新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證的反向分析方法

劉 一，羅小明，姚宏林

(裝備學(xué)院，北京 101416)

武器裝備作為軍事斗爭的物質(zhì)手段，其發(fā)展有兩個主要動力源:一是來自科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的推動力，二是源于軍事作戰(zhàn)需求的牽引力［1］。軍事作戰(zhàn)需求是新型作戰(zhàn)力量裝備建設(shè)的邏輯起點、主要依據(jù)和基本動力。為了克服軍事作戰(zhàn)需求與新型裝備作戰(zhàn)能力生成之間的瓶頸，提升部隊基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力，走出武器裝備創(chuàng)新型發(fā)展之路，必須對現(xiàn)行武器裝備軍事需求論證方法和手段進(jìn)行創(chuàng)新［2］。

武器裝備軍事需求論證是指在未來一定時期內(nèi)，為完成所擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)，對武器裝備建設(shè)提出的基本要求而進(jìn)行的一系列邏輯推理和分析過程，最終形成對未來一定時期的武器裝備軍事需求構(gòu)想或方案［3］。軍事需求論證是新型作戰(zhàn)力量指揮信息系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。它不僅是指導(dǎo)開發(fā)人員把握作戰(zhàn)部隊需求的主要階段，還直接影響著后期工程的進(jìn)度和經(jīng)費(fèi)預(yù)算，甚至是系統(tǒng)評估驗收的主要依據(jù)。因此，對于指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證方法的研究越來越重要。

1 新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)構(gòu)成及功能

新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)是由功能不同且互補(bǔ)，地理上分布(覆蓋)，運(yùn)行上相對獨(dú)立的情報偵察、環(huán)境監(jiān)測、軍事通信、導(dǎo)航定位、指揮控制、網(wǎng)電對抗、綜合保障等系統(tǒng)，依據(jù)基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行集成、交互、協(xié)作而形成的、動態(tài)演化的系統(tǒng)集合［4-5］。新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)具有體系倍增能力，其構(gòu)成如圖1所示。

圖1 新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)構(gòu)成

1)情報偵察系統(tǒng) 主要獲取與新型裝備作戰(zhàn)相關(guān)的情報信息，運(yùn)用地基(?；?、空基、臨基、天基等多種探測手段，對所有可能對新型裝備作戰(zhàn)構(gòu)成威脅的態(tài)勢、情報進(jìn)行事先感知并告警，從而輔助作戰(zhàn)決策和作戰(zhàn)效果評估。

2)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 對新型裝備作戰(zhàn)空間的地形、氣象、水文、網(wǎng)電等環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。

3)導(dǎo)航定位系統(tǒng) 一方面為指揮控制系統(tǒng)提供新型裝備作戰(zhàn)中的定向定位，以及所需的作戰(zhàn)人員、武器裝備、裝備保障定位等信息;另一方面為新型裝備精確制導(dǎo)提供實時的目標(biāo)信息并輔助尋的，提高新型裝備打擊目標(biāo)的精度。

4)軍事通信系統(tǒng) 它是軍事信息流動的媒介，是新型裝備作戰(zhàn)軍事信息有效傳輸?shù)膶Ｓ孟到y(tǒng)，主要由地(海、空)基通信系統(tǒng)、通信衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星等完成。

5)指揮控制系統(tǒng) 它是新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，主要具有信息存儲、融合處理、態(tài)勢顯示、威脅評估、作戰(zhàn)籌劃、決策監(jiān)控和決策執(zhí)行等功能。指揮控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與打擊武器平臺和系統(tǒng)相鏈接，對新型裝備作戰(zhàn)流程進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)決策向打擊武器系統(tǒng)的延伸，從而促進(jìn)“偵、控、打、評”回路的產(chǎn)生，是新型裝備體系作戰(zhàn)能力生成的重要基礎(chǔ)和紐帶。

6)網(wǎng)電對抗系統(tǒng) 與信息對抗系統(tǒng)功能相似，本質(zhì)上都是為了獲取信息優(yōu)勢而進(jìn)行的主動或被動的對抗行動。

7)綜合保障信息系統(tǒng) 包括支持新型裝備作戰(zhàn)所需的氣象(如天氣、溫度、濕度)、空間環(huán)境(真空環(huán)境、中性粒子環(huán)境、等離子體環(huán)境、輻射環(huán)境、微流星體/軌道碎片環(huán)境)、測繪(如地貌、海拔、大地坐標(biāo)測量)、作戰(zhàn)保障、裝備保障、后勤保障等信息的獲取、處理，以及指揮信息系統(tǒng)中各種信息的管理和維護(hù)等方面。

