【深度】空基平台信息化装备研发能力建设规划方法研究

From 学术plus 学术plus 2019-03-28

今日荐文

今日荐文的作者为中国电子科学研究院专家霍伟。本篇节选自论文《空基平台信息化装备研发能力建设规划方法研究》，发表于《中国电子科学研究院学报》第13卷第1期。

摘要：分析了空基平台信息化装备的特点和空基平台信息化装备研发能力建设面临的问题，提出了采用DoDAF2.0体系结构框架进行研发能力建设规划的思路，并对空基平台信息化装备的能力建设规划进行了具体建模，解决能力建设规划本身及其与能力建设项目、能力环境之间关系问题。进而对体系结构框架对我国研发能力建设规划、行业研发能力互操作性中可发挥的作用进行了探讨。

关键词: 空基平台；能力建设；信息化装备；体系结构框架； DoDAF2.0

1 概述

以信息技术为主的高新技术在军事领域的广泛应用，战争形态正在向信息化的方向发展[1]，信息化成为未来战争的基本特征，信息越来越成为未来军队战斗力的关键性要素[2]。基于这一认识，世界各国武器装备建设，由工业时代的机械化装备正在快速向信息时代的信息化装备过渡。

信息化作战装备根据部署方式不同，可分为陆基平台类、海基平台类、空基平台类和天基平台类装备。空基平台类装备通常以飞行器和浮空平台为载体，信息技术含量高，信息技术对装备性能的提高及对其使用、操纵、指挥起主导作用，其搭载承担多种作战任务的任务系统，具有信息探测、传输、处理、控制、制导、对抗等多种功能。空基平台信息化装备是现代战争中夺取制空权取得作战主动权的关键，已成为现代化战争中的主角。典型的空基平台类信息化装备包括预警机（E-3、E-2、A-50等）、先进战斗机（F-22、F-35、F-16等）、电子战飞机（EA-6B、EA-18G、EC-130H等）、无人机（全球鹰）、平流层飞艇等。

在空基平台信息化装备中，信息技术大量使用，给装备的设计、集成和试验环境提出很高的要求，同时由于信息技术的不断变革，装备不断升级改进、更新换代，给相应研发环境的建设不断提出新的要求。研发能力环境是空基平台信息化装备不断发展的基础，如何适应装备的特征和信息化作战的要求，有序、高效、合理的进行空基平台信息化装备研发能力建设是一项需要解决的重要问题。

目前，我国信息化装备的研发能力建设一般由具体项目提出建设需求，由建设规划人员、建设人员依据个人经验开展建设，未形成规范化的规划方法。以体系化的思想，利用体系结构框架相关工具手段来描述研发能力建设规划的研究极少。为此，为本文首次提出了一种基于DoDAF2.0（国防部体系结构框架2.0）的空基平台信息化装备研发能力建设规划方法，并给出了空基平台信息化装备研发能力建设的具体实例。本方法可推广至其他领域能力建设规划研究中。

2 空基平台信息化装备的特点

从研发能力建设角度，总结空基平台信息化装备的主要特点如下：

1）装备研制难度大：空基平台信息化装备信息技术高度密集，功能众多，内部分系统、设备组成复杂，设计、集成难度大，研发环境要求高。

2）装备发展快：由于信息技术飞速发展，空基平台信息化装备升级改进快，装备发展成谱系，相应研发支撑环境不断演进。

3）装备使用体系性强：空基平台信息化装备作为体系作战的重要节点或核心节点，与外平台交联紧密，需接入、处理、传输多种信息，研发环境规模大。

3 空基平台信息化装备研发能力建设面临的挑战

由于空基平台信息化装备存在的研制难度大、装备发展快、装备使用体系性强的特点，空基平台信息化装备研发能力建设面临如下挑战：

1）空基平台信息化装备研发涉及到体系、需求、总体、软件、结构、电磁、五性、综保、工艺等多个专业，能力环境建设同样需要成体系；

2）由于信息技术的发展带来装备不断的发展优化，多个项目处于升级改进、预研论证、演示验证、工程研制、使用保障等不同阶段，研发能力建设需要同时满足多种装备不同阶段的需求；

