【深度】空基平台信息化裝備研發能力建設規劃方法研究

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今日薦文的作者為中國電子科學研究院專家霍偉。本篇節選自論文《空基平台信息化裝備研發能力建設規劃方法研究》，發表於《中國電子科學研究院學報》第13卷第1期。

摘 要：分析了空基平台信息化裝備的特點和空基平台信息化裝備研發能力建設面臨的問題，提出了採用DoDAF2.0體系結構框架進行研發能力建設規劃的思路，並對空基平台信息化裝備的能力建設規划進行了具體建模，解決能力建設規劃本身及其與能力建設項目、能力環境之間關係問題。進而對體系結構框架對我國研發能力建設規劃、行業研發能力互操作性中可發揮的作用進行了探討。

關鍵詞:空基平台；能力建設；信息化裝備；體系結構框架； DoDAF2.0

1 概述

以信息技術為主的高新技術在軍事領域的廣泛應用，戰爭形態正在向信息化的方向發展[1]，信息化成為未來戰爭的基本特徵，信息越來越成為未來軍隊戰鬥力的關鍵性要素[2]。基於這一認識，世界各國武器裝備建設，由工業時代的機械化裝備正在快速向信息時代的信息化裝備過渡。

信息化作戰裝備根據部署方式不同，可分為陸基平台類、海基平台類、空基平台類和天基平台類裝備。空基平台類裝備通常以飛行器和浮空平台為載體，信息技術含量高，信息技術對裝備性能的提高及對其使用、操縱、指揮起主導作用，其搭載承擔多種作戰任務的任務系統，具有信息探測、傳輸、處理、控制、制導、對抗等多種功能。空基平台信息化裝備是現代戰爭中奪取制空權取得作戰主動權的關鍵，已成為現代化戰爭中的主角。典型的空基平台類信息化裝備包括預警機（E-3、E-2、A-50等）、先進戰鬥機（F-22、F-35、F-16等）、電子戰飛機（EA-6B、EA-18G、EC-130H等）、無人機（全球鷹）、平流層飛艇等。

在空基平台信息化裝備中，信息技術大量使用，給裝備的設計、集成和試驗環境提出很高的要求，同時由於信息技術的不斷變革，裝備不斷升級改進、更新換代，給相應研發環境的建設不斷提出新的要求。研發能力環境是空基平台信息化裝備不斷發展的基礎，如何適應裝備的特徵和信息化作戰的要求，有序、高效、合理的進行空基平台信息化裝備研發能力建設是一項需要解決的重要問題。

目前，我國信息化裝備的研發能力建設一般由具體項目提出建設需求，由建設規劃人員、建設人員依據個人經驗開展建設，未形成規範化的規劃方法。以體系化的思想，利用體系結構框架相關工具手段來描述研發能力建設規劃的研究極少。為此，為本文首次提出了一種基於DoDAF2.0（國防部體系結構框架2.0）的空基平台信息化裝備研發能力建設規劃方法，並給出了空基平台信息化裝備研發能力建設的具體實例。本方法可推廣至其他領域能力建設規劃研究中。

2 空基平台信息化裝備的特點

從研發能力建設角度，總結空基平台信息化裝備的主要特點如下：

1）裝備研製難度大：空基平台信息化裝備信息技術高度密集，功能眾多，內部分系統、設備組成複雜，設計、集成難度大，研發環境要求高。

2）裝備發展快：由於信息技術飛速發展，空基平台信息化裝備升級改進快，裝備發展成譜系，相應研發支撐環境不斷演進。

3）裝備使用體系性強：空基平台信息化裝備作為體系作戰的重要節點或核心節點，與外平台交聯緊密，需接入、處理、傳輸多種信息，研發環境規模大。

3 空基平台信息化裝備研發能力建設面臨的挑戰

由於空基平台信息化裝備存在的研製難度大、裝備發展快、裝備使用體系性強的特點，空基平台信息化裝備研發能力建設面臨如下挑戰：

1）空基平台信息化裝備研發涉及到體系、需求、總體、軟體、結構、電磁、五性、綜保、工藝等多個專業，能力環境建設同樣需要成體系；

2）由於信息技術的發展帶來裝備不斷的發展優化，多個項目處於升級改進、預研論證、演示驗證、工程研製、使用保障等不同階段，研發能力建設需要同時滿足多種裝備不同階段的需求；

