面向敏捷性的C2 组织及全生命周期模型*

2022-10-23张杰勇姚佩阳万路军马晋哲

火力与指挥控制 2022年9期

钟赟，张杰勇，姚佩阳，万路军，马晋哲

（1.空军工程大学装备管理与无人机工程学院，西安 710051；2.空军工程大学信息与导航学院，西安 710077；3.空军工程大学空管领航学院，西安 710051；4.解放军94040 部队，新疆库尔勒 841000）

0 引言

指挥与控制（command and control，C2）组织是基于作战需要而建立的指挥与控制体系，对其研究涉及C2 理论、组织理论、信息学理论和系统学理论等多门学科理论。由于C2 组织之间竞争对抗的烈度和广度要远超于社会领域组织，C2 组织面临着不确定性、复杂性和动态性等多重风险挑战。为获得并维持组织优势，C2 组织需要拥有主动和被动应对风险挑战能力，即组织的敏捷性能力。敏捷性概念起源于工业制造领域，后由Alberts 等引入军事领域，其通常被理解为应对、影响和利用组织环境和自身状态变化的一种能力属性。Alberts 等认为敏捷性包括鲁棒性、恢复性、反应性、多变性、适应性和创新性6 个度量层面，并进一步将鲁棒性改为多用性，不管是鲁棒性还是多样性，这6 个度量层面相互间存在交叉部分，一般认为敏捷性概念主要映射到鲁棒性、适应性和反应性3 个度量层面。

针对敏捷C2 组织的研究，大多集中在组织设计方面，即基于敏捷性思想，以组织结构为设计核心，生成C2 组织的职能、层次、部门和权限等各类结构关系，并在组织环境或组织自身状态发生变化时，保证这些结构关系适时适量调整变化的动态设计。文献［5-6］基于标准组织设计流程，按照任务计划网、组织协作网和指控结构的三阶段设计方法生成C2 组织的组织结构，但基于该方法设计的C2 组织仍然属于静态组织，即较难在组织环境和状态多变条件下，保证组织结构的因势演进。文献［7］针对动态C2 组织结构设计问题，基于组织结构调整收益和代价权衡的思想，从而得到也许不是最优但可能是最具“性价比”的组织结构。文献［8］为实现组织效能的有效提升，分析了组织各操作环节及人在组织中的作用和影响。文献［9］针对敏捷C2 组织的鲁棒性设计问题，基于粒度计算思想建立了包含平台集粒化和决策分层的两阶段组织结构设计方法，仿真结果表明，鲁棒性能较高的C2 组织结构可以有效降低其脆性。文献［10］针对敏捷C2 组织指控结构调整问题，定义调整适应性测度，在分析不确定因素影响情况下建立指控结构调整优化模型，并采用基于滚动时域（rolling horizon procedure，RHP）的自适应优化方法进行求解，从而有效控制了调整成本。

从上述研究可以看出，现有研究大多聚焦于敏捷C2 组织生成及演进的具体方法。针对C2 组织的敏捷性，缺少对于实现C2 组织敏捷性研究思路和技术路线的系统总结。针对敏捷C2 组织的分层架构，缺少基于其特殊概念内涵的组织层次架构设计。同时，考虑到敏捷C2 组织与其他组织共同具有的目的性、协同性、开放性、动态性和生命周期性等一系列特性，针对敏捷C2 组织的全生命周期模型，缺少从时域视角出发，并结合敏捷C2 组织的分层架构，建立敏捷C2 组织生成、运行和演进各阶段的完整抽象模型研究。

