè)相關(guān)措施。

文獻(xiàn)［20］分析了基于信息系統(tǒng)的戰(zhàn)時(shí)裝備保障的特點(diǎn)與基本要求，構(gòu)建了基于信息系統(tǒng)的戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障體系，探討了基于信息系統(tǒng)的戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障體系的運(yùn)行。

文獻(xiàn)［21］分析了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生及其主要特征；基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對(duì)裝備保障網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了規(guī)范化描述；以此為基礎(chǔ)，總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)化保障的本質(zhì)特征，最后闡述了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在裝備保障網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用方向：模型構(gòu)建、體系演化、效能評(píng)價(jià)等。

2.2 建模方法研究

如何建立更為直觀、簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于研究裝備保障體系問(wèn)題起著十分重要的作用。

文獻(xiàn)［9］借鑒現(xiàn)代供應(yīng)鏈與物流理論、決策理論和規(guī)劃方法等的研究成果，提出了綜合多屬性決策的保障網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，建立了裝備戰(zhàn)略保障設(shè)施的多級(jí)覆蓋設(shè)施選址模型，提出了基于分布估計(jì)算法的模型求解算法，建立了戰(zhàn)役供應(yīng)保障網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型，設(shè)計(jì)了模型的啟發(fā)式求解框架。以防御作戰(zhàn)樣式下陸軍裝甲裝備的戰(zhàn)役維修保障為背景，研究了戰(zhàn)役裝備維修保障網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。

文獻(xiàn)［12］基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建了裝備保障網(wǎng)絡(luò)模型，并從無(wú)標(biāo)度、小世界和層次性等方面具體分析了裝備保障網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特征。實(shí)證結(jié)果表明：裝備保障網(wǎng)絡(luò)具有一般復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相似的拓?fù)涮匦?，即無(wú)尺度特征、小世界效應(yīng)、較為清晰的層次結(jié)構(gòu)及負(fù)相關(guān)匹配特性。

文獻(xiàn)［22］還對(duì)裝備保障網(wǎng)絡(luò)生成機(jī)制進(jìn)行研究，提出了一個(gè)裝備保障網(wǎng)絡(luò)演化模型。該模型考慮了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和邊的實(shí)際物理屬性，引入了隨機(jī)連接參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了混合生成的裝備保障網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)制，并仿真分析了模型中迭代步數(shù)、子節(jié)點(diǎn)數(shù)目、隨機(jī)連接因子這3個(gè)參數(shù)對(duì)裝備保障網(wǎng)絡(luò)整體性能的影響規(guī)律，驗(yàn)證了該模型的有效性和適用性。

文獻(xiàn)［14］提出基于最大效能通路的核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，可以很好地避免網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)耗摩擦，通過(guò)協(xié)同機(jī)制產(chǎn)生協(xié)同力逐步提升核心裝備保障網(wǎng)絡(luò)的保障能力。

文獻(xiàn)［23-24］分析了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論開(kāi)展裝備保障體系建模研究的可行性，構(gòu)建了裝備保障體系結(jié)構(gòu)框架，總結(jié)了適合裝備保障體系的建模與仿真方法，采用分層建模、基于多Agent和基于UML的體系建模方法，建立了裝備保障體系模型，并對(duì)模型進(jìn)行了仿真。

2.3 可靠性（抗毀性）研究

近年來(lái)，多位學(xué)者在體系戰(zhàn)爭(zhēng)的背景下，基于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)基礎(chǔ)理論對(duì)保障體系的抗毀性開(kāi)展了一系列研究。

文獻(xiàn)［10］以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為指導(dǎo)，建立了物流保障網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效抗毀性模型，解析分析了典型容量分布下的戰(zhàn)術(shù)保障網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效抗毀性，仿真分析了任務(wù)約束條件下的戰(zhàn)略保障網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效抗毀性，并開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了用于物流保障網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效抗毀性分析的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

