装备需求论证系统柔性设计方法与应用
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1.4 装备需求论证系统建设的形势、任务

1.4.1 装备需求论证系统建设的紧迫性

装备需求论证是装备论证的重要组成部分,也是装备发展建设首要考虑的问题,重点解决“仗怎么打”“装备怎么发展”的问题,突出强调作战需求对装备发展的牵引和推动作用。装备需求论证作为装备发展建设的首要环节,是决定装备发展方向和装备建设质量的重要手段,对于推动武器装备科学化、体系化发展具有重要意义。特别是,随着我军武器装备发展模式由“研制模仿”向“自主创新”的根本转变,如何有效协调作战需要与装备发展的相互关系,科学优化武器装备体系结构组成和能力结构,成为装备发展建设需要解决的关键问题,也是装备需求论证研究的核心问题。装备需求论证的起点是军队的历史使命及武器装备在军队历史使命中的功能定位。装备需求论证的终点是装备作战性能需求。装备作战性能需求是装备研制立项论证的重要组成部分。

装备需求论证系统是指辅助装备需求论证业务人员围绕装备需求论证标准中规定的论证内容,开展论证工作的支撑业务平台。其主要用户为各军兵种装备论证研究机构的论证人员,也包括部分装备需求论证项目管理人员。通过实现装备需求论证业务过程、模型、数据和文档的有效管理与规范,达到提高装备需求论证质量与效率的根本目的。迅速开展装备需求论证系统的研究与建设,形成以装备需求论证系统为支撑的、规范统一的、可相互理解的装备需求论证支撑环境,显得异常迫切,这主要表现在以下4个方面。

1.装备体系复杂亟须借助工具和模型进行分析与管理

武器装备信息化、体系化发展是武器装备发展的必然趋势。装备体系的复杂性也空前提高,表现为体系组成要素众多、体系关系复杂、体系交互多样、体系涌现不确定等特征。深入分析装备体系的复杂性,须要建立相应的体系结构模型、体系行为模型和体系演化模型。装备需求论证的数据需求及数据关系呈几何级增长,装备体系建模、分析与评估的难度空前加大,远远超出了人们仅仅依靠简易工具所能处理的信息数量,亟须构建能够支持装备体系需求建模、分析与评估的论证支持系统,帮助论证人员分析装备体系的复杂性并有效管理装备需求开发的“大数据”管理。

2.论证方法综合集成亟须构建一体化的综合论证系统

随着装备体系复杂性的不断提高,在装备需求论证过程中,往往要综合运用逻辑推理、定性分析、解析计算、仿真实验、体系结构开发等多种方法,才能保证装备需求论证目标的科学合理。由于基本原理的不同,不同的论证方法往往在论证步骤、数据需求和计算复杂度上具有很大差异。例如,基于类比的装备需求分析方法融定性分析与定量计算于一体,由于可类比的因素有限,类比推理过程相对比较简单,其分析过程和分析计算难度相对较小;而基于体系对抗仿真的需求论证方法,则要从仿真设计、仿真数据、仿真模型、仿真实现、结果评估等多个方面进行详细的分析和设计,论证过程复杂,数据需求量大,模型计算要求高,往往难以在短时间内形成论证能力。这就要求:一方面应能够提供支持各类方法运用的工具系统,提高装备需求论证人员利用方法的积极性和工作效率;另一方面要能够将基于各种方法的论证结果进行有机融合。为此,亟须构建一体化的装备需求论证系统,有机梳理不同论证阶段和内容的方法需求,深入分析不同论证方法的过程步骤和数据需求,以统一规范的底层数据结构支持不同论证方法的有机连接,从而形成多种方法支持的装备需求论证业务系统。

3.装备体系联合运用亟须明确区分各军兵种需求论证部门的工作界面

在联合作战条件下,由于武器装备体系对抗成为常态,所以任意装备的需求论证都必然要放置在联合作战的背景下进行分析与评估,才能确保提出的装备需求能够满足未来作战的使命任务需求及其与其他装备之间的联合运用需求。这就要求各军兵种的作战部门与装备部门密切合作,围绕共同的联合作战目标,科学区分武器装备的功能组成和技术指标,有机协调不同军兵种装备之间的铰链关系和协同方式。为此,在装备需求论证中,亟须构建相应的装备需求论证系统,明确不同军兵种需求论证部门的协作方式,区分不同军兵种需求论证部门的论证内容和论证目标,并通过系统底层数据的逻辑关联,实现各领域需求论证信息的一致,进而提高装备需求论证的工作效率。

