運籌帷幄之中 決勝千里之外
——美國空軍運籌學的發(fā)展歷程

呂學志

從20世紀40年代到現(xiàn)在，美國空軍領(lǐng)導人已將軍事運籌融入空軍文化中了。從二戰(zhàn)的轟炸精度研究到冷戰(zhàn)損耗模型，以及現(xiàn)今的兵力結(jié)構(gòu)和風險消解模型，美國空軍領(lǐng)導人依靠基于軍事運籌的合理建議來完成他們最重要的決策。

二戰(zhàn)時期——軍事運籌的起源

早在二戰(zhàn)的美國陸軍航空兵時期，空軍就使用了運籌分析和軍事運籌等術(shù)語。英國皇家空軍在二戰(zhàn)初期階段創(chuàng)造了“運籌學”一詞，當時是指改進戰(zhàn)斗機、無線電和雷達的運用，以更有效地攔截德國轟炸機。美國空軍迅速效仿其英國盟友。在《第二次世界大戰(zhàn)的運籌分析》的前言中，后來擔任空軍第一任參謀長的卡爾·斯帕茲將軍描述了在1942年提出建立第一個軍事運籌組織的情況，當時他負責在英國海威科姆機場指揮第8轟炸機司令部（此后很快重新命名為第8航空軍）。第一個軍事運籌組織取得的成功使其他美國空軍指揮官了解軍事運籌分析的概念，并加速了更多其他軍事運籌組織的建立。1942年年末，美國空軍總司令亨利·阿諾德支持建立軍事運籌組織，并在整個美國空軍將其制度化。

《美軍軍事運籌史》包括題為《軍事運籌在美軍的起源》的章節(jié)，重點介紹了阿諾德將軍下令研究英國皇家空軍的經(jīng)驗，以及美國空軍與國家科學院、其他機構(gòu)合作的建議，戈登·薩維爾上校和西里爾·詹斯基上校奉命成立分析小組。1942年3月20日之后，詹斯基被任命為特別顧問，并建立了一個小型軍事運籌部門，以支持美國陸軍航空兵參謀部級別的防空作戰(zhàn)計劃和行動。當薩維爾和詹斯基繼續(xù)與作戰(zhàn)部隊合作的同時，詹斯基寫了《關(guān)于戰(zhàn)爭部運籌分析的備忘錄》，概述了整個戰(zhàn)爭部吸納文職分析員的情況。同期，美國空軍少校沃爾特·巴頓·利奇和愛迪生聯(lián)合電氣公司研究主任沃德·F·戴維森博士及其團隊，對英國和美國軍隊的軍事運籌活動進行了全面的調(diào)查分析，并于1942年8月17日提交了他們的報告。阿諾德將軍將報告轉(zhuǎn)交給他的顧問委員會。根據(jù)該報告、顧問委員會的建議以及部隊對運籌分析的需求，阿諾德指出，民事專家和現(xiàn)役軍官為空軍司令部進行運籌分析具有重要價值。阿諾德將軍還指示在空軍參謀部的管理控制局設(shè)立一個運籌分析處。運籌分析處成立于1942年12月31日，以利奇為處長。美國空軍軍官利奇被許多人認為是“美軍軍事運籌之父”。

在二戰(zhàn)期間，美空軍共有245名軍事運籌分析員，同一時間最多175人，他們分布在26個運籌分析組，其中16個航空隊各有1個，另外幾個在美國空軍海外司令部以及本土的培訓機構(gòu)。最大的組在英格蘭的第8航空軍，存在有兩年半時間，共有48名各種專業(yè)的分析員加入其中，數(shù)學家最多，有15人。每個空軍部隊都有專門的分析員對作戰(zhàn)計劃提出建議，并評估作戰(zhàn)計劃和隨后的成本。

