1.1 作战后勤保障仿真的研究背景
英国著名哲学家罗素曾说，“科学的实际重要性，首先是从战争方面认识到的。”始于20世纪70年代、以信息技术广泛应用为核心的新技术革命，推动了人类社会的深刻变革，在军事领域，对战争样式、作战方式、编制体制也产生了全方位、根本性的影响。后勤保障是作战体系的关键要素，其任务是针对战场不断变化的需求及环境条件，合理分配人、财、物等资源，给作战单位提供物资、运输、医疗、营房和技术等保障，从而保证战争的胜利。军事变革的不断深入，尤其是军队信息化程度的不断提高，促使作战力量与后勤力量高度融合，直接引发了后勤保障体制、保障力量结构、保障技术手段和保障模式方式等的重大变化，作战后勤保障体系正在向指挥体制扁平化、力量构成模块化、体系结构网络化发展。[1]具体表现在以下几个方面。
（1）体系结构网络化。现代后勤建立了以信息网络为基础的纵向贯通、横向互联、纵横一体的扁平化体系结构，从根本上打破了传统的指挥层次多、信息流程长、反应速度慢、抗毁能力差的“烟囱型”组织结构，系统各单元通过网络连接，使指挥层次减少、指挥体制相对扁平。
（2）力量构成模块化。后勤保障系统的各个单元都是由具备特定功能的人员、武器、装备、设施、器材等组合构成的，呈模块化分布，在力量编组上按照“积木累加”原理，根据保障对象需要及战场情况变化，可以方便灵活地“拆卸”“组装”，具有很强的快速反应能力。
（3）模式一体化。从作战整体需要出发，通过综合集成，实现作战力量与后勤力量高度融合，对事关作战全局的重大问题实施统一决策、统一计划，对后勤保障各要素进行整体筹划、安排、使用和调整，对关键时节的保障行动统一控制和协调，对诸军兵种部队实施全时空、全对象、全内容的一体化保障，达成后勤保障与作战行动的最佳配合，取得最佳整体保障效能。
（4）效果精确化。以信息系统为依托，将各种保障资源无缝隙地联接，形成有机整体，在作战需求的牵引下，对保障资源进行精确调控，在适当的时间，把适当的物资和力量，投送到适当的地点，保障作战行动的持续。
面对全新的后勤形态和保障模式，我们必须在军事后勤理论准备、后勤建设、筹划计划、组织指挥、力量编成、兵力运用、保障模式、训练演练等方面开展前瞻性的深入研究和“精确”预测，以探索其内在机制和运作规律，解决如何合理确定保障力量结构、机构编成，如何科学调度保障资源，如何提高后勤训练的效率和效益等急难问题。
长期以来，后勤领域研究有经验分析法、军事演习法、数学解析法和模拟推演法等方法手段。其中，经验分析法易受到缺乏实战经验和研究者主观思想的影响；军事演习法受到现实政治环境和经费条件的制约；数学解析法则利用微分对策、兰彻斯特方程、系统动力学模型等方法构造数学解析模型，通过求解模型来研究后勤保障系统的内在变化。数学解析法在参数不变时，其结果具有确定性的优点，同时速度快、易于掌握主要因素且便于分析。但是，其应用前提是，需要对后勤保障的宏观过程和微观过程都十分了解。而现代信息化条件下作战及后勤保障系统是典型的复杂巨系统，涉及要素众多，关联关系复杂，很难建立精确全面的数学解析模型来描述各要素之间的复杂关系和非线性特征。