4.计算机信息系统的蓬勃发展为构建装备需求支持系统提供了技术支撑

随着信息技术的高速发展,各行各业都在通过构建企业级信息系统为自己插上腾飞的翅膀,从而实现业务数量和工作效率的快速提升,以应对迅速变化的市场需求。装备需求论证工作是一个涉及军事、技术等多门学科领域的复杂系统工程,经过多年的研究和实践,无论在理论方面还是在方法方面,都已经基本形成了共识,为进一步规范装备需求论证业务和实现装备需求论证业务的计算机化奠定了基础。因此,借鉴地方企业信息系统在复杂业务建模方面的成功做法,规范装备需求论证业务流程和数据需求,研究探索装备需求论证工作计算机化的技术途径,构建计算机支持的装备需求论证业务系统,顺应了装备需求论证手段建设的时代要求,具有非常积极的现实意义。

1.4.2 影响装备需求论证系统建设的主要因素

有统计表明,约50%的软件项目失败是由需求分析失败引起的。装备需求论证系统作为一种支持装备需求论证业务的应用型软件系统,其建设核心是准确把握系统的需求并进行功能设计。目前,在长期的装备论证实践中,装备论证部门已经构建了一系列装备需求论证的软件和工具,初步实现了计算机化的仿真计算、逻辑推理和评估实验功能,为实现装备需求论证工程化奠定了基础。但是,由于装备需求论证理论与方法体系的不完善、系统应用需求的差异性及软件架构的不一致,因此不能满足相关领域不同部门的应用需求和装备需求论证对象与方法的灵活变化;由于缺乏对装备需求论证全过程、全要素的综合设计和有机集成,因此造成软件的适应性和可扩展性较差,不能满足装备需求论证实践的本质要求。具体地讲,影响装备需求论证系统建设成败的因素主要包括以下6个方面。

(1)装备需求论证方法论的不确定性。基于威胁、基于效果、基于能力的多种论证模式共存,定性分析、定量计算、定性与定量相结合等多种论证方法相辅相成,特点各异,各有优势。相同的论证内容可以采用多种论证方法来实现,不同论证方法的论证步骤、数据需求和计算需求不同,所需要的软件功能需求也不同。

(2)装备需求论证流程的不规范性。装备需求论证的相关标准法规规定了装备需求论证的基本目标和主要内容,但是并未明确装备需求论证的方法步骤及其内容之间的逻辑关系,导致不同的装备需求论证机构往往采用不同的论证过程,规范不同军兵种论证机构的需求论证流程难度较大。

(3)装备需求论证信息资源的异构性。装备需求论证信息资源与装备需求论证方法及其论证流程密切相关。以定性分析为主要手段的论证机构,其信息资源可能往往以描述型的文本资源为主;而以定量分析或仿真实验为主要手段的论证机构,其信息资源多以结构化、半结构化的数据资源为主。另外,由于不同论证机构对装备需求论证方法、过程及其详细程度的要求不同,装备需求论证信息资源在信息资源体系分类、粒度及其逻辑结构等方面都存在明显差异,往往难以共享重用或相互转化。

(4)装备需求论证内容描述的不一致性。我国装备需求论证比较重视装备需求的结果方案,即装备作战性能指标及其取值范围,而对装备需求论证中间过程及其过程产品的关注度不够,导致不同装备需求论证机构对中间产品的描述方式、描述重点、描述结构等方面存在较大差异,影响了装备需求论证系统对装备需求论证过程产品的有效描述。

(5)装备需求论证类型的多样性。我国装备需求论证包括发展战略、规划计划、体制系列和型号等需求论证。不同类型装备需求论证的重点不同,结果方案的描述方式不同,论证方法和手段也不尽相同,构建能够同时满足多样化论证类型要求的装备需求论证系统比较困难。

(6)装备需求论证应用模式的灵活性。根据装备需求论证的准确度和时效性要求,可能形成不同类型的装备需求论证应用模式,既有过程比较完备、分析比较详细的应用模式,也有过程简单、分析比较粗略的应用模式。装备需求论证系统应能够包含装备需求论证的多种应用模式,满足装备需求论证任务的完成要求。