3）空基平台信息化装备使用体系性强，研发环境经常需要考虑建设体系级协同的研发能力，同时由于研制难度大，相应的研发能力建设规模大、投资大，故需要考虑时间、投资、项目等多方面因素，循序渐进；

4）空基平台信息化装备的研制涉及到多个单位，而多个单位的研发环境统筹不足，建设标准化不一，互操作性差。

因此，空基平台信息化装备研发能力建设本身就是一项典型的系统工程项目，需要采用体系化的方法开展建设规划。

4 研发能力建设规划的体系化方法

4.1体系化方法选择

美国国防部为了领导美军实现从基于威胁(thread-based)向基于能力(capability-based)的战略转型[3-4]，需要一种成体系的、可重复的管理方法，并运用复杂系统和服务来完成其复杂联合使命，DoDAF就是在这种需求背景下产生的。DoDAF是体系结构开发的顶层、全面的框架和概念模型，通过一系列视图产品的定义分别从不同角度描述系统体系结构的构建和发展，力图以统一的模型描述武器装备需求，是把作战需求落实到系统实现的重要手段。

目前，DoDAF已从1.0版、1.5版更新到2.0版。2004年2月19日，美国国防部正式颁布《DoDAF1.0》。主要理论是：系统体系结构可以从作战应用、系统实现和技术标准3个视角进行观察描述与分析，其结果分别形成作战视图（OV）、系统视图（SV）和技术标准视图（TV）。2007年4月23日，美国国防部正式颁布《DoDAF1.5》。利用网络中心战（NCW）的基本概念改造DoDAF，并充分吸收先进技术；更加强调体系结构数据而不是产品，引入了联盟体系结构概念；将核心体系结构数据模型（CADM）作为DoDAF不可缺少的一部分。2009年5月，美国国防部颁布《DoDAF2.0》。其体系结构开发过程从以产品为中心转向以数据为中心，将三大视图（作战、系统和技术标准）转变为多个特定的视角[5]。

DoDAF作为通用的体系结构框架，具有通用性，可用来描述各类体系级产品。上文提到，DoDAF体系结构框架用于描述“装备”，实际上，研发环境可以理解为也是一种装备，可以采用DoDAF体系结构框架来描述、规划研发能力建设，尤其是DoDAF2.0体系结构框架对研发能力建设规划适用性很强。

4.2采用DoDAF2.0进行研发能力建设规划的优势

DoDAF2.0将三大视图（作战、系统和技术标准）转变为多个特定的视角，相对DoDAF1.5，主要变化如下图所示[6]。

图1 DoDAF2.0相对DoDAF1.5的主要变化

DoDAF2.0体系结构框架是用于研发能力建设规划的理想方法，主要优势如下：

研发能力建设规划的核心是如何合理、有序的发展武器装备研发的能力。DoDAF发展到2.0版本，目的是使美国国防部领导美军实现从基于威胁(thread-based)向基于能力(capability-based)的战略转型，核心关注的焦点也是能力。DoDAF2.0提供的方法用于描述武器装备研发能力建设规划具有天然的优势。

DoDAF2.0提供8种视角，分别是全视角、数据与信息视角、标准视角、能力视角、作战视角、服务视角、系统视角、项目视角（PV,Project Viewpoint）。其中，能力视角、项目视角为新增视角，十分适用于用来开展武器装备研发能力建设规划。DoDAF2.0多个视角的组合更利于描述系统、服务、项目如何完成复杂作战活动，而武器装备能力建设需要解决的重要问题就是研发环境（系统）如何发展、如何对具体项目进行支撑。

5 空基平台信息化装备研发能力规划

DoDAF2.0体系结构框架提供了8种视角，在进行具体体系结构描述时可根据需要进行剪裁。空基平台信息化装备研发能力规划重点关注的核心是“能力”、“项目”、“环境”和科研活动。在利用DoDAF2.0进行规划论证时重点使用能力视角（CV,Capability Viewpoint）、项目视角（Project Viewpoint）、系统视角（SV,Systems Viewpoint），具体视角选择和用途如下。