因此，本文基于对C2 组织相关概念内涵的分析，总结C2 组织敏捷性研究思路和技术路线，定义敏捷C2 组织关键要素，并构建其分层架构和全生命周期模型。

1 C2 组织相关概念内涵

关于C2 组织，其概念内涵包括C2 和组织两个方面。在C2 的定义方面，有大量文献进行阐述，一般认为“指挥”是更偏重于艺术层面的指挥员主观判断和决策活动，而“控制”是更偏重于技术层面的监督和调节活动。C2 的概念内涵主要包括：1）C2的主体是指控机构及人员；2）C2 的客体是战场各类人员和武器；3）C2 活动的开展需要依靠一定技术手段。在组织的定义方面，一般认为组织是具有明确组织目标和与之相适应的组织结构，并能同外部环境保持交互和反馈的活动系统。对C2 组织定义的理解，不同研究人员理解角度各有差异。在国外研究方面，较少有研究对C2 组织给出直接定义，在基于经典三阶段思想的C2 组织结构设计中，Levchuk 等仅用“Organizations”这个词进行指代。在国内研究方面，阳东升等认为C2 组织的本质是处于组织环境中的作战资源实体，在组织目标牵引下形成的指控结构关系。牟亮认为C2 组织是依赖于情报侦察、通信网络和计算机技术进行作战实体集成，并为使命任务完成提供资源和决策能力的作战集体。孙昱认为C2 组织是在一定组织环境下，围绕一定组织目标，由各组织单元组合而成的作战集体。总之，关于C2 组织的定义，存在一定共识：1）组织目标是C2 组织的存在前提；2）组织单元是达成组织目标的主体；3）组织单元需要依靠一定组织资源达成组织目标。

在概念内涵上，需要厘清C2 组织与C2 系统，C2 组织与兵力组织、作战体系的区别。

关于C2 组织与C2 系统，C2 系统是保证指控机构及人员对所属人员或武器进行指挥与控制的人-机系统，其本质是一种军事信息化、自动化装备。而C2 组织的本质是一种作战集体，C2 系统仅仅是C2 组织进行指控活动的一种手段。

关于C2 组织与兵力组织、作战体系，主要从组织单元和组织活动角度进行理解。兵力组织中的兵力，是指参与一线行动任务的组织单元，其侧重于通过兵力的配置、优化和调度实现组织效能提升。兵力组织中的组织单元主要是兵力单元，组织活动主要是兵力活动，其组织内部所包含的指控单元及其指控活动均是隐式的。文献［1，18］认为兵力组织属于C2 组织的子集，本文认为这是恰如其分的。作战体系的概念层次相对更高，其涉及到情报侦察、通信保障、指挥控制和武器平台等各个环节，作战体系的组织单元包括情报单元、通信单元、指控单元和兵力单元等，其组织活动包括情报活动、信息活动、指控活动和兵力活动等，作战体系的概念是对参与完整作战活动的所有作战单元的体系性描述。而C2 组织中主要包括指控单元和兵力单元，且由于信息活动是链接指控活动和兵力活动的关键性活动，指控单元对兵力单元的指挥与控制行为需要基于信息或信息系统，因而，本文认为C2 组织中势必会存在通信单元。那C2 组织中是否包括情报单元呢？本文认为，就像指控单元隐式存在于兵力组织中一样，C2 组织中的情报单元也是隐式存在的。总之，C2 组织是一个以指控单元及其活动为基点，物质流和信息流综合的作战集体。综上所述，从概念内涵上，兵力组织、C2 组织和作战体系是逐步扩大且前向包含的关系。如图1 所示，为兵力组织、C2 组织和作战体系的概念关系。

图1 兵力组织、C2 组织和作战体系的概念关系

基于以上分析，本文定义C2 组织是处于一定的组织环境中，由具备指控功能的指控单元利用所配属的平台资源，基于确定的过程序列建立任务、指控和信息等关联关系，并通过指控活动实现对组织运行的监督、协调、调节和控制，进而完成组织目标的作战集体。

2 C2 组织的敏捷性

C2 组织的敏捷性是对C2 组织的性能要求，即面对不确定、复杂、动态和动态风险挑战时，C2 组织必须具备的能力属性。为有效消除组织面临风险挑战的影响，一般采用两种方法：一种是构建能够容忍一定组织环境或状态变化且不需进行组织重构或调整也能维持组织效能的C2 组织，即为鲁棒性C2 组织；另一种是构建能够在一定组织环境或状态变化下进行组织重构或调整从而修复组织效能的C2 组织，即为适应性C2 组织。

