簡(jiǎn)平，熊偉，劉德生

(航天工程大學(xué) 復(fù)雜電子系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，北京 101416)

0 引言

著名科學(xué)家錢學(xué)森曾經(jīng)指出，現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)呈現(xiàn)出相互依賴、相互促進(jìn)的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)把科學(xué)技術(shù)作為一個(gè)整體系統(tǒng)來(lái)研究[1-2]。技術(shù)體系是描述技術(shù)的組成結(jié)構(gòu)、發(fā)展演化的規(guī)范架構(gòu)。在軍事領(lǐng)域，裝備技術(shù)體系是武器裝備建設(shè)的重要基礎(chǔ)，是推動(dòng)信息化建設(shè)和新軍事變革的重要力量，世界主要軍事強(qiáng)國(guó)高度關(guān)注裝備技術(shù)體系的發(fā)展和應(yīng)用。裝備技術(shù)體系論證設(shè)計(jì)研究主要集中在技術(shù)體系結(jié)構(gòu)研究和體系結(jié)構(gòu)框架研究2方面，最早源于1991年美軍針對(duì)C4I系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展提出了技術(shù)參考模型TRM，1993年以TRM為基礎(chǔ)開發(fā)制定了《信息管理技術(shù)體系結(jié)構(gòu)框架》，將其確定為國(guó)防部信息系統(tǒng)集成的唯一框架，隨后發(fā)布了《聯(lián)合技術(shù)體系結(jié)構(gòu)》1.0版，用于指導(dǎo)和規(guī)范系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，并分別于1996年、1997年、2004年、2007年、2009年頒布了《C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架》(Command Control Communication Computer Intelligence Surveillance Reconnaissance Architecture Framework)1.0版和2.0版，《國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架》(Department of Defense Architecture Framework，DoDAF)1.0[3]，DoDAF 1.5[4]，DoDAF 2.0[5]，從多視圖的角度指導(dǎo)裝備技術(shù)體系的論證分析，這些體系結(jié)構(gòu)框架只給出了體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)列表視圖TV-1和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)視圖TV-2 2種描述裝備技術(shù)體系的視圖模型。國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者參考美軍體系結(jié)構(gòu)框架開展了技術(shù)體系概念、構(gòu)建要素和構(gòu)建框架等理論和方法進(jìn)行了有益的探索研究[6-9]，對(duì)于面向未來(lái)作戰(zhàn)需求的裝備技術(shù)要素如何確定、技術(shù)體系如何構(gòu)建和技術(shù)體系成果如何表示等裝備技術(shù)體系關(guān)鍵問題還需進(jìn)一步深入研究。

軍事能力需求是裝備技術(shù)體系設(shè)計(jì)論證的邏輯起點(diǎn)，“現(xiàn)有什么能為、需要什么能力和發(fā)展什么能力”是指導(dǎo)武器裝備體系建設(shè)和推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的基本原則，它要求武器裝備體系建設(shè)及其技術(shù)發(fā)展既要充分利用現(xiàn)有武器裝備，又要滿足在未來(lái)作戰(zhàn)條件下的能力需求[10-11]。能力空間是指在特定使命任務(wù)下裝備體系能力集合及其能力之間的關(guān)系；能力縫隙，是指為達(dá)到預(yù)期的作戰(zhàn)效果，在規(guī)定的作戰(zhàn)條件和標(biāo)準(zhǔn)下采用一些手段和方法實(shí)施一系列作戰(zhàn)任務(wù)中所表現(xiàn)出的能力缺失和不足，發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)能力縫隙是裝備體系建設(shè)和技術(shù)發(fā)展核心問題[12]。為此，本文從裝備體系能力需求空間和能力縫隙的角度出發(fā)，研究提出裝備技術(shù)體系論證分析的基本框架模型和方法流程，為構(gòu)建滿足使命任務(wù)和能力需求、符合實(shí)際的裝備技術(shù)體系提供參考。

1 裝備技術(shù)體系概念內(nèi)涵

裝備技術(shù)體系是指為滿足多樣化、多層次能力需求和裝備需求，由各項(xiàng)技術(shù)組成的、具有層次結(jié)構(gòu)和體系特征的技術(shù)集合，其核心是技術(shù)及技術(shù)之間的關(guān)系[13-14]。裝備技術(shù)體系源于裝備體系，技術(shù)體系構(gòu)建的目標(biāo)是滿足裝備體系的能力需求和使命任務(wù)要求，可見，裝備技術(shù)體系是武器裝備體系建設(shè)的重要基礎(chǔ)，是形成體系能力的關(guān)鍵核心要素，具有自適應(yīng)性、整體目標(biāo)性、層次關(guān)聯(lián)性、發(fā)展演化和涌現(xiàn)性等特點(diǎn)[15]。武器裝備體系建設(shè)和技術(shù)發(fā)展最核心的問題是找出武器裝備體系的現(xiàn)有能力與目標(biāo)能力之間的差距，并分析影響差距的關(guān)鍵因素，而能力縫隙是裝備體系的現(xiàn)有能力與其在特定的條件下完成未來(lái)作戰(zhàn)任所需目標(biāo)能力之間的差距的度量。

