李 康,史憲銘,趙汝東,李廣寧,趙 美
(陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū),河北 石家莊 050000)
彈藥作為戰(zhàn)爭的基礎(chǔ)物資,其重要性不言而喻,而彈藥需求預(yù)計又是彈藥保障的基礎(chǔ)性工作,對于彈藥籌措、儲備、補(bǔ)給都具有牽引作用,準(zhǔn)確預(yù)計彈藥需求是彈藥精確保障的關(guān)鍵,也是當(dāng)前彈藥保障研究的難點(diǎn)。外軍在彈藥需求預(yù)計領(lǐng)域已取得了比較先進(jìn)的成果,通過研究美軍彈藥需求預(yù)計總體概況、美軍彈藥需求預(yù)計的關(guān)鍵技術(shù)以及其他軍隊(duì)彈藥需求預(yù)計的動態(tài),分析得到外軍彈藥需求預(yù)計的動向和主要特點(diǎn),為我軍彈藥需求預(yù)計提供很好的借鑒,對于提高我軍彈藥需求預(yù)計能力具有重要意義。
美軍對彈藥需求預(yù)計的研究可以追溯到20世紀(jì)初,分析了實(shí)戰(zhàn)和作戰(zhàn)模擬過程的彈藥需求量,對彈藥量按一天、一小時、一次戰(zhàn)斗進(jìn)行梳理。20世紀(jì)50年代末60年代初,隨著運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)分析技術(shù)等輔助決策工具的出現(xiàn),彈藥需求預(yù)計方法也隨之產(chǎn)生了變化。經(jīng)過近幾十年特別是海灣戰(zhàn)爭以來實(shí)踐的檢驗(yàn),美軍對彈藥等作戰(zhàn)物資保障的建設(shè)日趨完善[1-2]。
20世紀(jì)80年代,美軍進(jìn)行彈藥需求預(yù)計時已經(jīng)初步采用了數(shù)字化方法。美軍在《陸軍彈藥管理系統(tǒng)》中,計算了彈藥的初始需求[3];在彈藥、物資和人員的戰(zhàn)時需求(Wartime Requirements for Ammunition, Materiel, and Personnel, 簡稱WARRAMP)第四卷[4]彈藥后處理器程序維護(hù)手冊中提供了戰(zhàn)時彈藥需求預(yù)計軟件——彈藥后處理器軟件的程序處理和維護(hù)信息,包括對運(yùn)行過程、操作環(huán)境和程序維護(hù)的詳細(xì)信息,本手冊中的樣本運(yùn)行流和程序源代碼清單被應(yīng)用于美國陸軍概念分析機(jī)構(gòu)的Universal Automatic Computer (簡稱UNIVAC)1100/82上;用彈藥分配系統(tǒng)(Ammunition Distribution System, 簡稱ADS)評估日常彈藥需求計劃和緊急彈藥需求,并討論了支撐該系統(tǒng)的模型算法、數(shù)據(jù)庫開發(fā)、接口要求和用戶指南[5]。此外,陸軍概念分析局在計算補(bǔ)給彈藥需求量時運(yùn)用了層次模型,通過概念評估子模型(Concepts Evaluation Model,簡稱CEM)、作戰(zhàn)樣本生成器子模型(Combat Sample Generator,簡稱COSAGE)、消耗校準(zhǔn)子模型(An Attrition Model Using Calibrated Parameters,簡稱 ATCAL)以及彈藥處理子模型(Ammunition Post Processor,簡稱APP)對作戰(zhàn)情況進(jìn)行模擬并預(yù)測彈藥需求量。
