1.5 装备需求论证研究现状
装备需求论证系统的柔性设计涉及装备需求论证思想、方法、流程及信息资源等内容。国外以美国的研究最具代表性,这里重点对中美两国在上述领域的研究进展进行归纳分析,为进一步提高装备需求论证系统柔性设计有针对性地奠定基础。
1.5.1 装备需求论证思想的演变
论证思想是指导装备需求论证方向的根本出发点。在装备发展建设过程中,先后出现了“基于威胁”“基于效果”“基于能力”等多种论证思想,在当今世界各国的装备需求论证中依然发挥着作用。
1.基于威胁的论证思想
基于威胁的装备需求论证,产生于冷兵器时代,其目标具有明显的针对性和指向性,首要考虑的是“对手是谁”“战争会在何时、何地发生”。该思想从主要假想敌可能发起的军事威胁出发,以打赢或阻止战争为目的,以一个或几个主要的想定为背景,通过全面或局部力量间的对比分析,对所需的力量进行规划。该思想以单一的主要威胁为驱动力,以较少的想定为依托,在对国家利益构成的威胁比较容易识别时有效,其逻辑性强且易于决策人员完成任务。20世纪中后期,美苏争霸时,双方就是运用这种论证思想指导下的典型装备需求论证模式。
2.基于效果的论证思想
基于效果的装备需求论证,其主要思路是:首先,确定战争或作战目的;其次,确定支持战略目的应达到的预期效果,初步确定达到预期效果的可能行动;然后,建模评估并优选行动方案,建立支持战争或作战目的的行动集和能力集。其特点为:一是强调“目标—效果—行动组合—资源(能力)”的因果关系过程分析;二是强调整体性,把政治、军事、经济、社会、信息和基础设施作为一个整体来考虑,作战效果不仅包括物理效果,还包括心理效果和社会效果等综合效果。
3.基于能力的论证思想
基于能力的论证思想是基于威胁和基于效果的论证思想的创新发展与科学总结。它综合考虑军事威胁、作战效果和装备全寿命运用的整体能力要求,研究重点已从原来关注“敌人是谁”“战争会在何时、何地发生”,转而关注“战争将以何种方式进行”。它从基于威胁转向基于能力,并从传统的单一装备论证转向聚焦装备体系整体能力论证。它着眼于提高武器装备体系的整体作战能力,可以应对多样化的常规战争威胁和非常规威胁,更加注重长远军事能力的建设,体现了更高的前瞻性,符合一体化联合作战对装备发展的基本要求,装备需求论证逻辑更加科学合理。
4.发展趋势
随着武器装备的信息化体系化发展,武器装备的复杂性越来越高,装备需求论证的难度越来越大,传统的以装备型号为研究对象的需求论证方式已难以适应武器装备的发展要求。基于威胁和基于效果的论证思想为装备型号需求论证提供了明确的指导,但是对于体系背景下的装备型号需求论证却难以奏效。在当前和未来一段时间内,“基于能力、面向体系”的装备需求论证将成为装备需求论证的基本指导思想。
“基于能力、面向体系”,是指以基于能力的论证思想为基本指导,以装备体系需求论证或体系背景下的装备型号需求论证为主体,以获得武器装备体系的整体最优为目标而进行的装备需求论证活动。因此,要从武器装备体系所能担负的多样化使命任务出发,科学勾画武器装备体系的整体作战用途和运用背景,深入分析不同类型武器装备之间的相互关系和作用方式,合理确定武器装备系统的功能定位,科学制定武器装备的发展方向和技术解决方案。
体系背景下的装备型号需求论证将以装备体系需求为基础,从体系背景下的武器装备联合运用出发,从体系的任务要求中提取出装备型号自身的任务要求,从体系的运行过程中提取出装备型号之间的协同内容和方式,并将其作为装备型号需求论证的基本依据,以保证装备研制成功后能够有效融入武器装备体系。
1.5.2 装备需求论证方法的发展
装备需求论证方法的产生与发展,与运筹学、系统工程、系统分析、系统动力学、复杂系统理论等方法的发展与实践密切相关。装备需求论证方法经历了从简单到复杂、由零散到系统、由定性到定量再到多种方法综合集成的过程。世界各国武器装备发展需求的不同,不同国家装备需求论证方法的发展阶段也不完全相同,军事强国长期重视装备发展建设的科学性、系统性和前瞻性,装备需求论证方法体系相对比较完善,方法的复杂性与集成度往往较高;军事实力较弱的国家多采用引进外国军事装备的方式弥补本国武器装备的不足,装备需求论证方法的发展水平往往较低。总体看,世界各国装备需求论证方法的发展水平基本遵循了装备需求论证方法发展的一般规律,当前所处的发展阶段与本国的装备发展战略密切相关。下面重点介绍美国与我国装备需求论证方法的发展情况。
