張浩，吳朝暉，楊正義，田兵，柏戎

基于綜合微觀分析的裝備體系多視圖建模方法研究

張浩1，2，吳朝暉1，楊正義1，田兵1，柏戎3

（1.91204部隊(duì)，北京100161；2.92493部隊(duì)，遼寧葫蘆島125001；3.91065部隊(duì)，遼寧葫蘆島125001）

根據(jù)武器裝備體系的復(fù)雜性，提出一種基于綜合微觀分析的裝備體系多視圖建模方法，基于綜合微觀分析思想提出三類視圖產(chǎn)品模型，并把多視圖建模得到的裝備體系結(jié)構(gòu)視圖產(chǎn)品劃分至三類模型中，得到裝備體系方案開發(fā)具體步驟，為裝備體系設(shè)計(jì)方案生成奠定基礎(chǔ)。

裝備體系設(shè)計(jì)；多視圖建模；綜合微觀分析

體系結(jié)構(gòu)框架研究是裝備體系設(shè)計(jì)的核心，裝備體系設(shè)計(jì)要完成從需求到裝備發(fā)展方案的轉(zhuǎn)化，隨著體系越來(lái)越復(fù)雜，單純的還原論和整體論固有的弊端就會(huì)被放大。多視圖建模作為體系結(jié)構(gòu)工具，提供了理解和分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)的思路，它既是描述工具又是溝通工具，是進(jìn)行裝備體系設(shè)計(jì)一種相對(duì)高效的手段。它用綜合微觀分析原理，將復(fù)雜的問(wèn)題分解為相對(duì)清晰的簡(jiǎn)單問(wèn)題，再通過(guò)把簡(jiǎn)單問(wèn)題的結(jié)果作為對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的輸入，從而解決復(fù)雜問(wèn)題。本文將多視圖建模原理與綜合微觀分析原理相結(jié)合，得到裝備體系設(shè)計(jì)的建模方法，為復(fù)雜的裝備體系設(shè)計(jì)過(guò)程提供一個(gè)綜合性、分層式的設(shè)計(jì)方式，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，為裝備體系設(shè)計(jì)提供一種思路。

1 多視圖及綜合微觀分析原理介紹

多視圖建模作為體系結(jié)構(gòu)工具，提供了理解和分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)的思路，它既是描述工具又是溝通工具，是進(jìn)行裝備體系設(shè)計(jì)一種相對(duì)高效的手段。裝備體系結(jié)構(gòu)框架研究，美軍是開拓者，并且形成相對(duì)完善的理論體系。美軍的DOD AF 2.0版是體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的頂層的、全面的框架和概念模型，它使國(guó)防部各級(jí)管理者能夠打破國(guó)防部、聯(lián)合能力域、部門或項(xiàng)目等層次界限，實(shí)現(xiàn)有序的信息共享，提高關(guān)鍵決策的能力。它的8個(gè)視圖，不僅涵蓋了裝備體系的內(nèi)容，對(duì)作戰(zhàn)、能力、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、項(xiàng)目管理等不同方面進(jìn)行了規(guī)范，形成了覆蓋武器裝備體系需求分析、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)描述、技術(shù)體系分析等方面的一整套理論方法。

多視圖建模應(yīng)用于裝備體系設(shè)計(jì)，主要側(cè)重于規(guī)范化描述以及描述之后的優(yōu)化設(shè)計(jì)，視圖之間、相同視圖和不同視圖的產(chǎn)品之間邏輯關(guān)系還需要進(jìn)一步分析。多視圖建模搭起了體系結(jié)構(gòu)的框架，至于框架之中的內(nèi)容，一般采用填充式，即將已有的研究成果轉(zhuǎn)化為視圖產(chǎn)品，強(qiáng)調(diào)的是裝備的互聯(lián)、互通、互操作。