運籌學的有益結(jié)果不僅限于二戰(zhàn)期間的歐洲戰(zhàn)場。第8航空軍運籌分析組的數(shù)學家W·J·約登在1942年和1943年改進轟炸效能方面發(fā)揮了重要作用。1944年，他轉(zhuǎn)到第20戰(zhàn)機聯(lián)隊，在那里他為太平洋戰(zhàn)區(qū)成功的B-29轟炸機作戰(zhàn)運用做出了貢獻。戰(zhàn)爭部還在美國空軍的統(tǒng)計控制辦公室戰(zhàn)斗分析組開發(fā)運籌分析應用程序，數(shù)學家喬治·B·丹茨格開發(fā)了一個報告系統(tǒng)，使戰(zhàn)斗部隊能夠記錄飛機出動次數(shù)、失蹤和損壞的飛機、投放的炸彈以及受到攻擊的目標。丹茨格還提出了用于規(guī)劃相關(guān)活動的概念，這些概念后來幫助他將資源決策抽象為線性規(guī)劃模型。完成博士學位后，丹茨格回到五角大樓擔任最優(yōu)規(guī)劃科學計算項目的首席數(shù)學家。在該項目中，由數(shù)學家、統(tǒng)計學家和計算專家組成的文職人員負責提出和解決各種空軍規(guī)劃和計劃問題，丹茨格博士開發(fā)了解決線性規(guī)劃問題的單純形法，被認為是20世紀的十大算法之一。

亨利 ? 阿諾德

20世紀50年代——建立軍事運籌研究機構(gòu)

隨著二戰(zhàn)的結(jié)束，大多數(shù)分析員返回大學、實驗室，或從事其他民事活動。面對人才的大量流失，阿諾德將軍認識到在國防規(guī)劃方面有必要將私營部門的技術(shù)、學術(shù)研究和政府之間的協(xié)作制度化。阿諾德與道格拉斯飛機公司的唐納德·道格拉斯、麻省理工學院的愛德華·鮑爾斯以及其他人合作，于1945年創(chuàng)建了蘭德項目，蘭德于1946年5月發(fā)布了第一份報告《實驗性環(huán)繞地球太空船的初步設(shè)計》，為空軍太空作戰(zhàn)奠定了基礎(chǔ)。1948年5月，在美國空軍參謀長的指導下，蘭德項目被轉(zhuǎn)移到蘭德公司。蘭德公司是一個獨立的非營利組織，也是空軍唯一由聯(lián)邦政府資助的進行研究和分析的研發(fā)中心，它在軍事運籌學和系統(tǒng)分析學科的建立中發(fā)揮了核心作用?？哲娰x予蘭德公司的任務范圍廣泛，同時蘭德公司在確定其研究課題時有很大的自由度，這使得蘭德公司研究人員多年來建立了專業(yè)研究的基礎(chǔ)，例如博弈論、蒙特卡羅技術(shù)、動態(tài)規(guī)劃、定義和量化成本和風險的概念方法，這些概念方法不僅奠定了軍事運籌學的基礎(chǔ)，也為其更廣泛的政策分析提供了有利條件。蘭德公司已經(jīng)從一個擁有200名人員的將空軍作為其單一客戶的研究項目，發(fā)展成為擁有1875名研究員、為眾多客戶服務的世界頂級智庫。

二戰(zhàn)期間的運籌學研究人員合影

在阿諾德將軍創(chuàng)建蘭德公司的同時，空軍（1947年成為獨立軍種）在空軍司令部和主要司令部內(nèi)建立了軍事運籌組織。空軍司令部運籌分析辦公室有兩項職能：向空軍參謀部提供科學分析，并作為空軍運籌分析組織的中心。截至1951年，空軍司令部和10個職能司令部都有運籌分析辦公室，分析員數(shù)量增加，達到70個，實際編制95個崗位。95個崗位大多由文職人員擔任，當時還沒有現(xiàn)役軍職分析員?？碌偎埂だ彰穼④娬心剂嗽S多杰出的軍事運籌分析員到內(nèi)布拉斯加州奧馬哈的戰(zhàn)略空軍司令部。由于蘭德公司側(cè)重于相對遙遠的未來問題，空軍的運籌分析辦公室側(cè)重于當前和近期的問題。在朝鮮戰(zhàn)爭期間，來自空軍運籌分析辦公室和蘭德的運籌分析員負責提供分析支持。

到20世紀50年代中期，空軍司令部運籌分析辦公室有25名分析員，分為5個小組。1組專門研究核武器的影響，2組專門研究彈道導彈和巡航導彈的影響；3組主要處理從測試和演習中獲取有關(guān)作戰(zhàn)行動的信息；4組負責整合前3個組的輸入，用于協(xié)助空軍參謀部規(guī)劃人員；5組與現(xiàn)有的運籌分析辦公室保持聯(lián)絡，并為那些希望建立新的運籌分析辦公室的指揮官提供幫助。新建的運籌分析辦公室按照這些相同的一般原則進行組織，主要研究作戰(zhàn)行動和相關(guān)問題，以及新技術(shù)和其對未來武器系統(tǒng)的影響。當時運籌組織的大部分增長來自建立新的運籌分析辦公室，而不是擴大現(xiàn)有運籌分析辦公室。