1.美军确立了以体系结构框架为基础的装备需求分析方法论
IEEE STD 1471—2000(2000年)将体系结构定义为“描述系统组成结构及其相互关系,以及指导系统设计与发展的原则”。体系结构设计方法作为一种重要的顶层设计方法,能够全面描述复杂系统的结构组成与相互关系,指导各类系统参与人员表达系统目标与需求,从而提高系统开发、设计与使用效率。体系结构框架是对体系结构设计方法的规范,是体系结构开发顶层的、内容全面的架构和概念模型,为构建、分类和组织体系结构提供指南与规则。由于体系结构通常仅针对特定的领域,并更加关注战略或全局方面的问题,为体系结构的发展演变提供指导,因此在不同应用领域,先后出现了多种体系结构框架标准。在民用领域,主要有用于指导美国联邦政府各个布局体系结构框架发展和板块体系结构开发的《联邦企业体系结构框架(FEAF)》《扎克曼框架》《开放组织体系结构框架(TOGAF)》《财经企业体系结构框架(TEAF)》《扩展企业体系结构框架(E2AF)》。在国防领域,美国国防部先后发布了《C4ISR体系结构框架》和《美国国防部体系结构框架》系列标准,英国国防部颁布了《英国国防部体系结构框架MoDAF》,北约发布了《北约体系结构框架(NAF)》,法国发布了《法国国防部体系结构框架AGATE V3》,澳大利亚发布了《澳大利亚国防体系结构框架ADAF》,以及挪威和瑞士的MACCIS等。
随着作战节点与功能的不断拓展,作战系统结构复杂性也越来越高,如何有效描述作战过程,实现作战系统之间的互连、信息互通和应用互操作日益困难,体系结构设计方法论以其多视角的系统分析、描述与关联,成为作战系统分析与建模的主要方法。20世纪90年代,美军为了破除各军兵种之间信息系统的“烟囱”瓶颈,实现信息化作战系统互通、信息共享的要求,在联合作战需求的牵引下,将C4ISR作为一个整体系统按照系统互连、互通、互操作的要求进行统一的顶层规划与设计,先后制定了指导C4ISR系统顶层设计的《C4ISR体系结构框架》1.0版、《C4ISR体系结构框架》2.0版。随着体系结构设计方法在C4ISR系统的成功应用,美国国防部在C4ISRAF的基础上于2004年正式颁布了《美国国防部体系结构框架》1.0版,用于指导美国国防部系统的体系结构设计与规划,并不断扩展优化,于2010年颁布了《美国国防部体系结构框架》2.02版。
在美军武器装备采办领域,特别注重军事需求对装备发展的牵引作用,先后构建了“联合能力集成与开发系统(Joint Capability Integration and Development System,JCIDS)”、“规划—计划—预算制度系统(2003年调整为规划-计划-预算-执行系统,PPBE)”和“国防采办系统(DAS)”3大决策保障系统,分别从装备需求生成、资源经费约束和采办决策支持3个方面,实现了美军基于能力的装备发展模式转变,保证了美国国防部采办工作的顺利开展。其中,JCIDS作为提出作战需求与装备需求的主要系统,以体系结构框架为基本方法论,从武器装备的能力需求、作战需求、服务需求、系统需求、数据与信息需求等方面,实现了装备需求分析从能力需求到作战需求再到装备需求的有机分解与映射,促进了装备需求分析的科学合理性。
2.我军初步形成了比较系统的装备需求论证方法体系
我国装备论证理论与方法的发展与我国武器装备发展方式密切相关。在我国武器装备引进购置、模仿研制和自主创新的不同发展阶段,装备论证的地位作用逐步增强,装备论证理论与方法体系也逐渐成熟完善。从装备论证理论与方法的发展特点看,可分为4个阶段。
(1)建国初期,由于武器装备匮乏、部队作战能力参差不齐、国防工业技术基础薄弱等原因,我国武器装备发展模式主要采用“引进购置”的方式,是典型的“拿来主义”政策,没有必要也没有时间进行充分的装备需求研究和发展规划,没有开展装备论证的需求,装备需求论证理论与方法研究基本处于“空白”状态。
(2)进入1960年以来,随着国防工业技术实力的提升,我国武器装备逐渐走上了“模仿研制”的发展道路,虽然开始考虑部队武器装备的使用需求,但是重点仍是将国外先进的武器装备作为我国武器装备发展的目标和方向,并依靠国外装备发展经验进行定性分析以确定我国武器装备的发展目标。该阶段已经形成了比较模糊的装备论证概念,能够主动开展一些论证研究工作,但是多是结合型号论证任务开展相关理论和方法研究,比较分散,系统性和连续性不强,侧重于定性分析,定量计算要求不高,并没有提出比较系统的装备论证理论和方法。
