1.2 装备需求论证的主要方法
根据武器装备发展的认知规律,适应不同阶段武器装备的发展形态,遵循从简单到复杂、从个体到整体的发展规律,按照装备单体、装备系统和装备体系3种发展形态,逐步形成了3种比较典型的方法体系。
1.2.1 装备单体发展形态下的需求论证方法
装备单体是指功能比较简单或单一的装备,如古代的弓箭、火器,早期的机械化兵器和部分信息化兵器。由于科学技术的制约,装备单体在武器装备的发展历史中占据了很长的时间,从古代一直持续到近现代,甚至在当前部分装备领域依然是装备发展的主要形态。例如,坦克作为现代陆战场的骨干突击装备,自1915年英国人发明直到第二次世界大战前的20年左右时间内,坦克仅仅被认为是一种装备的单体,作为步兵突击的辅助装备;而随着德国人“闪击战”的成功,坦克才真正作为一种完整的武器系统展现在世人面前。
1.主要方法
装备单体的发展,往往是单领域先进科学技术的集中体现,表现为武器装备部分(或单项)战术技术水平的跨越式发展,以武器装备物理效能的提高为根本目的。
装备单体发展时期,装备需求论证的重点是装备部/组件或简单装备单项战术技术指标的优劣,往往是以相对比较的任务为牵引进行的装备需求方案研究,采用的方法主要包括定性分析、解析计算等。
(1)定性分析方法。通过对装备发展内外部环境的全面分析,提出装备发展的有利因素和不利因素,通过装备发展相关因素的分析,提出装备需求的目标和重点。该方法是武器装备需求质的分析,主要包括逻辑分析、归纳总结、类比推理等方法。
(2)解析计算方法。根据武器装备的战术技术指标和作战运用方式构建解析模型,如武器装备的战斗力指数模型、火器的射击距离模型等。
2.典型特征
装备单体发展形态下的需求论证方法的基本特征如下。
(1)以单项战术技术性能论证为重点。由于装备结构和功能相对比较简单,即使功能比较复杂的武器装备系统,装备需求论证的重点也是装备部/组件的战术技术性能指标或装备系统的某项战术技术性能指标。而对装备系统各项功能的集成融合及其整体效能的研究偏弱。
(2)技术进步是影响装备需求论证方法的主要因素。装备单体发展时期,其装备的作战效能主要体现为武器装备的物理效能,如武器装备的打击距离、毁伤精度、穿甲厚度等,主要依靠近代飞速发展的科学技术进步。因此,装备需求论证时,往往也比较关注新技术对装备物理效能提高的影响。
1.2.2 装备系统发展形态下的需求论证方法
装备系统研究的标志是20世纪40年代系统工程的兴起,发展完善于20世纪60、70年代,成熟于20世纪80年代,并一直持续至今。特别是1969年“阿波罗”登月计划的成功,进一步证明了系统工程理论与方法的有效性,也促使军事专家更加关注武器装备系统整体作战效能的研究。装备系统是指集多种功能于一体的复杂装备,而且其多项功能之间相互关联、相互影响。武器装备的整体作战效能成为武器装备发展的主要目标。武器装备强调多种功能的一体化设计,并已经从装备单体发展时期关注武器装备部/组件的战术技术性能指标上升到关注装备系统整体作战效能的提高。这样就要求武器装备同时具有机动、火力、防护、侦察、通信、指挥等多种作战功能,并能在不同的作战功能之间进行有机协同。
1.主要方法
第二次世界大战以来,科学技术、战争形态和军事理论的繁荣发展,为装备系统的快速发展奠定了基础,装备需求论证的重点也从部/组件需求论证转向装备系统整体论证。特别是冷战和局部战争冲突的长期存在,“基于威胁”成为指导装备系统需求论证的主要思想,装备需求论证方法亟须综合集成多个领域的技术方法开展装备系统需求的综合论证。因此,装备系统需求论证应以系统理论与系统科学为指导、以系统工程方法为支撑构建论证方法框架。装备系统需求论证方法包括系统分析、系统评估和系统管控3类方法,如图1-4所示。
图1-4 装备系统需求论证方法的分类
(1)系统分析方法。该方法以系统理论为指导,通过对装备系统发展背景的系统分析,提出装备系统的任务需求、能力需求和主要战术技术指标要求,主要包括Delphi方法、系统工程方法、预测分析方法、运筹分析方法、技术经济分析方法、决策分析方法、逻辑分析方法等。
