0 引　言

随着美国海军的作战概念由“平台中心战”发展为“网络中心战”，海战场作战体系也随之改变^[1]。至2020年，美国海军所使用的作战指挥信息系统网络“部队网”已由多个网络环境组成的复杂网络发展为一个统一的完全集成的海军网络环境，服务于“网络中心战”的发展目标已然实现^[2]。21世纪以来新兴技术不断发展，无人机、无人艇、云计算、物联网等技术正在影响传统的作战形态。2019年12月，美国战略与预算评估中心（CSBA）在研究报告《重夺制海权：美国海军水面舰队向决策中心战转型》中正式提出了 “决策中心战” 的新型作战概念^[3]。即充分利用人工智能和自主系统技术完成作战力量的分布式灵活部署和多样化战术，形成复杂的战场态势，以击垮敌方的认知判断，变革整个战场形态，形成颠覆性威慑，重获大国竞争的绝对优势^[4-5]。“决策中心战”的作战概念将引领海战场作战体系进入新的发展阶段，对作战资源重组效率提出了更高的要求。

随着军事技术发展和组织形态的演变，军事能力日益精细化、专业化，作战指挥人员可调度使用的往往是经过多级抽象融合、直接对应任务的集成能力，即任务能力包（mission capability package, MCP）^[6-8]，任务能力包围绕特定的“任务能力”需求来集合一组作战要素，如作战人员、传感器、网络、指挥控制、平台和武器等^[9-10]。MCP是一种将高级技术与改变作战方式的能力进行同步匹配的方法，使得部队能够利用高级技术所带来的优势^[11]。

鉴于武器装备是完成作战任务的基本载体，本文将结合“决策中心战”的作战概念，基于服务化和智能化的新理念，从装备配备的角度研究如何将作战装备组合为满足各层级作战任务需求的方案。即基于作战任务自上而下的分解，以及装备自下而上的组合，在确保资源调度开销最小的条件下，解决任务能力包的构建和应用，实现面向作战任务的资源优化配备。

1 相关概念分析以及数学建模 1.1 作战任务分解

作战任务通常是作战意图的体现，其效能达成往往是多个复杂子任务协同配合的结果。执行具体子任务的单个作战单元可以在不掌握整体作战意图的情况下，根据上级下达的作战任务要求，专注于提升自身的作战效能。因此，指挥员在组织实施作战的过程中，需要将原本宏观的、笼统的，甚至模糊的作战任务分解为具体的、分阶段的、有衡量尺度和标准的作战任务需求清单^[12]。作战任务可以被单独执行，也可以按需与其他作战任务进行组合，从而使得作战意图的达成更加灵活。

作战任务有多种类型，涉及多种作战样式，例如突防打击、通信情报收集、电子情报收集、压制敌防空系统等，作战任务的分解有多种维度。另外，在制定作战任务的时候还需要综合考虑战场环境、敌我态势等信息。在不同作战样式下的作战任务最优解并不固定，如果简单的按照作战样式形成固定的装备组合去完成作战任务往往不能很好地达到预期效果。

为便于研究问题，基于各类作战任务、作战样式，分解并综合形成互不交叉的基本作战任务集合，表示为T={T₁,T₂,…,T_n}。其中，n为相互独立的子任务个数，在计算机辅助设计作战任务时，可依托海上作战云环境，随时根据战场环境的实时变化动态即时的调整最合适T₁,T₂,…,T_n的装备组合，并且这种调整接近最优解。这种方案可以极大减少人工消耗，让指挥员有更多的时间精力考虑更重要的事情。

1.2 作战任务能力需求

作战任务的达成需要一项或多项作战能力支撑，作战能力是作战任务与装备之间建立联系的桥梁。因此，作战任务需求可以进一步表述为任务能力需求。

假设每一个子任务T_i的作战能力需求集为Q_i，Q_i包含N_i个需求指标，则Q_i={Q_i¹,Q_i², …Q_i^Ni}，i=1…n；则作战任务T的能力需求集可以表示为Q={Q₁¹,Q₁²,…,Q_n¹,Q_n², …,Q_n^Nn}，且N= N₁+N₂+…+N_n。

以实际作战场景为例，针对防空反导作战任务T，其任务目标为针对敌弹道导弹、隐身飞机、低空巡航导弹等空中力量打击，开展立体防御。其子任务有T₁立体抗击；T₂源头打击；T₃信息对抗。对于子任务T₁立体抗击可能涉及到的平台有预警机、战斗机、无人机、舰载雷达、岸基雷达等探测设备，涉及到战斗机、水面舰艇、地空导弹、电子对抗部队等火力打击设备。子任务T₁包含的作战能力需求集为Q₁，其元素集合为N₁=3，即Q₁= {Q₁¹,Q₁²,Q₁³ }。其中Q₁¹代表对探测设备的需求，可以包括对其所处的地理坐标、探测精度、探测范围等的需求指标。Q₁²代表对电子干扰设备的要求，包括对其所处的地理坐标、功率大小、干扰波段等的具体需求；Q₁³代表对火力打击设备的需求，包括对其所处的地理坐标、爆炸当量、打击精度等的具体需求指标；Q₁⁴代表对网信装备的需求，包括对通信覆盖范围、抗干扰能力、通信带宽等的具体需求指标。对于子任务T₂同理。子任务T₂可能具有相同类型的元素，比如作为目标引导的探测设备、精度指标更高且速度更快的火力打击设备。对于具体指标量纲不做规定。

