張傳友, 薄云蛟, 李 進

(92493部隊)

海軍武器裝備一體化聯(lián)合試驗體系結(jié)構(gòu)框架及模型總體設計

張傳友, 薄云蛟, 李 進

(92493部隊)

針對日益凸顯的海軍武器裝備體系試驗與作戰(zhàn)試驗需求,研究建立了一體化聯(lián)合試驗體系的基本概念。應用體系結(jié)構(gòu)技術(shù)及多視圖描述方法,研究設計了試驗體系結(jié)構(gòu)頂層概念模型、試驗高級概念模型,以及基于試驗能力、試驗業(yè)務、試驗系統(tǒng)和技術(shù)體制的體系結(jié)構(gòu)模型,形成了一體化聯(lián)合試驗體系結(jié)構(gòu)模型總體設計。

一體化聯(lián)合;試驗體系;概念內(nèi)涵;結(jié)構(gòu)模型

1 問題的提出

武器裝備信息化、體系化發(fā)展,牽引武器裝備試驗向?qū)崙?zhàn)化的一體化聯(lián)合試驗轉(zhuǎn)變,推動試驗場建設轉(zhuǎn)型發(fā)展[1]。武器裝備試驗場建設變革日益復雜化。

在信息化條件下,一體化聯(lián)合作戰(zhàn)是我軍基本作戰(zhàn)樣式,聯(lián)戰(zhàn)必須聯(lián)試聯(lián)訓。實戰(zhàn)化的裝備試驗不僅要關注性能試驗,還要關注聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境下裝備互聯(lián)互通和互操作能力試驗,更需要關注體系的整體效能和作戰(zhàn)效能試驗。在體系環(huán)境條件下,裝備體系對抗和作戰(zhàn)試驗需求及試驗資源有限的矛盾日趨突出,需要多靶場和多軍兵種部隊共同提供必要的試驗條件,實現(xiàn)跨地域和組織邊界的聯(lián)合行動。

同時,武器裝備的信息互聯(lián)互通互操作性試驗也應當在聯(lián)合的環(huán)境中進行。因此,一體化聯(lián)合試驗體系既是基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)能力建設的必然要求,是武器裝備體系對抗與作戰(zhàn)試驗的客觀要求,也是解決試驗需求與試驗資源矛盾的高效途徑。

2 一體化聯(lián)合試驗體系基本概念

從一體化、聯(lián)合、試驗體系等概念入手,研究建立一體化聯(lián)合試驗體系的基本概念。

一是,關于“一體化”：涵蓋科研和定型試驗階段一體化,虛擬和現(xiàn)實試驗要素一體化,內(nèi)場和外場試驗空間一體化,受試裝備(紅方)、配試裝備(藍方)和試驗設施(白方)一體化。關于“聯(lián)合”：包括聯(lián)合作戰(zhàn)背景、多試驗區(qū)域(靶場)聯(lián)合(聯(lián)動)、試驗力量及試驗實體的聯(lián)合。白方與紅方和藍方分別建立指揮和信息交互關系,構(gòu)成2個相對獨立一體化聯(lián)合裝備試驗體系,這是美軍所謂的“在聯(lián)合環(huán)境中試驗”內(nèi)涵。試驗測控域與紅藍裝備體系對抗域耦合關聯(lián)構(gòu)成一體化聯(lián)合裝備作戰(zhàn)試驗空間,這是美軍所謂的“聯(lián)合試驗”內(nèi)涵[2]。

二是,一體化聯(lián)合試驗突出強調(diào)在紅藍雙方裝備體系對抗的環(huán)境中檢驗與考核裝備的作戰(zhàn)能力問題。這里包含3個新的內(nèi)涵：① 將單個裝備放在裝備體系環(huán)境中,著重考核單個裝備在體系環(huán)境中的互聯(lián)互通互操作能力,以及與裝備體系的集成度和對裝備體系的貢獻度。② 將單個裝備放在紅藍裝備體系對抗環(huán)境中,著重考核單個裝備對裝備體系作戰(zhàn)效能的貢獻度。③ 考核檢驗或?qū)嶒炋剿?在不同對抗背景和對抗模式中,裝備體系所具有的不同作戰(zhàn)效能,同時,利用考核或試驗的結(jié)果數(shù)據(jù),反饋到作戰(zhàn)研究領域,支持作戰(zhàn)方式和具體戰(zhàn)法的不斷改進。

