CC BY
89ВОЕННАЯ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Имитационное моделирование вооруженного противоборства в воздушно-космической сфере
Генерал-майор ИМ. ЧУРКИН, кандидат военных наук
Полковник запаса С.А. КОСТРОВ, кандидат военных наук
Полковник в отставке С.Г. БЕГЛАРЯН, кандидат военных наук
АННОТАЦИЯ. На основе анализа возможностей метода имитационного моделирования предложены общетеоретические аспекты и основы создания и применения имитационных моделей вооруженного противоборства группировок войск (сил) в воздушно-космической сфере.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Воздушно-космические силы, группировки войск (сил), имитационное моделирование, вооруженное противоборство, боевые действия, основы, принципы, метод, показатель, критерий.
SUMMARY. The article analyses the possibilities of the simulation method, general theoretical aspects and foundations for creating and deploying simulation models of armed confrontation between groupings of troops (forces) in the aerospace sphere are given.
KEYWORDS: Aerospace Force, groupings of troops (forces), simulation, armed confrontation, fighting, foundation, principles, method, indicator, criterion.
В ВОЕННОЙ науке и практике управления войсками (силами) в настоящее время широко применяются имитационные модели. В качестве объекта моделирования вооруженного противоборства чаще всего выступают боевые действия группировок войск (сил) различных уровней как сложное многоплановое явление, развивающееся во времени и пространстве. С использованием имитационных моделей представляется возможным исследовать и выявлять новые закономерности вооруженной борьбы, проверять и уточнять отдельные теоретические положения (концепции), вырабатывать и совершенствовать формы и способы ведения боевых действий в различных условиях обстановки.
Еще до недавнего времени возможность разработки и применения крупномасштабных имитационных моделей боевых действий объединений (группировок войск (сил) Воздушно-космических сил (ВКС)) как целостного явления была затруднена некоторыми объективными и субъективными причинами.
Во-первых, отсутствием как такового вида ВКС Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ). На момент создания ВКС, разработанные и принятые на снабжение математические модели в Войсках ПВО, Военно-воздушных силах и Космических войсках отражали только те процессы, которые были характерны конкретному виду (роду) ВС РФ.
Во-вторых, сложностью формализации процессов, происходящих в воздушно-космическом пространстве, а также трудностью математической формализации пространственно-временной динамики функ-
ционирования наземных (надводных), аэродинамических, баллистических и космических объектов.
В-третьих, отсутствием достаточно полных тактических, оперативных и стратегических основ математической формализации боевых действий в воздушно-космическом пространстве.
Вместе с тем накопленный опыт разработки, внедрения и применения математических моделей функционирования сложных систем, перспективных технологий имитационного моделирования позволяет обосновать оперативно-стратегические и системотехнические основы имитационного моделирования боевых действий противоборствующих группировок в воздушно-космической сфере.
Под основами имитационного моделирования боевых действий понимается совокупность основных положений, составляющих исходную базу (основу) для разработки и применения имитационных моделей с учетом специфики действий воинских формирований ВКС и средств воздушно-космического нападения (СВКН) противника. Имитационное моделирование позволяет создать количественную базу высокого качества принимаемых решений, способствует повышению эффективности оценки и суждений, обеспечивает прогнозирование исходов боевых действий в различных условиях обстановки, позволяет имитировать действия существующих и перспективных типов вооружения и военной техники, обеспечивая высокую достоверность получения результатов.
В имитационных моделях в отличие от других способов представления боевых действий используется принцип копирования моделируемых процессов. Имитационные модели основаны на создании копий боевых действий с сохранением логической структуры и связей между составными частями (элементами). По сравнению с аналитическим моделированием имитационное позволяет:
более детально имитировать процессы боевого применения сил и средств противоборствующих сторон, обеспечивая высокую наглядность отображения достигаемых результатов;
корректировать в ходе моделирования действия как своих войск (сил), так и противника;
визуально наблюдать за процессом имитации действий противоборствующих сторон и тем самым более детально оценивать влияние многочисленных факторов на ход и исход боевых действий.
В процессе развития методологии имитационного моделирования сформировались два способа формализации функционирования системы.
