空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃方法研究

霍 偉

(中國電子科學(xué)研究院，北京 100041)

0 概 述

以信息技術(shù)為主的高新技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，戰(zhàn)爭形態(tài)正在向信息化的方向發(fā)展[1]，信息化成為未來戰(zhàn)爭的基本特征，信息越來越成為未來軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的關(guān)鍵性要素[2]?；谶@一認(rèn)識，世界各國武器裝備建設(shè)，由工業(yè)時代的機(jī)械化裝備正在快速向信息時代的信息化裝備過渡。

信息化作戰(zhàn)裝備根據(jù)部署方式不同，可分為陸基平臺類、海基平臺類、空基平臺類和天基平臺類裝備。空基平臺類裝備通常以飛行器和浮空平臺為載體，信息技術(shù)含量高，信息技術(shù)對裝備性能的提高及對其使用、操縱、指揮起主導(dǎo)作用，其搭載承擔(dān)多種作戰(zhàn)任務(wù)的任務(wù)系統(tǒng)，具有信息探測、傳輸、處理、控制、制導(dǎo)、對抗等多種功能?？栈脚_信息化裝備是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中奪取制空權(quán)取得作戰(zhàn)主動權(quán)的關(guān)鍵，已成為現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的主角。典型的空基平臺類信息化裝備包括預(yù)警機(jī)(E-3、E-2、A-50等)、先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)(F-22、F-35、F-16等)、電子戰(zhàn)飛機(jī)(EA-6B、EA-18G、EC-130H等)、無人機(jī)(全球鷹)、平流層飛艇等。

在空基平臺信息化裝備中，信息技術(shù)大量使用，給裝備的設(shè)計(jì)、集成和試驗(yàn)環(huán)境提出很高的要求，同時由于信息技術(shù)的不斷變革，裝備不斷升級改進(jìn)、更新?lián)Q代，給相應(yīng)研發(fā)環(huán)境的建設(shè)不斷提出新的要求。研發(fā)能力環(huán)境是空基平臺信息化裝備不斷發(fā)展的基礎(chǔ)，如何適應(yīng)裝備的特征和信息化作戰(zhàn)的要求，有序、高效、合理的進(jìn)行空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)是一項(xiàng)需要解決的重要問題。

目前，我國信息化裝備的研發(fā)能力建設(shè)一般由具體項(xiàng)目提出建設(shè)需求，由建設(shè)規(guī)劃人員、建設(shè)人員依據(jù)個人經(jīng)驗(yàn)開展建設(shè)，未形成規(guī)范化的規(guī)劃方法。以體系化的思想，利用體系結(jié)構(gòu)框架相關(guān)工具手段來描述研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的研究極少。為此，為本文首次提出了一種基于DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)的空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃方法，并給出了空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)的具體實(shí)例。本方法可推廣至其他領(lǐng)域能力建設(shè)規(guī)劃研究中。

1 空基平臺信息化裝備的特點(diǎn)

從研發(fā)能力建設(shè)角度，總結(jié)空基平臺信息化裝備的主要特點(diǎn)如下：

(1)裝備研制難度大：空基平臺信息化裝備信息技術(shù)高度密集，功能眾多，內(nèi)部分系統(tǒng)、設(shè)備組成復(fù)雜，設(shè)計(jì)、集成難度大，研發(fā)環(huán)境要求高。

(2)裝備發(fā)展快：由于信息技術(shù)飛速發(fā)展，空基平臺信息化裝備升級改進(jìn)快，裝備發(fā)展成譜系，相應(yīng)研發(fā)支撐環(huán)境不斷演進(jìn)。

(3)裝備使用體系性強(qiáng)：空基平臺信息化裝備作為體系作戰(zhàn)的重要節(jié)點(diǎn)或核心節(jié)點(diǎn)，與外平臺交聯(lián)緊密，需接入、處理、傳輸多種信息，研發(fā)環(huán)境規(guī)模大。

2 空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

由于空基平臺信息化裝備存在的研制難度大、裝備發(fā)展快、裝備使用體系性強(qiáng)的特點(diǎn)，空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)面臨如下挑戰(zhàn)：

