試試驗體系及體系設計研究

王小偉, 張連仲, 薄云蛟

(92493部隊)

試試驗體系及體系設計研究

王小偉, 張連仲, 薄云蛟

(92493部隊)

武器裝備的不斷發展,為試驗工作提出了新要求,迫切需要構建試驗體系迎接挑戰。在對武器裝備體系及體系試驗基本特征分析基礎上,闡述了試驗體系概念內涵,論述了聯合試驗環境以及試驗體系構建等問題。體系試驗和試驗體系都需要體系設計工作,對體系分析設計過程以及體系設計平臺的組成、功能框架進行了分析闡述。

試驗體系;體系試驗;體系設計

隨著我軍基于信息系統體系作戰能力建設日益深入,體系理念深入人心。目前,以體系及體系工程的理論方法開展重大問題研究,主要集中在作戰體系和裝備體系等領域,而靶場試驗體系作為裝備體系能力轉化為作戰體系能力的紐帶,目前還基本是空白,處于探索階段。本文以試驗體系為主要研究內容,旨在探索運用體系工程理論方法指導新的歷史條件下武器裝備試驗工作。

1 體系試驗

1.1 武器裝備體系

武器裝備經歷了單一武器裝備、武器裝備系統、武器裝備體系等發展階段。武器裝備體系是指在作戰體系中為完成一定的作戰任務,將功能上相互聯系相互制約,性能上相互補充的一定數量的武器裝備及其系統和一定數量的人員,通過信息交互手段有機聯結起來,按照一定結構綜合集成的更高層次的武器裝備系統[1-2]。武器裝備體系按照體系的結構特征進行運作對抗。作戰過程中信息流程將武器裝備體系中的各個武器、裝備系統按照一定結構有機地聯系起來,構成一個連貫的功能整體,發揮體系效能。武器裝備體系的基本組成元素主要包括突擊殺傷裝備,作戰信息支援保障裝備以及綜合技術勤務保障裝備等。武器裝備體系結構主要要素為武器裝備體系組成,指揮控制結構,通信網絡結構,編配與部署[3]?？梢?武器裝備體系是使命任務多樣,組成關系復雜,涉及范圍廣,對抗性強,影響因素眾多的復雜巨系統[2]。

1.2 體系試驗

體系試驗即武器裝備體系試驗,是指在構建的逼真戰場環境中,設置適當作戰對手,通過模擬真實的作戰運用和對抗過程,檢驗武器裝備體系的作戰能力并對其進行全面真實評價的一切活動。它是站在作戰體系對抗的高度,評估對象包括作戰行動中所涉及的武器裝備體系的方方面面,是綜合評價武器裝備體系能力的有效手段。武器裝備體系試驗的根本目的是真實反映武器裝備體系在特定約束條件下的作戰適用性和作戰效能,一方面服務于武器裝備的研制、生產、采購,另一方面服務于裝備體系的作戰運用。

從武器裝備體系結構特征可以看出,體系試驗必須綜合全面考慮裝備體系的不同種類不同層次裝備,不能只是對突擊殺傷裝備的試驗,不僅要關注機械和火力性能,更需關注武器裝備間信息互連互通和互操作能力。武器裝備體系不僅限于裝備本身,而且涉及人、武器裝備、應用環境及其相互關系的整體,與作戰運用、作戰編配、對抗環境、對抗裝備體系等密切相關。體系試驗并非對傳統裝備試驗的完全替代,而是在機械性能和火力性能得到測試確認的基礎上,試驗鑒定武器裝備體系在作戰體系中效能發揮情況,內部接口和信息交互關系,體系的互操作性以及配套性,驗證裝備體系的作戰使用規程等[4-5]。

體系試驗需要集成并利用各種可用的數據、模型、仿真系統,試驗裝設備,以及計算機軟、硬件等資源,建立公共、分布的聯合試驗環境,提供一致的試驗模型體系框架,公共的作戰背景軍事想定描述,公共的支持環境描述,統一的設計管理與服務,統一的試驗規劃與運行控制。體系試驗基于聯合試驗環境將裝備體系與逼真的戰場環境、典型的作戰樣式結合起來,在陸、海、空、天、電多維的一體化試驗場,進行多軍兵種、多種武器裝備聯合試驗,達到靶場與戰場接軌,作戰與試驗統一。體系試驗的核心是一體化,強調試驗階段、試驗方法、試驗內容一體化。在體系試驗過程中,統籌試驗計劃的制定、統籌試驗資源保障的綜合利用、統籌各類試驗手段的綜合運用、統籌各階段試驗組織實施,將靜態試驗與動態試驗相結合,將實裝外場試驗、半實物試驗、全數字仿真試驗相結合,研制試驗與定型試驗相結合、靶場試驗與部隊試驗及使用訓練相結合,綜合評定試驗結論[5]。

