裝備試驗現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

付朝博 段莉

摘要：分析了傳統(tǒng)裝備試驗面臨的挑戰(zhàn)，指出了五個不相適應的問題，對比分析了實裝試驗、仿真試驗和虛實結合試驗的特點，提出了平行試驗是虛實結合試驗的最高應用模式，闡述了平行試驗的理論起源和概念內涵，分析了平行試驗的應用前景，為研究裝備體系試驗提供了理論指導和方法支撐。

Abstract： This paper analyzes the challenges faced by the traditional equipment test， points out five incompatible problems， and compares and analyzes the characteristics of the real loading test， the simulation test and the virtual-real combination test. This paper puts forward that parallel test is the highest application mode of virtual-real combination test， expounds the theoretical origin and concept connotation of parallel test， and analyzes the application prospect of parallel test， to provide theoretical guidance and method support for the research of equipment system test.

關鍵詞：裝備試驗;體系試驗;平行系統(tǒng);平行試驗

Key words： equipment test;system test;parallel system;parallel test

中圖分類號：E917? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0157-03

0? 引言

傳統(tǒng)的裝備試驗與信息化條件下體系作戰(zhàn)對裝備建設和體系試驗的需求不相適應，亟須試驗理論和方法的創(chuàng)新。平行試驗是為適應裝備體系效能檢驗的需求而提出的，是平行系統(tǒng)方法在裝備試驗領域的一個創(chuàng)新，為裝備體系試驗研究提供了理論和方法支撐，具有廣闊的應用前景。

1? 傳統(tǒng)的裝備試驗面臨的挑戰(zhàn)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭以信息技術為主導，體系作戰(zhàn)特征明顯，客觀上要求裝備體系化發(fā)展。裝備體系建設需求，推動裝備試驗由傳統(tǒng)的單裝戰(zhàn)技性能測試和作戰(zhàn)適應性檢驗向體系試驗轉變。而傳統(tǒng)的裝備試驗以軍種和武器為中心的各靶場獨立試驗模式為主[1]，難以反映裝備體系試驗的系統(tǒng)性、復雜性、對抗性等特征，主要表現(xiàn)在五個方面：

①信息化戰(zhàn)爭注重裝備體系作戰(zhàn)效能的整體發(fā)揮，而傳統(tǒng)的裝備試驗側重單裝單系統(tǒng)戰(zhàn)技性能檢驗，對裝備體系的整體作戰(zhàn)能力難以做出有效檢驗。裝備體系是由功能上相互關聯(lián)的各種類各系列裝備構成的整體，通常由戰(zhàn)斗裝備、綜合電子裝備系統(tǒng)、保障裝備構成。近年來，我軍一批性能先進的裝備相繼定型列裝，雖然技術性能達標，但列裝后暴露出不好用、不適用的問題，融入不了體系、在體系中發(fā)揮不了應有作用。問題在于傳統(tǒng)的裝備試驗仍然停留在以技術性能考核為主的裝備型號單項性能試驗，難以對體系對抗條件下的裝備作戰(zhàn)適用性、作戰(zhàn)效能、體系貢獻率進行科學客觀的檢驗和評估。

②信息化戰(zhàn)爭注重武器裝備短周期研制模塊化靈活改進，而傳統(tǒng)的裝備試驗周期較長，難以適應信息化條件下裝備快速研制定型列裝的發(fā)展趨勢。信息化條件下，武器裝備釋能效應明顯，殺傷力、破壞力驟增，部隊機動能力、打擊能力和保障能力大幅提升，作戰(zhàn)節(jié)奏明顯加快。在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，美軍“諾曼底特遣隊”從接敵到完成任務僅用4分半時間就徹底摧毀了伊軍的2座雷達站，為多國部隊“沙漠風暴”行動開辟了空中走廊。美軍2017年引入了“M17模塊化手槍系統(tǒng)”，通過一把手槍結合不同配件組裝成4把不同尺寸和口徑的手槍，達到了一槍四用的效果，做到了模塊化設計和按需組裝應用。信息化戰(zhàn)爭節(jié)奏快，對裝備的小型化、模塊化、“個性化”定制有著較高的需求，客觀上要求較短的試驗周期和靈活的試驗模式，而傳統(tǒng)的裝備試驗需要嚴格按照試驗階段和程序步驟進行，在應對裝備小批量生產、模塊化設計、“個性化定制”、快速定型列裝方面靈活性不足。

