基于DODAF的炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求研究＊

王明賀,汪 洋,張 琦

(解放軍陸軍軍官學(xué)院,安徽 合肥 230031)

未來信息化條件下,炮兵作為陸軍的火力突擊骨干力量,將擔(dān)負(fù)更加繁重的作戰(zhàn)任務(wù),這要求炮兵部隊必須具備良好的信息獲取及處理能力,以便控制復(fù)雜的信息化戰(zhàn)場。炮兵群通信系統(tǒng)由通信網(wǎng)和炮兵通信節(jié)點組成,主要應(yīng)用于各級指揮單元和行動單元,完成信息的傳輸,是聯(lián)接指揮控制等分系統(tǒng)的紐帶[1]?？茖W(xué)合理地進行炮兵通信系統(tǒng)的作戰(zhàn)需求分析,可以更好地滿足炮兵建設(shè)的需要,同時也是陸軍武器裝備作戰(zhàn)需求產(chǎn)生工程化的重要實踐。

美國防部在2004年2月頒布了DODAF1.0版[2],后在2007年和2009頒布了DODAF1.5[3]和2.0版[4],英國國防部頒布了MODAF[5]。美軍將DODAF運用于聯(lián)合能力集成與開發(fā)系統(tǒng) JCIDS[6]中,收到了較好的效果。本文主要基于DODAF對炮兵群通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求生成進行討論。體系結(jié)構(gòu)框架描述方法[7]是應(yīng)用多視圖建模思想分析復(fù)雜信息系統(tǒng)的一種方法,可以運用于炮兵通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析與描述。體系結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)各組分的結(jié)構(gòu)、它們之間的關(guān)系以及指導(dǎo)其設(shè)計和隨時間演化的原則與指南。體系結(jié)構(gòu)框架是一種規(guī)范化描述體系結(jié)構(gòu)的方法,即體系結(jié)構(gòu)規(guī)范描述,它在一定的描述方法和技術(shù)指導(dǎo)下,提供體系結(jié)構(gòu)規(guī)范化的描述方法。

1 炮兵群通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)框架的建立主要用于保證作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)體系結(jié)構(gòu)三個組成部分能協(xié)調(diào)一致地工作。三個體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系是;確定作戰(zhàn)人員的需求。提出各作戰(zhàn)要素之間的信息處理與交換關(guān)系,是作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)或技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的要求;系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是以技術(shù)體系結(jié)構(gòu)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議來滿足作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的需求而構(gòu)建;確定強制性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則是技術(shù)體系結(jié)構(gòu)對作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的約束[8]。

針對炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求論證問題,作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是用戶單位對通信作戰(zhàn)指揮的要求,即要建的系統(tǒng)完成什么樣的作戰(zhàn)能力,例如用一些戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)要求來實現(xiàn);通信系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是為實現(xiàn)通信作戰(zhàn)指揮的要求,需要研制的系統(tǒng)具備哪些功能,即要完成上述作戰(zhàn)能力需要什么樣功能的技術(shù)功能,例如用具有一系列功能的技術(shù)方案來實現(xiàn);通信系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是為實現(xiàn)通信作戰(zhàn)指揮的一系列功能,需要有一系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范作為保證,包括一系列的國家和軍用標(biāo)準(zhǔn)等。

2 基于DODAF的作戰(zhàn)需求分析流程

作戰(zhàn)需求是指在一定的時期,為完成可能擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù),對武裝力量建設(shè)的基本要求[9]?；隗w系結(jié)構(gòu)框架描述方法可以作戰(zhàn)活動-作戰(zhàn)節(jié)點-角色、系統(tǒng)功能-系統(tǒng)節(jié)點-系統(tǒng)、組織-角色-系統(tǒng)作為體系結(jié)構(gòu)分析建模的主線,對體系結(jié)構(gòu)進行分析建模,其他體系結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容都必須和它們相對應(yīng)。由此,確定基于體系結(jié)構(gòu)框架的作戰(zhàn)需求分析流程如圖 1所示,可以分為以下四個步驟;①分析炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求產(chǎn)生的環(huán)境與背景;②分析炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu);③分析炮兵通信系統(tǒng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu);④生成炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求方案。

圖1 基于體系結(jié)構(gòu)框架的炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求分析流程

2.1 分析作戰(zhàn)需求產(chǎn)生的環(huán)境與背景

需求產(chǎn)生是指作戰(zhàn)需求論證人員通過與作戰(zhàn)人員深入、充分的交流,對未來作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)環(huán)境系統(tǒng)進行定量的研究,進而以作戰(zhàn)任務(wù)為依據(jù),以作戰(zhàn)能力為基點提出對武器裝備建設(shè)的各項基本要求。在此基礎(chǔ)上,對所獲取的武器裝備作戰(zhàn)需求進行歸納、整理、過濾和分析,并從作戰(zhàn)效應(yīng)、經(jīng)濟和技術(shù)支撐等方面進行綜合評估和權(quán)衡優(yōu)化,確保需求無遺漏、無冗余且清晰、準(zhǔn)確,最終構(gòu)建擬發(fā)展武器裝備系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。因此,需求產(chǎn)生的環(huán)境和背景對需求的準(zhǔn)確性起到至關(guān)重要的作用,是整個需求分析工作的基礎(chǔ)。