Наиболее распространенным является метод постоянных приращений или «метод А/». В соответствии с этим методом осуществляется воспроизведение состояния моделируемой системы через постоянный интервал времени At и реализация событий в системе за время а/, величина которого должна выбираться исходя из минимальной продолжительности цикла работы моделируемых средств во избежание пропуска событий в течение А/. Данный метод нашел широкое применение в современных информационно-моделирующих системах и комплексах. Однако, как показывает практика применения подобных систем, один «прогон» модели боевых действий группировок оперативного (оперативно-стратегического) уровня требует значительных затрат машинных ресурсов и операционного времени.
Другим способом формализации функционирования системы является метод существенных состояний или метод «по событиям». Сущность
его заключается в следующем. Моделируемая система разбивается на группы однотипных элементов, имеющих одинаковую схему поведения во времени и пространстве. Воспроизведение процесса функционирования системы сводится к определению моментов времени наступления событий и имитации событий в хронологической последовательности.
Использование данного метода сопряжено с определенными трудностями при разработке алгоритма и программы реализации модели, так как в ряде случаев сложно определить моменты наступления и завершения некоторых событий.
В связи с этим, по нашему мнению, целесообразно применить комбинированный метод, при котором метод «по событиям» использовать при действиях противоборствующих сил и средств в дальней зоне (например, в зоне поражения перспективных зенитных ракетных систем дальнего действия (ДД)), а «метод — в ближней (зонах поражения ЗРК средней дальности (СД), ближнего действия (БД) и малой дальности (МД)).
При имитационном моделировании боевых действий должны учитываться также факторы обстановки, которые поддаются формализации и количественной оценке. Вследствие того, что некоторые факторы пока не могут быть точно оценены формализованным способом, то результаты моделирования будут несколько отличаться от реально ожидаемых. Поэтому главным предназначением имитационных моделей является, как правило, не прогнозирование абсолютных результатов, а получение данных для сравнительной оценки различных вариантов (способов) действий войск (сил) и выбора наилучшего из них. Иными словами, к моделированию действий ударных и оборонительных сил должен применяться многовариантный подход, широко используемый в практике решения многих задач управления войсками.
Одним из важных вопросов создания имитационных моделей является выбор и обоснование способа воспроизведения динамики боевых действий противоборствующих сторон. Динамику боевых действий можно представлять как процесс изменения во времени и пространстве состояний элементов группировок войск и сил противоборствующих сторон. Изменение состояний элементов может происходить под воздействием как внешних факторов, например действий противника, так и управляющих воздействий, осуществляемых должностными лицами органов управления. Для более адекватного воспроизведения динамики боевых действий необходимо решать две задачи: определять моменты времени изменения состояний элементов и оценивать результаты их перехода в новые состояния.
Высокая степень детализации исходных данных, значительный объем обработки информации и, как следствие, достаточно длительное время моделирования обусловливают использование имитационных моделей в основном в интересах обучения оперативных (боевых) расчетов Центров управления (командных пунктов) объединений В КС, для подготовки и проведения командно-штабных военных игр, где фактор времени не столь существенен. К положительным моментам использования имитационных моделей в подготовке войск можно отнести то, что они позволяют развивать у должностных лиц органов военного управления (ОВУ) ситуационное мышление, а также лучше предвидеть возможное развитие событий. К тому же это практически единственный инструмент для получения нормативных коэффициентов для использования в других типах моделей.
Для принятия обоснованного решения и планирования боевых действий требуется всесторонняя оценка боевых возможностей и эффективности боевых действий воинских формирований ВКС. Для этого должна быть предусмотрена возможность получения и анализа результатов моделирования за требуемый отрезок времени. При сохранении результатов моделирования действий противоборствующих сторон за каждый отрезок времени можно получить любую автоматизированную выборку, характеризующую динамику изменения результатов боевых действий.
