孫 鵬,孫金標(biāo),陳治湘，曹力杰

(1.空軍指揮學(xué)院,北京 100041;2.中國人民解放軍93656部隊(duì),北京 101100;3.中國人民解放軍93601部隊(duì),山西 大同 037000)

作戰(zhàn)概念來源于對(duì)未來作戰(zhàn)場(chǎng)景的預(yù)想和判斷[1]?？罩兄悄芑鲬?zhàn)概念是一套完備的概念體系,內(nèi)容涵蓋從戰(zhàn)略到戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)各個(gè)層級(jí),具有廣泛的含義。DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)是隨著體系結(jié)構(gòu)框架研究的不斷推廣,美軍在C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架基礎(chǔ)上,頒布的國防部體系結(jié)構(gòu)框架,主要用來指導(dǎo)美國防指揮控制系統(tǒng)及商業(yè)運(yùn)作過程的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2-4]。由于DoDAF具有體系結(jié)構(gòu)開發(fā)頂層的、全面的框架和概念模型,空中智能化作戰(zhàn)概念體系設(shè)計(jì)可以借鑒DoDAF的相關(guān)模型。

1 作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)的總體思路

作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完整的閉合環(huán)路,包括設(shè)計(jì)作戰(zhàn)概念體系框架、構(gòu)造場(chǎng)景、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、場(chǎng)景推演、效能評(píng)估、更新作戰(zhàn)概念體系等。

1.1 設(shè)計(jì)作戰(zhàn)概念體系框架

作戰(zhàn)概念體系框架是作戰(zhàn)概念中各系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系,以及指導(dǎo)作戰(zhàn)設(shè)計(jì)與演化的原則和指南,是系統(tǒng)集成和功能體現(xiàn)的基礎(chǔ)。體系框架的研究,已逐步發(fā)展成為一種新型的系統(tǒng)工程頂層設(shè)計(jì)方法學(xué)。通過對(duì)未來作戰(zhàn)場(chǎng)景的預(yù)想、預(yù)判、思考,提出完備的作戰(zhàn)概念框架,為后續(xù)完善作戰(zhàn)概念提供指導(dǎo)和方向。體系框架開發(fā)可以表述新作戰(zhàn)體系的設(shè)想,能夠應(yīng)用于作戰(zhàn)總體方案的開發(fā)決策,是對(duì)作戰(zhàn)概念體系定性分析的過程。

1.2 構(gòu)造場(chǎng)景

構(gòu)造未來作戰(zhàn)場(chǎng)景,主要用于實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)役等多層次的作戰(zhàn)想定快速構(gòu)建,構(gòu)造作戰(zhàn)場(chǎng)景是對(duì)作戰(zhàn)概念體系框架的具體化,是將抽象問題轉(zhuǎn)換為具體問題的過程。

1.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),就是通過構(gòu)造的作戰(zhàn)場(chǎng)景,設(shè)計(jì)約束實(shí)驗(yàn)條件,設(shè)定實(shí)驗(yàn)指標(biāo),生成作戰(zhàn)體系所需環(huán)境、裝備等的實(shí)驗(yàn)樣本。設(shè)計(jì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),應(yīng)滿足以最少的試驗(yàn)次數(shù)覆蓋最大的實(shí)驗(yàn)空間范圍的需求。

1.4 場(chǎng)景推演

場(chǎng)景推演,就是利用仿真推演程序加載想定,對(duì)各組實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行多次仿真實(shí)驗(yàn)甚至進(jìn)行實(shí)兵演練等,通過規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)流程得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)過程的模擬或仿真。

1.5 效能評(píng)估

效能評(píng)估包括對(duì)作戰(zhàn)概念體系合理性的評(píng)估、對(duì)裝備作戰(zhàn)效能的評(píng)估以及對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理計(jì)算流程評(píng)估等內(nèi)容,通過評(píng)估可進(jìn)行作戰(zhàn)指標(biāo)設(shè)計(jì),進(jìn)而牽引未來作戰(zhàn)需求的提出。

2 基于DoDAF的作戰(zhàn)概念體系框架設(shè)計(jì)流程

作戰(zhàn)概念體系框架設(shè)計(jì)是作者提出作戰(zhàn)概念的第一個(gè)環(huán)節(jié),本文主要基于DoDAF設(shè)計(jì)智能化空中作戰(zhàn)概念體系框架。

2.1 DoDAF2.0模型特點(diǎn)

DoDAF2.0提供了較為具體的8個(gè)視角(ViewPoint),包含58個(gè)模型,模型填充數(shù)據(jù)成為視圖,多個(gè)視圖通過有機(jī)組合構(gòu)成視角,各視角又以適當(dāng)?shù)亩x和組合構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)描述[5-9]。