2 基于反向分析方法的軍事需求論證框架

基于反向分析方法的指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證的基本思想是［6］:一是著眼體系作戰(zhàn)效果，影響對手作戰(zhàn)體系達(dá)到其所希望的狀態(tài);二是從戰(zhàn)略目標(biāo)、體系作戰(zhàn)效果和對手的可能行動方案出發(fā)，反推指揮信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用方式和作戰(zhàn)行動集，提出指揮信息系統(tǒng)的體系能力指標(biāo)(Measure of Capability for SoS，MoCSoS)、系統(tǒng)能力指標(biāo)(Measure of Capability for System，MoCS)和關(guān)鍵性能指標(biāo)(Key Performance Parameters，KPP);三是采用多方案分析(Analysis of Alternatives，AoA)方法，對指揮信息系統(tǒng)需求備選方案進(jìn)行評估、優(yōu)化;四是形成“體系作戰(zhàn)效果—作戰(zhàn)運(yùn)用方式—關(guān)鍵能力需求—需求方案決策優(yōu)化”的軍事需求映射機(jī)制，實現(xiàn)軍事作戰(zhàn)需求向武器裝備發(fā)展要求與作戰(zhàn)使用的前瞻性映射。

基于反向分析方法的新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證過程如圖2所示。

圖2 基于反向分析方法的指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證過程

體系結(jié)構(gòu)是影響新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)有效運(yùn)行，并體現(xiàn)新型裝備作戰(zhàn)效能的必要條件，其可以從全局和根本上理解指揮信息系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律，為新型裝備作戰(zhàn)過程研究、指揮信息系統(tǒng)頂層設(shè)計和設(shè)備研制提供理論支持［7］。國防部體系結(jié)構(gòu)框架(Department of Defense Architecture Framework，DoDAF)是一種由美國國防部開發(fā)、描述規(guī)范化體系結(jié)構(gòu)的方法，其定義的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品構(gòu)成了體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本語法規(guī)則，是設(shè)計或開發(fā)體系結(jié)構(gòu)的指南［8］。目前，體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)從理論研究階段過渡到了實際應(yīng)用階段，實踐證明，體系結(jié)構(gòu)對提高系統(tǒng)效能，實現(xiàn)一體化指揮信息系統(tǒng)有較強(qiáng)的支持作用［9］。

結(jié)合現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)框架中的多視圖理論方法，借鑒DoDAF 2.0的多視圖描述框架，依據(jù)新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)建設(shè)軍事需求論證需要重點解決的問題，本文從戰(zhàn)略需求、作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求、系統(tǒng)與服務(wù)需求、技術(shù)需求5個角度出發(fā)，構(gòu)建新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證框架(如圖3所示)，并利用使命任務(wù)視圖(Mission Viewpoit，MV)、作戰(zhàn)視圖(Operational Viewpoint，OV)、能力視圖(Capability Viewpoint，CV)、系統(tǒng)與服務(wù)視圖(Systems and Services Viewpoint，SV)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖(Technical Standards Viewpoint，TV)對這5個層次的需求進(jìn)行描述。從需求工程的角度，使命任務(wù)視圖(MV)和作戰(zhàn)視圖(OV)屬于問題域，系統(tǒng)與服務(wù)視圖(SV)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖(TV)屬于解域，而能力視圖(CV)則是鏈接問題域、解域之間的橋梁和紐帶。

3 軍事需求論證反向分析方法的內(nèi)容和流程設(shè)計

新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證，可根據(jù)體系結(jié)構(gòu)描述的多視圖模型、面向服務(wù)的架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA)和基于Web服務(wù)的實現(xiàn)方法，通過使命任務(wù)視圖(MV)、作戰(zhàn)視圖(OV)、能力視圖(CV)、系統(tǒng)與服務(wù)視圖(SV)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖(TV)，依照從需求到系統(tǒng)與服務(wù)的思路，對涉及的作戰(zhàn)想定空間、使命任務(wù)和作戰(zhàn)運(yùn)用方式、作戰(zhàn)能力、多方案分析與評估、系統(tǒng)與服務(wù)模塊等進(jìn)行描述、分析與設(shè)計。新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證的反向分析總體框架如圖4所示。