三是,試驗體系是由各種試驗要素、試驗單元、試驗系統(tǒng),按照一定結(jié)構(gòu)進行耦合關聯(lián),并按照相應機理實施運作,支持試驗任務完成的有機整體。所謂試驗要素,是指構(gòu)成試驗的必要因素,是構(gòu)成試驗單元和試驗系統(tǒng)的基本成分。通常包括條令條例、編制體制、程序、人員、設施、裝備、物資,以及機動、防護、安全和保障等要素。試驗單元是由同一層次相關的不同要素組成,能在一定范圍內(nèi)獨立遂行試驗任務的力量單位。包括各種試驗編組和單獨遂行試驗任務能力的建制單位(試驗力量),如海上試驗船等。試驗體系、要素、單元、系統(tǒng)的劃分是相對的,彼此之間既有區(qū)別又相互聯(lián)系[3]。試驗體系是客觀存在的,隨著時代發(fā)展嬗變,經(jīng)歷了體系構(gòu)成由簡單到復雜再到更復雜,結(jié)構(gòu)關聯(lián)從松散到緊密再到松緊耦合并存,力量整合由低層到高層,整體效能由低到高逐步提升的變化過程。

四是,一體化聯(lián)合試驗體系是對信息時代試驗體系的發(fā)展闡釋。其基本概念如圖1所示。它主要是基于信息系統(tǒng),跨地域和組織邊界,跨現(xiàn)實和虛擬資源,將試驗要素、單元、系統(tǒng)和力量有機融合,在多維一體的試驗空間,支持獨立試驗、一體化試驗[4]、聯(lián)合試驗等典型試驗模式,是試驗測控域與武器裝備體系對抗域動態(tài)耦合關聯(lián)形成的作戰(zhàn)試驗空間,是以武器裝備體系為對象、以作戰(zhàn)試驗為內(nèi)容的最佳試驗環(huán)境和條件。一體化聯(lián)合試驗體系的結(jié)構(gòu)關聯(lián)已不能簡單地再用“松/緊”來形容,而應當用“可重用、可組合、互操作”等特性來表達,它具有信息系統(tǒng)主導,靈活多能,整體聯(lián)動,敏捷開放,自適應性和自協(xié)同性強等特點。

圖1 一體化聯(lián)合試驗體系

基本結(jié)論是：跨地域空間、跨軍兵種力量、跨虛實資源的一體化聯(lián)合試驗是大勢所趨,是解決武器裝備體系對抗與作戰(zhàn)試驗問題的唯一途徑。但一體化聯(lián)合試驗的工程實踐,無法跨越一體化聯(lián)合試驗體系構(gòu)建的理論方法和頂層設計技術(shù)的支撐。

3 一體化聯(lián)合試驗體系結(jié)構(gòu)框架

為推進裝備體系試驗與作戰(zhàn)試驗能力建設,按照體系構(gòu)建的一般步驟[5],應用體系結(jié)構(gòu)技術(shù)及多視圖描述方法[6],開展武器裝備一體化聯(lián)合試驗體系框架及結(jié)構(gòu)模型設計[7]47。綜合分析結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)、信息和系統(tǒng)等需求,首先確立體系結(jié)構(gòu)頂層概念模型和數(shù)據(jù)要素,然后用形式化語言描述結(jié)構(gòu)框架、數(shù)據(jù)要素和結(jié)構(gòu)模型,完成試驗體系結(jié)構(gòu)設計。

3.1 設計試驗體系結(jié)構(gòu)頂層概念模型

作戰(zhàn)試驗的目的是推動軍事作戰(zhàn)概念和能力的發(fā)展[8]2-3。體系結(jié)構(gòu)頂層概念模型是一個由試驗能力、試驗業(yè)務、試驗系統(tǒng)和技術(shù)體制等交織構(gòu)成的相對獨立、相互關聯(lián)、共同作用的多維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)模型,是試驗體系結(jié)構(gòu)模型設計的基本依據(jù),如圖2所示。