需求產(chǎn)生的環(huán)境和背景包括;①作戰(zhàn)使命分析;②編制作戰(zhàn)構(gòu)想;③作戰(zhàn)任務(wù)分析。

2.2 炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)分析

炮兵作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)是對炮兵需要完成的活動、作戰(zhàn)要素和信息流的一種描述。通過作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)分析,應(yīng)能清晰地說明所分析目標(biāo)對象的如下情況;

需要執(zhí)行的活動;為完成或支撐規(guī)定活動所需要的信息流;明確信息交互的類型和交互的頻度,信息交互的對象和信息交互特征,信息交互應(yīng)滿足的特定操作要求等。在分析作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)時應(yīng)遵循如下原則:分析的目的是要明晰地確定研究對象的作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)元素、信息交互要求等;活動和信息交互要求可以跨越機構(gòu)界限,即可以涉及目標(biāo)對象領(lǐng)域之外的系統(tǒng);主要從作戰(zhàn)需求的方面進行研究,即不過多考慮已有什么樣的系統(tǒng)可用。

作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)分析的重點是對通信活動、通信節(jié)點、角色和支持通信活動所需要的信息等內(nèi)容進行分析,作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)分析主要包括以下四個步驟;

Step1在作戰(zhàn)概念圖的基礎(chǔ)上,按照 IDEF0方法創(chuàng)建通信活動模型(OV-5)。模型以分層為特征,起始于一個表示總體活動中的單一方框,然后依次分解,直到滿足作戰(zhàn)需求要求的層次為止;

Step2根據(jù)通信活動,結(jié)合現(xiàn)有編制,確定組織,完成組織關(guān)系構(gòu)模,得到組織關(guān)系圖(OV-4);

Step3基于組織關(guān)系圖,建立通信節(jié)點間為執(zhí)行通信活動而需要的信息交互描述,形成通信節(jié)點連接描述模型(OV-2);

Step4在通信節(jié)點描述的基礎(chǔ)上對信息流程進行分析,建立活動與節(jié)點間的信息交互對應(yīng)關(guān)系,生成信息交互矩陣(OV-3)。

作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)分析建模步驟如圖2所示。

圖2 作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)分析步驟

2.3 炮兵通信系統(tǒng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析

炮兵通信系統(tǒng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括為完成作戰(zhàn)活動所需的系統(tǒng)功能需求,內(nèi)部設(shè)備的結(jié)構(gòu),以及相互連接關(guān)系等。通過系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析,應(yīng)能清晰地說明系統(tǒng)的如下情況;已有或需要什么樣的系統(tǒng)功能來滿足作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)提出的要求;該系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和聯(lián)系;系統(tǒng)之間如何連接和通信等。分析系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時,應(yīng)遵循如下原則:要用具體的平臺(或設(shè)備)、實際的功能、性能特征來描繪系統(tǒng),并能映射到作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的需求;應(yīng)確定系統(tǒng)的限制條件和系統(tǒng)性能特點,以及所需交互信息的各種屬性;系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)或支撐多個指揮組織和作戰(zhàn)任務(wù)。

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析的重點是系統(tǒng)功能、系統(tǒng)節(jié)點、系統(tǒng)接口、系統(tǒng)通信。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析步驟如圖3所示。

Step1將作戰(zhàn)活動與系統(tǒng)功能相匹配,得到作戰(zhàn)活動到系統(tǒng)功能跟蹤矩陣(SV-5)。對確定的系統(tǒng)功能需求進行分解,得到系統(tǒng)功能描述模型(SV-4),并提出關(guān)鍵性能指標(biāo)。

Step2確定系統(tǒng)節(jié)點、子系統(tǒng)、功能的關(guān)聯(lián)關(guān)系,得到系統(tǒng)接口描述(SV-1)。

Step3分析系統(tǒng)節(jié)點、子系統(tǒng)及它們之間的通信關(guān)系和鏈路,得到系統(tǒng)通信描述模型(SV-2)。

Step4基于系統(tǒng)通信描述,明確在系統(tǒng)間被交互的數(shù)據(jù)元素,以及交互活動屬性的細(xì)節(jié),得到系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互矩陣(SV-6)。