(1)空基平臺信息化裝備研發(fā)涉及到體系、需求、總體、軟件、結(jié)構(gòu)、電磁、五性、綜保、工藝等多個專業(yè)，能力環(huán)境建設(shè)同樣需要成體系；

(2)由于信息技術(shù)的發(fā)展帶來裝備不斷的發(fā)展優(yōu)化，多個項(xiàng)目處于升級改進(jìn)、預(yù)研論證、演示驗(yàn)證、工程研制、使用保障等不同階段，研發(fā)能力建設(shè)需要同時滿足多種裝備不同階段的需求；

(3)空基平臺信息化裝備使用體系性強(qiáng)，研發(fā)環(huán)境經(jīng)常需要考慮建設(shè)體系級協(xié)同的研發(fā)能力，同時由于研制難度大，相應(yīng)的研發(fā)能力建設(shè)規(guī)模大、投資大，故需要考慮時間、投資、項(xiàng)目等多方面因素，循序漸進(jìn)；

(4)空基平臺信息化裝備的研制涉及到多個單位，而多個單位的研發(fā)環(huán)境統(tǒng)籌不足，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化不一，互操作性差。

因此，空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)本身就是一項(xiàng)典型的系統(tǒng)工程項(xiàng)目，需要采用體系化的方法開展建設(shè)規(guī)劃。

3 研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的體系化方法

3.1 體系化方法選擇

美國國防部為了領(lǐng)導(dǎo)美軍實(shí)現(xiàn)從基于威脅(thread-based)向基于能力(capability-based)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型[3-4]，需要一種成體系的、可重復(fù)的管理方法，并運(yùn)用復(fù)雜系統(tǒng)和服務(wù)來完成其復(fù)雜聯(lián)合使命，DoDAF就是在這種需求背景下產(chǎn)生的。DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架通過一系列視圖產(chǎn)品的定義分別從不同角度描述系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和發(fā)展，力圖以統(tǒng)一的模型描述武器裝備需求，是把作戰(zhàn)需求落實(shí)到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重要手段。

目前，DoDAF已從1.0版、1.5版更新到2.0版。2004年2月19日，美國國防部正式頒布《DoDAF1.0》。主要理論是：系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可以從作戰(zhàn)應(yīng)用、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3個視角進(jìn)行觀察描述與分析，其結(jié)果分別形成作戰(zhàn)視圖(OV)、系統(tǒng)視圖(SV)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖(TV)。2007年4月23日，美國國防部正式頒布《DoDAF1.5》。利用網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)(NCW)的基本概念改造DoDAF，并充分吸收先進(jìn)技術(shù)；更加強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)而不是產(chǎn)品，引入了聯(lián)盟體系結(jié)構(gòu)概念；將核心體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型(CADM)作為DoDAF不可缺少的一部分。2009年5月，美國國防部頒布《DoDAF2.0》。其體系結(jié)構(gòu)開發(fā)過程從以產(chǎn)品為中心轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為中心，將三大視圖(作戰(zhàn)、系統(tǒng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€特定的視角[5]。

DoDAF作為通用的體系結(jié)構(gòu)框架，具有通用性，可用來描述各類體系級產(chǎn)品。上文提到，DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架用于描述“裝備”，實(shí)際上，研發(fā)環(huán)境可以理解為也是一種裝備，可以采用DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架來描述、規(guī)劃研發(fā)能力建設(shè)，尤其是DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架對研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃適用性很強(qiáng)。

3.2 采用DoDAF2.0進(jìn)行研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的優(yōu)勢

DoDAF2.0將三大視圖(作戰(zhàn)、系統(tǒng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€特定的視角，相對DoDAF1.5，主要變化如下圖所示[6]。

DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架是用于研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的理想方法，主要優(yōu)勢如下：

(1)研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的核心是如何合理、有序的發(fā)展武器裝備研發(fā)的能力。DoDAF發(fā)展到2.0版本，目的是使美國國防部領(lǐng)導(dǎo)美軍實(shí)現(xiàn)從基于威脅(thread-based)向基于能力(capability-based)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，核心關(guān)注的焦點(diǎn)也是能力。DoDAF2.0提供的方法用于描述武器裝備研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃具有天然的優(yōu)勢。

