機群打擊鏈組織結構層級化模型*

羅木生，王宗杰，劉 浩

（海軍航空大學，山東 煙臺 264001）

0 引言

機群打擊鏈是由空中各型作戰飛機構建而成，能夠針對打擊對象完成“發現-定位-跟蹤-決策-交戰-評估”完整作戰環節的打擊體系［1］。機群打擊鏈聚合了分布在廣闊戰場空間的兵力，實現了戰機功能單元之間的高效協同，極大地縮短了從發現到打擊目標所需的時間［2］。

組織結構是從總體上描述機群打擊鏈指揮層級，包括指揮關系、協同關系、控制關系，以及信息需求等。機群打擊鏈是一個深度協同的作戰體系，首先需對兵力組織結構進行建模，從總體上展現機群兵力節點連接關系與兵力之間的信息需求，為后續作戰過程、信息交互建模奠定基礎。

在組織結構方面已開展較多研究，但側重于面向C2（Command and Control）的組織結構的優化與設計［3-4］、網絡拓撲模型［5］、信息流描述圖模型［6］、合理度評估［7］、扁平化分析［8］、魯棒性研究［9］等；以及指揮所人員的組織結構［10］、兵力組織的設計與運作［11-12］和組織結構效能的定量分析［13］等方面。相關研究成果是將兵力平臺整體［14-15］作為組織結構分析與研究的對象，主要服務于組織結構的頂層設計與體系研究等方面的需要。

網絡化作戰中，機群作戰不再以平臺為中心，而是強調整合并發揮機群平臺上各功能單元的作用，實現功能單元級的深層次協同。目前通常采用的以平臺為基本單元的組織結構建模方法，不能描述到功能單元級，因而難以滿足這一需求。本文采用層級化方法，構建機群打擊鏈組織結構模型，以期較好地解決上述不足。

1 機群打擊鏈組織結構層級化建模方法

機群打擊鏈可由預警機、戰斗機、電子戰飛機、反潛機、無人偵察機、無人戰斗機等兵力和機載導彈等武器設備構成。兵力層級較為復雜，如預警機，不僅可以執行偵察預警、戰場監視任務，還可以執行指揮控制、兵力引導，為導彈提供中制導等任務；而導彈則較為單一，主要用于對目標實施火力打擊。

因此，在機群打擊鏈組織結構模型中，不同兵力節點的描述粒度需求并不相同。一個粒度較粗作戰兵力節點（如預警機）本身就可能包含若干個粒度較細的功能單元節點。所以，提出層級化建模方法，對機群打擊鏈的組織結構進行建模描述。

所謂層級化方法，是指能夠根據粒度需求的不同，以構建打擊鏈的兵力體系為對象，建立滿足不同層級的作戰兵力組織結構模型。建模方法的基本步驟包括：

1）建立粒度較粗的作戰兵力節點（高層級作戰節點）間的高層級組織結構圖；

2）把全部或部分粒度較粗作戰兵力節點分解成為若干粒度較細的作戰兵力子節點（子層級作戰節點）；

3）用分解得到的作戰兵力子節點取代其父節點位置，完成子層級作戰節點組織結構圖；

4）子層級作戰兵力節點可進一步分解成更下一層級的作戰節點，分解層級根據建模的目的與需求確定。

通過上述步驟，可以得到不同層級的作戰兵力節點組織結構圖，從而滿足不同指揮層級作戰決策和信息需求的描述圖。例如，對于進行海上戰役籌劃的指揮員來說，機群便是其籌劃的基本單元對象，必須對每一架飛機進行研究和決策，至于單架飛機上哪些功能單元發揮作用并不是其關注的重點，如圖1所示的“層級1”。然而，對于戰斗層級來說，必須了解清楚每一架飛機上的功能單元，在不同時刻、不同打擊鏈中發揮的作用，以便于從整體上對機群進行作戰運用規劃，如圖1所示的“層級 2”。

圖1 機群打擊鏈兵力節點層級化描述示意圖

2 機群打擊鏈組織結構高層級模型

在機群打擊鏈作戰體系中，組織結構高層級描述是以各型飛機兵力整體作為基本元素進行研究。

根據有向圖理論及其方法，兵力節點組織結構圖是由作戰兵力節點與兵力節點之間連接線共同構成的。兵力節點之間連接線表示2個兵力節點之間各種信息需求的集合；但是僅表示兩者之間有信息需要，而不代表兩者之間信息的傳遞關系。兵力節點之間的連接線用有向箭頭表示，以表征兩者間的信息需求方向，且通常在箭頭旁邊用文字、圖形或代碼標志最主要的信息。如下頁圖2所示。

圖2 組織結構高層級描述示意圖

圖2清晰呈現了一種情況下的兵力節點的組織關系以及信息需求。但實際上，兵力節點信息需求比圖中給出的要多，且大部分兵力節點之間具有相同的信息需求。將這些信息需求匯總成表，并分別給出唯一的編號，如表1所示。