表1 视角的选择及用途

5.1能力视角模型（CV）

研发能力构想（CV-1）

提供2025年前，空基信息化装备研制、试验、训练、作战支持、装备保障一体的综合化支撑能力。

研发能力分类（CV-2）

空基信息化装备研发能力共包括6大能力40项子能力，如下图所示。

图2 空基信息化装备研发能力体系

能力阶段划分（CV-3）

空基信息化装备研发能力中的每项能力按照如下规则进行能力分级定义。

L0：尚无此能力

L1：能够开展工作尚无工具/系统

L2：具备一定的开展工作的工具/系统，但很不完善或不够用

L3：具备较好的工具/系统用来开展工作，需要进一步完善

L4：所具备的工具/系统能够较好的用来开展工作，且通用，能够较好的支撑多型号/多项任务的开展

L5：能够很好的支撑空基信息系统领域相关工作，工具/系统先进

对于具体的能力分级定义，可根据需要在分级定义中进行进一步具体说明，例如，系统架构能力L3可进一步定义为：具备较好的环境开展综合化、一体化架构研究，且可支持无人、有人空基信息化平台的技术研究和项目研制等。

通过表格的形式对各能力的建设实施进行分阶段规划，采用L0-L5识别能力增量。限于篇幅，下表中采用图2中的系统研制能力-总体设计中的七项子能力、综合试验能力中的四项子能力进行举例说明，以下其他内容与此相同。

表2 能力建设分阶段规划

系统研制能力、综合试验能力的当前能力水平见2017年列所示；2020年，系统架构设计研究能力、软件测试评估能力需要到达先进水平，跨度较大，需要加强相关的能力建设投入；2025年，5项子能力达到四级水平，6项能力需要到达五级水平。

能力与作战活动映射（CV-6）

在本章节中，“作战活动”可以理解为装备研制的科研环节。空基平台信息化装备科研环节可分为系统论证、方案设计、详细设计、系统投产、系统集成、系统试飞、交付使用7个环节。系统研制能力、综合试验能力与作战活动映射如下，其中行代表能力、列代表活动。

表3 能力与作战活动映射

由上表可见，系统总体设计能力中的7项子能力在系统论证、方案设计、详细设计活动中起作用；系统集成活动中涉及到架构设计、集成、测评相关的4项能力；系统试飞需要综合试飞能力、系统与软件测评能力的支持；交付使用后对于装备保障过程中问题分析定位需要系统集成、系统测评、软件测评3项能力的支持。

5.2项目视角模型（PV）

项目与组织关系（PV-1）

本文讨论的空基平台信息化装备研发能力建设以单一科研院所研发能力建设为背景，相关能力建设项目的实施组织为单一科研院所。

项目计划（PV-2）

对于研发能力建设的投资渠道包括研发平台、装备研制保障、批生产、能力统筹、专项建设等，本文以A装备研制保障、B装备批生产保障项目为例进行说明。

表4 项目计划表

上表中，A装备研制保障项目于2017年启动论证，2020年建设完成，B装备批生产保障项目2019年启动论证，2022年完成建设。

项目与能力映射（PV-3）

对于能力阶段划分（CV-3）表2中需要形成的能力，通过A装备研制保障、B装备批生产保障项目进行建设，项目与能力之间的映射如下表所示。

表5 项目与能力映射

由上表可见，需要通过A装备研制保障项目将系统总体设计能力中的7项子能力和综合试验能力中的4项自能力提升至2020年规划的能力水平；通过B装备批生产保障项目将综合试验能力中的系统综合集成能力提升至2025年规划的水平，综合试飞能力、系统测试评估能力尚未到达2025年规划的水平，需要通过其他渠道进行建设。