從技術(shù)體系構(gòu)建需求和體系能力形成機(jī)理兩方面分析，面向需求的能力縫隙彌補(bǔ)和關(guān)鍵裝備技術(shù)突破是驅(qū)動(dòng)裝備體系建設(shè)發(fā)展兩大核心要素，這三者之間的邏輯支撐關(guān)系可用圖1表示。一是從技術(shù)體系構(gòu)建需求看，裝備體系及其構(gòu)成要素由各項(xiàng)技術(shù)支撐，各項(xiàng)技術(shù)形成了緊密聯(lián)系的裝備技術(shù)體系，裝備技術(shù)體系中的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)需求滿足、體系能力的提高有重要的影響，因此要基于未來(lái)體系多樣化、多層次的能力需求來(lái)確定發(fā)展什么裝備技術(shù)、如何發(fā)展技術(shù)。這即體現(xiàn)為“需求牽引裝備技術(shù)的發(fā)展”；二是從體系能力形成機(jī)理看，裝備體系能力是由各體系要素所具備的能力進(jìn)行聚合形成的整體作戰(zhàn)能力，裝備體系能力的形成具有明顯的“木桶理論”，即任一體系要素能力的缺失而形成能力縫隙都會(huì)導(dǎo)致體系整體能力的下滑，因此要提升體系整體能力就必須有針對(duì)性地體系化規(guī)劃發(fā)展核心關(guān)鍵裝備技術(shù)，彌補(bǔ)能力縫隙的短板弱項(xiàng)。這即體現(xiàn)為“技術(shù)推動(dòng)體系能力的建設(shè)”。

圖1 能力縫隙、裝備體系和關(guān)鍵技術(shù)之間的關(guān)系圖Fig.1 Relations of capability space,capability cap and key technic

2 基于能力空間和能力縫隙的裝備技術(shù)體系構(gòu)建框架

“現(xiàn)有什么能力、需要什么能力和發(fā)展什么能力”是指導(dǎo)裝備體系建設(shè)的基本原則，“現(xiàn)有什么技術(shù)、需要什么技術(shù)和發(fā)展什么技術(shù)”能為裝備體系建設(shè)的重要支撐，裝備體系建設(shè)是由一系列關(guān)鍵裝備技術(shù)(技術(shù)體系)的研究攻關(guān)和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用等環(huán)節(jié)構(gòu)成，由此可見，“現(xiàn)有什么技術(shù)、需要什么技術(shù)和發(fā)展什么技術(shù)”等技術(shù)體系論證分析問題的目標(biāo)是服務(wù)于裝備體系建設(shè)發(fā)展，來(lái)源是體系能力需求和能力縫隙，為此，本文建立了基于能力縫隙的技術(shù)體系論證分析基本框架(如圖2所示)，提出了以現(xiàn)有能力分析、目標(biāo)能力分析、能力縫隙評(píng)價(jià)、能力-裝備-技術(shù)映射、技術(shù)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建等為主要內(nèi)容的技術(shù)體系論證分析基本過程，通過分析裝備體系的能力縫隙，構(gòu)建與之對(duì)應(yīng)的裝備技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，形成裝備技術(shù)體系的發(fā)展戰(zhàn)略和路線圖，指導(dǎo)現(xiàn)有技術(shù)體系和裝備體系的發(fā)展與優(yōu)化。

3 裝備技術(shù)體系構(gòu)建方法流程

根據(jù)基于能力空間和能力縫隙的裝備技術(shù)體系構(gòu)建總體框架，具體方法流程如下：

3.1 裝備體系現(xiàn)有能力分析

依據(jù)現(xiàn)有裝備體系的組成與結(jié)構(gòu)，從單個(gè)裝備的關(guān)鍵指標(biāo)自下而上地分析裝備體系現(xiàn)有能力，構(gòu)建裝備體系現(xiàn)有能力空間。

裝備體系是由一系列裝備系統(tǒng)組成的有機(jī)整體，而裝備系統(tǒng)能力由裝備部件的多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)來(lái)支持。因此，裝備體系現(xiàn)有能力分析是以現(xiàn)有武器裝備的關(guān)鍵指標(biāo)為起點(diǎn)，從裝備的關(guān)鍵指標(biāo)到單個(gè)武器裝備能力，之后到裝備體系能力的一個(gè)自底向上的分析過程，如圖3所示。