關(guān)于綜合微觀分析，美國(guó)學(xué)者歐陽(yáng)瑩之在文獻(xiàn)中指出，把某一整體作為研究對(duì)象，從物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，向下分解形成還原研究方法，向上包容形成綜合研究方法。假設(shè)對(duì)系統(tǒng)的描述及其組分的描述想象成截然不同的二維概念平面（conceptual planes），分別稱為宏觀平面（macro-plane）和微觀平面（micro-plane）。這樣就可以開辟一個(gè)三維的概念空間（conceptual-space），既包含微觀平面，又包含宏觀平面，并希望通過(guò)填補(bǔ)兩者之間的空白達(dá)到合并兩者的目的[1]，這就是綜合微觀分析方法。

在綜合微觀分析方法的運(yùn)用中，可以考慮構(gòu)建一個(gè)綜合框架，把研究的內(nèi)容包羅進(jìn)去，問(wèn)題域與需求域相對(duì)應(yīng)，解決方案域與武器裝備系統(tǒng)域相對(duì)應(yīng)。這種層次分析方式，雖然對(duì)問(wèn)題研究比較深入，但是在總體上容易給人一種比較凌亂感覺，而且隨著研究層次的不斷深入，分解的維數(shù)和層次越來(lái)越多，分解過(guò)程和聚合過(guò)程的工作量指數(shù)級(jí)增加，違背了綜合微觀分析的初衷，也會(huì)給裝備體系設(shè)計(jì)工作帶來(lái)操作上的困難，難以執(zhí)行。因此運(yùn)用綜合微觀分析方法時(shí)，要特別注意控制分析的粒度，可以用一種規(guī)范的描述方式來(lái)約束綜合微觀分析的內(nèi)容。

綜合微觀分析與多視圖的關(guān)系，可以認(rèn)為是多視圖建模為綜合微觀分析方法應(yīng)用提供規(guī)范化描述工具，綜合微觀分析方法為多視圖建模提供應(yīng)用流程。根據(jù)兩種方法不同的功能，將運(yùn)用的結(jié)合點(diǎn)放在體系結(jié)構(gòu)框架的產(chǎn)品上，最終的裝備體系方案由體系結(jié)構(gòu)框架產(chǎn)品來(lái)表示。多視圖建模與綜合微觀分析相結(jié)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的同時(shí)也加強(qiáng)了其他方面。如：綜合微觀分析方法統(tǒng)籌整體工作，多視圖建模提供溝通方式。

2 視圖產(chǎn)品模型構(gòu)建

根據(jù)綜合微觀分析進(jìn)行裝備體系設(shè)計(jì)的基本思路，對(duì)裝備體系結(jié)構(gòu)框架產(chǎn)品進(jìn)行分析。根據(jù)視圖產(chǎn)品在體系設(shè)計(jì)方案開發(fā)過(guò)程中的定位不同，按照三種不同的粒度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行劃分，可以將視圖產(chǎn)品歸納為3類視圖產(chǎn)品模型，這是把綜合微觀分析思想貫徹進(jìn)多視圖建模方法中的直接體現(xiàn)。

（1）總體模型是裝備體系的低分辨率描述。不同部門人員對(duì)裝備體系的一種總體描述，是一種概略性對(duì)整體的理解。它為人們提供了認(rèn)識(shí)裝備體系的初始文檔，不需要顧及太多細(xì)節(jié)。它可用作基本的模板，在這個(gè)模板之上，建立更多實(shí)際的模型。如裝備體系設(shè)計(jì)中涉及的高級(jí)作戰(zhàn)概念、能力總體要求、體系設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)等。總體模型在綜合微觀分析中既出現(xiàn)在微觀分析之前的綜合，也出現(xiàn)在分析之后的綜合。

（2）層次模型是裝備體系的中分辨率描述。其是對(duì)裝備體系設(shè)計(jì)的某一方面進(jìn)行分析，將其內(nèi)容進(jìn)行分解，或者劃分層次，使其整體呈樹狀結(jié)構(gòu)。如裝備體系設(shè)計(jì)中涉及的關(guān)于作戰(zhàn)任務(wù)分解、能力結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的描述。