(2)系统评估方法。该方法从不同研究视角对多个装备需求方案进行综合分析,为合理选择装备需求方案并进行装备需求优化提供方法支撑,主要包括综合评价方法和仿真模拟方法。
(3)系统管控方法。该方法以装备需求论证过程管理控制为内容,以更好分解装备需求论证任务为目的,有机协调不同装备需求论证任务之间的相互关系,监督装备需求论证工作的按期高质量开展,主要包括矩阵式管理技术、图解协调技术、网络计划技术等。
2.典型特征
装备系统发展形态下的需求论证方法的基本特征如下。
(1)定性、定量相结合。定性分析偏重于对事物质的分析,定量计算偏重于对事物数量关系的分析,定量计算结果往往能够为形成定性结论提供数据支撑,提高需求论证结论的可信性与科学性。因此,要全面分析需求论证的内容及其影响因素,充分发挥专家经验智慧与工具计算科学高效的优势,实现装备需求论证定性分析与定量计算的有机结合。
(2)以系统整体研究为重点。系统思想是装备系统需求论证的基本着眼点,要求装备需求论证必须着眼于装备系统的整体作战效能进行研究,并指导装备需求论证工作的有机组织与实施。
(3)多种方法综合集成。一方面,随着装备系统结构与功能复杂性的提高,装备需求论证往往要综合运用多种方法有机权衡装备系统全寿命周期的作战能力、作战效能、技术水平和国防经费;另一方面,装备系统需求论证是以装备系统部/组件战术技术指标论证为基础,采用自底向上的方法综合集成装备系统部/组件需求,从而形成装备系统的整体需求。
(4)需求牵引与技术推动并重。装备系统发展时期也正是装备需求理论与方法蓬勃发展的关键时期,既重视科学技术进步对装备需求论证的推动作用,又非常重视军事需求对装备发展的牵引作用。“基于威胁”“基于效果”“基于全寿命周期”等理念正是这一时期装备发展的主要指导思想,进一步突出了未来军事需求对装备发展的牵引作用。
1.2.3 装备体系发展形态下的需求论证方法
20世纪90年代初海湾战争中多军种联合作战行动的成功实施,各种武器装备之间的有机协同对战场进程和结果产生了重大影响,促使人们对武器装备的研究从系统逐步转向体系,进而掀起了装备体系的研究热潮。装备体系是指在一定的战略指导、作战指挥和保障条件下,为完成共同的作战目标,由功能上相互联系、相互作用的各类武器装备系统组成的更高层次系统。体系组分相互独立并具有独立的功能和行为,体系整体具有涌现性和演化性。装备体系是由装备系统有机组成的,强调装备系统科学运用基础上的装备体系整体作战效果。随着作战任务、战场环境的变化,装备体系往往应具有较强的动态调整和演化能力,以保证装备体系适应多种作战任务的灵活性。
1.主要方法
装备体系的兴起源于作战力量体系化运用的成功。特别是随着作战威胁的非常规化和多样化,传统的面向特定威胁的装备发展模式,已不能满足武器装备体系化运用要求,基于能力的装备需求论证逐渐成为装备体系发展时期装备需求论证的主要模式。由于装备体系组成要素的多样性、交互关系的复杂性与演化发展的不确定性,装备体系需求论证应以复杂系统理论为基础,采用以体系工程方法为主体的复杂系统研究方法构建方法体系,进一步突出体系整体对武器装备发展的决定性作用。装备体系需求论证方法包括体系分析、体系评估和体系管控3类方法,如图1-5所示。
图1-5 装备体系需求论证方法的分类
(1)体系分析方法。体系分析方法是对装备体系需求目标、内容及其相互关系进行分析、建模的方法。其目的是提出装备体系需求。
(2)体系评估方法。体系评估方法是对装备体系方案进行的综合评估与优化方法。其目的是对装备体系需求方案的优劣给出结论并指导装备体系需求方案优化、完善。
(3)体系管控方法。体系管控方法是对装备体系需求开发过程及其产品进行管理协调的方法,是保障装备体系需求论证取得预期效益的关键。
由于装备体系需求论证的复杂性与综合性,装备体系需求论证的相关方法往往具有综合性的特征,不仅能够支持装备体系需求的分析建模,还能够支持装备体系需求的评估优化。另外,由于装备体系需求论证方法的延续性,装备系统需求论证的相关方法在装备体系需求论证中依然有用。为此,下面以体系工程为指导,结合装备体系需求论证要求,重点介绍几种比较有代表性的装备体系需求论证方法。