第二次世界大战以后，世界发达国家经常利用模拟推演法来研究作战后勤保障问题，通常是利用前述的数学解析方法构造模拟模型，建立独立运行的后勤模拟系统，对作战情况刺激和战场环境等外部条件进行简化，通过模拟模型参数的变化来反映这些外部条件的影响。但是，随着作战中后勤保障职能范围不断拓展，保障环境日益复杂，保障要求不断提高，传统的模拟推演法面临着以下困难：一是缺乏真实的作战情况刺激，系统不具备对抗性，作战需求不明确；二是模拟对象即需构建的各类作战模拟实体和后勤模拟实体种类数量众多，构成复杂，给抽象建模带来很大难度；三是后勤保障过程不确定因素多，建模理论基础远不如作战系统和装备系统扎实，新出现的保障方式和创新保障理论很难用数学工具定义，也难以建立数学模型进行抽象和定量分析；四是后勤保障的数据难以获取，造成仿真结果的可信度和可接受性降低。因此，在目前对作战后勤保障过程机制研究不够深入、数据匮乏（既无历史数据，也缺乏仿真数据）的情况下，模拟推演法只能应用于一些精确性、可信性要求不高的后勤指挥或业务流程训练等场合。
综上，传统的方法手段已难以满足现代后勤研究的迫切需求，而利用现代信息技术的发展成果，采用现代建模与仿真技术，无疑为解决传统研究手段的不足提供了一条现实途径。
现代建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及应用领域有关专业技术为基础，以计算机系统、相关物理效应设备及仿真器为工具，根据用户具体需求，利用系统模型对已有或设想的系统进行研究、分析、试验、维护等活动的一门多学科综合性技术。[2]现代建模与仿真技术兴起于20世纪50～60年代，半个多世纪以来，在各类应用需求的牵引及有关学科技术发展的推动下，形成了以建模技术、建模与仿真支撑系统技术及仿真应用技术为核心的较为完善的专业技术体系，正在向数字化、虚拟化、网络化、智能化、集成化、协同化的方向发展。目前，建模与仿真技术已成为理论研究和实验研究之外的第三种认识世界和改造世界的科学手段，加强建模与仿真等国防关键性支撑技术的研究与应用成为共识。
美军高度重视后勤领域的建模与仿真工作，各军种都认为采用建模与仿真手段研究作战后勤保障系统，对未来实施后勤保障活动将起到举足轻重的作用，因此将建模仿真分析方法视为减少后勤开支、提高后勤保障效能、提升后勤保障决策水平的重要途径。[3]早在20世纪60年代末，仿真技术刚刚出现，美军就将其应用于后勤保障活动。美国兰德公司与空军后勤司令部合作，共同开发了后勤仿真系统LCOM，用于分析空军基地级后勤保障资源对飞行中队的保障活动，评价后勤保障对飞机的出动架次率的影响，取得了良好的效果。由于仿真在后勤保障中的作用与日俱增，20世纪80年代，美军将基于仿真的采办写入指令性文件，声明仿真分析结果可以直接作为决策依据，这个举措极大促进了美军后勤仿真的发展，许多著名的后勤仿真系统都是在这个阶段开始研发应用的，如美空军的ALS（自动化后勤系统仿真），美陆军的TLOADS（战术后勤配送系统）、ELIST（增强型战区后勤支持工具）等，对后勤保障勤务、设施设计等问题进行了分析研究，均取得了较好的军事和经济效益。在全军层面，美军组织研发了“联合作战计划与执行系统”（DOPES），建立了部队需要量产生模型（FRG）、运输需要量产生模型（MRG）、卫勤计划模型（MPM）、后勤保障能力评估模型（LCE）等多种标准化的仿真模型，具有后勤保障分析和可行性评估等功能。80年代末至90年代，分布交互仿真技术蓬勃发展，美军网络化的大规模分布式联合作战仿真系统和作战实验室开始成型，如WARSIM 2000仿真系统，主要训练在联合作战或合同作战中营级到战区级的指挥人员。该系统具有连级到战区级的后勤保障仿真功能，包括物资保障、运输保障、医疗保障和维修保障。1998年，Charles Sinex通过应用HLA技术构建WLTAE联邦，最早研究了作战后勤保障仿真问题。