③信息化戰(zhàn)爭注重裝備全壽命過程試驗論證，而傳統(tǒng)的裝備試驗在定型列裝后即行結束，難以適應裝備“狀態(tài)鑒定-定型列裝-改進升級”循環(huán)迭代的發(fā)展趨勢。信息化條件下，武器裝備技術含量越來越高，各型之間的關聯(lián)度、耦合度越來越強，體系運用特點越來越突出。武器裝備的實戰(zhàn)化運用對提高研制水平具有重要反向帶動作用。傳統(tǒng)的裝備試驗關注研制定型多、關注作戰(zhàn)運用少，特別是在裝備交付部隊使用對裝備的適用性、適編性、適配性、經濟性、質量穩(wěn)定性和作戰(zhàn)（保障）效能等方面缺乏試驗論證，導致近些年武器裝備規(guī)模偏大，集成度和兼容性不高，主戰(zhàn)裝備、信息系統(tǒng)裝備、保障裝備比例不夠合理等問題比較突出。

④信息化戰(zhàn)爭注重裝備實戰(zhàn)環(huán)境下的體系對抗能力，而傳統(tǒng)的裝備試驗側重標準環(huán)境下的單方試驗，難以適應信息化戰(zhàn)爭全維立體高強度對抗條件裝備建設需求。比如，基于對抗環(huán)境的檢驗性演習和實戰(zhàn)化考核已經成為部隊常態(tài)化的演訓活動，跨軍兵種的聯(lián)合戰(zhàn)役演習也逐漸唱響主角，這些新情況對裝備試驗提出了新要求，但囿于思維定勢、固有模式和路徑依賴，傳統(tǒng)的裝備試驗往往設定“標準條件”，搞“自我設計”，“自導自演”，對信息化戰(zhàn)爭全維一體、高強度體系對抗特點研究不深不透，與實戰(zhàn)環(huán)境貼合不緊密，對作戰(zhàn)試驗和在役考核關注比較少，與部隊作戰(zhàn)訓練和裝備建設發(fā)展趨勢不相適應。

⑤信息化戰(zhàn)爭注重裝備大規(guī)模組網環(huán)境中的集團化作戰(zhàn)能力，而傳統(tǒng)的裝備試驗側重小規(guī)模網絡系統(tǒng)性能試驗，對戰(zhàn)術互聯(lián)網環(huán)境裝備互聯(lián)互通及網絡抗毀能力難以檢驗。信息化條件下的裝備體系是由具備信息感知、指揮控制和機動、打擊、防護、保障等功能的裝備構成的裝備作戰(zhàn)體系，通過信息網絡實現(xiàn)各作戰(zhàn)平臺、作戰(zhàn)要素、作戰(zhàn)系統(tǒng)、作戰(zhàn)單元等實體高度融合，各類武器系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通互操作，形成整體對抗力量，以大規(guī)模復雜信息網絡構建的指揮信息系統(tǒng)為體系作戰(zhàn)提供了有力支撐。軍事信息網絡系統(tǒng)是規(guī)模宏大的異構網絡系統(tǒng)，包括信息柵格系統(tǒng)、戰(zhàn)場移動通信系統(tǒng)以及各種嵌入式信息系統(tǒng)，網絡拓撲高度動態(tài)、網絡路由復雜多變、網絡終端種類多樣，具有顯著的復雜性特征。而傳統(tǒng)的裝備試驗往往只對少數(shù)網絡單元構成的小規(guī)模網絡系統(tǒng)的性能進行測試，割裂甚至忽視了局部網絡同全局系統(tǒng)的有機聯(lián)系，難以反映出網絡阻塞、路由重構等大規(guī)模網絡特征，存在著短板和弱項。