最终对于完成作战任务T的装备能力需求被分解为若干个具体装备需求指标，这些装备可以跨越平台建立打击链路，实现自由组合。作战任务可以进一步利用战场环境、作战态势等信息定制化所需使用装备集合，借助计算机辅助计算匹配最优的装备组合，并依据环境变化、作战效果评估等实时动态调整装备组合以适应作战需求。注意到将这些任务需求合成一个集合，在集合中可能有相似甚至相同的装备能力需求，这些需求不需要进行合并，因为对于不同子任务，可能存在同时行动的情况。

1.3 装备能力

海上作战与陆地、空中作战相比具有以下特点：1）海上作战远离陆岸，机动性强，对抗性强，在远距离通联受限的条件下，难以依托岸基资源的支援；2）海战场空间广阔，舰船调度部署需要时间较长，因此平台之间协同作战更为常见；3）海上作战平台以大型移动平台为主，单个平台往往集成多种类型的作战装备，且各种装备集成度较高。

针对海上作战的以上特点，为了提高装备的使用效率：1）可以根据所属领域对同一平台上的武器装备进行分解。如将驱逐舰上部署的舰载雷达、防空武器、通信设备等按照功能进行解耦，以便在协同作战时供其他作战平台调用。2）不同平台上具有不同性能的同类装备，适用于不同的作战任务，可根据任务所需的作战效果进行按需调度、灵活重构。

为了提高装备调用的灵活性，假设在任何子任务T_i中，都可以调用战场中的所有装备，所有装备在任务规划时刻的状态，如位置、精度、剩余弹药量、当前是否被占用等信息实时上传到指挥中心的作战云中，在作战云中，可以用作战需求与装备能力进行匹配，以提高作战效率。

根据以上分析，可以将海上作战平台的装备能力进行如下分解：假设海战场作战平台集合为S={S₁,S₂,…,S_m}，m为平台数量；第j个作战平台包含的装备集合为S_j={E_j1,E_j2,…,E_jLj}，L_j为第j个作战平台的装备数量，j=1…m；海战场作战平台的总体装备集合为S={E₁₁,E₁₂,…,E_m1,E_m2,…,E_mLm}；所有作战平台所含的装备总数为L=L₁+L₂+…+L_m。

第j个作战平台上第k个装备的能力集合表示为C_jk={C_jk¹,C_jk²,…,C_jk^Mjk}，M_jk为第j个作战平台上第k个装备的能力数量，j=1…m，k=1…L_m；第j个作战平台的装备能力集可以表示为C_j={C_j1¹,C_j1²,…,C_jLj^MjLj}，j=1…m；海战场所有作战平台的整体能力集合表示为C={C₁₁¹,C₁₁²,…,C_m1¹,C_m1²,…,C_mLm^MmLm} ；所有作战平台的装备能力总数为M=M₁₁+M₁₂+…+M_m1+ M_m2+…+M_mLm。

2 任务能力包的组合重构方法 2.1 组合能力包

每一项作战任务T_i根据其能力需求可由具有相关能力的装备参与完成，而作战装备如指挥通信装备、火力打击装备、侦察探测装备等分布在各个不同作战平台上，因此需要将这些作战装备重新组合。即可以形成以作战任务能力需求为约束条件，以作战装备及其能力指标为变量的目标函数，即E(i)=f (Q_i,C,S)。

为提升作战装备重组效率，可以将作战装备组合成多种有效搭配，形成有机集成的能力，并满足各类作战任务快速调用的需求，即将各作战平台上解耦的装备根据基本作战任务需求重构形成跨平台的组合能力包。其分解重构关系如图1所示。

图中，装备1和装备2部署于平台1，装备3和装备4部署于平台2，组合能力3由装备2和装备4组合而成，可以分别为作战任务1、作战任务2、作战任务4调用。

2.2 面向作战任务的能力包构建算法

对于作战任务T_i的任一项能力需求Q_i^x，（x=1…N_i，i=1…n）应由平台集合S中某一个或多个装备提供，因此，针对作战任务T_i的装备匹配方法是从S中选出一个满足Q_i的装备集合tuple。为了简化后续任务与装备匹配的计算复杂度，从初始映射关系的结果中选出固定的装备组合。

通过应用贪心算法，针对作战任务T_i中每一项能力需求指标，遍历装备能力集合C并基于所需的集成算法，寻找满足单项能力需求的对应装备组合，最终找到可以满足作战任务T_i的装备组合。

步骤1　针对作战任务T_i中每一项能力需求指标，遍历装备能力集合C并基于所需的集成算法，寻找满足单项能力需求的对应装备组合，最终找到可以满足作战任务T_i的装备组合。

步骤2　针对作战任务集T中所有作战任务，找到满足需求的装备组合，即对所有作战任务应用第一步，得到一个包含装备集的数列tuple []，并且这些装备并不重复，其中tuple [i]表示满足作战任务T_i的装备集合。

步骤3　针对所有作战任务的装备集数列tuple []，将其中包含元素数量最小的项默认为一个组合能力包记为C₁，其对应的作战需求为T₁，然后用组合能力C₁去对比其余的作战任务需求(T-T₁)，如果可以满足对应项的要求，则继续匹配（T-T₁-T_x），直到这个过程无法继续。

步骤4　重复步骤3，直到找出所有的组合能力C₁…C_n。

经过能力包构建算法，得到组合能力C_combine，在出现新的作战任务后，可将作战需求直接与C_combine相匹配，极大简化装备匹配流程，有效提升作战资源重组的效率。

3 结　语

本文分析了未来新型海上作战概念对作战要素灵活重组的需求以及任务能力包的概念；结合海上作战的特点，建立了基本作战任务集、作战任务能力需求集、装备能力集等数学模型，提出了3层结构的组合能力包构建方式和面向作战任务的能力包构建算法。上述算法通过计算机辅助实现，可以有效提升作战资源重组的效率，推进海上作战体系有效适应未来智能化海上作战需求。