(3)进入20世纪80年代,随着总参谋部和各军兵种武器装备论证机构的相继成立,我国装备论证理论与方法发展进入了新的时期。专门研究装备论证理论和从事装备论证实践人员的出现,促进了装备论证理论与方法成果的大发展,使我国基本形成了以系统分析与逻辑推理为主要方法的装备需求论证理论和方法体系。特别是随着1998年总装备部的成立,装备论证工作的地位再次受到各军兵种部门的高度重视,纷纷加大了武器装备论证研究的力度和项目实践,产生了一大批装备论证理论和方法成果。该阶段已经初步形成比较完善的定性分析与定量计算相结合的装备论证理论与方法体系。例如,张明国等对宏观综合论证的类型、内容和方法进行了系统总结;赵全仁等系统总结了该阶段装备论证的理论与方法成果,有力地指导了装备论证的科学化和规范化水平;李明等从方法论角度系统分析了各类型装备论证的步骤、方法及其应用情况,建立了比较完善的装备论证方法体系;王良曦以装甲兵武器装备为例,系统提出了装甲兵武器装备论证的概念、分类、内容和方法,为开展装甲兵武器装备论证提供了比较系统的理论和方法支撑;杨利民针对指挥自动化系统的特点提出了指挥自动化系统作战需求分析的原则、内容、机制和方法,为我军作战需求分析与指挥自动化系统建设提供了有益的理论指导;杜汉华对装甲兵装备论证工作、武器系统作战使用论证、费效分析、发展论证等内容进行了系统归纳与总结;宋振铎系统总结了反坦克制导武器的论证内容、方法和程序,并出版了《反坦克制导兵器论证与试验》专著。
(4)进入21世纪,我军武器装备发展正逐渐进入“自主创新”发展的全新时期,“发展什么样的装备”成为武器装备发展面临的首要课题,武器装备论证作用的意义空前提高,装备需求论证理论与方法研究再掀高潮。特别是,美军陆军转型中明确提出了基于能力的装备发展建设思路,并发布了指导装备发展规划的体系结构框架标准,为处于“自主创新”发展期的装备论证理论与方法研究提供了很好的借鉴。为此,国内装备论证研究机构也积极借鉴美军体系结构框架研究经验,更加强调武器装备体系整体作战能力建设目标,有机协调装备体系与装备型号发展的相互关系,突出作战需求对武器装备发展的牵引指导作用,进一步丰富了装备需求论证理论与方法的相关内容,论证模式更加成熟,论证理论与方法体系更加完善,推动了装备论证的系统性、科学性和规范性。例如,张宝书在《陆军武器装备作战需求论证概论》中系统分析了陆军武器装备作战需求论证的一般规律、方法模型和支撑环境,提出了陆军作战能力和武器装备发展目标、体系结构、方向重点的分析方法,形成了比较完整的理论体系;王凯系统总结了宏观综合论证、型号研制论证和专项论证的内容、程序和方法,形成了比较系统的武器装备军事需求论证理论与方法体系;张兵志、郭齐胜等在《陆军武器装备需求论证理论与方法》中专门论述了装备需求论证的基本理论、需求分析及评估方法,为进行装备需求论证系统的柔性研究提供了扎实的理论基础。
另外,随着装备需求论证地位的不断提高,装备需求论证理论与方法的不断完善,装备需求论证研究过程也日益复杂,“如何提升装备需求论证质量和效率”成为装备论证机构普遍关心的重要问题。为此,多家研究机构按照系统工程要求,借鉴工程领域的管理实践经验,提出了装备需求论证工程化的概念。例如,王书敏等提出了武器装备研制作战需求工程的基本活动、内容及其方法论,为推动武器装备作战需求论证工程化提供了有益参考;郭齐胜、董志明等提出了装备需求论证工程化的基本概念和研究内容,并试图构建装备需求论证工程化系统,以提高装备需求论证的科学化和规范化水平;杨峰等以制造模式演化为参照系,提出了装备论证的机械化与信息化,试图从论证流程、论证资源、论证管理等方面提供工程化的方法与手段。
通过比较分析,可以发现美国由国防部主导,以DoDAF标准作为装备需求论证的方法论指导,装备需求论证的内容、程序和要求相对比较一致,有利于不同军兵种装备部门之间、不同装备需求论证部门之间的成果共享和相互理解。我国虽然有专门的装备需求论证管理机构,但缺乏对装备需求论证理论与方法指导的顶层设计,还处于“百花齐放、百家争鸣”的阶段,方法的普适性与互用性还须进一步加强。