3.1 戰(zhàn)略目標(biāo)和體系作戰(zhàn)效果設(shè)計

對于與新型裝備作戰(zhàn)相關(guān)的戰(zhàn)略目標(biāo)及威脅，每個威脅對應(yīng)一個“點”想定，所有可能的想定即構(gòu)成想定空間(Scenario Space)。作戰(zhàn)想定(戰(zhàn)役級)主要包括作戰(zhàn)意圖、使命任務(wù)、作戰(zhàn)態(tài)勢、打擊目標(biāo)的特性參數(shù)和作戰(zhàn)行動階段，其關(guān)鍵因素為政治和軍事背景、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)、打擊目標(biāo)特性、反應(yīng)及時性、作戰(zhàn)環(huán)境、毀傷效果等。作戰(zhàn)想定空間為新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證分析提供了基本背景，在軍事需求論證中扮演了戰(zhàn)略需求的角色。

下面以某新型裝備為例進(jìn)行說明。該型裝備在自主飛行過程中，地(空)基探測雷達(dá)、偵察衛(wèi)星系統(tǒng)對打擊目標(biāo)和該型裝備實施跟蹤監(jiān)視，并對預(yù)定作戰(zhàn)區(qū)域進(jìn)行精細(xì)搜索，對該型裝備毀傷效果進(jìn)行評估［10］，進(jìn)而分析此次作戰(zhàn)行動的直接影響、效果影響、連鎖影響、跨層次效果影響、效果聚集影響和無意附帶影響，評估此次行動的體系作戰(zhàn)效果。

戰(zhàn)略目標(biāo)可運(yùn)用“使命任務(wù)視圖”(MV)來描述。其體系毀傷效果可運(yùn)用作戰(zhàn)視圖(OV)中的高層作戰(zhàn)概念圖(OV-1)、作戰(zhàn)節(jié)點連接描述模型(OV-2)等來具體描述。

圖4 新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證的反向分析總體框架

3.2 使命任務(wù)和作戰(zhàn)運(yùn)用方式設(shè)計

為確定新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力需求，需結(jié)合作戰(zhàn)想定和完成使命的作戰(zhàn)概念(Concept of Operations，CONOPs)對作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行分解，得到新型裝備作戰(zhàn)行動過程(Course of Action，COA)，從而進(jìn)一步確定新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務(wù)需求。即在資源、邏輯關(guān)系等約束條件下，可采用層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)(Hierarchical Task Network，HTN)方法將使命逐步分層分解，形成一個有序作戰(zhàn)任務(wù)網(wǎng)(樹)。

新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)的使命任務(wù)和作戰(zhàn)運(yùn)用方式可運(yùn)用作戰(zhàn)信息交換矩陣(OV-3)、組織關(guān)系圖(OV-4)、作戰(zhàn)活動分解樹(OV-5a)、作戰(zhàn)活動模型(OV-5b)、作戰(zhàn)規(guī)則描述(OV-6a)、作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述(OV-6b)、作戰(zhàn)事件跟蹤描述(OV-6c)、邏輯數(shù)據(jù)模型(OV-7)等作戰(zhàn)視圖模型來具體描述，主要描述需要執(zhí)行的使命任務(wù)的環(huán)境、條件、目標(biāo)、目的、意義等基本情況。

以某型裝備作戰(zhàn)為例進(jìn)行說明，建立包括預(yù)警探測、目標(biāo)信息獲取、指揮控制、實施目標(biāo)打擊、毀傷評估在內(nèi)的該型裝備作戰(zhàn)活動節(jié)點樹模型(OV-5)［10-11］，如圖5所示。

3.3 關(guān)鍵能力需求設(shè)計

作戰(zhàn)能力是裝備在執(zhí)行特定任務(wù)時所需的“本領(lǐng)”或應(yīng)具有的潛力。作戰(zhàn)能力需求包括體系能力指標(biāo)、系統(tǒng)能力指標(biāo)、關(guān)鍵性能指標(biāo)3種，從體系能力指標(biāo)(MoCSoS)到系統(tǒng)能力指標(biāo)(MoCS)再到關(guān)鍵性能指標(biāo)(KMoP)的定性映射必須以想定目標(biāo)及使命、作戰(zhàn)階段及分層作戰(zhàn)任務(wù)體系為根本背景，即每一個任務(wù)執(zhí)行中都體現(xiàn)著相應(yīng)的能力。