2.1 C2 组织的鲁棒性

鲁棒性概念来源为控制理论，其是指在存在预设偏差的系统环境中，控制系统能够有效维持其性能在一定可接受范围。而统计决策学中同样存在鲁棒性定义，即在对贝叶斯决策过程进行灵敏度分析时，若某一函数的变化并不会引起决策结果变化或变化幅度在一定程度之内，则认为对于该函数，决策过程是鲁棒的。

而对于C2 组织的鲁棒性，主要有资源预留、概率度量和区间优化3 种研究思路。其中，资源预留是在生成C2 组织时，通过预留一部分实体或资源保证在可部分预期事件发生时能够有效应对。该方法实现方式相对简单，但也存在着资源利用率不高、资源预留量难以合理控制的缺点。概率度量是通过估计可部分预期事件的发生概率，并在C2 组织生成过程中考虑这种概率因素，从而使得生成结果符合大多数情况，该方法的缺点是较难对事件发生概率进行准确判断。区间优化是考虑参数取值的区间不确定性，无需概率优化或模糊优化所需要的参数概率分布或模糊隶属度信息，能够以较少信息输入提高C2 组织的鲁棒性。

2.2 C2 组织的适应性

对于组织适应性，管理学、社会学、生物学和复杂性科学等各领域研究人员均取得大量研究成果。不同于组织鲁棒性，组织适应性主要面向非预设偏差组织环境或状态变化，且在组织运行过程中进行反馈，能够应对变化扰动强度较高。

对于C2 组织的适应性，主要有全局重构和局部调整两种研究思路。其中，全局重构是在组织环境或状态发生变化时，以当前组织各类信息作为输入，不考虑原先组织各类应用要素生成结果，重新生成符合适应当前信息的组织各类应用要素。局部调整本质上是对原先组织各类应用要素的修复，即在原先组织各类应用要素基础上，进行邻域局部搜索，从而有效降低组织的演进代价。全局重构的优点在于输入信息更加完备，理论上可得到更优解，其与当前战场态势的匹配度更好；缺点是演进代价较高，且演进方案的生成时效性较差。局部调整的优点在于演进代价较小，演进方案的生成时效性较好；缺点是演进方案的最优性受到一定程度影响，与当前战场态势的匹配度不如全局重构。其中，局部调整主要包括两种技术路线，即基于RHP 的自适应优化方法和基于最小变更思想的调整方法。基于RHP 的自适应优化方法，是将单个复杂全局寻优问题转化为多个简单局部寻优问题，通过设置大小相等的滚动窗口和预测窗口，以及灵活的滚动触发条件，较好地控制了组织演进代价。而基于最小变更思想的调整方法是一种“需调则调”方法，其会最大程度复用原要素方案，即在对原要素方案扰动最小基础上实现对当前战场态势的最大匹配。

3 敏捷C2 组织的关键要素

C2 组织的构成要素是组成C2 组织的部分或成分，其直接或间接影响组织效能。实际上，C2 组织的构成要素包括前置要素、基本要素和应用要素3类。其中，前置要素、基本要素属于物理要素，应用要素属于逻辑要素，即物理要素之间的逻辑关系。前置要素为组织目标、行动、任务和环境，是C2 组织需要完成目标任务和所处条件的总体，主要涉及问题包括组织目标是什么？组织目标需要哪些组织行动达成？组织行动能够分解成哪些任务？组织环境如何表征和度量等方面。基本要素为组织单元和组织资源，其中，组织单元是C2 组织中完成目标任务的主体，组织资源是组织单元完成目标任务的凭借，主要涉及问题包括谁负责完成组织的目标任务？完成组织目标任务需要的资源能力类型和数量是什么样的等方面。应用要素为组织单元与单元、单元与资源、资源与资源之间的关系，具体包括组织的行动方案、任务计划、指控关系、通信拓扑和信息网络等，是组织为完成其目标任务需要明确的有序行为、结构关系和支撑条件，主要涉及问题包括以什么样的行动步骤达成组织目标？以什么样的任务协作关系细化组织的行动步骤？需要由谁指控谁并划分什么样的权限关系从而完成组织的目标任务？需要建立什么样的通信拓扑和信息关系从而满足任务执行需要等方面。此外，社会领域组织还会有一些附属要素，如组织制度和文化等，对应到军事领域组织，就是作战规则和条令、战斗精神文化等。但显然，这些不是C2 组织的研究重点。如图2所示，为敏捷C2 组织要素关系。