陸軍開發(fā)了國防標(biāo)準(zhǔn)彈藥計算機(jī)系統(tǒng)[6](Defense Standard Ammunition Computer System, 簡稱DSACS),來管理所有軍事部門的常規(guī)彈藥;空軍開發(fā)了戰(zhàn)斗彈藥系統(tǒng)(Combat Ammunition System, 簡稱CAS);美國海軍建立計算機(jī)之間直接傳遞數(shù)據(jù)的實(shí)時彈藥管理信息支持系統(tǒng),按照作戰(zhàn)方案中的作戰(zhàn)目標(biāo)確定常規(guī)彈藥需求量;美軍用數(shù)據(jù)庫方法來進(jìn)行艦載彈藥的管理,建立艦載彈藥管理系統(tǒng);《規(guī)劃、編程和預(yù)算系統(tǒng)(Planning, Programming and Budgeting System, 簡稱PPBS)對海軍陸戰(zhàn)隊(duì)彈藥要求的限制》[7]一文研究了海軍陸戰(zhàn)隊(duì)彈藥需求的產(chǎn)生和編程方法?!抖喟l(fā)射火箭系統(tǒng):彈藥再補(bǔ)給挑戰(zhàn)》在分區(qū)防御模型基礎(chǔ)上對彈藥再補(bǔ)給理論進(jìn)行了分析,結(jié)合蘇聯(lián)和美國陸軍的作戰(zhàn)準(zhǔn)則,制定切合實(shí)際的彈藥再補(bǔ)給需求[8]。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代,美軍彈藥需求決策支持系統(tǒng)(Munitions Requirements Decision Support System, 簡稱MRDSS)問世,MRDSS是一個宏觀決策支持系統(tǒng),旨在幫助用戶確定各種類型彈藥的最佳彈藥需求[9]。在彈藥、石油和設(shè)備需求的詳細(xì)計算簡報(Calculation of Ammunition, Petroleum, and Equipment Requirements,簡稱CALAPER)中,提供了相關(guān)機(jī)構(gòu)計算彈藥需求的詳細(xì)程序說明,這一程序被用來研究戰(zhàn)時彈藥需求以供支持總部和陸軍部決策[10]。在此期間還出現(xiàn)了很多有關(guān)彈藥需求預(yù)計的程序,諸如有關(guān)彈藥的軍隊(duì)動員需求計劃系統(tǒng),船載彈藥庫存、申請和報告系統(tǒng),用戶輔助軍事行動計劃工程[11](User-Assisted Translation of Operational Plans,簡稱UATOP)、戰(zhàn)斗彈藥消耗預(yù)測工程(Anticipating Combat Ammunition Consumption,簡稱ACAC)、基于能力的彈藥需求(Capabilities-Based Munitions Requirements, 簡稱CBMR)程序[12]等等。
美軍在二戰(zhàn)以后經(jīng)歷了數(shù)次局部戰(zhàn)爭,積累了大量可靠的作戰(zhàn)數(shù)據(jù),在彈藥需求預(yù)計方面取得了豐富的成果,一直處于世界前列[13-14]。21世紀(jì)以來美軍改進(jìn)彈藥管理辦法,2004年美陸軍發(fā)布了《精確彈藥混合分析(Precision Munition Mix Analysis,簡稱PMMA)》研究報告,系統(tǒng)評估了精確制導(dǎo)彈藥的需求量,論證了美陸軍能用多高精度的武器及美陸軍能否將其戰(zhàn)斗條令和戰(zhàn)術(shù)從火力壓制型轉(zhuǎn)化為精確打擊型,并研究了滿足作戰(zhàn)需求時的精確制導(dǎo)彈藥組合以及每種彈藥的需求量。
美軍在2005年的國防報告《彈藥消耗研究》[15]中分析了美軍預(yù)計彈藥需求量的能力,指出隨著高性能武器裝備的發(fā)展,彈藥的毀傷能力和命中精度顯著提高,現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的彈藥需求量驟然下降。這一點(diǎn)在沙漠風(fēng)暴和伊拉克自由行動中得以印證,于是建議部隊(duì)基于已有數(shù)據(jù)編制新的彈藥需求計算表。美軍在伊拉克撤軍時,把收發(fā)彈藥過程中生成的數(shù)據(jù)錄入彈藥數(shù)據(jù)庫,并對彈藥需求數(shù)據(jù)加以分析以預(yù)測未來可能的彈藥需求量,從而合理確定彈藥庫存量[16]。