20世紀60年代——兵力結(jié)構(gòu)分析與越南戰(zhàn)爭

20世紀60年代，當國防部長羅伯特·麥克納馬拉將國防部長辦公室內(nèi)的系統(tǒng)分析制度化時，空軍的分析焦點發(fā)生了顯著變化。許多蘭德公司分析員，特別是那些發(fā)展核威懾理論的人，成為麥克納馬拉的“神童”，對軍種兵力結(jié)構(gòu)與預算產(chǎn)生了很大影響。由麥克納馬拉部長委托的一個重要研究項目，由當時的空軍準將格倫·肯特領(lǐng)導，國防研究和工程辦公室主任哈羅德·布朗博士負責監(jiān)督。在幾乎所有空軍將軍都是飛行員的時候，格倫肯特上升到中將軍銜，因為他的分析幫助空軍向一個日益具有分析意識的國防部證明其立場?？咸刂袑⒌难芯康贸龅慕Y(jié)論是“美國和蘇聯(lián)都不能在全面的熱核戰(zhàn)爭中避免國家遭受破壞”。

美國在“滾雷行動”中損失慘重

越南戰(zhàn)爭需要進行分析，以支持戰(zhàn)區(qū)日常運作和長期研究。五角大樓研究和分析辦公室正在忙于進行兵力結(jié)構(gòu)分析以支持預算決策，與戰(zhàn)役決策相距甚遠。因此，一小部分軍事運籌分析員在越南第7航空隊司令部工作。從1968年10月到1972年，空軍實施了“狩獵突擊隊”行動，其目的是從空中攔截通過越南和老撾邊境的胡志明小道的物資和士兵。第7航空隊分析員每天向作戰(zhàn)主任和指揮官提交包含趨勢分析和卡車毀傷預測的簡報，為未來1周的決策提供信息。當時常規(guī)轟炸效率低下，從1965年到1968年，近900架次轟炸都未摧毀位于松馬河上的清化鐵路和公路大橋，而美軍有11架飛機失蹤。他們的主要軍事運籌學工具是回歸分析，以預測未來的結(jié)果。該分析小組還專門研究了諸如烏鴉系統(tǒng)的有效性等問題，這是一種部署在AC-130飛機上的高靈敏度無源傳感器，可以探測隱藏在密集叢林樹冠下沿著胡志明道路行駛的北越卡車。

第7航空隊估計在“狩獵突擊隊”行動中至少有46000輛卡車被空襲襲擊摧毀或損壞，但美國飛機損失比“滾雷行動”少得多，小喬治·J·基岡少將（從1968年到1969年，任第7航空隊的情報處副處長）認為“空中力量只能阻礙10%～15%的敵方后勤保障”。復雜的傳感器系統(tǒng)主要針對汽車發(fā)動機進行了優(yōu)化，而不是步行交通，因此對于1972年3月北越入侵南方而言至關(guān)重要的步兵補給受到的影響較小。越南戰(zhàn)爭期間，蘭德公司還通過越共囚犯和逃兵的供詞對戰(zhàn)士的動機和士氣進行深入分析，為駐越美軍提供了決策支持。

越南戰(zhàn)爭

在此期間，空軍的軍事運籌組織繼續(xù)發(fā)展。最優(yōu)規(guī)劃科學計算項目后來成為了空軍研究和分析辦公室。1971年，研究和分析辦公室合并了規(guī)模較小的司令部運籌分析辦公室（大約35名專業(yè)人員），1991年該組織成為了空軍研究和分析局?？哲娧芯亢头治鼍址钦降負诬娛逻\籌學中心，定期舉辦研討會，負責國防相關(guān)的專業(yè)化分析。隨著空軍越來越多地參與軍事運籌學的多軍種機密研討會，空軍每半年一次的運籌分析技術(shù)研討會也停辦了。1966年，軍事運籌學會成立，空軍是其創(chuàng)始組織之一。

20世紀七八十年代——冷戰(zhàn)