(2)DoDAF2.0提供8種視角，分別是全視角、數(shù)據(jù)與信息視角、標(biāo)準(zhǔn)視角、能力視角、作戰(zhàn)視角、服務(wù)視角、系統(tǒng)視角、項(xiàng)目視角(PV,Project Viewpoint)。其中，能力視角、項(xiàng)目視角為新增視角，十分適用于用來開展武器裝備研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃。

(3)DoDAF2.0多個視角的組合更利于描述系統(tǒng)、服務(wù)、項(xiàng)目如何完成復(fù)雜作戰(zhàn)活動，而武器裝備能力建設(shè)需要解決的重要問題就是研發(fā)環(huán)境(系統(tǒng))如何發(fā)展、如何對具體項(xiàng)目進(jìn)行支撐。

4 空基平臺信息化裝備研發(fā)能力規(guī)劃

DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架提供了8種視角，在進(jìn)行具體體系結(jié)構(gòu)描述時可根據(jù)需要進(jìn)行剪裁?？栈脚_信息化裝備研發(fā)能力規(guī)劃重點(diǎn)關(guān)注的核心是“能力”、“項(xiàng)目”、“環(huán)境”和科研活動在利用DoDAF2.0進(jìn)行規(guī)劃論證時重點(diǎn)使用能力視角(CV,Capability Viewpoint)、項(xiàng)目視角(Project Viewpoint)、系統(tǒng)視角(SV,Systems Viewpoint)，具體視角選擇和用途如下。

4.1 能力視角模型(CV)

4.1.1 研發(fā)能力構(gòu)想(CV-1)

提供2025年前，空基信息化裝備研制、試驗(yàn)、訓(xùn)練、作戰(zhàn)支持、裝備保障一體的綜合化支撐能力。

4.1.2 研發(fā)能力分類(CV-2)

空基信息化裝備研發(fā)能力共包括6大能力40項(xiàng)子能力，如圖2所示。

圖2 空基信息化裝備研發(fā)能力體系

4.1.3 能力階段劃分(CV-3)

空基信息化裝備研發(fā)能力中的每項(xiàng)能力按照如下規(guī)則進(jìn)行能力分級定義。

L0：尚無此能力

L1：能夠開展工作尚無工具/系統(tǒng)

L2：具備一定的開展工作的工具/系統(tǒng)，但很不完善或不夠用

L3：具備較好的工具/系統(tǒng)用來開展工作，需要進(jìn)一步完善

L4：所具備的工具/系統(tǒng)能夠較好的用來開展工作，且通用，能夠較好的支撐多型號/多項(xiàng)任務(wù)的開展

L5：能夠很好的支撐空基信息系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)工作，工具/系統(tǒng)先進(jìn)

對于具體的能力分級定義，可根據(jù)需要在分級定義中進(jìn)行進(jìn)一步具體說明，例如，系統(tǒng)架構(gòu)能力L3可進(jìn)一步定義為：具備較好的環(huán)境開展綜合化、一體化架構(gòu)研究，且可支持無人、有人空基信息化平臺的技術(shù)研究和項(xiàng)目研制等。

通過表格的形式對各能力的建設(shè)實(shí)施進(jìn)行分階段規(guī)劃，采用L0-L5識別能力增量。限于篇幅，下表中采用圖2中的系統(tǒng)研制能力-總體設(shè)計(jì)中的七項(xiàng)子能力、綜合試驗(yàn)?zāi)芰χ械乃捻?xiàng)子能力進(jìn)行舉例說明，以下其他內(nèi)容與此相同。

表2 能力建設(shè)分階段規(guī)劃

系統(tǒng)研制能力、綜合試驗(yàn)?zāi)芰Φ漠?dāng)前能力水平見2017年列所示；2020年，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)研究能力、軟件測試評估能力需要到達(dá)先進(jìn)水平，跨度較大，需要加強(qiáng)相關(guān)的能力建設(shè)投入；2025年，5項(xiàng)子能力達(dá)到四級水平，6項(xiàng)能力需要到達(dá)五級水平。

4.1.4 能力與作戰(zhàn)活動映射(CV-6)