近年來,美海軍司令部發(fā)布了《彈藥后勤》[17],介紹了地面彈藥需求預(yù)計程序、航空彈藥需求預(yù)計程序、危機(jī)行動與緊急情況下的彈藥需求預(yù)計程序、主要軍事行動與戰(zhàn)役彈藥需求預(yù)計程序以及聯(lián)合作戰(zhàn)下的彈藥需求預(yù)計程序,文中還提及地面彈藥作戰(zhàn)計劃系數(shù)的轉(zhuǎn)換。作戰(zhàn)部隊(duì)進(jìn)行彈藥需求預(yù)計時,需使用作戰(zhàn)計劃系數(shù)來確定地面彈藥需求;預(yù)測航空彈藥中的非核彈藥需求量時,必須使用海軍行動最高指令(the Chief of Naval Operations Instruction,簡稱OPNAVINST)8011.9A中的非核彈藥需求預(yù)計程序,此程序基于敵目標(biāo)威脅和作戰(zhàn)能力來確定彈藥需求量。
美軍近幾年的研究集中在改進(jìn)原有算法,完善原有模型,將彈藥需求預(yù)計工作向細(xì)微發(fā)展,逐步提高預(yù)計精確度。在通用彈藥需求預(yù)計中,美軍把重心放在了改進(jìn)原有模型上,根據(jù)現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的新特點(diǎn)新情況,建立新的彈藥需求預(yù)計模型;在訓(xùn)練彈藥需求預(yù)計方面,美軍建立了多個不同類型的信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫[18],以便及時獲取訓(xùn)練過程中的需求量。本文列舉了幾個目前已經(jīng)掌握的美軍彈藥需求預(yù)計關(guān)鍵技術(shù):
美軍彈藥需求決策支持系統(tǒng)MRDSS在宏觀層面使用基于威脅程度的彈藥需求預(yù)計技術(shù),以支持彈藥需求的快速周轉(zhuǎn)和靈敏性分析,用戶通過電子表格快速改變某些假設(shè)和約束,來觀察對彈藥需求量的影響。MRDSS考慮了針對坦克、裝甲運(yùn)兵車、兩棲偵察車和其他威脅的直瞄射擊和間接射擊所消耗彈藥量。用戶需指定和分配威脅目標(biāo),將打擊目標(biāo)分配到操作臺并匹配彈藥,然后MRDSS根據(jù)彈藥類型、一輪射擊所需彈藥量和射擊回合數(shù)計算彈藥需求量。
美軍在《美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)地面彈藥需求研究》報告[19]中披露了戰(zhàn)爭儲備彈藥需求模型,即War Reserve Ammunitions Requirement,簡稱WRMR模型[20],描述了彈藥需求確定程序。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)彈藥需求程序的主要內(nèi)容包括三個階段,分別是數(shù)據(jù)收集階段、彈藥總需求計算階段、彈藥總需求驗(yàn)證批準(zhǔn)與提交階段。向模型中輸入數(shù)據(jù)時,通過查閱《聯(lián)合彈藥效能手冊》[21]得到打擊某個目標(biāo)所需要的彈藥發(fā)數(shù)。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)?wèi)?zhàn)爭儲備彈藥需求和訓(xùn)練與測試彈藥需求共同組成了地面彈藥總需求,其具體構(gòu)成如圖1所示。
圖1 海軍陸戰(zhàn)隊(duì)地面彈藥總需求構(gòu)成圖
美軍彈藥消耗預(yù)計是以彈藥效能為基礎(chǔ)的,各級部門進(jìn)行彈藥消耗預(yù)計主要參考兩個因素:一是美軍作戰(zhàn)力量結(jié)構(gòu),即參戰(zhàn)兵力;二是敵方目標(biāo)威脅程度。各軍兵種采用的彈藥消耗預(yù)計方法也有所差異。海軍和空軍結(jié)合自身情況對“Level of Effort”方法(簡稱LOE,是以作戰(zhàn)行動的平均日彈藥消耗量為基礎(chǔ),通常用于小口徑彈藥消耗預(yù)計)和基于敵目標(biāo)威脅程度的預(yù)計方法加以區(qū)分使用[22]。