3.2 裝備體系目標(biāo)能力分析

在聯(lián)合作戰(zhàn)概念、特定作戰(zhàn)環(huán)境和條件下，從作戰(zhàn)使命分析開始，到作戰(zhàn)任務(wù)分解，自頂向下地分析裝備體系的能力需求，構(gòu)建目標(biāo)能力空間。

裝備體系目標(biāo)能力分析核心環(huán)節(jié)包括作戰(zhàn)任務(wù)需求分析和體系能力需求分析，其基本思路如圖4所示。作戰(zhàn)任務(wù)需求分析主要解決裝備體系需“完成哪些任務(wù)、如何完成任務(wù)”的問題，旨在明確完成預(yù)期作戰(zhàn)使命的作戰(zhàn)任務(wù)、條件和標(biāo)準(zhǔn)，形成作戰(zhàn)任務(wù)清單，包括確定作戰(zhàn)使命-任務(wù)分解、作戰(zhàn)活動(dòng)分析等內(nèi)容。體系能力需求生成是解決裝備體系“完成作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)參戰(zhàn)人員和裝備/系統(tǒng)必須具備什么樣的能力”的問題，以作戰(zhàn)任務(wù)需求分析中確定的作戰(zhàn)任務(wù)為依據(jù)，結(jié)合假想對(duì)手的作戰(zhàn)能力范圍，確定完成作戰(zhàn)任務(wù)的體系能力需求，形成作戰(zhàn)能力清單。這個(gè)過程也可以理解為作戰(zhàn)任務(wù)到作戰(zhàn)能力的映射過程。具體包括任務(wù)-能力分解、能力指標(biāo)分析等活動(dòng)。

3.3 裝備體系能力縫隙分析

裝備體系能力縫隙分析是“由頂向下”的能力開發(fā)與“由底向上”集成匯合進(jìn)行能力差距的比較和評(píng)價(jià)，即是對(duì)現(xiàn)有能力空間和目標(biāo)能力空間進(jìn)行分析對(duì)比，評(píng)價(jià)裝備體系的能力縫隙。能力縫隙分析通過對(duì)能力需求及裝備能力的分析，評(píng)估能力縫隙的大小，按照作戰(zhàn)能力提升情況進(jìn)行裝備發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃的制訂和裝備關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)裝備體系能力的優(yōu)化，可以為裝備建設(shè)和關(guān)鍵技術(shù)體系論證的實(shí)踐活動(dòng)提供指導(dǎo)。裝備體系能力縫隙分析的主要環(huán)節(jié)包括能力縫隙發(fā)展、能力縫隙度量和能力縫隙彌補(bǔ)等3個(gè)環(huán)節(jié)，如圖5所示。

圖2 基于能力縫隙裝備技術(shù)體系構(gòu)建總體框架Fig.2 Basic framework of technology system demonstration based on capability gap

圖3 裝備體系現(xiàn)有能力分析思路Fig.3 Analysis of the existing capability of equipment system

圖4 裝備體系目標(biāo)能力分析思路Fig.4 Analysis of the target capability of equipment system

圖5 裝備體系能力縫隙分析思路Fig.5 Analysis of the capability gap of equipment system

(1) 能力縫隙發(fā)現(xiàn)

在獲取能力需求指標(biāo)的基礎(chǔ)上，探索確定能力縫隙存在的能力缺項(xiàng)及其影響因素，獲取對(duì)能力有重要影響的條件(參數(shù))，得到對(duì)裝備體系能力縫隙的總體認(rèn)識(shí)。

(2) 能力縫隙度量

根據(jù)能力縫隙的影響因素，構(gòu)建裝備體系的能力縫隙向量，明確能力縫隙向量各元素的量化方法，由此給出體系能力縫隙的度量模型。

(3) 能力縫隙彌補(bǔ)分析

以體系能力需求為目標(biāo)，分析確定體系能力提高的裝備系統(tǒng)解決方案及其技術(shù)體系方案，達(dá)到體系能力縫隙彌補(bǔ)的目的。

3.4 能力-裝備-技術(shù)映射關(guān)系分析

根據(jù)能力需求和能力縫隙，分析確定需要發(fā)展的裝備系統(tǒng)，初步構(gòu)建能力與裝備映射關(guān)系，論證提出裝備體系各技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)等技術(shù)清單，在此基礎(chǔ)上分析裝備與技術(shù)映射關(guān)系、能力與技術(shù)映射關(guān)系。