文獻(xiàn)［12］通過(guò)構(gòu)建節(jié)點(diǎn)加權(quán)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)裝備保障網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)效能和抗毀性進(jìn)行建模，定義了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效能和抗毀性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了其效能評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中加權(quán)節(jié)點(diǎn)的收縮與分解過(guò)程進(jìn)行形式化描述，在此基礎(chǔ)上提出了節(jié)點(diǎn)收縮和分解實(shí)現(xiàn)算法和網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)方法。

文獻(xiàn)［15］構(gòu)建了典型的裝備保障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，提出了裝備保障網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)失效和蓄意攻擊失效兩種失效模式，并對(duì)兩種失效模式下不同裝備保障網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)脆弱性進(jìn)行了仿真分析。研究結(jié)果表明：從防御角度而言，適當(dāng)增加不同保障實(shí)體之間的交叉連接有助于提高裝備保障網(wǎng)絡(luò)的抗毀性；而從攻擊角度而言，二次攻擊則可有效提高攻擊效率，以達(dá)到迅速癱瘓裝備保障體系的目的。

文獻(xiàn)［25］構(gòu)建基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的艦艇裝備保障網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)計(jì)了保障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鲄?shù)，對(duì)保障網(wǎng)絡(luò)抗毀性進(jìn)行了仿真研究。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：遭到隨機(jī)攻擊時(shí)保障網(wǎng)絡(luò)的抗毀性要大于選擇性攻擊，節(jié)點(diǎn)被攻擊時(shí)保障網(wǎng)絡(luò)抗毀性小于邊被攻擊，處于保障流程末端的碼頭之間有更多的互連路徑，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性也有較高的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

隨著國(guó)防科技的進(jìn)步，武器裝備系統(tǒng)的復(fù)雜程度不斷增加，作戰(zhàn)樣式不斷發(fā)生變化。解析法、綜合法等低層次的系統(tǒng)工程研究方法，以及不足以用來(lái)描述和研究裝備保障體系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成之間的關(guān)系等問(wèn)題。而網(wǎng)絡(luò)理論的出現(xiàn)為裝備保障體系的研究指明了方向。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)用在裝備保障體系的研究中存在以下問(wèn)題：一是基于網(wǎng)絡(luò)理論的方法單純對(duì)保障體系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，大多數(shù)研究并未考慮組成部分的屬性對(duì)體系的影響；二是多數(shù)研究建立模型考慮的因素過(guò)于簡(jiǎn)單，對(duì)保障體系的涌現(xiàn)性和演化性沒(méi)有進(jìn)行深入研究，無(wú)法滿足實(shí)際仿真實(shí)驗(yàn)的需要；三是以上研究均把裝備保障體系與裝備體系割離開(kāi)，單獨(dú)探討體系的網(wǎng)絡(luò)特性，忽視了在實(shí)際作戰(zhàn)過(guò)程中裝備體系產(chǎn)生的影響。

綜上所述，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)角度研究裝備保障體系問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)可大致概括為如下幾點(diǎn)：

1）保障體系網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建。針對(duì)保障體系，如何選取、從哪一層次選取節(jié)點(diǎn)和連接邊，構(gòu)建能夠合理表征保障體系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模型不僅是保障體系研究的基礎(chǔ)，同時(shí)也是研究重點(diǎn)之一。

2）保障體系的可靠性（抗毀性、魯棒性）分析。在拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，如何尋找科學(xué)合理的節(jié)點(diǎn)可靠性屬性來(lái)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系可靠性的測(cè)度指標(biāo)，進(jìn)而研究體系的可靠性，在國(guó)內(nèi)尚屬空白，是保障體系研究的新方向。

3）保障體系的仿真研究。如何構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)框架，設(shè)置保障體系的仿真指標(biāo)，從而高度還原保障體系在真實(shí)作戰(zhàn)環(huán)境下的狀態(tài)和效能，判斷保障體系設(shè)置是否得當(dāng)、資源配置是否合理，是保障體系仿真研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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