К основным показателям, определяемым в ходе моделирования действий противоборствующих сторон, следует отнести: соотношение сил сторон; эффективность боевых действий с учетом реализованных боевых возможностей группировок войск (сил), характеризующая ущерб, наносимый противнику на земле (море) и в воздухе; эффективность противовоздушной (воздушно-космической) обороны прикрываемых объектов, группировок войск (сил), характеризующая предотвращенный ущерб объектам или степень сохранения боеспособности прикрываемых группировок войск (сил); потери сторон на земле, в воздухе и космосе.
Перечисленные выше показатели определяются по этапам боевых действий, направлениям, воинским формированиям и в целом.
При оценке результатов моделирования могут использоваться следующие критерии и нормативы:
минимум количества ударных сил и средств для достижения требуемого ущерба объектам и группировкам войск (сил) противника;
максимум ущерба, наносимого объектам и группировкам войск (сил) противника имеющимся боевым составом войск (сил);
максимум ущерба, наносимого средствам воздушно-космического нападения (СВКН) противника силами и средствами ПВО—ПРО;
пороговые значения вероятностей степени поражения объекта противника: повреждения, вывода из строя и уничтожения',
максимум вероятности уничтожения СВКН противника силами и средствами ВКС;
максимум удаления рубежей уничтожения СВКН противника от объектов обороны;
пороговое значение ущерба, наносимого СВКН противника для достижения цели боевых действий воинских формирований ВКС (отражения массированного ракетно-авиационного удара (МРАУ), отражения (срыва) воздушной наступательной операции (ВНО) противника);
временные параметры нормативного характера (время приведения в готовность и время восстановления боеспособности подразделений, частей и соединений, время подготовки авиационных подразделений, частей и соединений к повторному вылету, цикл стрельбы зенитных ракетных систем (ЗРС) и др.).
Рассматривая состав и задачи ВКС, содержание боевых действий различных воинских формирований, моделируемые процессы, основные рассчитываемые показатели и используемые критерии, можно сделать следующие выводы.
Во-первых, действия разнородных группировок войск и сил ВКС как объект моделирования представляют собой совокупность развернутых по времени последовательных и одновременных, согласованных и взаимосвязанных боевых, разведывательно-информационных и обеспечивающих действий, проводимых по единому замыслу и плану. Для моделирования этих действий необходимо иметь комплекс функционально
и информационно взаимосвязанных математических моделей, информационных и расчетных оперативно-тактических задач.
Во-вторых, обоснование состава и структуры комплекса имитационных моделей и расчетных оперативно-тактических задач должно осуществляться с учетом идентичности содержания действий разнородных сил и средств противоборствующих сторон.
В-третьих, действия однородных сил и средств ВКС, например, зенитных ракетных войск, по своему характеру идентичны действиям аналогичных сил и средств других видов (родов) вооруженных сил, в том числе и противника. В данной связи при имитации действий однородных сил и средств должны использоваться единые показатели и методы их расчета.
В-четвертых, для принятия обоснованного решения и планирования боевых действий одной из наиболее важных задач управления войсками (силами) является оценка эффективности действий группировок войск и сил ВКС по этапам ведения операции (боевых действий). В интересах решения этой задачи должна быть предусмотрена возможность получения и анализа результатов моделирования (расчетов) за каждый этап ведения операции (боевых действий) или за установленный отрезок времени. Поэтому имитация действий противоборствующих сторон должна осуществляться в интерактивном режиме с использованием средств взаимодействия человека-оператора с компьютерной программой.
В-пятых, эффективность применения имитационных моделей и расчетных оперативно-тактических задач в значительной мере зависит от правильного анализа и оценки результатов моделирования и расчетов.
Анализ результатов моделирования есть процесс мысленного исследования данных об элементах обстановки и действий ударных и оборонительных сил противоборствующих сторон. Анализ предлагается проводить в три этапа.
Первый этап — интерпретация результатов моделирования и расчетов, включающая: установление оперативно-тактического (оперативного) смысла полученных значений показателей; оценку пригодности результатов моделирования (расчетов) для использования; формирование представления об отдельных свойствах рассматриваемых процессов.
Второй этап — количественный анализ результатов моделирования заключается в оценке достоверности полученных результатов и формировании на этой основе представления о процессах в целом. Количественная оценка достоверности результатов производится с учетом степени полноты, важности и точности отражения в моделях (расчетных задачах) факторов обстановки.