技術(shù)體系需求來(lái)源于作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)能力、裝備體系等需求，作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求、裝備體系需求、裝備技術(shù)需求具有本質(zhì)的一致性，是分別從任務(wù)域、能力域、裝備域和技術(shù)域?qū)w系需求的描述。建立作戰(zhàn)任務(wù)需求，作戰(zhàn)能力需求、裝備體系需求和裝備技術(shù)需求之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是確保這4項(xiàng)需求一致性的關(guān)鍵，也是提高裝備體系論證科學(xué)性的重要支撐。QFD(quality function deployment)方法是一種用戶需求驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)化分析方法，通過構(gòu)建作戰(zhàn)任務(wù)-作戰(zhàn)能力質(zhì)量屋，分析作戰(zhàn)任務(wù)需求、作戰(zhàn)能力需求、裝備體系需求、裝備技術(shù)之間的映射關(guān)系，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)清單中明確的作戰(zhàn)任務(wù)需求確定作戰(zhàn)能力需求，進(jìn)而確定裝備體系功能需求和裝備體系需求，最終明確技術(shù)體系需求，如圖6所示。

3.5 技術(shù)體系結(jié)構(gòu)視圖模型構(gòu)建

以初步構(gòu)建的能力-裝備-技術(shù)映射關(guān)系為基礎(chǔ)，以能力縫隙彌補(bǔ)為目標(biāo)，借鑒DoDAF框架理論，采用多視圖的體系結(jié)構(gòu)方法構(gòu)建裝備技術(shù)體系結(jié)構(gòu)視圖框架及模型，用于指導(dǎo)技術(shù)體系發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃論證。其基本思路如圖7所示。

在構(gòu)建技術(shù)體系結(jié)構(gòu)視圖模型過程中，對(duì)原有技術(shù)視圖進(jìn)行擴(kuò)展，加入技術(shù)體系屬性構(gòu)成、內(nèi)外關(guān)系、技術(shù)評(píng)價(jià)和發(fā)展構(gòu)想等技術(shù)體系構(gòu)建基本要素，形成包括技術(shù)組成視圖TV-1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系視圖TV-2、技術(shù)與能力映射視圖TV-3、技術(shù)與裝備映射視圖TV-4、技術(shù)評(píng)價(jià)視圖TV-5和技術(shù)發(fā)展路線視圖TV-6等視圖模型為核心技術(shù)體系結(jié)構(gòu)建?？蚣?，如圖8所示。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備技術(shù)體系進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，在傳統(tǒng)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，引入技術(shù)先進(jìn)性和緊迫性評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用技術(shù)評(píng)價(jià)視圖TV-5對(duì)所構(gòu)建的技術(shù)體系的技術(shù)能力和狀態(tài)進(jìn)行定性與定量分析。技術(shù)評(píng)價(jià)視圖TV-5主要針對(duì)技術(shù)體系中最底層的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)應(yīng)的每一個(gè)技術(shù)問題，將本技術(shù)目前的技術(shù)狀態(tài)與國(guó)外的技術(shù)狀態(tài)對(duì)標(biāo)，結(jié)合國(guó)內(nèi)技術(shù)需求，對(duì)技術(shù)成熟度、先進(jìn)性和緊迫性進(jìn)行系統(tǒng)梳理和評(píng)估，并給出定量等級(jí)，如表1所示。

圖6 能力-裝備-技術(shù)映射關(guān)系分析思路Fig.6 Analysis of the mapping relationship between capability,equipment and technology

圖7 技術(shù)體系結(jié)構(gòu)視圖分析思路Fig.7 Analysis of technical architecture view

表1 技術(shù)評(píng)價(jià)視圖TV-5示意Table 1 Technical evaluation view TV-5

4 結(jié)束語(yǔ)

裝備技術(shù)具有投資風(fēng)險(xiǎn)高、實(shí)現(xiàn)難度大、多學(xué)科交叉、顛覆性與創(chuàng)新性強(qiáng)等特點(diǎn)，如何從使命任務(wù)和體系能力的角度出發(fā)科學(xué)分析裝備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、論證裝備技術(shù)的技術(shù)體系、提出裝備技術(shù)的發(fā)展路線與應(yīng)用模式，是科學(xué)發(fā)展和高效應(yīng)用裝備技術(shù)的重要保證。本文提出的基于能力空間和能力縫隙的論證分析方法能夠?yàn)槊嫦蚴姑蝿?wù)和能力需求的裝備技術(shù)體系構(gòu)建提供一種行之有效的方法途徑，后續(xù)將對(duì)能力縫隙模型、技術(shù)體系結(jié)構(gòu)視圖模型和技術(shù)評(píng)價(jià)模型等論證分析模型進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步完善裝備技術(shù)體系論證分析方法，支撐典型裝備技術(shù)體系論證。