基于ARIS软件的航母编队对海作战流程仿真及优化∗
梁镇彬 李敬辉 姜 军
（海军工程大学电子工程学院 武汉 430033）
摘 要 论文在分析航母编队典型对海作战流程的基础上，采取定性与定量相结合的方式，借助ARIS Architect&Designer（阿里斯企业架构设计软件），对航母编队对海作战流程进行可视化建模仿真，从形成的相关模型流程图、仿真数据、统计图表等仿真结果中，分析模型的合理性和可行性，并通过对作战流程中战位配置、装备性能的优化设计，解决仿真中出现的可行性问题，以此提高航母编队对海作战整体效能。
关键词 航母编队；对海作战；仿真；优化
1 引言
航母编队作为舰载航空兵、水面舰艇、潜艇等兵力高度集成的海上机动作战力量，具备强大的海上作战能力［1］，极大改变了传统水面舰艇编队的作战理论、行动方式和兵力编成，因此，急需对航母编队对海作战中的组织流程、战位配置、装备使用等进行设计和优化，以满足未来信息化海战的实战需求，提升航母编队对海作战的整体效能［2］。
2 典型作战流程分析
航母编队对海作战流程可大致分为对海警戒探测、目标跟踪识别、确定突击决心、组织战斗协同、突击效果评估、作战兵力撤收等6个阶段［3］，具体如图1所示。
对于气液两相水溶液包裹体，测定冰点温度Tm(ice)和最终均一温度Tht；利用经验公式计算或利用实验相图确定流体盐度；利用温度—盐度—密度相图、经验公式或直接查表求得NaCl-H2O体系的密度；并使用“FLUIDS 1.”软件包(Bakker，2003)中的“BULK”程序校验。等容线的计算通过“ISOC”软件，使用(Bodnar and Vityk，1994)、(Knight and Bodnar，1989)方法计算获得，该方法试用于H2O-NaCl体系，温压试用范围为100～800℃和0～600MPa，只使用盐度和均一温度Tht(℃)即可计算离散压力-温度点，拟合等容线(表3)[15]。
1）对海警戒探测阶段：根据对海观察组织，综合使用各类情报信息，使用各类对海探测器材和手段组织对海观察警戒，生成分发统一态势。编队内部主要通过预警机或警戒直升机进行目标探测，获取海上目标信息。
5G时代即将来临，为了适应超高流量密度、超高连接数密度等业务需求，5G承载网的建设已经迫在眉睫，传送网的建设更应该未雨绸缪，提前规划，提前储备资源，在充分利用现网资源的前提下，结合主流厂家研发成果，寻求更便捷、经济的建设方案。
2）目标跟踪识别阶段：对海指挥部位结合各种情报对目标性质加以跟踪判别，必要时，组织舰载战斗机、警戒直升机对重点不明海面目标进行近距离查证，根据目标判别查证情况，对海方面长提出突击建议，各兵力组织战斗准备。
3）确定突击决心阶段：根据打击目标和战斗指标，对海指挥部位进行一系列计算，确定作战方案和打击样式，通常包括舰载战斗机对海打击、水面舰艇对海打击、核潜艇对海打击和对海合同打击等4种样式［4］。
图1 航母编队对海典型作战流程示意图
4）组织战斗协同阶段：根据作战方案，各作战兵力进入目标区后，在侦察兵力的指示引导和电子战兵力的干扰支援下，迅速占领有利战斗航路或阵位，采取独立或合同攻击的方式，发射反舰导弹对特定水面目标实施打击［5］。
5）打击效果评估阶段：综合使用各种探测器材和情报信息，评估打击效果，必要时组织兵力抵近观察、判别，综合运用各种手段，评估前期打击效果，视情组织兵力实施补充打击。
6）作战兵力撤收阶段：对海作战任务完成后，及时组织引导各作战兵力迅速退出目标区，撤离敌空中拦截区或防空火力杀伤区。各作战兵力指挥员应尽快向编队对海作战方面指挥员上报攻击情况［6］。