層次模型對(duì)層次之間的關(guān)系和相同層次或不同層次葉子節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，但葉子節(jié)點(diǎn)在微觀層次不展開描述，整體呈現(xiàn)層次結(jié)構(gòu)劃分。體系結(jié)構(gòu)框架本身也可看作層次模型，它是層次模型的最大化，按不同視角劃分不同視圖。在進(jìn)行層次劃分的時(shí)候，視圖產(chǎn)品需要審慎地省略了一些不必要的信息，但這可能帶來(lái)出乎意料的情況，如分析的最后階段才發(fā)現(xiàn)被忽略的信息實(shí)際上對(duì)于理解系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)作至關(guān)重要。因此在進(jìn)行層次模型設(shè)計(jì)時(shí)，需要提前研究什么是重點(diǎn)分析的內(nèi)容，什么是可以簡(jiǎn)要分析甚至忽略，分清主次，以防走偏[2]。

（3）關(guān)系模型是裝備體系的高分辨率描述。其形式化地、完整地考慮了實(shí)際系統(tǒng)的已知屬性及可能假設(shè)，綜合了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系、映射關(guān)系及運(yùn)行過(guò)程中的細(xì)節(jié)描述，如作戰(zhàn)活動(dòng)模型中的“OODA”過(guò)程描述、不同視角間的映射關(guān)系描述、作戰(zhàn)信息流描述等等，就像不同部門的人員用“顯微鏡”觀察網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

在關(guān)系描述之前，必須區(qū)分各類節(jié)點(diǎn)。對(duì)于節(jié)點(diǎn)目前的文獻(xiàn)有不同的理解，辭海對(duì)節(jié)點(diǎn)的解釋為：桁架、框架等結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的相互交接處；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)中，節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)任何支路的終端或網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)或更多支路的互連公共點(diǎn)。作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的概念來(lái)源于美軍，其首先在C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架中提出來(lái)。美軍經(jīng)過(guò)幾個(gè)版本的修訂后，在C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架2.0版本中給出了明確的定義：“Operational node is an entity that produces，consumes，or processes data in performing a role or mission.”即作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)就是在執(zhí)行任務(wù)（或使命）中產(chǎn)生、消耗或者處理數(shù)據(jù)的實(shí)體[3]。

關(guān)系模型涉及兩類節(jié)點(diǎn)：作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)是為達(dá)成某項(xiàng)使命或完成某項(xiàng)任務(wù)，能夠相對(duì)獨(dú)立地產(chǎn)生、消耗或者處理作戰(zhàn)信息的實(shí)體。它本身具有能力、功能屬性、結(jié)構(gòu)屬性等，是作戰(zhàn)體系的組成部分。對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)注點(diǎn)在于各個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)以及為完成作戰(zhàn)任務(wù)必須履行的作戰(zhàn)活動(dòng)，對(duì)節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的關(guān)注點(diǎn)在于作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間的信息交換關(guān)系[4]。系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)與作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，是作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)中的武器裝備部分，根據(jù)不同的層次，可以是小體系、小系統(tǒng)、平臺(tái)、單元等不同形式。對(duì)于單個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的關(guān)注點(diǎn)在于各系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)包含的系統(tǒng)以及各個(gè)系統(tǒng)擁有的功能，對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間關(guān)系的關(guān)注點(diǎn)在于各個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的交互行為及接口。

有了節(jié)點(diǎn)概念以后，可以將裝備體系之中的關(guān)系模型分為具體和抽象兩類。具體的關(guān)系模型是指節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)信息流轉(zhuǎn)而互相連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以在戰(zhàn)略層次進(jìn)行描述，也可以在戰(zhàn)術(shù)層次進(jìn)行描述，不管在哪一層次，均需要把節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)交待清楚，如基于“OODA”的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型；抽象的關(guān)系描述是指不同類型的節(jié)點(diǎn)或者不同視角間的映射關(guān)系描述，如“任務(wù)—能力”關(guān)系描述、“系統(tǒng)—功能”關(guān)系描述、“能力—活動(dòng)”關(guān)系描述、“活動(dòng)—功能”關(guān)系描述、“功能—性能”關(guān)系描述等等。在裝備體系設(shè)計(jì)中，關(guān)系描述是最復(fù)雜的，應(yīng)按需進(jìn)行，具體問(wèn)題具體分析，對(duì)那些有已知結(jié)論的可以不做或少做。