圖3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析步驟

2.4 生成炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求方案

作戰(zhàn)需求方案是對有待開發(fā)或改造系統(tǒng)的一個清晰完整的描述,刻畫出預(yù)期系統(tǒng)的所有特性。同時,它也可以看作是作戰(zhàn)籌劃者,系統(tǒng)分析人員、使用人員等系統(tǒng)的各個方面參與者之間的一份契約[10]。需求方案是需求分析的最終產(chǎn)品,是用來指導(dǎo)后續(xù)武器裝備開發(fā)活動。炮兵群通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求方案是指為有效地解決炮兵群通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求問題,以及為了達到一定作戰(zhàn)需求目標(biāo)而采取的對策、措施或途徑,是對分析過程和結(jié)果的“文檔化描述”。它是以炮兵部隊在未來所擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)為基礎(chǔ),提出對炮兵通信系統(tǒng)功能層次、類型、指標(biāo)的需求,分析現(xiàn)實差距,研究解決差距的可行辦法。

炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求方案的基本構(gòu)成包括:作戰(zhàn)構(gòu)想概要;作戰(zhàn)能力領(lǐng)域;作戰(zhàn)能力需求;實現(xiàn)途徑設(shè)想和裝備方案詳述五個方面的內(nèi)容。其中,裝備方案詳述用于描述前面確定的裝備途徑的具體實現(xiàn)方案,以及以“系統(tǒng)”為核心的一體化DOTMLPF(條令、編制、訓(xùn)練、裝備、領(lǐng)導(dǎo)、人員和設(shè)施)方案,內(nèi)容包括如下 7個部分:系統(tǒng)能力概述;戰(zhàn)場運用方案;作戰(zhàn)環(huán)境威脅;現(xiàn)有系統(tǒng)不足;系統(tǒng)能力要求;規(guī)劃保障要求;以及其它方面要求。

炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求是支持系統(tǒng)開發(fā)的重要依據(jù),具有以下的特點:①促進理解和交流。炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求通過抽象,使得系統(tǒng)描述變得簡單,也更便于交流;②為炮兵系統(tǒng)建設(shè)提供決策支持。炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求,保證了炮兵作戰(zhàn)體系設(shè)計的科學(xué)性,為系統(tǒng)開發(fā)科學(xué)決策提供支持;③指導(dǎo)系統(tǒng)運行。炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求是系統(tǒng)設(shè)計的概要,集中體現(xiàn)了系統(tǒng)目前和未來的需求,有利于指導(dǎo)系統(tǒng)的運行;④指導(dǎo)炮兵系統(tǒng)開發(fā)集成。炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求可以指導(dǎo)系統(tǒng)實現(xiàn),為系統(tǒng)建設(shè)中的分工協(xié)作提供依據(jù),為系統(tǒng)開發(fā)后的綜合集成提供支持。

3 結(jié)束語

未來一體化聯(lián)合作戰(zhàn)條件下,要求炮兵通信系統(tǒng)能夠?qū)ι辖尤肼?lián)合指揮所,對下延伸至武器平臺,橫向上實現(xiàn)與其它兵種系統(tǒng)互聯(lián)互通,從而實現(xiàn)部隊指揮控制關(guān)系由樹狀式向扁平式、資源使用由條塊式向共享式、體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成由組合式向融合式的跨越發(fā)展。炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求分析是陸軍武器裝備需求論證理論在炮兵中的應(yīng)用,是陸軍武器裝備需求論證理論的深入、細(xì)化。本文針對炮兵作戰(zhàn)的特點,基于體系結(jié)構(gòu)框架描述模型,設(shè)計了炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求生成流程,為作戰(zhàn)人員和系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)人員提供了交流平臺,提高了分析理解問題的效率。實現(xiàn)炮兵通信系統(tǒng)作戰(zhàn)需求需要關(guān)鍵技術(shù)的支持,可以從技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的角度展開研究,設(shè)計具體的技術(shù)架構(gòu)來構(gòu)建和實現(xiàn)系統(tǒng),為此還需要進一步的研究。

[1]劉樹海.軍隊指揮自動化系統(tǒng)[M].北京:解放軍出版社,2002.

[2]DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework,version 1.0[R].The United States:Department of Defense,2004.

[3]DoD Architecure Framework Working Group.DoD Architecure Framework Version1.5[R].U.S.A;DoD,2007.

[4]DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework,version 2.0[R].The United States:Department of Defense,2009.

[5]MINISTRY OF DEFENCE,MoD Architectural Framework 1.2,MINISTRY OF DEFENCE [R/OL].http://www.modaf.com/files,2008.

[6]Joint Chief of staff.CJCSI3170.01D,“Joint Capabilities Integration and Development System”,[S/OL].[2005-08-16].http://www.dtic.mil/cjcs_directives/inde x.htm

[7]姜軍,柏曉莉,羅雪山,體系結(jié)構(gòu)方法本質(zhì)[J].火力與指揮控制,2010,35(3):29-33.

[8]葛冰峰.基于功能的武器裝備體系結(jié)構(gòu)描述方法與工具應(yīng)用[D].長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2008.

[9]張寶書.陸軍武器裝備作戰(zhàn)需求論證概論[M].北京:解放軍出版社,2005.

[10]賈現(xiàn)錄.陸軍武器裝備作戰(zhàn)需求產(chǎn)生工程化研究[D].合肥:解放軍炮兵學(xué)院,2009.