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)使用基于敵方目標(biāo)的LOE模型(Target-oriented Level of Effort,簡稱TOLOE)和基于射擊武器的LOE模型(Shooter-oriented Level of Effort,簡稱SOLOE)進(jìn)行彈藥消耗預(yù)計,前者考慮了敵方目標(biāo)威脅程度,更多關(guān)注需摧毀目標(biāo)的數(shù)量;后者需掌握部隊(duì)所配備裝備的數(shù)量。二者都以海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員在作戰(zhàn)中的活躍數(shù)量為依托進(jìn)行彈藥消耗預(yù)計,海軍陸戰(zhàn)隊(duì)75%的彈藥用這兩種方法預(yù)測?;贚OE和基于敵目標(biāo)威脅程度的彈藥消耗預(yù)計方法流程如圖2和3。
圖2 基于LOE的彈藥消耗預(yù)測計算流程
圖3 面向威脅目標(biāo)的彈藥消耗預(yù)測計算流程
陸軍使用的是戰(zhàn)區(qū)模擬系統(tǒng),戰(zhàn)區(qū)模擬方法可以計算大部分陸軍彈藥消耗,該方法使用戰(zhàn)斗樣本生成器得到24小時的戰(zhàn)斗樣本,研究對象為美軍陸軍師攻打武器系統(tǒng)參數(shù)、偵察和毀傷概率、地形和環(huán)境數(shù)據(jù)可調(diào)的假想敵軍師。戰(zhàn)斗樣本生成器可根據(jù)作戰(zhàn)條令和策略選擇不同的作戰(zhàn)樣式,輸出結(jié)果有三點(diǎn):一是敵我雙方人員裝備損傷情況;二是展現(xiàn)出交戰(zhàn)雙方參戰(zhàn)兵力;三是計算出參戰(zhàn)雙方24小時的彈藥消耗量。
俄軍戰(zhàn)役軍團(tuán)的作戰(zhàn)彈藥需求量由戰(zhàn)役作戰(zhàn)彈藥消耗量、損失量和達(dá)到戰(zhàn)終規(guī)定儲備標(biāo)準(zhǔn)需補(bǔ)充的彈藥數(shù)量構(gòu)成。上級首長為了控制彈藥消耗,根據(jù)彈藥儲存總量及戰(zhàn)役軍團(tuán)所承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù),規(guī)定主要彈藥的作戰(zhàn)消耗標(biāo)準(zhǔn)。彈藥損失量大約占據(jù)彈藥儲備總量的25%~30%。是否達(dá)到戰(zhàn)前彈藥儲備標(biāo)準(zhǔn)以能否滿足作戰(zhàn)部隊(duì)在整個戰(zhàn)役期間的彈藥需求來衡量,戰(zhàn)后須對儲備彈藥及時補(bǔ)充。俄軍深入研究了二戰(zhàn)期間的基礎(chǔ)作戰(zhàn)數(shù)據(jù),建立了一套有關(guān)彈藥需求預(yù)計的理論體系,并且可以借助計算機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)役軍團(tuán)軍、師兩級的彈藥需求預(yù)計。
俄軍根據(jù)彈藥種類由各相關(guān)部隊(duì)的司令部分別預(yù)計彈藥需求量。例如,導(dǎo)彈的需求量由集團(tuán)軍與導(dǎo)彈部隊(duì)協(xié)同預(yù)計;自行火炮、多管火箭炮等壓制武器的彈藥需求量由炮兵部隊(duì)計算;高射炮的彈藥需求量由防空部隊(duì)計算。俄軍的跨部門一體化后勤保障系統(tǒng)自2003年組建聯(lián)勤部[23]開始構(gòu)建,到2012年底俄軍已經(jīng)完全實(shí)行了一體化聯(lián)勤保障體制模式,建立起完整的一體化后勤保障系統(tǒng)。俄軍的后勤保障改革對彈藥保障產(chǎn)生積極影響,在一定程度上提高了彈藥需求預(yù)計的科學(xué)性。