借鑒DOD AF 2.0的8個(gè)視圖的體系結(jié)構(gòu)框架，考慮我軍裝備宏觀論證的裝備體制論證內(nèi)容，以及我國(guó)學(xué)者對(duì)裝備體系視圖產(chǎn)品的研究，裝備體系結(jié)構(gòu)框架的視圖應(yīng)包含：全視圖、作戰(zhàn)視圖、能力視圖、系統(tǒng)視圖、裝備視圖、技術(shù)視圖、編制視圖和經(jīng)費(fèi)結(jié)構(gòu)視圖等8類視圖。

按照總體模型、層次模型、關(guān)系模型它們各自的功能，選擇不同的產(chǎn)品填充到裝備方案開發(fā)過(guò)程的4種描述方式，將裝備體系的設(shè)計(jì)流程轉(zhuǎn)化為視圖產(chǎn)品的生成過(guò)程。本文中將作戰(zhàn)視圖、能力視圖、系統(tǒng)視圖、裝備視圖進(jìn)行分類，結(jié)果如表1所示。

表1 裝備體系結(jié)構(gòu)框架視圖產(chǎn)品劃分

在做產(chǎn)品劃分時(shí)，總體模型中有的是基礎(chǔ)類視圖，有的是結(jié)論性視圖。有的產(chǎn)品不是嚴(yán)格意義的某類模型，如作戰(zhàn)任務(wù)描述，既可以按總體模型生成，也可以按照層次模型生成，具體選擇哪種方式根據(jù)分析問(wèn)題的實(shí)際需要。表1是視圖產(chǎn)品的全集，進(jìn)行裝備體系設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)視圖和產(chǎn)品進(jìn)行選擇和裁剪，本文中使用作戰(zhàn)視圖、能力視圖、系統(tǒng)視圖、裝備視圖的部分產(chǎn)品進(jìn)行裝備體系設(shè)計(jì)方法的說(shuō)明。

3 裝備體系方案開發(fā)具體步驟

根據(jù)裝備體系方案開發(fā)過(guò)程將裝備體系設(shè)計(jì)的具體工作分為3個(gè)步驟，分別是：

（1）裝備體系概要方案生成。從作戰(zhàn)任務(wù)出發(fā)，通過(guò)作戰(zhàn)任務(wù)分析分解，能力與作戰(zhàn)任務(wù)關(guān)系分析，得到能力需求和兵力要求。對(duì)能力需求和兵力組成進(jìn)一步分析，得到裝備體系結(jié)構(gòu)的粗略描述。將上述內(nèi)容歸納總結(jié)，得到裝備體系設(shè)計(jì)的概要方案。

（2）裝備體系方案微觀分析。對(duì)方案中不清晰、拿不準(zhǔn)的地方提出問(wèn)題并梳理。采用層次分析和關(guān)系分析的描述方式，具體是將問(wèn)題分解到相對(duì)微觀的層次，并對(duì)不同層次或者相同層次的內(nèi)容進(jìn)行分析。層次分析描述主要是把握問(wèn)題分析的范圍和粒度；關(guān)系分析描述主要是細(xì)節(jié)的分析，要求還原度高。

（3）裝備體系方案的完善。應(yīng)用各類方法手段如群體決策方法等，將概要方案和微觀分析中的內(nèi)容進(jìn)行綜合與優(yōu)化，得到裝備體系設(shè)計(jì)的目標(biāo)方案如圖1所示。

將表1中的產(chǎn)品應(yīng)用于4種描述方式，產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)上述每個(gè)步驟的描述方式，其內(nèi)容是：