3.发展趋势
随着装备体系复杂性的不断提高,采用多种方法从定性与定量两个方面开展综合论证已成为装备需求论证方法的共识。以定性分析为基础,倚重定量分析模型,突出定量分析结果对装备需求论证结果合理性和置信度的决定作用,是当前装备需求论证方法论的重要特征。装备需求本质上反映装备在作战对抗过程中完成任务的要求,只有充分分析装备作战运用的动态关系和数量需求,才能比较准确地确定特定使命任务要求下的装备需求。随着仿真实验系统在装备需求方案验证与优化中的广泛应用,通过模型模拟装备的战术技术性能指标及其作战运用过程将成为验证和优化装备需求方案的主要方式。这都要求能够采用更加多样的定量分析方法,从武器装备的战术技术指标取值、装备数量、装备比例、装备种类等方面进行定量化的分析与判断。
1.5.3 装备需求论证流程研究
装备需求论证流程是围绕装备需求论证目标采取合适的方法与技术开展需求分析与评估的过程,是规范论证内容与控制论证质量的重要方面。要使装备需求论证流程规范、灵活,须实现装备需求生成内容、方法、标准与法规等各类论证要素的有机融合。由于装备需求论证指导思想和方法论的不同,因而装备需求论证流程往往具有较大的差异。装备需求论证流程成为影响装备需求论证质量与效率的重要因素。随着装备需求论证对象、目标与方法的日益复杂,要以信息网络为支撑来构建流程主导的装备需求论证组织管理模式,并通过系统的流程规划与优化,实现装备需求论证各种软硬件资源的有效配置和共享重用。这样,无疑将大大提高装备需求论证的质量与效率。
1.美军建立了有机融合业务过程与管理过程的装备需求分析程序与机制
美军通过构建需求生成系统,形成了比较规范的装备需求生成机制。2003年以前,美军长期利用需求生成系统(Requirement Generation System,RGS)确定军事需求,以军种为主导提出武器装备发展需求,实现了“自下而上”的军事需求生成程序。但是,由于机制和需求分析方法的原因,美国国防部对全军作战需求统筹力度不够,造成各军种武器装备之间重复建设,无法满足未来一体化联合作战需要。为此,美国国防部于2003年制定并颁发了参联会主席指令3170.01系列文件,提出了以国防部为主导的、“自上而下”的联合能力集成与开发系统,取代过去以军种为主导的“自下而上”的需求生成系统,如图1-7所示。
图1-7 美军两种需求生成机制对比
2005年,美国国防部进一步完善了联合能力集成与开发系统,更加突出联合能力需求的管理,确保装备“生而联合”。该系统贯彻了一种基于能力的方法和程序,通过美国参联会、各军兵种及国防部长办公厅的合作,应用多种有效可行的分析方法和技术生成一体化联合作战所需要的各种能力,从而充分实现各军种之间的互联、互通和互操作性。
联合能力集成与开发系统分析过程由功能领域分析(Functional Area Analysis,FAA)、功能需求分析(Functional Needs Analysis,FNA)、功能解决方案分析(Functional Solutions Analysis,FSA)和事后独立分析(Post Independent Analysis,PIA)4个结构化步骤组成。在联合概念体系指导下,采用基于能力的军事需求分析方法,完成军事能力差距与能力需求的分析,给出覆盖联合条令、机构、训练、装备、领导和培训、人员及设施等全领域的非装备方案建议(DOTMLPF),进而以此为基础提出联合能力开发方案。联合能力集成与开发系统分析过程如图1-8所示。
依托联合能力集成与开发系统,不仅规范了美军装备需求分析的流程、步骤与方法,健全了装备需求生成的相关法规制度,而且明确了装备需求分析各领域部门的职责与协同方式,推动了美军装备需求生成的科学化和规范化水平,提高了美军装备需求生成的质量与效率。
图1-8 联合能力集成与开发系统分析过程
2.我军以标准法规为基础开展了广泛的装备需求论证业务流程的研究
我军虽然具有完备的装备需求论证管理程序和制度,但是缺乏支持装备需求方案生成的业务流程。为此,以装备需求论证标准法规为基础,以装备需求论证方法为指导,国内研究机构开展了比较广泛的装备需求论证流程优化研究,为提高装备需求论证活动的有序性提供了有益借鉴。
1)制定了一系列论证标准,规范了论证的内容与相关要求