1.4.3 装备需求论证系统建设中存在的困难

装备需求论证系统构建的关键在于综合考虑系统建设的各种制约因素进行系统设计,即通过对装备需求论证业务过程、内容、信息资源和协同方式的全面分析,科学设计装备需求论证系统的功能和结构,从而成为实现装备需求论证系统的基础支撑。

装备需求论证的工程化理论与方法为实现装备需求论证系统提供了有力的理论和方法支撑。但是,由于装备需求论证的工程化理论比较注重流程的规范化和信息资源的规范化,从一定程度上使得装备需求论证系统呈现出“刚性”特征,即装备需求论证系统的功能组成、操作模型和数据模型将具有较低的兼容性与适应性。即使装备需求论证系统建设时经过了周密、近乎完美的考虑,但随着时间的推移和应用的变化依然会表现出不适应性。经过分析,导致这种结果的主要困难包括以下4个方面。

(1)需求模型通用化问题。美军通过体系结构框架定义了作战视图、系统视图、能力视图等的产品形式和内容,为美军开展装备需求论证提供了通用化的需求模型,实现了不同装备需求论证机构之间的相互理解。而我国缺乏相应的权威标准,导致需求模型的通用化程度较低,难以获得装备需求论证机构的广泛认可。

(2)论证流程灵活性问题。构建适应不同类型论证任务与应用模式的辅助工具是装备需求论证系统建设的现实要求。如何针对不同应用需求中流程结构的不确定性,设计不同需求模型的功能模块,研究功能模块之间的组合规则进而实现功能模块的“随需组合”,成为提高装备需求论证系统灵活性必须解决的问题。

(3)信息资源重用化问题。“一次开发,重复使用”是实现装备需求论证信息资源建设的基本目标,如何构建装备需求论证信息资源体系、规范装备需求论证信息资源描述结构和组织管理方式,成为解决装备需求论证信息资源有效共享重用、构建“以数据为中心”的装备需求论证系统的关键。

(4)辅助决策智能化问题。信息技术和人工智能技术的不断成熟,为构建智能化的装备需求论证系统提供了可能。着眼于从烦琐的简单操作中解放论证人员,使论证人员聚焦装备需求论证核心问题。论证人员应充分分析装备需求论证的业务特征和辅助决策需求,研究装备需求论证系统辅助决策的内容及其辅助方式,尽可能提高装备需求论证系统的智能化程度。

1.4.4 装备需求论证系统建设的主要方向

由此可见,装备需求论证系统设计的关键在于解决装备需求论证业务的规范性、系统功能的适应性和系统应用的灵活性,即装备需求论证系统应具备一定的柔性特征,为此,要在系统设计阶段围绕系统柔性需求进行柔性设计。虽然在软件实现层次面向服务的架构(Service Oriented Architecture,SOA)为实现装备需求论证系统的灵活配置提供了技术途径,但是这种配置的灵活性依赖于装备需求论证业务模块组合的灵活性。

本章将重点围绕装备需求论证业务逻辑,研究装备需求论证系统柔性设计的理论与方法,并将其作为装备需求论证系统软件模块柔性组合的基础。装备需求论证系统柔性设计主要包括以下4个方面的问题。

(1)装备需求论证环节模块化设计与建模问题。如何根据装备需求论证业务过程,提取装备需求论证基本环节并进行规范描述与模块构建,解决装备需求模型通用化问题,是构建适应多种应用需求的装备需求论证系统应该首要考虑的问题。

(2)装备需求论证信息资源规范化建模问题。如何构建装备需求论证信息资源体系,规范装备需求论证信息资源描述结构和描述方式,实现装备需求论证信息资源对装备需求模型分析与评估的有效支撑,解决装备需求论证信息资源重用化问题,是装备需求论证系统解决信息资源共享重用问题的关键。

(3)装备需求论证流程柔性设计与建模问题。以装备需求论证基本环节为基础,选择装备需求论证的柔性论证环节并进行柔性化设计,以典型应用模式为牵引提出装备需求论证流程的柔性化设计方法与策略,是装备需求论证系统解决论证流程灵活性问题的技术基础。

(4)装备需求论证信息资源柔性服务问题。针对装备需求论证环节的信息资源需求,改变装备需求论证信息资源的服务方式,增强装备需求论证信息资源的服务效率,是装备需求论证系统满足多样化论证流程信息资源需求与解决辅助决策智能化问题的有效途径。