20世紀七八十年代，軍事運籌作用得到了加強，不僅應用于國防規(guī)劃預算、作戰(zhàn)，還用于滿足作戰(zhàn)需求提出新方法?？哲娙匀皇沁@一領(lǐng)域的領(lǐng)導者，創(chuàng)建了從戰(zhàn)略到任務的分析。1970年夏天，因為新型戰(zhàn)略運輸機C-5A計劃的成本超支，參議院將對是否取消該項目以及F-15項目、機載預警和控制系統(tǒng)項目進行辯論?？哲妳⒅\長約翰·瑞安將軍指示肯特中將為國會審查的3個項目準備合理的分析評估?？咸刂袑@3個項目“從戰(zhàn)略到任務”的分析說服了參議員威廉·普羅克米爾，使其撤回了中止這些項目的修正案。今天，這3種裝備仍然是美國和盟國重要的空軍裝備。

軍事運籌在飛機設(shè)計以應對新的作戰(zhàn)挑戰(zhàn)方面也發(fā)揮了重要作用。根據(jù)軍事運籌分析，空軍用F-15和F-16取代了老化的F-4、F-100和F-105戰(zhàn)斗機。這些20世紀七八十年代的新型飛機將成為北約用來對抗蘇聯(lián)威脅的主要武器系統(tǒng)?？哲娧芯亢头治鲛k公室的拉里·韋爾奇領(lǐng)導著有37位分析員的戰(zhàn)斗機分析組，他們的工作對于奪取空中優(yōu)勢的F-15戰(zhàn)斗機以及重量更輕、價格更便宜的F-16戰(zhàn)斗機至關(guān)重要的設(shè)計和采辦非常重要。韋爾奇與總部空軍研究和發(fā)展需求少校約翰·博伊德、空軍系統(tǒng)司令部數(shù)學家托馬斯·P·克里斯蒂合作，應用蒙特卡羅模擬模型和能量機動性概念，在確定F-15和F-16的設(shè)計參數(shù)方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。1974年，由空軍部署的F-15的重量、機翼載荷和推力與重量之比等參數(shù)，與韋爾奇模擬的具有最佳效費比的設(shè)計參數(shù)差距在5%以內(nèi)。韋爾奇針對F-4、F-15和F-16的仿真模型是TAC AVENGER模型的基礎(chǔ)?？哲娧芯亢头治鲛k公室使用該仿真模型評估了A-10雷電攻擊機、F-4G野鼬鼠戰(zhàn)斗機、EF-111電子戰(zhàn)戰(zhàn)機和機載預警與控制系統(tǒng)。

冷戰(zhàn)期間威脅的持續(xù)演變需要一種系統(tǒng)的方法來評估美國的能力差距。作為戰(zhàn)術(shù)空軍司令部的計劃主管，韋爾奇與他的系統(tǒng)司令部同行建立了一個分析小組，目標是確定未來的防御能力需求以及現(xiàn)有能力的差距。這種能力差距分析方法導致第一代隱形飛機F-117、EC-130H羅盤呼叫系統(tǒng)、F-15E遠程和全天候打擊項目，以及夜間低空導航與紅外尋的吊艙系統(tǒng)的開發(fā)和部署，以對抗新的蘇聯(lián)SA-5地對空導彈和華約綜合防空系統(tǒng)。作為空軍參謀長，韋爾奇將軍繼續(xù)依靠合理的分析。在征求F-22制造建議時，空軍規(guī)定使用“戰(zhàn)術(shù)空戰(zhàn)模型”進行方案選擇。韋爾奇根據(jù)對突防蘇聯(lián)縱深目標的分析，證明了具有核打擊能力的先進巡航導彈的合理性。

在20世紀七八十年代，戰(zhàn)略空軍司令部、空軍研究和分析局、參謀長聯(lián)席會議部隊和評估局委員會將大量資源集中在核戰(zhàn)分析。每年都有比較詳細的蘇聯(lián)對美國實施的大規(guī)模核攻擊計劃和應對方案，主要方法是線性規(guī)劃和離散事件模擬。這些分析為部隊結(jié)構(gòu)、裝備需求和采辦決策提供了基礎(chǔ)。蘭德公司還研究了蘇聯(lián)彈道導彈的選擇及其潛在的基地，其為軍備控制分析和許多條約的簽訂奠定了基礎(chǔ)。

在此期間，空軍繼續(xù)推動軍事運籌學的專業(yè)化，特別是在其教育計劃中?？哲娎砉W院分別于1973年、1978年、1992年開始授予軍事運籌學專業(yè)學士學位、碩士學位、博士學位。截至2017年，已授予1262個碩士學位、63個博士學位；截至2016年，已授予1190個學士學位。