丰富、完善装备论证标准体系是推动装备论证规范化水平、提高装备论证质量与效益的重要手段。装备论证标准既是指导装备论证工作科学有序开展的重要依据,也是科学衡量装备论证成果质量的基本标准,在装备论证研究中具有重要的作用。装备论证标准化的工作将着重对装备论证的内容、过程、方法和成果形式等进行标准化,以便于装备论证人员能够遵守统一的装备论证规范,有序开展互相可以理解的具体工作。我国武器装备发展部门也非常重视装备论证标准的制定工作,逐步建立了比较完善的装备论证标准体系,包括通用类论证标准、专业装备论证标准两类。近年来,为适应武器装备的发展要求,进一步增强标准规范的指导作用,强化装备论证的规范性与科学性,装备综合计划部门牵头重新梳理并制定了装备论证标准草案,包括《武器装备作战需求论证》《武器装备发展战略论证》《武器装备建设规划计划论证》《武器装备研制立项综合论证》《武器装备研制总要求论证》等标准,并正式颁布实行了《武器装备作战需求论证》标准。
当前已经颁布或即将颁布的装备论证标准,规范了各种类型装备论证任务的目标、依据、内容、重点和可采用的方法,并从任务管理的角度规范了装备论证的工作程序,推动了装备论证的科学化和标准化,提高了装备论证的质量与效益。
2)围绕装备需求论证过程优化,开展了比较广泛的研究探索
由于我国长期以来主要根据国外先进武器装备战术技术指标,在考虑我军条件的基础上进行装备需求分析,这样不仅缺乏必要的方法体系和论证机制,还缺乏清晰的论证流程,也没有形成实用的需求产生系统。罗军等人提出军事需求论证过程包括分析问题、形成方案、仿真模拟、评价方案、综合审查、确定需求6个步骤,具有装备需求论证过程的一般性,但是对于装备需求论证的内容、方法和约束描述不明确,也比较难以有效指导形成规范化的装备需求论证流程。王书敏等人按照相关问题分析、能力需求分析、装备需求分析、方案形成与评价4个阶段构建了陆军武器装备作战需求论证流程模型,比较粗略地描述了装备作战需求论证的主要环节,但是部分环节研究的内容还比较复杂,可操作性较差,各环节的内容要求也还有待于进一步明确。李巧丽等人根据使命—任务—能力—装备的相互关系,提出了需求分析、提出方案与方案评估的装备需求论证基本模式,该模式是装备需求论证流程的基本过程分析,缺乏对装备需求论证思想、内容、方法和约束等方面的分析与研究。于洪敏等人基于能力思想提出了武器装备体系需求生成的基本过程模型,明确提出将装备需求生成过程分为作战任务分析、能力体系需求分析和装备体系需求分析3个基本步骤,但是对需求验证与评估、装备型号需求论证、装备需求论证流程环节的方法、内容与要求等还需要进一步研究,该模型不能有效支撑装备需求论证系统对装备需求论证流程建模的要求。王凯等人按照发展战略、装备体制、规划计划、研制立项、研制总要求、专项论证的分类,分别提出了不同类型任务的军事需求论证过程,各类需求论证流程反映了相应类型论证任务的特征,但没有总结归纳出军事需求论证的普遍规律,还没有形成比较规范的装备需求论证过程,不能适应多样化应用需求对装备需求论证流程的规范性要求。李明等人将发展战略需求论证分为军事威胁分析、作战能力分析、装备现状分析、需求预测分析4个步骤,并提出了各个步骤的预测内容和步骤;将装备型号需求分析分为作战需求分析和装备需求分析两个方面,用于牵引装备型号作战使用性能论证、型号系统综合论证和战术技术指标论证,但是由于仅仅将需求论证作为装备论证大系统的“部分”内容,并没有对需求论证各个步骤的具体内容、方法进行深入分析,也没有有效协调发展战略需求论证与装备型号需求论证的内在联系,不符合当前联合作战条件下武器装备体系化的发展论证要求。张宝书等人将作战需求论证过程分为7个步骤,包括基本依据分析、军事形势分析、作战任务和能力需求分析、装备需求目标分析、装备体系需求分析、装备需求重点分析、装备结构需求分析,作战需求论证过程比较清晰,但是缺乏对各论证环节内容、方法和信息资源的研究,不能有效支持装备需求论证流程规范性要求。陈国柱等人借鉴美军JCIDS及其实施经验,提出了基于作战任务形式化描述和作战能力量化的武器装备体系作战需求分析框架,从宏观层面明确了武器装备体系作战需求分析的主要内容及其逻辑关系,但是流程描述粒度较粗,各步骤的规范化程度低,不能有效支持装备需求论证系统柔性流程的构建。
3.比较分析