圖2 試驗體系結(jié)構(gòu)頂層概念模型

能力結(jié)構(gòu)模型用于描述開展試驗活動所需能力組成及關聯(lián)關系。業(yè)務活動模型用于描述試驗過程中所涉及的試驗活動、活動節(jié)點和信息交換等內(nèi)容。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型用于描述系統(tǒng)組成、功能特征、相互關系等內(nèi)容。技術(shù)體制結(jié)構(gòu)模型用于描述試驗活動和試驗系統(tǒng)所需的技術(shù)標準及其規(guī)范。

3.2 建立試驗體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)要素

體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)要素是建立和描述體系結(jié)構(gòu)及其相互關系的基本單元或核心數(shù)據(jù),簡稱數(shù)據(jù)要素。數(shù)據(jù)要素不同的關聯(lián)組合,可形成對體系結(jié)構(gòu)模型的不同描述。為充分體現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的設計理念[7]21,分析研究確立角色、組織、節(jié)點、活動、信息、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、能力等10個數(shù)據(jù)要素,如圖3所示。

圖3 試驗體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)要素及其關系

4 一體化聯(lián)合試驗體系的結(jié)構(gòu)模型

按照頂層概念模型進行體系結(jié)構(gòu)設計,可根據(jù)不同的任務需求,設計出不同規(guī)模、不同種類、不同層次的結(jié)構(gòu)模型。除體系結(jié)構(gòu)頂層概念模型外,初步設計出17個基本的結(jié)構(gòu)模型,包括能力結(jié)構(gòu)模型4個(能力列表、能力依賴圖、能力到組織的映射、能力到試驗活動映射),業(yè)務結(jié)構(gòu)模型5個(試驗高級概念圖、試驗節(jié)點連接圖、試驗信息交換矩陣、試驗組織關系圖、試驗活動模型),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型7個(系統(tǒng)功能描述、系統(tǒng)組成接口描述、系統(tǒng)邏輯連接關系、系統(tǒng)通信連接關系、系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換矩陣、試驗活動到系統(tǒng)功能映射矩陣、能力到系統(tǒng)映射矩陣)及技術(shù)體制結(jié)構(gòu)模型1個。

4.1 試驗能力結(jié)構(gòu)模型

能力結(jié)構(gòu)模型為試驗業(yè)務提供所需的各種能力概念和能力映射關系。將能力分為試驗設計、條件構(gòu)建、任務實施、試驗評估、綜合保障、信息支持和基礎支撐等7種基本能力概念,如圖4所示?；灸芰χg相互依存、相互影響。每個基本能力又由若干個子能力組成,按照能力層次和作用關系,逐步分層設計若干能力概念模型。并通過把能力概念與數(shù)據(jù)要素進行映射關聯(lián),完成試驗能力結(jié)構(gòu)模型設計。

圖4 試驗能力依賴關系

在研究實踐中,初步分解設計,得到18個能力概念模型。如,試驗設計能力主要包括需求分析、試驗流程設計、協(xié)同動作設計、指揮關系設計、方案推演評估等能力,用以支持分析、研究、設計、評估和決策等試驗業(yè)務活動的開展。

4.2 試驗業(yè)務結(jié)構(gòu)模型

概念模型定義了相關變量和變量之間的關系,它提供了一種途徑來嚴密地解釋大腦中的想法[8]150-151。為了讓一體化聯(lián)合試驗體系的基本概念與試驗模式、試驗對象、試驗活動和試驗資源建立耦合關聯(lián)關系,便于概念與實體的對應轉(zhuǎn)換,參照美軍高層作戰(zhàn)概念的名詞,建立試驗高級概念模型。

該模型是對試驗模式、試驗對象、試驗資源和試驗活動及其相互關系的想定抽象,是試驗活動流程再造和試驗業(yè)務活動重組的基本依據(jù),直接決定了試驗業(yè)務結(jié)構(gòu)模型。試驗高級概念模型如圖5所示。武器裝備試驗的最高境界是像作戰(zhàn)一樣去試驗,按照體系試驗和作戰(zhàn)試驗想定,傳統(tǒng)的試驗業(yè)務活動轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜓b備體系的針對作戰(zhàn)試驗要求的業(yè)務活動。

