Decision-making in military operations requires to consider various factors that influence the combat processes and results. Military command and control (C2) relies on a commander's knowledge, experience, intuition, and judgement as well as military doctrines which provide principles and standard processes. C2 has been regarded as one of human roles in traditional military modelling and simulation for training such as war games, or oversimplified in simulation models for combat analysis. However, C2 has been increasingly paid attention on modern modelling and simulation because C2 processes are rapidly automated, integrated, and enhanced by information and communication technologies. Therefore, modern C2 systems make significant impact on combat performance. However, how to model and analyse C2 processes and decisions is yet to examine further. We therefore develop C2 modelling methods and examine effects of C2 on combat performance by using C2 models.
We first propose how to model detailed C2 processes and decisions, which include communication, thinking, decision, and monitoring and control processes of human commanders and staffs of combat units. We develop models for C2 components using discrete event system specification (DEVS) formalism, where the C2 process can be modelled as a state machine receives, processes, and produces discrete events. The C2 process models, which are hierarchically structured according to chain of command of a unit, communicates, interacts or reacts with each other under predefined military doctrines and C2 decision rules. We also model the C2 process as a layered structure using the concept of multi-model. A multi-model is a model that consists of two or more models, which are different in terms of abstraction levels and perspective views. For example, a commander who perform C2 process is modelled as a layered structure having two different models. One is a phase transition model which represents phase changes according to discrete events, and another is a operation or function that describes how states are changed inside the phase.
Second, we apply the proposed C2 modelling method to analyse effects of delay times of detailed C2 processes on combat results. We analyse effectiveness of detailed C2 tasks for an army infantry company, of which individual combat entities are directly controlled and affected by the commander’s decisions and orders, but have not been well addressed by traditional combat simulation modelling. We build a simulation model representing the company operation with detailed C2 tasks, and we perform the virtual experiment with the model. Our analysis reveals the key C2 tasks that enable us to improve current tactics, techniques, and procedures (TTP) about C2 process.
Finally, we next use the C2 modelling method to identify key C2 decision factors and optimise parameters of C2 decisions in an army mechanised infantry brigade engagement. We find optimal parameters of the C2 decision factors by Taguchi method, an experimental design method, so as to be robust against noises, which can occur in battlefields. We build a simulation model of the brigade operation with its detailed C2 process models, and we conduct the virtual experiment about C2 decision factors. Analytical results of the simulation suggest optimised decision factors which can change existing notions about C2 times.
군사작전에서의 의사결정은 전투 과정과 결과에 영향을 미치는 여러 요소들을 고려해야 하는 과정이다. 지휘관은 작전을 수행하면서 군사교리에서 제공되는 원칙과 표준적인 절차에 입각하여 자신의 지식, 경험, 직관, 그리고 판단을 바탕으로 부대를 지휘 및 통제하게 된다. 이러한 지휘통제와 관련하여 전투지휘훈련에서는 지휘관 및 참모가 직접 지휘통제를 수행하며, 전투 분석 모의를 위해서는 지휘통제를 운용자가 하거나 간략화 되어 모델링하였던 것이 전통적인 방법이다. 하지만, 정보통신 기술이 발달됨에 따라 실제 지휘통제과정이 전투에 미치는 영향과 그 중요성이 증대되었으며, 자연스럽게 지휘통제를 군사작전의 모델링 및 시뮬레이션에 포함시키고자 하는 시도가 증가되었다. 그러나 이러한 지휘통제 및 의사결정과정을 어떻게 모델링 할지에 대해서는 아직 많은 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 지휘통제 모델링 방법을 제안하고, 지휘통제 모델을 활용하여 지휘통제가 군사작전에 미치는 영향을 연구하고자 하였다.
먼저 지휘통제 및 의사결정 과정을 모델링하는 방법을 제시하였다. 지휘통제 및 의사결정 과정은 지휘관 및 참모의 의사소통, 상황인지, 사고과정, 의사결정, 그리고 정보전달에 관한 것을 포함한다. 우리는 이러한 지휘통제를 객체 기반의 모델링 방법을 활용하여 모델링 하였으며, 이산사건시스템명세(DEVS) 형식론을 활용하여 모델을 명세하였다. 지휘통제 객체는 이산 사건들을 받고, 처리하며, 생성해내는 상태기계로 표현할 수 있으며, 사전에 정의된 군사 교리와 의사결정 규칙에 따라 지휘계통상에 있는 지휘관 상호 간에 의사소통 및 상호작용을 할 수 있다. 우리는 이러한 지휘통제과정을 모델링하는데 계층화된 구조를 활용하였다. 계층화된 구조란 서로 다른 추상화 수준과 모델링 관점으로 표현된 두 개 이상의 모델을 계층화시키는 것을 의미한다. 예를 들어, 지휘통제과정을 수행하는 지휘관을 이산 사건에 따른 상태변화를 나타내는 부분과 해당 상태 내에서의 의사결정 또는 행위를 나타내는 부분으로 나누어 모델링하였다.
두 번째로 이러한 지휘통제 모델을 보병 중대 교전에서의 분석에 적용하였다. 보병 중대는 개별 병사들이 지휘관의 의사결정과 명령에 직접적으로 반응하는 최소단위의 전술제대로서 지휘관의 의사결정이 전투에 미치는 효과가 큰 제대 중 하나이다. 하지만, 이러한 중대급의 지휘통제 모델은 과거 연구에서 하나의 전투 개체로 집합하여 표현되거나, 지휘통제 기능이 없는 개별 병사들의 행위 위주의 모델로 활용된 것이 전부였다. 우리는 이러한 중대급 지휘통제의 세부 과정들의 효과를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 중대급 지휘통제의 세부 과정들이 표현된 교전 모델을 만들었으며, 가상 실험을 통하여 그 세부 과정들의 전투효과를 분석하였다. 우리의 분석 결과는 현재의 교리에 대한 개선을 할 수 있는 새로운 통찰들을 제시한다.
마지막으로 이러한 지휘통제 모델을 기계화 보병 여단급 교전 모델에 적용하여, 여단급에서의 주요 지휘 요소들을 분석하고, 지휘 요소들의 값을 최적화하는 연구를 수행하였다. 먼저, 보병 여단의 모든 제대에 대한 지휘통제와 그 세부 과정을 포함한 교전 모델을 만들었으며, 이를 활용하여 여단급에서 고려하는 주요 지휘 요소들을 분석하였다. 또한 실험계획법 중에 한 방법인 다구치 방법을 활용하여 주요 지휘 요소들의 개별 값들에 대한 최적화를 수행하였다. 다구치 방법은 목표로 하는 성능치는 최적화하면서 통제할 수 없는 잡음요인들에 대한 민감도는 낮도록 하는 강건 설계 방법이다. 우리의 분석 결과는 과거 연구에서 가정하였던 기존의 관념과 차이가 있는 새로운 통찰들을 제시한다.