(1)体系结构方法:借鉴美军体系结构框架及其方法论,从任务、能力、系统、技术等视角研究装备体系需求的要素组成、描述方法和相互关系,实现装备需求的统一描述与建模。
(2)探索性分析方法:着眼于解决不确定条件下的复杂问题,以多分辨率模型为基础,通过装备体系运用想定空间中不确定因素的综合分析,研究不同因素条件下的装备体系运行效果,是研究武器装备体系复杂性的有效方法。
(3)体系演化方法:研究随使命任务和能力需求调整变化而引起的装备体系功能、结构及其铰链关系发生变化的规律,通过建立武器装备体系演化模型,研究影响武器装备体系演化的因素,探索武器装备体系演化的路径和方向,提出武器装备体系优化与改造方案。
(4)基于模型的系统工程方法:用于支持装备需求论证中需求分析、建模、验证与确定的、贯穿于装备需求论证全寿命周期的格式化建模应用。它以装备体系任务、能力、系统和服务等需求模型为中心,通过模型分析、描述与验证确定装备体系需求,整合从体系到部/组件全寿命周期、多个领域的模型,帮助提高产品质量并降低风险,并实现跨领域的模型集成和信息统一表示。
(5)综合集成研讨方法:以综合集成方法论为指导,以装备需求论证系统为基础,构建由专家体系、计算机及软件体系和知识数据体系的综合集成研讨系统,形成以人为主、人机结合的需求分析、论证与研讨环境,充分发挥科学计算、信息资源、经验知识和专家智慧的综合优势,提高装备需求论证方案的科学性。
(6)体系对抗仿真方法:通过建立对抗双方的武器装备作战运用模型,构建武器装备体系对抗仿真系统,通过特定作战背景下的红、蓝双方武器装备体系对抗仿真实验,研究武器装备体系的要素组成、编配关系、使用方式与作战效果,是形成、评估与优化武器装备体系需求方案的有效方法。
(7)平行系统方法:构建装备体系运用人工系统与实际系统同时运行的平行系统,比照分析人工系统与实际系统的运行过程与效果,并通过人工系统与实际系统的交互实现对各自未来状况的“借鉴”和“预估”,从而实现武器装备体系的方案构建与评估。
(8)复杂网络方法:通过对武器装备体系要素之间信息关系、指挥关系和影响关系的全面分析,构建武器装备体系的复杂网络模型,有效分析武器装备体系的稳定性、抗毁性,并为研究武器装备贡献率提供方法支撑。
(9)大数据方法:以大量的装备体系编组和运用数据为基础,通过对装备体系过往编组和运用数据的综合分析,预测分析未来装备体系的要素组成、相互关系及其主要战术技术性能指标,为科学提出武器装备发展重点和构建武器装备需求方案提供有效支撑。
2.典型特征
装备体系发展形态下的需求论证方法的基本特征如下。
(1)复杂性是基本特征。武器装备体系的根本特征是复杂性,包括结构复杂性、演化复杂性、行为复杂性及信息交互的复杂性。装备体系需求论证的核心就是寻找有效方法,从不同层次、不同角度研究武器装备体系的复杂性,进而为提出武器装备体系发展规律提供支撑。因此,复杂性是装备体系发展时期需求论证方法的基本特征。
(2)体系需求牵引系统需求。装备体系发展时期的装备需求论证不仅要研究不同类型、不同层次的装备体系需求,还要研究装备系统需求,并且系统需求应服从并服务于装备体系需求的形成。为此,在装备需求论证时,应着眼于武器装备体系的整体需求,先研究武器装备体系需求,再根据武器装备体系需求合理提出武器装备系统需求,保证武器装备体系需求的完整性与一致性。
(3)突出体系结构优化研究。装备体系发展是一个渐进的动态过程,也是武器装备体系要素及其关系不断调整、优化的过程。因此,在进行装备体系需求论证时,应以武器装备体系需求优化为重点,研究武器装备体系的需求方案和需求重点。
(4)还原论与整体论相结合。复杂系统研究的重点是整体涌现,但不能片面依靠整体理论来研究复杂性,还要通过还原论的方法来支撑整体论研究,即通过自顶向下的武器装备体系要素、功能和关系分解,建立武器装备体系仿真模型,并通过武器装备体系演化过程的仿真分析,研究武器装备体系的整体效果,实现武器装备体系需求方案的有效评估与优化。