進(jìn)入21世紀(jì),英國建立起高效的后勤組織機(jī)構(gòu),其中國防后勤局下屬的“軍火集群”是各武器彈藥管理機(jī)構(gòu)的總和。它由負(fù)責(zé)武器彈藥供應(yīng)的綜合計劃組和確保將其運(yùn)輸?shù)阶鲬?zhàn)部隊(duì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成,負(fù)責(zé)管理和研發(fā)從子彈到魚雷的各種武器和彈藥。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括彈藥后勤局和國防儲存與配送局的爆炸物業(yè)務(wù)處。英軍對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析,通過專家評判預(yù)計彈藥需求量[24]。近年來,隨著智能化彈藥的發(fā)展,英軍著力研究面向點(diǎn)目標(biāo)和面目標(biāo)的打擊火力需求,考慮武器的近距離打擊能力(40 km及以內(nèi)目標(biāo))和縱深打擊能力(達(dá)80 km),并以此進(jìn)行彈藥需求研究。
加拿大軍方開發(fā)了名為“Marginal Analysis Planning Program”(邊際分析規(guī)劃項(xiàng)目)的彈藥儲備規(guī)劃項(xiàng)目,該項(xiàng)目采用基于目標(biāo)導(dǎo)向的消耗預(yù)計方法。此方法需要獲取打擊目標(biāo)清單和每種彈藥對不同目標(biāo)的單發(fā)毀傷概率數(shù)據(jù)庫。但邊際分析規(guī)劃項(xiàng)目缺少武器系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫,而且其數(shù)據(jù)平臺并未考慮時間和空間因素,對彈藥需求的估計精度不高,且缺乏武器系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的分析,在一定程度上造成了彈藥消耗預(yù)計量與實(shí)際消耗量的偏差。加拿大軍方也采用“Level of Effort”方法,該方法使用歷史數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)來測算給定武器系統(tǒng)的彈藥消耗率,這并不是依賴具體作戰(zhàn)背景進(jìn)行預(yù)測,帶有很強(qiáng)的主觀性。
斯洛文尼亞軍隊(duì)進(jìn)行彈藥消耗預(yù)計主要采用“Level of Effort,簡稱LOE”方法和基于目標(biāo)導(dǎo)向的消耗預(yù)計方法,LOE方法主要用于口徑小于20 mm的彈藥消耗預(yù)計,目標(biāo)導(dǎo)向的消耗預(yù)計方法用于火炮、坦克、火箭炮等壓制性武器的彈藥消耗預(yù)計。斯洛文尼亞軍方意識到彈藥消耗預(yù)計不能僅憑借相關(guān)領(lǐng)域?qū)<业闹饔^評判,更重要是在考慮目標(biāo)、彈藥種類、彈藥基數(shù)、彈藥限額、作戰(zhàn)環(huán)境等因素基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)建模,通過數(shù)學(xué)模型匹配合適彈種,準(zhǔn)確進(jìn)行彈藥消耗預(yù)計。斯洛文尼亞部隊(duì)采用LOE方法預(yù)計彈藥安全庫存的公式為
∑Ni*QSDOS*QOR.DE+∑NK*QSDOS*QOR.UP
1)各國軍方基本都在使用彈藥需求預(yù)計系統(tǒng)或程序,其種類很多但功能相近,都是通過一定的模型計算得到作戰(zhàn)所需彈藥數(shù)量。各國軍隊(duì)都特別注重彈藥需求預(yù)計模型的改進(jìn)和建設(shè),目的是使其彈藥需求預(yù)計系統(tǒng)或程序能夠應(yīng)用最先進(jìn)的預(yù)測方法建立彈藥消耗預(yù)測模型,力求更準(zhǔn)確估計彈藥需求量。現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭中使用的新型彈藥多為高效能精確制導(dǎo)彈藥,其價值高昂,對彈藥需求進(jìn)行預(yù)計意義重大,彈藥需求預(yù)計系統(tǒng)或程序不可或缺;