1）總體描述內(nèi)容。對(duì)應(yīng)步驟1，以產(chǎn)品中的基礎(chǔ)類總體模型為主，選取部分層次模型和關(guān)系模型進(jìn)行描述，其目的是為了生成裝備體系概要方案。

2）層次分析描述內(nèi)容。對(duì)應(yīng)步驟2，以產(chǎn)品中的層次模型為主，選取部分總體模型和關(guān)系模型進(jìn)行描述，其目的是將步驟1中提出的問(wèn)題分解到相對(duì)微觀的層次，參照總體描述的內(nèi)容，得到裝備體系分方案。層次分析葉子節(jié)點(diǎn)不展開，有效控制問(wèn)題分解的范圍和粒度。

3）關(guān)系分析描述內(nèi)容。對(duì)應(yīng)步驟2，以產(chǎn)品的關(guān)系模型為主，選取部分總體模型和層次模型進(jìn)行描述，其目的是將步驟1或步驟2中仍存在的問(wèn)題進(jìn)行梳理，按照作戰(zhàn)仿真、作戰(zhàn)建模、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)、實(shí)兵演練等方式對(duì)裝備體系中的細(xì)節(jié)進(jìn)行高還原度的分析，得到裝備體系微觀方案。

4）綜合分析描述內(nèi)容。對(duì)應(yīng)步驟3，以產(chǎn)品中的結(jié)論性總體模型為主，選取部分層次模型和關(guān)系模型進(jìn)行描述，其目的是將前2步中的結(jié)論進(jìn)行綜合集成，形成裝備體系目標(biāo)方案。綜合分析描述是包含了微觀細(xì)節(jié)的總體描述方式，其內(nèi)容可作為裝備體系建設(shè)的宏觀指導(dǎo)。

圖1 基于多視圖建模與綜合微觀分析相結(jié)合的裝備體系設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)多視圖建模與綜合微觀分析相結(jié)合的原理進(jìn)行了分析，提出了3類視圖產(chǎn)品模型，并對(duì)裝備體系結(jié)構(gòu)框架視圖產(chǎn)品按模型進(jìn)行了劃分。在此基礎(chǔ)上，提出了裝備體系設(shè)計(jì)的3個(gè)步驟和4種描述方式，為裝備體系設(shè)計(jì)方案生成過(guò)程的分析奠定基礎(chǔ)。

[1]歐陽(yáng)瑩之.復(fù)雜系統(tǒng)理論基礎(chǔ)[M].上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2002：24-36.

[2]柏戎.武器裝備體系結(jié)構(gòu)建模方法研究[C]//彭廷華，吳朝暉，張浩.第11屆中國(guó)系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)高層論壇論文集，2016：171-175.

[3]C4ISR Architecture Working Group.C4ISR architecture frame-work version 2.0[R].U.S.：Department of Defense，1997.

[4]呂揚(yáng)，熊生龍，丁東.基于作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)分[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2010（05）：149-150.

Research on Multi-view Method of Equipment System Based on Integrated Microscopic Analysis

ZHANG Hao1，2，WU Zhao-hui1，YANG Zheng-yi1，TIAN Bing1，BO Rong3
（1.Naval Academy of Armament，Beijing 100161，China；2.The 92493th Unit of PLA，Huludao Liaoning 125001，China；3.91065 Force，Huludao Liaoning 125001，China）

According to the complexity of weapon equipment system，a method of multi-view of equipment system based on integrated microscopic analysis is proposed.Based on the idea of integrated microscopic analysis，we propose three kinds of view product，and divide the multi-view modeling equipment architecture view products into three types of model，get the concrete steps of the equipment system development plan，lay the foundation for the equipment system design scheme.

equipment system design；multi-view modeling；integrated microscopic analysis

E917

A

1672-545X（2017）07-0223-04

2017-04-13

張浩（1989－），男，河北昌黎人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檠b備發(fā)展戰(zhàn)略方向。