图2 敏捷C2 组织要素关系

敏捷C2 组织的关键要素包括前置要素中的组织行动和组织任务，基本要素中的组织单元和组织资源等。

4 敏捷C2 组织的分层架构

由于敏捷C2 组织与兵力组织，特别是作战体系概念内涵上的差异，以及敏捷C2 组织研究本身结合组织理论研究范式的需要，决定了敏捷C2 组织层次架构的特殊性。如空中无人作战体系等在内的一般作战体系架构层次划分，一般按照OODA 循环或作战应用层次进行划分，即计算通信层、态势感知层、协同控制层和规划决策层；而考虑到敏捷C2 组织的特点，提出包括目标过程层、组织结构层和运行支撑层的敏捷C2 组织层次架构。其中，目标过程层是前导，组织结构层是核心，运行支撑层是支撑。

1）目标过程层，包括组织目标分析、行动方案选取和任务序列生成。其中，组织目标分析主要包括目标意图理解、敌我组织优势对比和多目标冲突消解；行动方案选取主要包括可行行动确定、外部事件分析和效果概率计算；任务序列生成主要包括任务分解、任务耦合关系和任务优先级确定。

2）组织结构层，包括任务协作、指控协作和权限分配3 类结构关系。其中，任务协作关系是平台进行协同任务执行时的时间、空间和资源同步关系；指控协作关系是任务执行时的指控层次结构，主要属性为容量限制和负载分布情况；权限分配关系是任务执行时的上下级指控机构间指控、交互和信息权限分布关系。

3）运行支撑层，包括物理层面的通信基础和逻辑层面的信息网络。其中，通信基础主要在抗毁顽存基础上提供用户接入和用户传输服务；信息网络是基于一定的通信基础条件对信息流向和流量进行控制。

敏捷C2 组织的层次架构是纵向关联的，即目标过程层向下层的组织结构层输出过程序列，组织结构层向上层的目标过程层反馈执行效果；组织结构层向下层的运行支撑层输出信息需求，运行支撑层向上层的组织结构层反馈信息服务。敏捷C2 组织的分层架构，如图3 所示。

图3 敏捷C2 组织的分层架构

5 敏捷C2 组织全生命周期模型

与其他组织一样，敏捷C2 组织具有生成、运行、演进和解散的全生命周期。不同的是，由于敌我C2 组织间对抗激烈，敏捷C2 组织调整演进的频率和幅度要远大于社会领域组织。在敏捷C2 组织全生命周期中，关键性阶段主要包括生成阶段、运行阶段和演进阶段。其中，敏捷C2 组织生成是在组织目标牵引下形成组织过程、结构和支撑的整体过程；敏捷C2 组织运行是组织指挥、协调、监督和控制其基本要素按照预先生成应用要素正常运转，从而实现其组织目标的整体过程；敏捷C2 组织演进是在组织环境或状态发生变化时，组织自适应进行过程、结构和支撑调整变化的整体过程。敏捷C2 组织全生命周期，如图4 所示。