試驗業(yè)務結(jié)構(gòu)模型描述了各種試驗業(yè)務活動及其信息交互關系。在試驗高級概念模型框架內(nèi),按照全過程、全層次和全要素要求,設計并描述試驗準備、試驗實施和結(jié)果評定等階段的活動概念、活動流程、活動組織、活動計劃等試驗業(yè)務,并分級建立試驗業(yè)務的信息交互關系。如圖6所示。

圖5 試驗高級概念模型

圖6 試驗業(yè)務活動及信息流程

4.3 試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

除上級機關、工業(yè)部門、外來參試兵力和各種法規(guī)制度外,一體化聯(lián)合試驗體系的試驗系統(tǒng)主要包括被試對象、裝備平臺、試驗設計與評價、試驗資源、保障設施等,如圖7所示。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型設計,是在組成功能描述的基礎上,把試驗系統(tǒng)與數(shù)據(jù)要素進行映射關聯(lián),并以表格和圖形方式,揭示試驗系統(tǒng)的功能耦合關聯(lián)、邏輯耦合關聯(lián)、信息耦合關聯(lián)等,形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型設計。試驗系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)及信息關系見圖8。

圖7 試驗系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 試驗系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)及信息關系示意圖

4.4 技術(shù)體制結(jié)構(gòu)模型

技術(shù)體制結(jié)構(gòu)模型設計,是從體系構(gòu)建目標出發(fā),首先設計技術(shù)參考模型,確定試驗系統(tǒng)及分系統(tǒng)間的“三互”標準,然后在參考模型框架內(nèi),從軍事應用層、共性支持層、基礎平臺層、外部環(huán)境及層間接口等方面,對技術(shù)體制進行描述,確定標準體系表。

4.5 作戰(zhàn)試驗的組織指揮

在武器裝備試驗的實際工作過程中,試驗指揮[9]體制與作戰(zhàn)指揮體制,特別是指揮信息系統(tǒng)之間存在脫節(jié)的問題,迫切需要統(tǒng)籌謀劃構(gòu)建一體化聯(lián)合的作戰(zhàn)試驗指揮體制,優(yōu)化指揮機構(gòu)設置,建設作戰(zhàn)與試驗一體化的指揮信息系統(tǒng)。組織指揮體制框架如圖9所示。

圖9 作戰(zhàn)試驗組織指揮體制框架示意圖

5 結(jié)束語

針對日益凸顯的裝備體系試驗和作戰(zhàn)試驗需求,在分析一體化聯(lián)合試驗體系基本概念的基礎上,進行相關體系結(jié)構(gòu)的設計,并形成了試驗體系構(gòu)建的頂層設計技術(shù)。但一體化聯(lián)合試驗體系構(gòu)建過程是一項復雜的系統(tǒng)工程,需要領域內(nèi)甚至是跨領域的合力攻關,希望能夠在試驗領域內(nèi)建立形成體系框架頂層建、標準規(guī)范合力建、共性系統(tǒng)統(tǒng)一建、應用系統(tǒng)分布建、特色系統(tǒng)個別建的制度機制。

References)

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(編輯：田麗韞)

General Design of System Framework and Architecture Model of lntegrated Joint Test System-of-Systems for Navy Weapon Equipment

ZHANG Chuanyou, BO Yunjiao, LI Jin

(92493 Troops,China)

Concerning on System-of-Systems(SOS)test and operational test requirement of increasing naval weapon equipment,the paper studies the concept connotation of integrated joint trial SOS.Applying architecture technique and description measure of multi-angle,it designs apart topmost conception model of test SOS architecture,advanced conception model of test and SOS architecture model based on test capability,test operation,test system and technical system,forming general design of architecture model of integrated joint test SOS for weapon equipment.

integrated joint;test SOS;concept connotation;architecture model

E 917

2095-3828(2014)04-0118-06

ADOI10.3783/j.issn.2095-3828.2014.04.025

2014-02-28

張傳友(1967-),男,高級工程師,碩士.主要研究方向：武器裝備試驗系統(tǒng)工程.