在本章節(jié)中，“作戰(zhàn)活動”可以理解為裝備研制的科研環(huán)節(jié)?？栈脚_信息化裝備科研環(huán)節(jié)可分為系統(tǒng)論證、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)投產(chǎn)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)試飛、交付使用7個環(huán)節(jié)。系統(tǒng)研制能力、綜合試驗(yàn)?zāi)芰εc作戰(zhàn)活動映射如下，其中行代表能力、列代表活動。

由上表可見，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)能力中的7項(xiàng)子能力在系統(tǒng)論證、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)活動中起作用；系統(tǒng)集成活動中涉及到架構(gòu)設(shè)計(jì)、集成、測評相關(guān)的4項(xiàng)能力；系統(tǒng)試飛需要綜合試飛能力、系統(tǒng)與軟件測評能力的支持；交付使用后對于裝備保障過程中問題分析定位需要系統(tǒng)集成、系統(tǒng)測評、軟件測評3項(xiàng)能力的支持。

4.2 項(xiàng)目視角模型(PV)

4.2.1 項(xiàng)目與組織關(guān)系(PV-1)

本文討論的空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)以單一科研院所研發(fā)能力建設(shè)為背景，相關(guān)能力建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施組織為單一科研院所。

4.2.2 項(xiàng)目計(jì)劃(PV-2)

對于研發(fā)能力建設(shè)的投資渠道包括研發(fā)平臺、裝備研制保障、批生產(chǎn)、能力統(tǒng)籌、專項(xiàng)建設(shè)等，本文以A裝備研制保障、B裝備批生產(chǎn)保障項(xiàng)目為例進(jìn)行說明。

表3 能力與作戰(zhàn)活動映射

表4 項(xiàng)目計(jì)劃表

上表中，A裝備研制保障項(xiàng)目于2017年啟動論證，2020年建設(shè)完成，B裝備批生產(chǎn)保障項(xiàng)目2019年啟動論證，2022年完成建設(shè)。

4.2.3 項(xiàng)目與能力映射(PV-3)

對于能力階段劃分(CV-3)表2中需要形成的能力，通過A裝備研制保障、B裝備批生產(chǎn)保障項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)，項(xiàng)目與能力之間的映射如表5所示。

表5 項(xiàng)目與能力映射

由上表可見，需要通過A裝備研制保障項(xiàng)目將系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)能力中的7項(xiàng)子能力和綜合試驗(yàn)?zāi)芰χ械?項(xiàng)自能力提升至2020年規(guī)劃的能力水平；通過B裝備批生產(chǎn)保障項(xiàng)目將綜合試驗(yàn)?zāi)芰χ械南到y(tǒng)綜合集成能力提升至2025年規(guī)劃的水平，綜合試飛能力、系統(tǒng)測試評估能力尚未到達(dá)2025年規(guī)劃的水平，需要通過其他渠道進(jìn)行建設(shè)。

4.3 系統(tǒng)視角模型(SV)

4.3.1 系統(tǒng)界面描述(SV-1)

本章節(jié)的系統(tǒng)指的是通過A裝備研制保障、B裝備批生產(chǎn)保障項(xiàng)目建立的具體的研發(fā)環(huán)境。研發(fā)環(huán)境組成如下：

A裝備研制保障環(huán)境組成如圖3：

圖3 A裝備研制保障環(huán)境

B裝備批生產(chǎn)保障環(huán)境組成如圖4：

圖4 B裝備批生產(chǎn)保障環(huán)境

4.3.2 作戰(zhàn)活動至系統(tǒng)追溯矩陣(SV-5b)

通過A裝備研制保障、B裝備批生產(chǎn)保障項(xiàng)目建立的研發(fā)環(huán)境對裝備研發(fā)過程的支撐作用如表6所示。

由表6可見，A裝備研制保障環(huán)境覆蓋裝備研制的全過程的科研活動，B裝備批生產(chǎn)保障環(huán)境重點(diǎn)支撐系統(tǒng)集成、系統(tǒng)試飛和交付使用三個科研活動。