5.3系统视角模型（SV）

系统界面描述（SV-1）

本章节的系统指的是通过A装备研制保障、B装备批生产保障项目建立的具体的研发环境。研发环境组成如下：

A装备研制保障环境组成如下：

图3 A装备研制保障环境

B装备批生产保障环境组成如下：

图4 B装备批生产保障环境

作战活动至系统追溯矩阵（SV-5b）

通过A装备研制保障、B装备批生产保障项目建立的研发环境对装备研发过程的支撑作用如下表所示。

表6 作战活动至系统追溯矩阵

由上表可见，A装备研制保障环境覆盖装备研制的全过程的科研活动，B装备批生产保障环境重点支撑系统集成、系统试飞和交付使用三个科研活动。

研发环境具备通用性，为追踪已建立的研发环境是否可支持具体的科研活动，可将上表中的作战活动具体到某个项目，来判断已建立的环境是否满足要求。

5.4能力进一步论证

DoDAF2.0体系结构框架提供了8种视角，用于描述C4ISR系统体系结构，8种视角用于描述空基平台信息化装备研发能力规划时，各个视角具有不同使用用途，关注点不同，具体分析如下：

表7 DoDAF2.0各视角在能力建设规划中的应用

复杂信息化装备的研发能力建设规划要求高，体系性强，目前尚无规范的方式方法开展规划工作，国内外此方面的研究极少。本文分析了空基平台信息化装备的特点和空基平台信息化装备研发能力建设面临的问题，创新性的提出了采用DoDAF2.0体系结构框架进行研发能力建设规划的思路，并选择相应视角模型，对空基平台信息化装备的能力建设进行了具体建模，主要解决能力建设规划本身及其与能力建设项目、能力环境之间关系问题，保证空基平台信息化装备的能力建设按需、合理有序发展建设。具体建模时，通过CV视图描述了能力的构想、能力的分类、能力建设阶段和对作战（科研）活动的支撑；通过项目视角对能力建设具体项目进行了规划示例；通过系统视角对所建设的环境、环境如何支撑作战（科研）活动进行了描述。

在研究过程中，对采用DoDAF2.0体系结构框架进行研发能力建设规划的思考和启示如下：

研发能力是一个国家综合国力的重要体现。美军国防部采办重点关注的是如何构建先进的装备体系，具体的装备研发环境由各军用装备提供商自由建设，存在能力、研发环境的重复建设问题。我国装备研发能力建设的投资由国家统一计划实施，具备合理、有效、高效、高消费比的开展装备研发能力建设的条件。装备研发能力建设本身就是一项系统工程，需要采用成熟有效的体系化方法，DoDAF2.0体系结构框架十分适合开展装备研发能力建设规划。

本文采用DoDAF2.0体系结构框架进行空基平台信息化装备的研发能力建设的方式方法具备通用性，可推广至其他类别装备的研发能力建设规划中。当同一行业各个单位统一采用此框架进行研发能力建设论证实施时，将对行业能力建设进行最优的统筹，体系性更强。同时，各单位建立的环境将具有良好的互操作性，并可协同使用，达到“联合作战”的效果。在解决多个单位的能力建设规划统筹问题时，可采用计划组合关系（PV-1）模型进一步描述建设、投资组织和计划之间的关系，可采用计划时间进度（PV-2）进一步描述行业的能力建设实施路线等。

DoDAF2.0体系结构框架进行研发能力建设规划时，可根据具体目的进行视角模型的选择。例如，为了进一步描述具体研发环境，可进一步选择系统视角模型（SV）进行描述，如采用SV-8系统演化描述研发环境存量的利用和环境的升级改造，采用SV-3描述系统之间的接口等。

参考文献

[1] 王建华．信息技术与现代战争［Ｍ］．北京：国防工业出版社，2004:1．

[2] 王保存．军队信息化建设需要准确把握的几个根本问题［Ｊ］．外国军事学术，2003（５）：12-13．

[3] 罗雪山，罗爱民，张耀鸿.军事信息系统体系结构技术[M].北京:国防工业出版社,2010:35.

[4] 姚延军，王红，谭贤四，李志淮. DoDAF V2.0在军事信息系统建设中的应用分析[J].空军雷达学院学报，2012，26（2）：115-118．

[5] 李雪超，张金成．C4ISR体系结构框架的新发展[J].现代防御技术，2011，39（2）：83-88

[6] DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework version 2.0.U.S.:Department of Defense,2009.

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