美军以体系结构框架标准和JCIDS工作程序为依托,逐步形成了融业务过程与管理过程为一体的装备需求论证程序,装备需求论证组织实施规范性较高。
我国装备需求论证管理部门历来比较重视装备需求论证结果,而忽视了对装备需求论证程序的约束与管理,没有形成比较明确的、可用于指导装备需求论证业务实践的流程模型。在装备需求论证研究机构中,虽然开展了广泛的装备需求论证程序研究,但是在装备需求描述方式、描述结构和描述顺序上存在较大的差异,尚没有形成比较权威的装备需求论证生成程序,严重制约了装备需求论证过程的规范性与科学性。
1.5.4 装备需求论证信息资源的建设情况
装备需求论证信息资源是指支撑装备需求论证工作的各类数据,包括支撑论证的基础数据、装备论证过程中产生的中间数据和装备需求方案数据等,是开展装备需求论证的必要基础。利用丰富、全面、翔实、准确的装备需求论证数据资源,能够大大提高装备需求论证效率,提高装备需求论证成果的质量和可行性。特别是,装备需求论证采用定性与定量相结合的方法且更加注重定量分析方法,更加凸显了装备需求论证数据对定量分析的支撑作用。
1.国外装备需求论证信息资源的建设情况
美军从20世纪60年代开始了信息资源管理的研究与建设工作,先后经历了数据管理、信息资产管理和信息管理3个阶段,逐步形成了比较完善的国防信息资源管理制度和丰富的国防信息资源数据库。美军推行“自上而下”的信息资源标准建设制度,即由国防部首先发布网络中心数据战略,确定元数据控制方针,并制定一套军事元数据标准规范;然后由各军种部队制定相应的军种数据标准规范。美军在2003年发布的《网络中心数据战略》中明确指出,必须通过元数据控制来实现军事信息在特定范围内“可见、可检、可理解”的目标,并在随后发布的《国防部信息资源解释元数据标准》中明确定义了军用元数据的核心元数据模型和扩展元数据模型,有力地保证了美军信息资源的一致性和可理解性。美军2000年启动全球信息栅格(GIG)军事信息基础设施项目的目的是在恰当的时间、地点,将恰当的信息以恰当的方式交给恰当的信息需求者,并通过天基、空基、陆基、海基信息系统集成,把全球部署的美军作战人员与武器系统联系起来,以确保美军获取信息优势和决策优势。在此框架下,陆军部队通过实施陆军网络中心数据管理项目(ANCDMP)制定了适用于陆军自动化系统、实践运用、数据交换、数据库、记录文件管理及信息传输中的数据标准,实现了整个陆军范围内各组织与系统之间的顺畅传输与交换。在此基础上,美国政府又于2012年3月30日出台了《大数据研发倡议》,将大数据研发上升为国家战略,试图将美军的信息优势提升为认知优势,进一步提高美军的决策和行动优势。
在各军种信息资源建设的基础上,针对装备需求领域的信息资源需求,美军也开发了一系列的知识库和资源库系统。在体系结构研究方面,美国国防部开发了体系结构知识库系统(DARS),作为DARS的子系统,陆军开发了体系结构知识库管理系统(AARMS),海军开发了一体化体系结构数据库,促进了体系结构知识开发、集成及确认的一体化。美军在C4ISRAF1.0中定义了9种通用参考资源,包括核心体系结构数据模型(CADM)、信息系统互操作等级模型(LISI)、联合作战体系结构(JOA)、通用联合任务清单(UJTL)、国防数据字典系统(DDDS)、联合技术体系结构(JTA)、技术参考模型(TRM)、国防信息基础设施通用操作环境(DIICOE)及共享数据环境(SHADE),其中LISI、CADM、DDDS支持作战视图、系统视图和技术视图,UJTL、JOA主要支持作战视图,JTA、SHADE主要支持技术视图,DIICOE、TRM既支持系统视图也支持技术视图。通过信息资源数据标准及资源库的建设,美军逐步形成了比较完善的军事信息资源内容体系和丰富的信息资源,并通过网络中心计划形成了规范的信息资源共享机制,在提高信息资源重用能力、装备论证工作效率等方面起到了重要作用。
2.国内装备需求论证信息资源建设情况