結(jié)合新型裝備作戰(zhàn)對發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、信息傳遞、輔助決策、定位定向、精確制導(dǎo)、毀傷評估等方面的信息需求，其指揮信息系統(tǒng)的關(guān)鍵能力可從信息獲取能力、信息處理能力、信息存儲能力、信息傳輸能力、信息分發(fā)管理能力、導(dǎo)航定位能力、網(wǎng)電作戰(zhàn)能力、信息保障能力8個方面進(jìn)行表達(dá)，這些能力是指揮信息系統(tǒng)形成決策優(yōu)勢能力不可或缺的因素［4］。作戰(zhàn)能力需求可運(yùn)用能力視圖(CV)來描述，具體包括作戰(zhàn)能力分類模型(CV-1)、作戰(zhàn)能力關(guān)系模型(CV-2)、作戰(zhàn)活動與作戰(zhàn)能力的映射(CV-6)、作戰(zhàn)能力到服務(wù)的映射(CV-7)等。

3.4 裝備需求分析設(shè)計

系統(tǒng)(裝備)需求是解決關(guān)鍵能力要求的裝備或/和非裝備方案(或構(gòu)想)，可用系統(tǒng)與服務(wù)視圖(SV)來描述。新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)需求選項本身可以是非裝備、裝備或兩者的混合。選項的生成實質(zhì)上是一個“設(shè)計→優(yōu)化”過程，即以關(guān)鍵能力需求為依據(jù)，通過模塊化設(shè)計和服務(wù)的“積木式”組裝來設(shè)計指揮信息系統(tǒng)需求選項，并使需求選項具有可快速組合、互相補(bǔ)充的特點，增強(qiáng)指揮信息系統(tǒng)的向前和向后兼容性、互操作性、可共享性等，保證指揮信息系統(tǒng)建設(shè)的開放性、連續(xù)性和一致性。

圖5 某新型裝備作戰(zhàn)活動的節(jié)點樹模型

新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)需求選項可運(yùn)用服務(wù)背景描述(SV-1)、服務(wù)—服務(wù)矩陣(SV-3b)、服務(wù)功能描述(SV-4)、作戰(zhàn)活動—服務(wù)追溯矩陣(SV-5)、服務(wù)性能描述(SV-7)、服務(wù)規(guī)則模型(SV-10a)等系統(tǒng)與服務(wù)視圖模型來具體描述。本文研究的基本服務(wù)模塊主要是針對指揮信息系統(tǒng)需求構(gòu)想或方案，目的是確定由系統(tǒng)能力指標(biāo)(MoCS)到關(guān)鍵性能指標(biāo)(KMoP)的定性映射關(guān)系。

3.5 裝備需求方案決策優(yōu)化設(shè)計

新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)需求構(gòu)想或方案確定的過程實際上是對提交的各個需求選項在總體上以效能、費(fèi)用、效費(fèi)比、風(fēng)險等為指標(biāo)進(jìn)行綜合備選方案決策優(yōu)化的過程。指揮信息系統(tǒng)需求備選方案的評估，是基于多方案分析與評估方法，將效能、費(fèi)用、生存性、作戰(zhàn)適用性、風(fēng)險等因素(如效能魯棒性、效費(fèi)比最大、費(fèi)用最小、風(fēng)險最小等)作為評估方案優(yōu)劣的目標(biāo)或約束條件，建立相應(yīng)的決策模型和智能求解優(yōu)化算法，評估選擇滿足多目標(biāo)、多約束條件的指揮信息系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標(biāo)確定方案，確定由系統(tǒng)能力指標(biāo)(MoCS)到關(guān)鍵性能指標(biāo)(KMoP)的定量映射關(guān)系。

4 結(jié)束語

軍事需求論證是指揮信息系統(tǒng)建設(shè)研究的一個重點和熱點問題?；谛Ч鲬?zhàn)是計劃、執(zhí)行、評估和調(diào)整作戰(zhàn)以達(dá)到國家安全目標(biāo)所要求效果的方法、途徑或思考方式。新型作戰(zhàn)力量裝備建設(shè)和戰(zhàn)斗力生成模式轉(zhuǎn)變，促使體系毀傷效果成為軍事系統(tǒng)構(gòu)建的出發(fā)點和落腳點。本文基于DoDAF 2.0對新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)軍事需求論證框架進(jìn)行了分析與設(shè)計，明確了新型裝備作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)建設(shè)中戰(zhàn)略需求、作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求、系統(tǒng)與服務(wù)需求、技術(shù)需求之間的相互關(guān)系，對新型作戰(zhàn)力量指揮信息系統(tǒng)的頂層設(shè)計和工程建設(shè)具有一定的價值，對于開展其他復(fù)雜系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究也具有借鑒意義。

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