其中，在企业内部精细化管理工作当中需要设置专门的审计人员，对企业相关的财务业务进行审计。但是大部分企业都没有设置专门的审计部门，财务审计工作都是由企业原有的财务部门工作人员来完成的，但是企业财务管理人员并不是专业的审计人员，审计工作实施的专业性、规范性较差，而且财务人员没有掌握高效的审计方法和理念，审计工作完成的效率也受到了影响，企业内部审计工作的实际效果没有真正的发挥出来。
结合航母编队对海作战特点，作战总时间设置为2小时，目标出现频率为100批/小时。
本文采用定性与定量相结合的方式，借助ARIS Architect&Designer（阿里斯企业架构设计软件）对航母编队对海作战流程进行可视化设计、建模、仿真、分析和管理，并通过对模型仿真结果的合理性和可行性分析，为作战流程的进一步优化提供参考［7］。
3 作战流程设计建模
3.1 作战流程建模
根据上述典型对海作战流程，模型以目标信息作为仿真触发输入，情报人员借助情报系统对情报信息进行分析，筛选识别敌舰目标信号；编指依据目标情报制定作战计划、实施指挥决策［8］；对海作战方面指挥员借助编队作战指挥系统，指挥引导舰载战斗机、水面舰艇、攻击型核潜艇进行对海打击［3］。突击兵力对海实施打击后，由情报人员对作战效果进行评估，判断任务是否完成，未完成的需重新组织兵力再次实施打击，如果任务完成则由对海作战方面指挥员组织兵力撤收及战况总结。具体对海作战流程模型如图2所示。
图2 航母编队对海作战流程流程图
3.2 模型参数设置
1）作战情况界定
由于本文提供的是一种对航母编队对海作战流程的仿真优化方法，其中涉及作战情况、战位人员、装备性能、相关概率的等参数设置只是为模型提供的模拟数据输入，便于下一步对作战模型进行仿真分析［9］。
从中可看出，情报人员和对海作战方面指挥员的繁忙率均变成85%以下，基本满足模型可行性标准。另一方面，由于模型未优化前数据传输缓慢，舰载机指挥员尚有足够时间应付80%的对海打击任务，当模型优化后数据传输变快，加之舰载机指挥员执行对海打击任务量要远大于舰艇群指挥员的40%和潜艇指挥员30%，此时仅配置1名舰载机指挥员明显负担过重，繁忙率远超90%，无法顺利完成分配的作战任务。因此，下面将从舰载机指挥员配置进行优化，以满足作战需求。
关于孟晚舟被扣押后的事态进展，华为品牌部一位负责人回应《中国经济周刊》记者称，现在谣言很多，需要等候政府部门发布的权威消息。这位负责人还表示，外交部已经明确“孟晚舟是中国公民”。
2）系统装备配置
对海作战中的系统装备是任务处理的手段工具，由编队对海作战流程可知，目标探测和效果评估的完成需要情报系统的数据支撑，情报系统的数据来源主要由警戒直升机对海探测设备、远程防空警戒舰对海探测设备和其它对海探测设备等提供；目标指示、指挥引导、对海攻击、兵力撤收与作战总结的完成需要编队作战指挥系统提供相应指令；舰载战斗机、水面舰艇、攻击型核潜艇等对海作战兵力的组织需要舰载机作战指挥系统、舰艇群作战指挥系统、潜艇作战指挥系统来实施辅助指挥引导［10］。
本模型信息装备性能主要通过各作战阶段对目标信息平均传输处理时间来体现，由于对潜通信难度较大，故平均传输处理时间较长，具体参数拟定如表1所示。
表1 各作战阶段装备对目标信息的平均传输和处理时间
通过对优化后模型进行仿真，可得到各战位在该模型中的繁忙率如图5所示。
战位主要以作战需求和装备实际为依据进行设置，为简化流程，本模型仅设置情报人员、对海作战方面指挥员、舰载机指挥员、水面舰艇群指挥员、潜艇指挥员等5类战位［3］，并由软件导出RA（S）CI图表，即模型的“战位-能力”矩阵，具体如表2所示。