Третий этап — качественный анализ результатов включает: выбор качественных показателей («сильный», «слабый», «достаточный», «надежный» и т. д.); установление правил перехода от количественных показателей к качественным; формирование (выработка) выводов. Для перехода от количественных показателей к качественным используются критерии нормативного характера. После качественной оценки результатов формулируются выводы с целью выработки предложений по способам действий войск и сил.
Таким образом, внедрение интерактивных имитационных моделей позволяет должностным лицам вмешиваться в моделируемый процесс с целью корректировки действий противоборствующих сторон.
Применение современных информационных технологий, доступность высокопроизводительных средств вычислительной техники, а также имеющиеся теоретические и практические наработки в области математического моделирования действий противоборствующих группировок сил и средств в воздушно-космической сфере вооруженной борьбы позволили коллективу сотрудников Военной академии воздушно-космической обороны (ВА В КО) имени Маршала Советского Союза Г. К. Жукова (г. Тверь) разработать моделирующий комплекс (МК) «Кольчуга 7.0». В его основу положен метод имитационного моделирования вооруженной борьбы.
МК «Кольчуга 7.0» позволяет автоматизировать следующие основные процессы:
создания и отображения информационных моделей оперативной обстановки в любом районе Земли и околоземного пространства, в том числе и в трехмерной графике;
создания информационных моделей систем (средств) вооружения и военной техники;
моделирования боевых действий противоборствующих группировок войск (сил) в воздушно-космической сфере;
проведения расчетов по оценке боевых возможностей группировок войск (сил);
проведения автономных и комплексных тренировок с боевыми расчетами учебных командных пунктов академии.
Комплекс используется в образовательном процессе, при подготовке и проведении командно-штабных военных игр и учений, а также в качестве экспериментально-исследовательского стенда для апробации алгоритмических и программно-технических решений в интересах модернизации автоматизированной системы управления ВКС.
Комплекс «Кольчуга 7.0» на Дне инноваций Министерства обороны Российской Федерации в октябре 2015 года по итогам конкурса был признан лучшим проектом среди инновационных разработок военно-учебных заведений МО РФ.
Одним из перспективных направлений совершенствования имитационных моделей, по нашему мнению, является применение геоинформационных технологий (ГИТ), обладающих двумя отличительными свойствами — высокой степенью интеграционности и «максимальной дружественностью».
Наличие упомянутых свойств придает геоинформационной технологии статус ключевой информационной технологии. Ее особую ценность можно выразить фразой: «ГИТ — это возможность нового взгляда на окружающий мир». Для создания различных типов объектов и выполнения над ними различных операций на этапах подготовки и в ходе моделирования боевых действий ГИТ может обеспечить:
формирование и отображение информации об объектах различной локализации (точечных, линейных, площадных, пространственных) в реальном масштабе времени;
организацию и реализацию интерактивного (диалогового) режима человека со средой моделирования в динамике изменения состояния объектов.
На рисунке представлен вариант реализации функциональных возможностей ГИТ в ходе подготовки и проведения тренировок органов военного управления ВКС.
Этапы подготовки и проведения тренировки
Формирование информационной модели воздушно-космическои обстановки -N -1/ Проведение тренировки на фоне имитируемой воздушно-космической обстановки
Формирование и отображение образов
пространственных виртуальных объектов
Формирование и отображение электронной карты исходной обстановки
Формирование и отображение образов
пространственных физических объектов
Формирование цифровой модели местности
Сбор, обработка и анализ данных об обстановке
Сбор информации об имитируемой воздушно-космической обстановке
Пространственный анализ имитационной информации
Визуализация воздушно-космической обстановки
Формирование и отображение картографических материалов
Разработка и документирование графиков, схем и других документов
Рис. Последовательность реализации функциональных возможностей
ГИТ (вариант)
В заключение следует отметить, что дальнейшее развитие метода имитационного моделирования боевых действий и процессов управления войсками следует рассматривать как важнейшее условие достижения высокой эффективности применения воинских формирований, повышения уровня оперативной и боевой подготовки органов управления объединений Воздушно-космических сил.