海灣戰(zhàn)爭

到20世紀80年代中期，空軍分析員的總?cè)藬?shù)普遍持續(xù)增長，但速度有所放緩。在里根總統(tǒng)領(lǐng)導下，國防部的預算在1986年達到頂峰，然后國防部的規(guī)模普遍下降，包括軍事運籌分析員。1986年，空軍擁有1626名軍事科學家，其中約60%是軍事運籌分析員。1988年，軍事運籌學分析員職業(yè)系列中有476名文職分析員。截至2000年底，與分析相關(guān)的空軍文職人員規(guī)模水平比1988年低約20%。2000年之后，分析員又開始增加。2015年，空軍有563名文職分析員、492名軍職分析員。

1990年代中期——中東戰(zhàn)爭

1992年，戰(zhàn)略空軍司令部解散，并在內(nèi)布拉斯加州奧夫特空軍基地成立了戰(zhàn)略司令部。戰(zhàn)略司令部繼承了勒梅將軍的傳統(tǒng)，比其他作戰(zhàn)司令部更依賴于軍事運籌分析員。1991年，空軍研究和分析局成立，向空軍參謀部報告。

1993年，空軍在司令部設(shè)立了建模、仿真和分析委員會，空軍研究和分析局作為下屬單位。該委員會于1997年擴編為指揮和控制委員會，其中包括增加1名建模、仿真和分析副主任。為了更好地競爭有限的國防部撥款，2001年空軍研究和分析局可以直接向空軍副參謀長報告。

海灣戰(zhàn)爭中，空軍研究和分析局的成員參與美國中央司令部“黑洞”小組，負責制定周密作戰(zhàn)計劃。這場戰(zhàn)爭出現(xiàn)了新式的空戰(zhàn)方式，證明了空軍對隱形、精確武器和夜間傳感器的投資價值。冷戰(zhàn)后國防預算的縮減使軍方更加重視運籌學，以更好地闡明能力需求和選擇投資策略。從1993年開始，空軍為隨后的所有《四年防務評估》提供了重要的兵力結(jié)構(gòu)分析。

在阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中，空軍部署戰(zhàn)斗分析員以支持戰(zhàn)役指揮官。他們對實際作戰(zhàn)問題進行研究，包括關(guān)于近距離空中支援對地面指揮官的響應時間，打擊簡易爆炸裝置措施的有效性，以及減少平民傷亡措施的有效性。憑借這些戰(zhàn)時分析經(jīng)歷，軍職運籌分析員更多地晉升為上校。

2006年至今——中東戰(zhàn)爭與重組

支持阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭的主要運籌分析之一是改善作戰(zhàn)部隊的空中補給。華納羅賓斯航空后勤中心采用“關(guān)鍵鏈”項目管理技術(shù)，將C-5運輸機維修和檢修時間縮短了33%，相當于增加5架C-5運輸機。5架飛機的額外運營每年至少產(chǎn)生4980萬美元的額外收入?？哲姺治鰡T開發(fā)了一項新技術(shù)，使用50個回歸方程來標準化飛機類型、任務類型、出動時間和貨物重量的燃油效率指標，證明了使用空軍C-17和C-5運輸機運輸燃料較地面運輸?shù)慕?jīng)濟可行性。截至2017年，使用6000架次運輸飛機向阿富汗運送了燃料，減少了600支運輸車隊，挽救了生命和裝備，為國防部節(jié)省了2.7億美元。

由于軍種、聯(lián)合參謀部和國防部辦公室之間的差異，2006年開始為分析課題制定標準想定和戰(zhàn)役模型輸入。在2010年，標準想定和戰(zhàn)役模型輸入改名為“戰(zhàn)略分析支持”?？哲婇_發(fā)了合成戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)役研究模型，這是一項大約200萬行C代碼的離散事件仿真，該模型從20世紀90年代末開始使用，直到2010年一直是空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊的標準戰(zhàn)役模型。

2006年，空軍參謀部成立了軍事運籌局（命名為AF/A9），負責向空軍參謀長提供咨詢。2006年，每個主要司令部還建立了一個負責監(jiān)督其分析、研究、評估和經(jīng)驗教訓的軍事運籌辦公室，并作為軍事運籌的中心。2014年，為了減少人力資源，空軍軍事運籌局肩負起管理蘭德項目的職責。

結(jié)語

過去，美國空軍應用軍事運籌來支持最重要的決策。未來，軍事運籌學分析員和熟知軍事運籌學的領(lǐng)導者將繼續(xù)在整個空軍中工作，并繼續(xù)通過合理的分析支持重要的資源配置和人員使用決策。