其中，情报人员暂定2人，包括警戒直升机对海搜索、远程防空警戒舰对海搜索各1人，负责对搜集到的信息进行分析判情；对海作战指挥员暂定2人，包括对海作战长、对海作战副长各1人，负责组织指挥参战兵力对海作战；舰载机指挥员暂定1人，负责指挥引导舰载战斗机对海打击；水面舰艇群指挥员暂定1人，负责指挥引导水面舰艇对海打击；潜艇指挥员暂定1人，负责指挥引导攻击型核潜艇对海打击。
表2 “战位-能力”矩阵
4）作战概率拟定
各兵力参与作战概率：根据各国舰载战斗机、水面舰艇、攻击型核潜艇在对海作战中的普遍协同应用情况，编队指挥决策中需要舰载战斗机、水面舰艇、攻击型核潜艇等兵力前出参与对海打击的概率分别暂定为0.8、0.4和0.3。
各兵力打击成功概率：根据各国舰载战斗机、水面舰艇、攻击型核潜艇对敌舰毁伤概率的数据统计情况，将一次对海打击成功的概率暂定为0.8，则需实施二次打击的概率为0.2。
4 作战模型仿真优化
4.1 模型仿真分析
由于装备性能在理想情况下保持不变，那么对作战模型进行仿真分析，就主要通过各个战位繁忙程度来体现作战模型的可行性和合理性。各战位既不能太繁忙，也不能太空闲，太繁忙容易造成作战流程推进缓慢迟滞，影响整体作战效能，太空闲又容易造成作战资源浪费，因此，为使作战模型更加合理可行，通常把各战位繁忙率控制在60%～85%之间，这也是模型后续优化的一个标准。
通过对作战模型进行仿真，可得到各战位在该模型中的繁忙率如图3所示。
从中可看出，对海作战指挥战位和情报人员战位的繁忙率均超过85%，说明情报保障不力、指挥效率低下；另外，由于前期数据流通缓慢，指令下达不及时，导致舰艇群指挥员和潜艇指挥员过于空闲，空闲率均超过60%。由此证明，以现有战位装备配置执行大负荷任务时，导致部分战位负担过重、无法顺利完成分配的作战任务，部分战位又过于空闲，长时间处于等待状态。因此，下面将分别从战位配置优化、装备性能提升等不同的2个方面，对作战模型加以调整优化。
图3 各战位繁忙率示意图
4.2 战位配置优化
对老城区，要落实做好对排水泵站的管理、维护及管道等设施的疏通；对新建城区，要统筹协调城区建设与排水设施投入的关系，严格控制城区水域面积，同时部署和落实防涝抢排措施，充分发挥排水泵站紧急排涝的作用。
1）一次优化
由于按现有战位配置执行大负荷任务时，情报人员和对海作战方面指挥员负担过重，可通过增加战位来削减这2类战位的繁忙度，为对海作战指挥战位增加3个战位，包括对空、对海、对潜指挥引导员各1名，以此来分担对海作战长和副长的指挥决策任务，使对海作战能够留有更多时间来进行指挥决策；为情报人员增加2个对海方面情报汇总分析战位，以此来分担警戒直升机、远程防空警戒舰等预警探测兵力的情报分析任务，使情报分析更加快速，让指挥员能更及时获取情报信息。
动态看盘就是在交易时间内看盘，静态看盘就是在非交易时间之内看盘。交易时间内看盘能感知当时的盘面盘口市场情绪和交易气氛，这在非交易时间看盘是无法获知的。动态看盘看的是过程，静态看盘看的是结果。动态看盘能获得更多的盘口各种各样交易信息。
通过对优化后模型进行仿真，可得到各战位在该模型中的繁忙率如图4所示。
图4 一次优化后各战位繁忙率示意图
2.2 两组孕妇产后1个月的抑郁状况比较 观察组孕妇的抑郁发病率为6.67%(5/75)，明显低于对照组的18.67%(14/75)，差异有统计学意义(χ2=4.88，P=0.027)。
2）二次优化
为舰载机指挥员增加1个战位，以此来分担舰载战斗机大量的对海作战任务，使舰载战斗机对海打击更加流畅。
3）战位人员设置
图5 二次优化后各战位繁忙率示意图
从中可看出，经过战位调整后，战位繁忙率均在60%～85%之间，基本满足设定的模型可行性要求。