研發(fā)環(huán)境具備通用性，為追蹤已建立的研發(fā)環(huán)境是否可支持具體的科研活動，可將上表中的作戰(zhàn)活動具體到某個項(xiàng)目，來判斷已建立的環(huán)境是否滿足要求。

4.4 能力進(jìn)一步論證

DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架提供了8種視角，用于描述C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，8種視角用于描述空基平臺信息化裝備研發(fā)能力規(guī)劃時，各個視角具有不同使用用途，關(guān)注點(diǎn)不同，具體分析如下：

表6 作戰(zhàn)活動至系統(tǒng)追溯矩陣

表7 DoDAF2.0各視角在能力建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用

5 結(jié) 語

復(fù)雜信息化裝備的研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃要求高，體系性強(qiáng)，目前尚無規(guī)范的方式方法開展規(guī)劃工作，國內(nèi)外此方面的研究極少。本文分析了空基平臺信息化裝備的特點(diǎn)和空基平臺信息化裝備研發(fā)能力建設(shè)面臨的問題，創(chuàng)新性的提出了采用DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的思路，并選擇相應(yīng)視角模型，對空基平臺信息化裝備的能力建設(shè)進(jìn)行了具體建模，主要解決能力建設(shè)規(guī)劃本身及其與能力建設(shè)項(xiàng)目、能力環(huán)境之間關(guān)系問題，保證空基平臺信息化裝備的能力建設(shè)按需、合理有序發(fā)展建設(shè)。具體建模時，通過CV視圖描述了能力的構(gòu)想、能力的分類、能力建設(shè)階段和對作戰(zhàn)(科研)活動的支撐；通過項(xiàng)目視角對能力建設(shè)具體項(xiàng)目進(jìn)行了規(guī)劃示例；通過系統(tǒng)視角對所建設(shè)的環(huán)境、環(huán)境如何支撐作戰(zhàn)(科研)活動進(jìn)行了描述。

在研究過程中，對采用DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃的思考和啟示如下：

(1)研發(fā)能力是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)。美軍國防部采辦重點(diǎn)關(guān)注的是如何構(gòu)建先進(jìn)的裝備體系，具體的裝備研發(fā)環(huán)境由各軍用裝備提供商自由建設(shè)，存在能力、研發(fā)環(huán)境的重復(fù)建設(shè)問題。我國裝備研發(fā)能力建設(shè)的投資由國家統(tǒng)一計(jì)劃實(shí)施，具備合理、有效、高效、高消費(fèi)比的開展裝備研發(fā)能力建設(shè)的條件。裝備研發(fā)能力建設(shè)本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要采用成熟有效的體系化方法，DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架十分適合開展裝備研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃。

(2)本文采用DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行空基平臺信息化裝備的研發(fā)能力建設(shè)的方式方法具備通用性，可推廣至其他類別裝備的研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃中。當(dāng)同一行業(yè)各個單位統(tǒng)一采用此框架進(jìn)行研發(fā)能力建設(shè)論證實(shí)施時，將對行業(yè)能力建設(shè)進(jìn)行最優(yōu)的統(tǒng)籌，體系性更強(qiáng)。同時，各單位建立的環(huán)境將具有良好的互操作性，并可協(xié)同使用，達(dá)到“聯(lián)合作戰(zhàn)”的效果。在解決多個單位的能力建設(shè)規(guī)劃統(tǒng)籌問題時，可采用計(jì)劃組合關(guān)系(PV-1)模型進(jìn)一步描述建設(shè)、投資組織和計(jì)劃之間的關(guān)系，可采用計(jì)劃時間進(jìn)度(PV-2)進(jìn)一步描述行業(yè)的能力建設(shè)實(shí)施路線等。

(3)DoDAF2.0體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行研發(fā)能力建設(shè)規(guī)劃時，可根據(jù)具體目的進(jìn)行視角模型的選擇。例如，為了進(jìn)一步描述具體研發(fā)環(huán)境，可進(jìn)一步選擇系統(tǒng)視角模型(SV)進(jìn)行描述，如采用SV-8系統(tǒng)演化描述研發(fā)環(huán)境存量的利用和環(huán)境的升級改造，采用SV-3描述系統(tǒng)之間的接口等。

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