我国装备需求论证数据资源建设是随着装备需求论证实践的要求而逐步建立起来的,不同的装备论证机构根据自身的论证目标与要求,结合本军兵种或本部门的装备特征,构建了能够支持本单位装备需求论证的数据资源库,在一定程度上支持了本单位装备需求论证项目的顺利开展,如某装备技术研究所建立的《××装备战术技术指标库》等。但是由于缺乏顶层规划和综合统筹,以及装备论证部门和各军兵种的业务条块分割,没有形成统一的装备需求论证数据资源体系,不同资源库中数据标准不一致、数据来源可靠性差、数据取值不一致,造成各种数据资源往往难以共享,流失和浪费现象严重,不能满足装备需求论证的工作要求。为此,我军装备论证总体管理部门于2012年联合军内20余家单位开展了装备论证数据建设的需求分析,形成了相关的需求分析报告,并以“×××数据工程”“××信息系统需求工程”建设成果为基础,重点开展了11个装备论证专用数据库和6个共用数据库建设,并按照积极稳妥、渐进提高的原则,制定了我军装备论证数据资源的“三步走”战略,即20××年前为顶层设计与基础建设阶段,实现顶层技术设计、数据法规和标准体系框架构建、数据资源库系统构建等目标;20××年前为完善提高和深化应用阶段,建成全军装备论证数据中心和综合管理平台,建立完善的数据管理和共享交换机制等;20××年后为综合利用和持续发展阶段,持续优化装备论证数据资源体系,构建满足装备联合论证工作需要的数据综合应用和共享交换环境,促进我军装备论证模式转型和能力提升。
3.比较分析
我国装备需求论证信息资源建设起步较晚,信息资源成果的系统性、完整性、通用性与共享能力还不能适应装备需求论证的应用需求。与美军相比,我军装备需求论证信息资源建设还存在比较明显的差距,缺乏明确、清晰的顶层规划和总体协调机构,导致装备需求论证信息资源重复建设且难以共享重用,主要表现为资源需求内容不一致、资源描述结构不一致、资源分类方式不一致、数据结构定义不一致,以及装备需求论证资源的重复建设,导致装备需求论证资源管理、维护难度大,并且无法共享和重用,造成装备需求论证资源建设的巨大浪费。
未来以元数据模型为基础,构建装备需求论证信息资源体系和存储结构,实现“以数据为中心”的需求开发、管理与重用能力,将是装备需求论证信息资源建设的主要方向。
1.5.5 装备需求论证系统研究
功能丰富、使用方便、科学有效的装备需求论证工具是提高装备需求论证水平和质量的重要保证,也是规范装备需求论证活动、提高装备需求论证标准化水平的重要依托。
1.国外装备需求论证系统的开发与应用情况
国外装备需求论证多采用体系结构的方法,以美国国防部体系结构框架、英国国防部体系结构框架、北约体系结构框架等为基础,采用商用软件进行体系结构模型开发,并将之与体系结构开发资源和需求管理系统集成,形成比较完善的装备需求论证系统。下面介绍美国装备需求论证系统的开发和应用情况。
美国实施“需求革命”以前,美军主要采用联合C4I项目评估工具(JCPAT)进行装备需求的开发与评估。随着联合能力集成与开发制度的建立,美国逐渐建立起了比较完善的装备需求论证系统。该系统由一系列支持工具和系统组成,包括国防部体系结构数据库系统(DARS)、知识管理/决策支持系统(KM/DS),以及商用软件公司开发的体系结构建模工具等,如图1-9所示。利用这些工具集,美军能够顺利完成装备需求论证的大部分工作。
图1-9 美军JCIDS中的装备需求论证工具集
美军通过对国防部体系结构框架的不断完善,为装备需求开发规定了统一的产品,即作战视图、能力视图、系统视图等产品,并指明了不同视图产品的开发内容和开发顺序,为形成规范的装备需求论证程序奠定了基础。不管采用哪种体系结构建模工具,都必须能够支撑生成相应的视图产品。另外,美军通过体系结构核心数据模型(CADM)和元数据模型,进一步增强了视图产品之间的数据共享和重用能力,特别是在“以数据为中心”战略的不断推进下,所有入围的体系结构建模工具都必须采用相应的数据元模型标准,并支持生成相应的视图产品。同时,美军国防部结合陆军、空军、海军、海军陆战队等作战力量的建设需求,构建了丰富的体系结构开发数据库,为支持体系结构建模工具进行规范、高效的装备需求分析与评估提供了有力的工具支撑。
JCIDS工具集的这些特点保证了不同组织采用不同工具开发的体系结构产品能够实现很好的相互理解和共享,并保证视图产品开发的一致性。同时,由于体系结构框架的“适用”原则及视图之间的松耦合特征,允许装备需求论证人员随需选取合适的视图产品进行特定的装备需求论证,使得JCIDS工具集具备了适应不同任务的柔性。
2.国内装备需求论证系统的开发与应用情况