4.3 装备性能优化
1）一次优化
由于现有战位配置执行大负荷任务时，情报人员和对海作战方面指挥员负担过重。若保持原有战位配置不变，可通过提高系统装备对数据传输和处理能力，降低各个战位等待和处理数据的时间，从而使情报人员和对海作战方面指挥员不过于繁忙。下面将相应系统装备传输和处理数据平均时间均降低15s。
通过对优化后模型进行仿真，可得到各战位在该模型中的繁忙率如图6所示。
图6 一次优化后各战位繁忙率示意图
从中可看出，将情报人员战位和对海作战方面指挥员战位相应系统装备性能进行优化后，情报人员繁忙率低于85%，达到要求，但由于对海作战方面指挥员承担任务量比情报人员要大得多，其繁忙率仍然居高不下；另外，由于模型未优化前数据传输缓慢，舰载机指挥员尚能应付80%的对海打击任务，但当模型优化后数据传输变快，加之舰载机指挥员执行对海打击任务量要远大于舰艇群指挥员的40%和潜艇指挥员30%，此时仅配置1名舰载机指挥员明显负担过重，繁忙率远超85%，无法顺利完成分配的作战任务。因此，下面将对舰载机指挥员战位和对海作战方面指挥员战位相应的系统装备性能进行优化，以满足作战需求［6］。
2）二次优化
彬州梨不仅是招待宾客、馈赠亲友的名特产，更是我国西部地区积淀深厚、源远流长的梨文化。因此，拯救彬州梨，不仅是振兴产业的需要，更是弘扬古豳（音同“彬”）梨文化的必由之路。为此，我们提出以下几点建议：
对对海作战方面指挥员战位相应的目标指示指挥引导、对海打击、兵力撤收与作战总结等阶段装备性能继续优化，数据处理时间再降低5s，以此来提升对海作战方面指挥员指挥决策的速度；对舰载机指挥员战位对应的组织舰载战斗机攻击阶段的装备性能继续优化，数据等待和处理时间均降低10s，以此来加快舰载战斗机接收和处理数据能力，使舰载战斗机对海打击更加流畅。
通过对优化后模型进行仿真，可得到各战位在该模型中的繁忙率如图7所示。
激励理论被广泛应用于教学实践，以调动学生的学习积极性。高职管理类专业开设沙盘实训课程越来越普及。沙盘实训课程是基于仿真环境，将学生分成若干个经营团队，每个团队经营一家初始状态相同的模拟企业，在一定的经营规则下，开展竞争性经营活动的经营体验课程。
图7 二次优化后各战位繁忙率示意图
从中可看出，经过装备性能提升后，各战位繁忙率均在60%～85%之间，基本满足设定的模型可行性要求。
“我只是来告诉你，艾瑞克刚发布了新通知，我们明天去城市围栏实地训练，学习无畏派的职责。”艾尔说，“明天八点一刻在火车那里集合，准时出发。”
5 结语
通过上述对作战模型的仿真及优化可以看出，本文所提供的优化设计方法具有一定操作性、合理性，能够为航母编队对海作战流程的优化设计提供参考。另一方面，由于航母编队对海作战流程涵盖的系统装备、战位人员、情报信息数量众多，本文为便于建模、仿真和分析，对航母编队对海作战流程进行了一定程度的简化，后续将进一步细化作战流程设计和装备战位配置，使所提供方法更贴近实战需求。
3.3.2 深翻深浇 菌核在土层10cm以下很难萌发或不萌发，而且这种厌氧环境还可以加速菌核的腐烂，所以深翻至少要达到20cm以上；浇水前将残根刨出，以减少初侵染源。
参考文献
［1］李林，谢振华，张峰.外军航母编队反舰作战运用研究［J］.舰船电子工程，2013（1）：11-13.LI Lin，XIE Zhenhua，ZHANG Feng.Research on usage of foreign aircraft carrier formation in anti-ship battles［J］.Ship Electronic Engineering，2013（1）：11-13.