3）空基平台信息化裝備使用體系性強，研發環境經常需要考慮建設體系級協同的研發能力，同時由於研製難度大，相應的研發能力建設規模大、投資大，故需要考慮時間、投資、項目等多方面因素，循序漸進；

4）空基平台信息化裝備的研製涉及到多個單位，而多個單位的研發環境統籌不足，建設標準化不一，互操作性差。

因此，空基平台信息化裝備研發能力建設本身就是一項典型的系統工程項目，需要採用體系化的方法開展建設規劃。

4 研發能力建設規劃的體系化方法

4.1體系化方法選擇

美國國防部為了領導美軍實現從基於威脅(thread-based)向基於能力(capability-based)的戰略轉型[3-4]，需要一種成體系的、可重複的管理方法，並運用複雜系統和服務來完成其複雜聯合使命，DoDAF就是在這種需求背景下產生的。DoDAF是體系結構開發的頂層、全面的框架和概念模型，通過一系列視圖產品的定義分別從不同角度描述系統體系結構的構建和發展，力圖以統一的模型描述武器裝備需求，是把作戰需求落實到系統實現的重要手段。

目前，DoDAF已從1.0版、1.5版更新到2.0版。2004年2月19日，美國國防部正式頒布《DoDAF1.0》。主要理論是：系統體系結構可以從作戰應用、系統實現和技術標準3個視角進行觀察描述與分析，其結果分別形成作戰視圖（OV）、系統視圖（SV）和技術標準視圖（TV）。2007年4月23日，美國國防部正式頒布《DoDAF1.5》。利用網路中心戰（NCW）的基本概念改造DoDAF，並充分吸收先進技術；更加強調體系結構數據而不是產品，引入了聯盟體系結構概念；將核心體系結構數據模型（CADM）作為DoDAF不可缺少的一部分。2009年5月，美國國防部頒布《DoDAF2.0》。其體系結構開發過程從以產品為中心轉向以數據為中心，將三大視圖（作戰、系統和技術標準）轉變為多個特定的視角[5]。

DoDAF作為通用的體系結構框架，具有通用性，可用來描述各類體系級產品。上文提到，DoDAF體系結構框架用於描述「裝備」，實際上，研發環境可以理解為也是一種裝備，可以採用DoDAF體系結構框架來描述、規劃研發能力建設，尤其是DoDAF2.0體系結構框架對研發能力建設規劃適用性很強。

4.2採用DoDAF2.0進行研發能力建設規劃的優勢

DoDAF2.0將三大視圖（作戰、系統和技術標準）轉變為多個特定的視角，相對DoDAF1.5，主要變化如下圖所示[6]。

圖1 DoDAF2.0相對DoDAF1.5的主要變化

DoDAF2.0體系結構框架是用於研發能力建設規劃的理想方法，主要優勢如下：

研發能力建設規劃的核心是如何合理、有序的發展武器裝備研發的能力。DoDAF發展到2.0版本，目的是使美國國防部領導美軍實現從基於威脅(thread-based)向基於能力(capability-based)的戰略轉型，核心關注的焦點也是能力。DoDAF2.0提供的方法用於描述武器裝備研發能力建設規划具有天然的優勢。

DoDAF2.0提供8種視角，分別是全視角、數據與信息視角、標準視角、能力視角、作戰視角、服務視角、系統視角、項目視角（PV,Project Viewpoint）。其中，能力視角、項目視角為新增視角，十分適用於用來開展武器裝備研發能力建設規劃。DoDAF2.0多個視角的組合更利於描述系統、服務、項目如何完成複雜作戰活動，而武器裝備能力建設需要解決的重要問題就是研發環境（系統）如何發展、如何對具體項目進行支撐。

5 空基平台信息化裝備研發能力規劃

DoDAF2.0體系結構框架提供了8種視角，在進行具體體系結構描述時可根據需要進行剪裁。空基平台信息化裝備研發能力規劃重點關注的核心是「能力」、「項目」、「環境」和科研活動。在利用DoDAF2.0進行規劃論證時重點使用能力視角（CV,Capability Viewpoint）、項目視角（Project Viewpoint）、系統視角（SV,Systems Viewpoint），具體視角選擇和用途如下。