根据我国装备论证理论的发展情况和装备论证实践的现实需要,不同单位分别从不同角度提出了支持装备论证或装备需求论证的应用软件,也在各单位完成相关任务中发挥了一定的作用。目前,从国内可查阅文献和调研获得的相关信息可知,当前我国装备需求论证工具既有独立开发、具备知识产权的国产软件,也有引进和仿制的体系结构建模工具。
(1)决策辅助类工具:用于装备需求论证(或装备论证)决策辅助,主要提供资料与方案的管理、方案评估等功能,而对具体论证过程研究较少。
(2)综合集成研讨类工具:偏重于对集成研讨体系结构和研讨功能的设计与实现,缺乏对装备需求论证过程的深入研究。
(3)仿真论证类工具:以某武器装备国防科技实验室为代表的各类装备需求论证(或装备论证)仿真系统,侧重于从装备体系(或装备)的作战行动效果提出和优化武器装备需求方案。这类系统的突出优势在于对需求方案的探索性仿真评估与优化。运用这类系统并不是提出装备需求方案的好方法。为了提出好的装备需求方案,还要从装备需求产生的本质需求出发,研究装备需求的产生过程及其产生结果。
(4)体系结构建模类工具。以体系结构思想为指导的建模工具,可以对需求的产生过程进行比较深入的分析。其中,信息系统业务流程结构建模工具是依照电子政务业务流程标准开发的,不适用于军事体系开发;国防科技大学研制的C4ISR体系结构产品工具和武器装备体系结构描述工具具备比较简单的视图绘制功能,属于原理性的演示系统,多集中于需求描述阶段,对装备需求论证的过程研究有待于进一步深入研究;IBM公司的System Architect和Raphsody软件分别采用面向过程的分析方法和面向对象的分析方法支持装备体系结构的开发,目前在军内外装备需求论证和研制部门得到了广泛应用;TD-CAP和ArchModeler为国内软件公司仿制的、面向过程的体系结构建模工具,功能与System Architect中的体系结构建模模块基本类似,已在部分单位进行了推广试用。
目前,基于体系结构进行装备需求论证正逐渐得到国内广大论证机构的认同,但是由于中美装备需求论证机制的不同和建设基础的差异,美军广泛采用的System Architect和Raphsody并没有在国内装备需求论证领域发挥应有的作用,其应用效果也正在经受着广泛质疑。究其原因,主要包括4个方面:一是装备需求论证业务流程与美军明显不同,System Architect和Raphsody中缺乏对装备需求论证业务流程的清晰定义;二是缺乏顶层的装备需求产品定义,导致不同类型、不同装备的需求描述差异较大;三是缺乏底层的装备需求元数据支撑,导致装备需求数据难以共享重用和相互理解;四是缺乏必要的体系结构数据资源,导致体系结构建模困难重重,效率低下。
3.比较分析
通过对美军JCIDS工具集的研究发现,美军以体系结构框架规范为基础,通过不同视图产品规范了装备需求论证的内容及其逻辑关系,通过核心数据结构模型(CADM)和元数据模型实现了装备需求论证信息资源的共享重用,从数据交互层为不同软件工具的集成提供了比较清晰的接口定义,保证了JCIDS相关工具软件的可组合性。JCIDS工具集已经形成了一种流程耦合松散、模块功能内聚的柔性化应用模式,基本满足了多个层次、多个军兵种装备需求论证的要求。
与美军JCIDS相比,不管是采用传统的方法论,还是基于体系结构的方法论,我国装备需求论证系统的建设水平都存在较大差距。从总体水平看,当前国内已经开发并投入运用的装备需求论证系统受技术体制、需求观念等因素的制约,其灵活性相对较差,不能满足日益“个性化”的装备需求论证实践需求,主要表现在以下5个方面:一是缺乏对装备需求论证流程的清晰定义,导致装备需求论证操作困难;二是系统功能受限,仅能完成有限数量的装备需求论证功能,缺乏对完整功能体系的有效支撑,不能满足装备需求论证的主要功能要求;三是系统可扩展性差,不能满足装备需求论证对象的变化需求和装备需求论证人员的应用需求,由于系统构建技术的制约,往往也比较难以采用增加功能模块的方式扩展系统的功能和用途;四是系统适应性差,系统功能设计与军兵种领域紧密耦合,不同领域装备需求论证方法的差异性导致系统无法适应其他军兵种领域的装备需求论证要求;五是系统体系结构僵化,多以集中式结构为主,无法适应联合作战背景下武器装备体系化发展对装备需求论证提出的联合论证需求,不利于装备需求论证机构与人员之间的交互与协作,不能适应日益广泛的装备需求联合论证要求。