它采用THUNDER模型和ELIST模型作为联邦成员与视景仿真联邦成员一起组成了WLTAE联邦。THUNDER是一个模拟随机空战和确定性战争的作战仿真模型，而ELIST是一个战区后勤保障仿真模型，模拟将物资和装备从海港或机场运送到空中或地面作战单元。WLTAE联邦首次将作战仿真模型和后勤保障仿真模型紧密连接在一起，并考虑了后勤设施遭受敌方攻击等因素，研究了后勤保障对作战效能的影响，分析了作战单元的战备完好率以及持续作战能力，为建立“端对端”的聚焦后勤联邦奠定了基础。在WLTAE联邦的研究基础上，美军构建了著名的“3J”（JWARS、JISMS、JMASS）系统，这三个联合战役级的仿真系统均包含了后勤保障模块，描述了各个军种的作战与保障能力，主要考虑了运输、燃料和日用品的消耗等因素。2000年，David Paync总结了美军军事仿真领域所有的仿真模型与仿真系统，并在此基础上，将现有作战仿真模型与后勤保障仿真模型互联，构建了支持联合战役作战的聚焦后勤仿真联邦的体系框架，真实模拟了联合作战过程中“端对端”的后勤保障全过程。进入21世纪，美军加紧搭建后勤与作战一体化仿真的体系结构及关键技术的解决方案，美国国防部高级研究计划局DARPA投资研发了先进后勤仿真系统（ALP），它采用基于多智能体的体系架构，可对美军整个军事后勤组织进行精细化建模与仿真，目前该项目已发展为现役的后勤信息架构ULTRALOG。通过上述分析可以看出，初始阶段，美军将后勤保障从实际作战中分离出来进行单独研究，后勤保障仿真模型都是在预定模式下运行的，这一阶段的仿真模型也都是“集中式”仿真系统。然而，随着后勤保障在作战中的地位日益突出，必须考虑在实际作战环境下执行具体作战任务时后勤保障对作战的影响，这一阶段主要采用分布交互仿真技术将作战仿真模型和后勤保障仿真模型连接起来，构建大型复杂的仿真系统。未来则将在真实的作战背景和作战任务驱动下，依托虚拟的战场环境进行作战与后勤一体化建模与仿真。
而我们在后勤仿真的研究与应用水平总体上还处于探索阶段，目前主要集中在战役、战术后勤指挥训练模拟系统的研制方面，这些系统在改进传统的后勤指挥训练手段方面取得了一定的应用效果，但是多侧重于宏观的后勤消耗计算，未能从战争全局的角度将后勤进程与作战进程统一建模，难以准确深入地刻画作战后勤保障仿真系统的运行机制，造成后勤保障仿真与作战仿真脱节，影响了仿真结果的可信性。[4]同时，相对于作战领域，后勤领域的建模与仿真尚未得到应有的重视，在以往研发的作战仿真系统中，后勤常被简化甚至忽略。其原因：一是主观上长期存在“重作战、轻保障”的思想；二是客观上后勤保障系统专业众多、结构松散、流程复杂、易受随机干扰且难用定量描述；三是后勤保障系统的仿真在模型机制、模型粒度、建模方法和推进机制等方面与作战仿真存在根本性的不同，难以强行融合；四是后勤保障系统保障实体数量巨大，需要强大的计算能力，没有成熟的技术条件和充足的经费难以支撑。随着仿真技术的不断发展和作战后勤保障理论研究的不断深入，对作战后勤保障仿真的需求也越来越迫切。将后勤仿真纳入作战仿真之中并与之融为一体，采用先进的手段对军事后勤的保障体制机制、保障力量结构、保障模式方式等进行全要素建模和全方位仿真，并利用真实可信的仿真结果，为未来军队后勤建设和作战后勤保障实施提供科学的理论指导，进而系统研究作战后勤保障的特点与规律，创新后勤保障理论，成为新时代后勤工作者的重大使命和责任。