图4 敏捷C2 组织全生命周期

由图4 可知，敏捷C2 组织全生命周期过程是一个复杂的时空过程，在组织生成后不断地运行和演进直至目标达成、组织解散。

5.1 敏捷C2 组织生成阶段

在组织目标牵引下，敏捷C2 组织需要在一定信息通信支撑条件下，生成一定的过程策略、任务计划和指控关系。

敏捷C2 组织的过程模型M是组织达成其目标过程中采取的行动组合，该行动组合由串行执行、并行执行或串并执行的可行子行动链接而成，由子行动之间关系R构成，即有M=＜R> 成立。行动组合的选取依据是使得外部事件下组织行动的最终行动效果最佳，该最终行动效果（期望效果E）受到组织行动A、外部事件B 和中间效果G共同作用影响。如图5 所示，为组织行动、外部事件、中间效果和期望效果之间关联关系。其中，图中箭头表示正向关系，圆头表示负向关系。

图5 组织行动、外部事件、中间效果和期望效果间关系

敏捷C2 组织的结构模型M是组织中单元及资源间的关系集合，由平台对任务执行关系R、战术决策实体对平台实体指控关系R，以及战役决策实体对战术决策实体指控关系R构成，即有M=＜R，R，R＞成立。

R是平台实体调度方案中的核心关系，平台实体调度是将拥有一定资源能力的平台进行组织任务分工，即由特定平台执行特定任务的过程，任务集S向平台集S的映射关系，是由所有任务执行时长TM、所有任务执行质量QM、资源能力需求和满足约束共同影响生成的。任务、平台和资源之间关联关系，如图6 所示。

图6 任务、平台和资源间关系

R是决策实体配置方案中的核心关系，决策实体配置是将拥有一定决策能力的战术决策实体进行指挥与控制任务分工，即由特定战术决策实体指挥与控制特定平台的过程，平台集S向战术决策实体集S的映射关系，是由战术决策实体负载均值AVG、负载方差VAR、决策能力需求和满足约束共同影响生成的。

R是指控权限分配方案中的核心关系，指控权限分配是在具备一定决策能力的战役决策实体与战术决策实体之间划分指控权限的过程，决策实体集S内决策实体指控权限划分结果，是由战役决策实体工作负载、交互链路状况、环境不确定程度、任务紧迫程度和战役决策实体对战术决策实体信任度共同影响生成的。

敏捷C2 组织的支撑模型M是组织支撑中通信基础和信息关系的集合，由通信实体间连接关系R和决策实体间信息关系R构成，即有M=＜R，R>成立。

R是通信拓扑规划方案中的核心关系，通信拓扑规划是将拥有一定通信能力的通信实体进行通信拓扑生成的过程，通信实体集S内通信实体连接关系是由拓扑综合抗毁度R、通信实体连接成本约束共同影响生成的。在R确定后，可以根据就近或就快接入原则，实现用户接入。通信实体与用户接入关系，如图7 所示。

图7 通信实体与用户接入关系

R是信息网络优化方案中的核心关系，信息网络优化是在决策实体之间进行信息路由生成的过程，决策实体集S内决策实体信息关系，是由网络平均时延E、网络构建成本约束、路由跳数约束共同影响生成的。

组织生成映射E确定了组织应用要素生成前后的映射关系，而映射关系的确定取决于相应的映射规则。敏捷C2 组织各应用要素的生成均强调生成方案鲁棒性，而不同应用要素的鲁棒性实现路径互有差异，如组织行动方案和任务计划的鲁棒性可通过区间优化实现，而组织通信拓扑和信息网络的鲁棒性可通过优化抗毁性能实现。

5.2 敏捷C2 组织运行阶段

敏捷C2 组织运行是在敏捷C2 组织生成后，进行组织运行状态的监控和调节的过程，主要包括状态更新、冲突消解、运行调控和效果反馈等方面。组织状态模型M包含敏捷C2 组织中前置要素中行动实体集S、任务实体集S，基本要素中平台实体集S、决策实体集S和通信实体集S中各类实体的状态属性，如任务资源需求向量A、平台资源向量A、任务序列R和组织规则集Rule。因此，有M=＜S，S，S，S，S，A，A，R，Rule>成立。组织运行模型框架，如图8 所示。