［2］张润国，兰汉平，林永进.美航母编队电子防空体系研究［J］.舰船电子对抗，2012（2）：27-31.ZHANG Runguo，LAN Hanping，LIN Yongjin.Research on electronic air defense system of U.S.carrier fleet［J］.Ship Electronic Countermeasures，2012（2）：27-31.
［3］李益龙，喻涛.基于规则的对海作战指挥控制应用［J］.指挥信息系统与技术，2011，2（5）：47-50.LI Yilong，YU Tao.Rule-based command and control in sea battles［J］.Command Information System and Technology，2011，2（5）：47-50.
［4］朴成日，沈治河.基本作战样式下航母编队兵力配置方法［J］.指挥控制与仿真，2013（2）：58-62.PIAO Chengri，SHEN Zhihe.Allocation method of aircraft carrier formation's forces［J］.Command Control and Simulation，2013（2）：58-62.
［5］朴成日，沈治河.基于作战协同航母编队兵力配置方法［J］.指挥控制与仿真，2013（4）：32-35.PIAO Chengri，SHEN Zhihe.Allocation method of aircraft carrier formation's forces based on combat synergy［J］.Command Control and Simulation，2013（4）：32-35.
［6］黄勇，郑金华.国外典型两栖舰作战指挥控制系统分析［J］.指挥控制与仿真，2014（4）：32-37.HUANG Yong，ZHEN Jinhua.Research on battle command control system of foreign amphibious ships［J］.Command Control and Simulation，2014（4）：32-37.
［7］严建钢，杨士锋，孙树楠.海军航空兵协同攻击优化模型［J］.海军航空工程学院学报，2012，27（6）：697-699.YAN Jiangang，YANG Shifeng，SUN Shunan.An optimization model on naval aviation coordinated attack［J］.Journal of Naval Aeronautical and Astronautical University，2012，27（6）：697-699.
［8］史华明.基于指挥信息系统的陆战场情报仿真方法研究［J］.军事运筹与系统工程，2014（2）：5-9.SHI Huaming.Research on intelligence simulation's method in land battlefield based on command information system［J］.Military Operations and Systems Engineering，2014（2）：5-9.
［9］马政伟，孙续文，王义涛.海上编队作战决策模型体系［J］.指挥控制与仿真，2015（3）：34-39.MA Zhengwei，SUN Xuwen，WANG Yitao.Decision-making model system of maritime formation combat［J］.Command Control and Simulation，2014（4）：32-37.
［10］马政伟，孙续文，王义涛.海上编队作战指挥决策体系建设的几点启示［J］.四川兵工学报，2015（4）：96-99.MA Zhengwei，SUN Xuwen，WANG Yitao.Several enlightenment about command&decision-making system's construction of maritime formation combat［J］.Si Chuang Journal of Ordnance Equipment Engineering，2015（4）：96-99.
Research on the Simulation and Optimization of Aircraft Carrier Formation's Surface Warfare Process
LIANG Zhenbin LI JinghuiJIANG Jun
（School of Electronic Engineering，Naval University of Engineering，Wuhan 430033）
Abstract First of all，based on the analysis of the aircraft carrier formation's typical surface warfare process，taking the way of combining qualitative and quantitative analysis，this paper visually simulates the surface warfare process in virtue of ARIS Architect&Designer software，then through the relevant simulated results，such as the model flow diagram，simulation data，statistical charts，etc，analyzes the process model's rationality and feasibility，and then through designing and optimizing the model's post configuration and equipment performance in the operational process，resolves the discrepancies of feasibility in the simulated results，thus promotes the overall efficiency of the aircraft carrier formation's surface warfare.
Key Words aircraft carrier battle group，surface warfare，simulation，optimization
中图分类号 E87
DOI： 10.3969/j.issn.1672-9722.2019.03.016
∗ 收稿日期： 2018年9月11日，
修回日期： 2018年10月24日
作者简介： 梁镇彬，男，硕士，助理工程师，研究方向：信息作战指挥。李敬辉，男，硕士，教授，研究方向：编队作战保障组织与指挥。姜军，男，博士，讲师，研究方向：指挥信息系统体系结构。
Class Number E87
标签：航母编队论文; 对海作战论文; 仿真论文; 优化论文; 海军工程大学电子工程学院论文;