2? 平行試驗的提出

由于傳統(tǒng)的裝備試驗面臨諸多困難和挑戰(zhàn)，促使裝備試驗向體系試驗轉變。裝備體系試驗從方法上可分為實裝試驗、仿真試驗和虛實結合試驗。實裝試驗的數(shù)據可靠性高、實戰(zhàn)貼合度好，但試驗代價高昂;仿真試驗安全性高、易于組織、經濟性強并且可重復，但模型的可信度不高;虛實結合試驗是兼具實裝試驗和仿真試驗的優(yōu)點而又避免各自缺陷，是裝備體系試驗的發(fā)展趨勢。平行試驗是虛實結合試驗的最高運用模式，是復雜性科學理論、系統(tǒng)工程理論與方法、計算機建模仿真技術和裝備試驗理論相結合的產物，是裝備體系試驗的最新研究方向。

2.1 平行試驗的理論起源

平行試驗的思想源于平行系統(tǒng)理論。中科院自動化所王飛躍科研團隊針對復雜系統(tǒng)控制與管理問題，提出了將人工社會（Artificial Societies）、計算實驗（Computational Experiments）和平行執(zhí)行（Parallel Execution）相結合的ACP平行系統(tǒng)理論[2]。ACP方法通過復雜系統(tǒng)建模、多Agent仿真技術、智能控制等理論方法構建與現(xiàn)實復雜系統(tǒng)相對應的虛擬的或理想的人工系統(tǒng)，在人工系統(tǒng)中利用計算實驗方法進行各類實驗，研究與設計現(xiàn)實復雜系統(tǒng)的行為，對復雜系統(tǒng)進行模擬、試驗、分析與控制，ACP方法將虛擬復雜系統(tǒng)與現(xiàn)實系統(tǒng)進行在線同步執(zhí)行，對二者的行為狀態(tài)進行控制與管理并對其發(fā)展演化做出預測與優(yōu)化，從而完成學習與培訓、實驗與評估、控制與管理等功能[3]。

平行系統(tǒng)理論已經在交通物流系統(tǒng)[4]、農業(yè)制造系統(tǒng)、人口動態(tài)管理和控制系統(tǒng)、社會經濟系統(tǒng)[5-6]等民用領域得到應用。將復雜系統(tǒng)理論與方法引入到軍事領域，通過建立與實際軍事組織對應的平行軍事系統(tǒng)體系，使平行軍事分析、實驗、訓練、作戰(zhàn)、評估成為常態(tài)化的軍事行動，是研究軍事復雜性問題的有效途徑[7]。

2.2 平行試驗的概念內涵

平行試驗是借鑒平行系統(tǒng)理論，構建一個與現(xiàn)實靶場（或物理靶場）同步運行的人工靶場，將現(xiàn)實靶場中的實際裝備實時地映射到人工靶場，在人工靶場中構建要素齊全、功能完備的裝備試驗體系及對抗環(huán)境，由人工靶場同步處理現(xiàn)實靶場中物理試驗的行動及狀態(tài)信息，并將計算試驗的結果反饋到現(xiàn)實靶場，從而實時控制裝備試驗的行為和過程，評估裝備體系試驗效能。由于現(xiàn)實靶場試驗因受試驗條件、試驗環(huán)境、試驗周期、試驗經費等因素制約，裝備體系難以構建、試驗難以開展，而人工靶場不受物理條件制約，可以對實際對象進行抽象和建模，在數(shù)字物理環(huán)境平行狀態(tài)下構建一個完備的體系試驗環(huán)境，使裝備試驗體系構建得以完備、體系對抗條件得以形成、作戰(zhàn)效能得以檢驗，能夠實現(xiàn)裝備的技術性能測試向體系對抗效能評估拓展。

3? 平行試驗模式的應用前景

平行試驗是一種新的裝備試驗理論，為改進傳統(tǒng)裝備試驗提供了理論指導和方法支撐，能夠解決現(xiàn)實靶場試驗中裝備體系難以完整構建、戰(zhàn)場環(huán)境和對抗體系難以“逼真”呈現(xiàn)、試驗評估難以實時進行、導調控制和現(xiàn)實靶場試驗難以融合一體等難題。