本文在智能化空中作戰(zhàn)概念體系開發(fā)過程中,建立3個(gè)視角構(gòu)造作戰(zhàn)概念框架。AV全局視角主要確定體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)、意圖和范圍;CV能力視角主要描述體系能力;OV作戰(zhàn)視角主要描述指導(dǎo)作戰(zhàn)所需的任務(wù)、活動(dòng)及作戰(zhàn)要素。

2.2 體系結(jié)構(gòu)框架模型設(shè)計(jì)過程

體系結(jié)構(gòu)的基本實(shí)施步驟為:

Step1 確定體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)、意圖和范圍,形成初始AV-1。

Step2 從疑問詞入手,收集體系結(jié)構(gòu)元數(shù)據(jù),形成AV-2初始綜合字典,當(dāng)AV-2完善后對(duì)AV-1進(jìn)一步細(xì)化。

Step3 依據(jù)AV-2,采用自頂向下,從靜態(tài)到動(dòng)態(tài),從作戰(zhàn)到能力再到系統(tǒng)的原則,構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)視圖。

1)依據(jù)AV-2構(gòu)建概念與構(gòu)想圖,分析系統(tǒng)使命與作戰(zhàn)領(lǐng)域信息,根據(jù)AV-2綜合詞典,確定體系結(jié)構(gòu)中交互的外部系統(tǒng)、參與者或角色,從作戰(zhàn)角度出發(fā)構(gòu)建OV-1高級(jí)作戰(zhàn)概念圖,同時(shí)根據(jù)AV-2分析體系結(jié)構(gòu)能力需求與目標(biāo),構(gòu)建CV-1能力構(gòu)想視圖。

2)構(gòu)建作戰(zhàn)活動(dòng)相關(guān)視圖:分析OV-1,識(shí)別作戰(zhàn)活動(dòng)、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn),確定作戰(zhàn)活動(dòng)關(guān)系以及輸入和輸出信息,構(gòu)建OV-5作戰(zhàn)活動(dòng)模型,確定作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)并構(gòu)建作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)連接描述(OV-2),定義作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)交互消息(OV-3)。

3)構(gòu)建能力分析相關(guān)視圖:根據(jù)能力構(gòu)想及不同作戰(zhàn)活動(dòng)所需能力和相關(guān)約束,以此構(gòu)建能力視圖,確定能力層次(CV-2能力分解視圖),分析能力度量(CV-8能力度量視圖),劃分能力階段(CV-3能力階段視圖)。

3 空中智能化作戰(zhàn)概念體系設(shè)計(jì)

空中智能化作戰(zhàn)概念完整體系結(jié)構(gòu)具備系統(tǒng)總體、作戰(zhàn)活動(dòng)、系統(tǒng)能力3方面要素,與選取的3個(gè)視角模型對(duì)應(yīng),分別為AV全局視角、OV作戰(zhàn)視角、CV能力視角,3個(gè)視角可完整構(gòu)建空中智能化作戰(zhàn)概念。

本文根據(jù)需要構(gòu)建空中智能化作戰(zhàn)概念視圖產(chǎn)品,包括全局架構(gòu)概覽視圖AV-1、全局?jǐn)?shù)據(jù)字典視圖AV-2;OV-1高層作戰(zhàn)概念視圖、OV-2作戰(zhàn)部隊(duì)資源流描述視圖、OV-3作戰(zhàn)資源交互矩陣視圖、OV-4典型組織關(guān)系視圖、OV-5a作戰(zhàn)活動(dòng)組分解視圖;CV-1能力構(gòu)想視圖、CV-2能力分解視圖、CV-3能力規(guī)劃視圖、CV-8能力度量視圖。通過各個(gè)視圖的組合反映空中智能化作戰(zhàn)概念。

本課題開發(fā)順序?yàn)?一是確定作戰(zhàn)體系。OV-1是作戰(zhàn)概念的高層次圖形和文本描述,重點(diǎn)描述體系使命和節(jié)點(diǎn)部署;二是明確各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間的指揮關(guān)系。OV-4重點(diǎn)描述作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間的指揮層次和隸屬、協(xié)同關(guān)系;三是描述體系作戰(zhàn)過程,OV-5a重點(diǎn)描述體系作戰(zhàn)流程;四是確定體系作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系和信息交互,OV-2、OV-3根據(jù)體系動(dòng)態(tài)模型描述作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間的信息連接關(guān)系,重點(diǎn)反映作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)中指揮控制流和信息流的關(guān)系;五是確定作戰(zhàn)概念所需作戰(zhàn)能力。CV-1重點(diǎn)描述未來智能化空中作戰(zhàn)概念能力構(gòu)想,CV-2、CV-3、CV-8具體描述作戰(zhàn)能力分解、規(guī)劃及度量;六是形成全局作戰(zhàn)概念架構(gòu)。AV-1、AV-2形成作戰(zhàn)概念框架概覽及數(shù)據(jù)字典。