表1 兵力節點之間信息需求列表

定義Fnodi為第i個兵力節點，采用矩陣化的方法，對兵力節點高層級組織結構進行描述，則圖2所示的兵力節點組織關系可表示為

其中，Nconi，j值為1表示從兵力節點i到兵力節點j之間存在信息需求，而Nconi，j值為0則表示兵力節點之間無信息需求。

但式（1）并未給出具體信息需求的名稱，因此，結合表 1，將式（1）變換為

其中，Ncii，j值大于0，則表示兵力節點i到兵力節點j之間存在信息需求，Ncii，j的數值與表1中的編號對應，代表了具體的信息需求。

設機群打擊鏈作戰體系由N0個作戰兵力節點構成，則兵力節點高層級組織關系可表示為

兵力節點高層級組織結構模型中，是將作戰兵力整體當作“質點”進行分析，描述的層級較高、粒度較粗，所展現的信息能夠滿足一定層級指揮員進行戰場指揮控制與決策的需求。

但是，對于網絡化作戰中的指揮員，圖2所示的組織結構描述模型就不能滿足作戰決策、規劃與指揮控制的要求。主要因為同一作戰兵力完全可能是多條打擊鏈的兵力節點，因而必須明確兵力節點在各打擊鏈中擔負任務的功能單元，從而利于在打擊鏈構建中對兵力節點進行統籌規劃。例如：圖2中，并不能得出兵力節點2的哪些功能單元發揮了作用，也就無法得出兵力節點2還有哪些功能單元可以繼續參與其他作戰體系的構建。因此，必須構建粒度更細的兵力節點組織結構模型。

3 機群打擊鏈組織結構子層級模型

兵力節點子層級組織結構模型是在高層級組織結構的基礎上，進行粒度更細的描述。因此，首先必須對兵力節點的描述進行細化。

根據各型飛機兵力在打擊鏈作戰體系中發揮的作用，劃分出若干功能上相互獨立的功能單元，作為基本元素進行研究。以圖2為例，若其兵力節點2可細化為3個功能單元：指控單元、火控單元、武器單元，則打擊鏈組織關系如圖3所示。

圖3 組織結構子層級描述示意圖

圖3僅對兵力節點2進行了細化，如有需要，則同樣可對其他兵力節點進行細化，得到類似的子層級組織結構圖，從而更為清晰地展現兵力節點內部與其他兵力節點之間的主要信息需求，利于指揮員進行作戰籌劃與指揮決策。

設機群所有作戰兵力節點共計N0個，按照組織結構圖顆粒度差異，劃分為J0層級，則作戰兵力節點集合記為，其中n為作戰節點顆粒度值，即當前作戰兵力節點或子節點所在的層級；NFnod，i為兵力節點i細化出來的子節點的數量。例如，表示兵力節點1劃分的第2層、第3個子節點。若兵力節點4只劃分了1個層級，且該層級只有1個節點，則可簡寫為Fnod4，也就是兵力節點組織結構高層級描述中的元素。

那么圖3所示的組織結構關系可用矩陣表示為

顯然，隨著各兵力節點劃分的功能單元越多，其子節點也越多，將使得組織結構關系描述矩陣維數迅速增加。為控制矩陣規模，應將對兵力節點劃分為能夠反映體系信息需求、數量盡可能少的功能單元。

4 機群打擊鏈組織結構層級化模型示例

以機群反艦作戰中，“預警機→無人偵察機→戰斗機→空艦導彈”打擊鏈為例，其兵力構成關系描述如圖4所示。

圖4 “預警機→無人偵察機→戰斗機→空艦導彈”兵力構成關系圖

根據組織結構層級化建模方法逐層進行描述。

4.1 機群打擊鏈組織結構高層級模型

對于機群打擊鏈作戰體系，其兵力節點主要有預警機節點、無人偵察機節點、戰斗機節點以及空艦導彈節點。根據作戰的需要，分析得到各兵力節點之間的信息需求，兵力節點高層級組織結構描述如圖5所示。

圖5 反艦打擊鏈組織結構高層級描述示意圖

圖5清晰描述了各兵力節點之間的主要信息需求，能夠滿足以兵力為整體進行作戰規劃、決策的作戰需求。

4.2 兵力節點功能單元劃分

為了能夠更深入地描述打擊鏈兵力節點子層級組織結構，對各兵力節點進行功能劃分。在反艦打擊鏈作戰體系中，并不是各型飛機所有的功能單元都發揮了作用。在構建打擊鏈子層級組織結構模型時，為減少描述矩陣的維度，減少無用信息的描述，只選取發揮作用的功能單元作為兵力子節點，進行建模和矩陣的描述。如下頁表2只給出了兵力節點主要的功能單元，但不是全部。

4.3 機群打擊鏈子層級組織結構模型

根據表2的功能單元劃分，選取在反艦打擊鏈中發揮作用的兵力子節點，對圖5所示的高層級模型進行粒度更細的描述，得如圖6所示的機群反艦打擊鏈兵力節點子層級組織結構圖。

表2 兵力節點功能單元劃分

表3 反艦打擊鏈兵力節點之間信息需求列表

圖6 反艦打擊鏈組織結構子層級描述示意圖

提取圖6中各兵力子節點之間的信息需求，得如表3所示的列表。

因此，圖5所示機群打擊鏈組織結構高層級描述矩陣表示為

圖6所示組織結構子層級描述矩陣表示為

結合表3、圖6所示打擊鏈組織結構子層級模型，描述矩陣可進一步表示為

其中，Ncii，j的取值根據兵力節點之間的信息需求，查詢類表3的所有兵力節點信息需求列表中對應的編號得到。

5 結論

動態、快速構建機群打擊鏈作戰體系，是信息化戰場上實現“發現即打擊”作戰目標的核心內容。而組織結構建模是構建打擊鏈的基礎，也是展開打擊鏈信息交互設計的前提。

為克服當前以平臺為基本元素進行組織結構建模的不足，通過本文建模研究與示例分析表明：

1）將組織結構的基本元素細化到機群兵力的功能單元，能夠清晰展現打擊鏈中各平臺功能單元發揮的作用，利于后續的作戰規劃和機群兵力的深層次協同；

2）提出了機群打擊鏈組織結構層級化建模方法，構建的高層級模型與子層級模型可以滿足多層級、不同粒度的建模需求；

3）采用矩陣化描述方法，對機群兵力功能單元之間信息需求進行表征，實現了用一個矩陣，既描述了組織結構中各元素之間的信息需求，又明確了信息需求的內容。