表1 視角的選擇及用途

5.1能力視角模型（CV）

• 研發能力構想（CV-1）

提供2025年前，空基信息化裝備研製、試驗、訓練、作戰支持、裝備保障一體的綜合化支撐能力。

• 研發能力分類（CV-2）

空基信息化裝備研發能力共包括6大能力40項子能力，如下圖所示。

圖2 空基信息化裝備研發能力體系

• 能力階段劃分（CV-3）

空基信息化裝備研發能力中的每項能力按照如下規則進行能力分級定義。

L0：尚無此能力

L1：能夠開展工作尚無工具/系統

L2：具備一定的開展工作的工具/系統，但很不完善或不夠用

L3：具備較好的工具/系統用來開展工作，需要進一步完善

L4：所具備的工具/系統能夠較好的用來開展工作，且通用，能夠較好的支撐多型號/多項任務的開展

L5：能夠很好的支撐空基信息系統領域相關工作，工具/系統先進

對於具體的能力分級定義，可根據需要在分級定義中進行進一步具體說明，例如，系統架構能力L3可進一步定義為：具備較好的環境開展綜合化、一體化架構研究，且可支持無人、有人空基信息化平台的技術研究和項目研製等。

通過表格的形式對各能力的建設實施進行分階段規劃，採用L0-L5識別能力增量。限於篇幅，下表中採用圖2中的系統研製能力-總體設計中的七項子能力、綜合試驗能力中的四項子能力進行舉例說明，以下其他內容與此相同。

表2 能力建設分階段規劃

系統研製能力、綜合試驗能力的當前能力水平見2017年列所示；2020年，系統架構設計研究能力、軟體測試評估能力需要到達先進水平，跨度較大，需要加強相關的能力建設投入；2025年，5項子能力達到四級水平，6項能力需要到達五級水平。

能力與作戰活動映射（CV-6）

在本章節中，「作戰活動」可以理解為裝備研製的科研環節。空基平台信息化裝備科研環節可分為系統論證、方案設計、詳細設計、系統投產、系統集成、系統試飛、交付使用7個環節。系統研製能力、綜合試驗能力與作戰活動映射如下，其中行代表能力、列代表活動。

表3 能力與作戰活動映射

由上表可見，系統總體設計能力中的7項子能力在系統論證、方案設計、詳細設計活動中起作用；系統集成活動中涉及到架構設計、集成、測評相關的4項能力；系統試飛需要綜合試飛能力、系統與軟體測評能力的支持；交付使用後對於裝備保障過程中問題分析定位需要系統集成、系統測評、軟體測評3項能力的支持。

5.2項目視角模型（PV）

• 項目與組織關係（PV-1）

本文討論的空基平台信息化裝備研發能力建設以單一科研院所研發能力建設為背景，相關能力建設項目的實施組織為單一科研院所。

• 項目計劃（PV-2）

對於研發能力建設的投資渠道包括研發平台、裝備研製保障、批生產、能力統籌、專項建設等，本文以A裝備研製保障、B裝備批生產保障項目為例進行說明。

表4 項目計劃表

上表中，A裝備研製保障項目於2017年啟動論證，2020年建設完成，B裝備批生產保障項目2019年啟動論證，2022年完成建設。

• 項目與能力映射（PV-3）

對於能力階段劃分（CV-3）表2中需要形成的能力，通過A裝備研製保障、B裝備批生產保障項目進行建設，項目與能力之間的映射如下表所示。

表5 項目與能力映射

由上表可見，需要通過A裝備研製保障項目將系統總體設計能力中的7項子能力和綜合試驗能力中的4項自能力提升至2020年規劃的能力水平；通過B裝備批生產保障項目將綜合試驗能力中的系統綜合集成能力提升至2025年規劃的水平，綜合試飛能力、系統測試評估能力尚未到達2025年規劃的水平，需要通過其他渠道進行建設。