3.1 作戰(zhàn)視角

從智能化發(fā)展角度預(yù)測(cè)未來空中的智能化作戰(zhàn)場(chǎng)景,根據(jù)作戰(zhàn)樣式區(qū)分為空對(duì)空智能化作戰(zhàn)與空對(duì)面智能化作戰(zhàn)兩類,每一類又根據(jù)智能化技術(shù)的發(fā)展程度不同區(qū)分為有人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)以及無人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)。作戰(zhàn)要素分為有人化作戰(zhàn)單元、無人化作戰(zhàn)單元、空中保障單元、星載保障單元、地面保障單元，可形成OV-1高層作戰(zhàn)概念視圖,如圖1所示。

根據(jù)參戰(zhàn)要素作戰(zhàn)任務(wù),得到OV-5a作戰(zhàn)活動(dòng)組分解視圖,如圖2所示。

根據(jù)參與作戰(zhàn)的各要素,形成OV-2作戰(zhàn)單位關(guān)系視圖，如圖3所示。

根據(jù)作戰(zhàn)過程中的資源流轉(zhuǎn),可將作戰(zhàn)過程中的信息數(shù)據(jù)區(qū)分為態(tài)勢(shì)信息、目標(biāo)識(shí)別信息、決策信息、任務(wù)分配信息、目標(biāo)定位信息、火力引導(dǎo)信息、開火指令信息等。分別對(duì)有人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同、無人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同分別建立OV-2作戰(zhàn)資源流描述視圖,如圖4、5所示。

圖1 OV-1高層作戰(zhàn)概念圖

圖2 OV-5a作戰(zhàn)活動(dòng)組分解視圖

圖3 OV-2作戰(zhàn)單位關(guān)系視圖

在建立OV-2資源流描述視圖的同時(shí)，還可生成OV-3作戰(zhàn)資源交互矩陣。

根據(jù)未來空中智能化作戰(zhàn)場(chǎng)景,建立OV-4典型組織關(guān)系視圖,如圖6所示。

圖4 OV-2有人-無人協(xié)同資源流描述視圖

圖5 OV-2無人-無人協(xié)同資源流描述視圖

3.2 能力視角

能力視角體現(xiàn)未來智能化空中作戰(zhàn)的能力需求。根據(jù)空中智能化作戰(zhàn)發(fā)展周期,建立CV-1能力構(gòu)想視圖,如圖7所示。

預(yù)計(jì)空中智能化作戰(zhàn)經(jīng)歷弱智能、強(qiáng)智能、超強(qiáng)智能三個(gè)典型周期[10],分別對(duì)應(yīng)所需的作戰(zhàn)能力,因此分別建立智能要素參與輔助決策能力需求、有人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)能力需求、無人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)能力需求，形成CV-2能力分解視圖如圖8、9、10所示。

根據(jù)不同階段的完成期限,還可以建立CV-3能力規(guī)劃矩陣,如表1所示。

根據(jù)CV-2能力分解視圖,同時(shí)可以建立CV-8能力度量矩陣,如表2所示。

表1 CV-3能力規(guī)劃矩陣

表2 CV-8能力度量矩陣

圖6 OV-4典型組織關(guān)系視圖

圖7 CV-1能力構(gòu)想視圖

圖8 CV-2智能要素參與輔助決策能力分解視圖

3.3 全局視角

綜合建立的各作戰(zhàn)視角視圖及能力視角視圖,完善全局視角視圖,主要包括AV-1全局架構(gòu)概覽視圖以及AV-2全局?jǐn)?shù)據(jù)字典視圖,如表3、表4所示。

圖9 CV-2有人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同能力分解視圖

表3 AV-1全局架構(gòu)概覽視圖

表4 全局?jǐn)?shù)據(jù)字典視圖

圖10 CV-2無人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同能力分解視圖

通過對(duì)智能化空中作戰(zhàn)的DoDAF模型設(shè)計(jì),可從概念框架角度對(duì)未來空中智能化作戰(zhàn)進(jìn)行客觀描繪。

4 結(jié)束語

本文提出了一種作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)的新思路,介紹了美軍DoDAF模型的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì)過程,提出了利用DoDAF模型構(gòu)造空中智能化作戰(zhàn)概念體系設(shè)計(jì)的方法和流程。空中智能化作戰(zhàn)概念體系結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)是空中智能化作戰(zhàn)概念研究的基礎(chǔ)和基本出發(fā)點(diǎn),可為后續(xù)進(jìn)行空對(duì)空智能化作戰(zhàn)概念及空對(duì)面智能化作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ),具有一定的理論指導(dǎo)意義。