2)在外軍彈藥需求預(yù)計方法中出現(xiàn)次數(shù)最多的是面向敵方目標(biāo)的彈藥需求預(yù)計,結(jié)合敵方目標(biāo)的毀傷程度確定彈藥消耗量。該方法是從彈藥對目標(biāo)的毀傷效能出發(fā),建立每種彈藥對不同目標(biāo)的單發(fā)毀傷概率數(shù)據(jù)庫,并以此確定目標(biāo)達(dá)到某毀傷程度所需彈藥量。
3)外軍彈藥需求預(yù)計與作戰(zhàn)任務(wù)結(jié)合較為緊密。例如美軍的彈藥需求預(yù)計充分考慮了不同作戰(zhàn)階段的作戰(zhàn)強(qiáng)度以及目標(biāo)修復(fù)率等參數(shù),在戰(zhàn)前進(jìn)行彈藥需求評估時美軍會對影響作戰(zhàn)的各項(xiàng)要素進(jìn)行綜合、系統(tǒng)的分析,旨在全面考慮彈藥消耗影響因素,確保彈藥需求分析的精確性。
4)外軍彈藥需求預(yù)計的相關(guān)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)更新較為及時。例如美軍在彈藥需求預(yù)計中所用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)都必須是近三年內(nèi)通過戰(zhàn)爭或仿真得到的,還擁有定期更新的《聯(lián)合彈藥效能手冊》。外軍的彈藥消耗標(biāo)準(zhǔn)也會根據(jù)彈藥消耗特點(diǎn)進(jìn)行不斷更新。
1)加強(qiáng)彈藥需求決策系統(tǒng)的建設(shè),實(shí)現(xiàn)我軍彈藥需求預(yù)計的智能化、信息化。彈藥需求預(yù)計一直是部隊(duì)所關(guān)心的重大問題,它需要快速準(zhǔn)確地預(yù)計彈藥需求,國外現(xiàn)在已經(jīng)有較為成熟的預(yù)計系統(tǒng),我軍應(yīng)加快開發(fā)彈藥需求預(yù)計軟件,為建設(shè)決策支持系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。
2)開展彈藥需求預(yù)計模型研究,保證我軍預(yù)計彈藥的準(zhǔn)確性、精確性。現(xiàn)代戰(zhàn)爭在不斷地發(fā)展變化中,之前彈藥需求預(yù)計研究的模型可能將不適應(yīng)未來的戰(zhàn)爭。我軍需要充分考慮彈藥消耗的各種影響因素,針對戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各個層次,構(gòu)建科學(xué)合理的彈藥需求預(yù)計模型。
3)重視彈藥消耗數(shù)據(jù)的研究。我軍關(guān)于彈藥消耗的數(shù)據(jù)大都沒有更新,缺乏戰(zhàn)爭的最新數(shù)據(jù),美軍有《聯(lián)合彈藥效能手冊》作為其預(yù)計彈藥需求的基礎(chǔ)且隨時更新,因此我軍必須重視彈藥消耗數(shù)據(jù)的及時更新和研究。
隨著計算機(jī)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,彈藥需求預(yù)計方法得以完善,彈藥需求預(yù)計更加準(zhǔn)確。彈藥需求預(yù)計的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到彈藥保障的效率,也是戰(zhàn)爭勝利的關(guān)鍵制約因素,這就是各國軍方在彈藥需求預(yù)計方面不斷進(jìn)行探索的原因所在。據(jù)各國軍方采用的彈藥需求預(yù)計方法來看,一是計算機(jī)輔助決策系統(tǒng)不可或缺,二是從彈藥對目標(biāo)的毀傷效果角度進(jìn)行彈藥需求預(yù)計即面向目標(biāo)的彈藥需求預(yù)計是未來的發(fā)展趨勢。通過對外軍彈藥需求預(yù)計發(fā)展動態(tài)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,為我軍彈藥需求預(yù)計工作提供導(dǎo)向,提升我軍彈藥精確保障能力。