①平行試驗環(huán)境能夠構建功能要素齊全完備的體系試驗條件。現(xiàn)實的試驗靶場由試驗對象、試驗環(huán)境、指揮通信系統(tǒng)、測量測控系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)等要素構成，在面向體系作戰(zhàn)的試驗需求方面存在著裝備體系難以完整構建、復雜戰(zhàn)場環(huán)境難以真實呈現(xiàn)、作戰(zhàn)對手行動難以有效模擬等問題，而虛擬戰(zhàn)場空間能夠對靶場對象進行抽象和建模，在數(shù)字物理環(huán)境平行狀態(tài)下構建一個包含裝備體系、物理空間、復雜電磁網絡、社會經濟環(huán)境等在內的要素齊全、功能完備的虛擬空間，既能開展單裝單系統(tǒng)試驗，又能進行對抗環(huán)境下的全要素全系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗。

②平行試驗能夠適時靈活地對試驗進程進行控制與優(yōu)化。平行試驗是將現(xiàn)實靶場中的物理試驗與虛擬戰(zhàn)場空間中的計算實驗結合起來進行的試驗，物理試驗主要以檢驗裝備戰(zhàn)術技術性能指標為主，計算試驗主要以發(fā)現(xiàn)和驗證規(guī)律為主，通過不同試驗規(guī)則組合認識和把握系統(tǒng)涌現(xiàn)行為，在虛擬戰(zhàn)場空間可以處理現(xiàn)實的靶場難以處理的火力打擊、裝備戰(zhàn)損、效能評估等動作和狀態(tài)信息，并將體系對抗試驗的結果反饋到真實的試驗靶場，從而可以實時控制試驗行動和進程，對試驗過程按需進行規(guī)劃和靈活的優(yōu)化調整。

③平行試驗能夠節(jié)約試驗資源和降低試驗風險。現(xiàn)代化裝備特別是大型裝備科技含量高、造價高，對該型裝備在體系中的作戰(zhàn)能力做出檢驗是裝備試驗的重要內容，但該型裝備往往難以反復進行實裝試驗，代價大、風險高，組織實施難度大，采用平行試驗的方法，對部分實裝部件可以采取半實裝模擬，對該型裝備可以建立仿真模型，在平行層進行映射和疊加，這樣組織試驗可以在滿足試驗要求的情況下，有效減少實裝試驗的次數(shù)，降低試驗組織的難度，節(jié)約試驗資源和試驗成本。

4? 結束語

平行試驗是基于復雜系統(tǒng)理論，在計算機技術發(fā)展、人工智能和計算科學進步的基礎上探索提出來的，是解決裝備體系效能評估問題的有效途徑。目前關于平行試驗的理論與方法仍處在研究探索中，學者關于平行試驗的認識和理解也不盡統(tǒng)一，但構建平行靶場研究解決裝備體系試驗問題的思路和方法是可行的，是裝備體系試驗的重要發(fā)展趨勢。

參考文獻：

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[3]段偉.平行仿真的內涵、發(fā)展與應用[J].指揮與控制學報，2019，5（2）：82-86.

[4]張會，于泉，等.平行系統(tǒng)理論在交通工程中的應用探索[J].交通信息與安全，2009，1（27）：32-35.

[5]Zimerman G，Neuneier R.Multi-agent market modeling of foreign exchange rates[J].Dalam Advances in Comples Systems，2001，4（1）：29-43.

[6]Tesfatsion L，Agent-based Computational Economics Growing Economics from the Bottomup，ISU Economic Working Paper No.1[M].Ames，Low a Low a States University，2002.

[7]香山科學會議辦公室.香山科學會議簡報[R].2012：424.

基金項目：軍隊科研計劃項目（2017YY05）。

作者簡介：付朝博（1983-），男，陜西興平人，碩士研究生，研究方向為軍事裝備需求論證和裝備試驗;段莉（1976-），女，山東德州人，高級工程師，主要研究方向為軍事信息通信。