5.3系統視角模型（SV）

• 系統界面描述（SV-1）

本章節的系統指的是通過A裝備研製保障、B裝備批生產保障項目建立的具體的研發環境。研發環境組成如下：

A裝備研製保障環境組成如下：

圖3 A裝備研製保障環境

B裝備批生產保障環境組成如下：

圖4 B裝備批生產保障環境

• 作戰活動至系統追溯矩陣（SV-5b）

通過A裝備研製保障、B裝備批生產保障項目建立的研發環境對裝備研發過程的支撐作用如下表所示。

表6 作戰活動至系統追溯矩陣

由上表可見，A裝備研製保障環境覆蓋裝備研製的全過程的科研活動，B裝備批生產保障環境重點支撐系統集成、系統試飛和交付使用三個科研活動。

研發環境具備通用性，為追蹤已建立的研發環境是否可支持具體的科研活動，可將上表中的作戰活動具體到某個項目，來判斷已建立的環境是否滿足要求。

5.4能力進一步論證

DoDAF2.0體系結構框架提供了8種視角，用於描述C4ISR系統體系結構，8種視角用於描述空基平台信息化裝備研發能力規劃時，各個視角具有不同使用用途，關注點不同，具體分析如下：

表7 DoDAF2.0各視角在能力建設規劃中的應用

複雜信息化裝備的研發能力建設規劃要求高，體系性強，目前尚無規範的方式方法開展規劃工作，國內外此方面的研究極少。本文分析了空基平台信息化裝備的特點和空基平台信息化裝備研發能力建設面臨的問題，創新性的提出了採用DoDAF2.0體系結構框架進行研發能力建設規劃的思路，並選擇相應視角模型，對空基平台信息化裝備的能力建設進行了具體建模，主要解決能力建設規劃本身及其與能力建設項目、能力環境之間關係問題，保證空基平台信息化裝備的能力建設按需、合理有序發展建設。具體建模時，通過CV視圖描述了能力的構想、能力的分類、能力建設階段和對作戰（科研）活動的支撐；通過項目視角對能力建設具體項目進行了規劃示例；通過系統視角對所建設的環境、環境如何支撐作戰（科研）活動進行了描述。

在研究過程中，對採用DoDAF2.0體系結構框架進行研發能力建設規劃的思考和啟示如下：

研發能力是一個國家綜合國力的重要體現。美軍國防部採辦重點關注的是如何構建先進的裝備體系，具體的裝備研發環境由各軍用裝備提供商自由建設，存在能力、研發環境的重複建設問題。我國裝備研發能力建設的投資由國家統一計劃實施，具備合理、有效、高效、高消費比的開展裝備研發能力建設的條件。裝備研發能力建設本身就是一項系統工程，需要採用成熟有效的體系化方法，DoDAF2.0體系結構框架十分適合開展裝備研發能力建設規劃。

本文採用DoDAF2.0體系結構框架進行空基平台信息化裝備的研發能力建設的方式方法具備通用性，可推廣至其他類別裝備的研發能力建設規劃中。當同一行業各個單位統一採用此框架進行研發能力建設論證實施時，將對行業能力建設進行最優的統籌，體系性更強。同時，各單位建立的環境將具有良好的互操作性，並可協同使用，達到「聯合作戰」的效果。在解決多個單位的能力建設規劃統籌問題時，可採用計劃組合關係（PV-1）模型進一步描述建設、投資組織和計劃之間的關係，可採用計劃時間進度（PV-2）進一步描述行業的能力建設實施路線等。

DoDAF2.0體系結構框架進行研發能力建設規劃時，可根據具體目的進行視角模型的選擇。例如，為了進一步描述具體研發環境，可進一步選擇系統視角模型（SV）進行描述，如採用SV-8系統演化描述研發環境存量的利用和環境的升級改造，採用SV-3描述系統之間的介面等。

參考文獻

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[2] 王保存．軍隊信息化建設需要準確把握的幾個根本問題［Ｊ］．外國軍事學術，2003（５）：12-13．

[3] 羅雪山，羅愛民，張耀鴻.軍事信息系統體系結構技術[M].北京:國防工業出版社,2010:35.

[4] 姚延軍，王紅，譚賢四，李志淮. DoDAF V2.0在軍事信息系統建設中的應用分析[J].空軍雷達學院學報，2012，26（2）：115-118．

[5] 李雪超，張金成．C4ISR體系結構框架的新發展[J].現代防禦技術，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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