體系試驗相對于單一武器裝備以及系統試驗的變化,必然會引發試驗方法、試驗模式變革。要充分借鑒當代信息技術、科學和復雜性系統的最新成果,運用體系理論開展體系試驗研究,根據體系試驗需求構建試驗體系。

2 試驗體系

2.1 試驗體系概念內涵

試驗體系作為被賦予了試驗使命和任務而存在的體系,是由功能上相互聯系、性能上相互補充的各種試驗要素、試驗單元、試驗系統,按照一定結構進行組織聯結起來、并按照相應機理實施運作的整體系統[6]。所謂試驗要素,是指構成試驗的必要因素,是構成試驗單元和試驗系統的基本成分。通常包括條令條例、編制體制、程序、人員、設施、裝備、物資,以及機動、防護、安全和保障等要素。試驗單元是由同一層次相關的不同試驗要素組成,能在一定范圍內獨立遂行試驗任務的力量單位,包括各種試驗編組和和單獨遂行試驗任務能力的建制單位。試驗系統是指由不同層次、不同試驗單元的同類試驗要素組成的有機整體。通常有試驗指揮系統、時統通信系統、測量控制系統、環境模擬及靶標系統、試驗評價系統以及綜合保障系統等。

試驗體系與試驗要素、單元、系統的劃分是相對的,彼此之間既有區別,又有聯系。同一層次的不同試驗要素組成試驗單元;不同層次的同類試驗要素組成試驗系統;若干試驗系統、單元組成試驗體系。試驗單元是橫向上不同種類的要素集成,試驗系統是縱向上同類要素的合成,而試驗體系則是縱向、橫向上各類試驗要素的綜合集成。

在機械化時代,單一武器裝備以及武器系統試驗中也出現了各參試要素在試驗空間和過程中相互協調相互配合,出現了試驗指揮、測發、測控、靶標、通信系統等多系統共同作用完成試驗任務,出現了?；?、陸基等試驗單元。但這種試驗要素間的相互協調和相互配合僅僅停留在初級階段,必須嚴格按照預先協商制定并層層報批的協調方案和協同計劃實施,嚴格按照規定的時間、空間和程序順序組織實施,達成試驗目的主要依靠相關各方試驗活動效果的疊加,遠未達到高度協調一致的順暢程度,試驗協同的適應性比較差。部門之間、試驗單元之間、試驗系統之間始終存在林林總總的“煙囪”,關聯不是十分密切,處于相互隔離狀態,限制了整體試驗能力發揮。隨著信息技術發展,武器裝備發展到體系階段,體系內各種武器系統之間相互聯系、相互作用程度極大增強,跨地域、跨軍兵種間試驗項目越來越多。試驗各要素、各系統以信息系統為紐帶相互關聯、功能互補,實現了信息高速流動、實時共享和資源優化,實現了系統間互聯互通互操作,“形散而神聚”地形成了試驗體系。試驗行動也由過去的嚴格按照計劃和順序實施轉變為綜合運用試驗資源,全試驗空間、全參試系統同時協調實施試驗進程,能在時間、空間、試驗資源和試驗項目上快速高效進行組織實施,迅速而經濟地實現試驗目的。

2.2 聯合試驗環境

試驗體系的關鍵是基于信息系統將試驗資源等要素集成為聯合試驗環境,為體系試驗開展提供基礎保障。一個完整的聯合試驗環境如圖1所示,主要由9大要素構成,包括：被試系統、聯合想定、試驗平臺和設施、標準、公共中間件、試驗網絡、軟件工具、試驗數據庫,以及可重用資源庫等組成部分[7]。

圖1 體系試驗的聯合試驗環境

圖1 中,軟件工具體系包括各種試驗資源開發的工具,試驗運行過程中控制管理和數據采集工具,試驗資源庫和數據庫的維護工具,試驗數據分析工具等,提供軟件支持;試驗資源數據庫主要存儲試驗過程數據及結果數據,為分析評估奠定基礎;重用資源庫用于存儲各種仿真模型、數據、想定,以及其他可重用的試驗工具構件、組件等,為試驗資源的可重用奠定基礎;標準中間件軟件是構建聯合試驗環境的紐帶,提供一個統一的應用程序接口,以支持各類試驗資源系統間的交互,通過它將各類資源緊密地聯系在一起,實現要素、單元、系統的體系融合。實驗室、半實物試驗床、固定試驗設施、試驗靶場,以及構建復雜環境和敵方行動的環境生成器與威脅生成器等試驗要素資源在統一標準規范下具有統一的與中間件交互接口,通過統一對象模型形成一體化的集成試驗資源,經由網絡鏈接融入試驗體系中。體系試驗劇情想定以某種作戰樣式為基礎開發試驗想定,支撐具體試驗任務的開展。

2.3 試驗體系構建

針對具體試驗任務,需要通過統一的集成機制和運行框架來構建試驗體系。試驗體系構建要素包括使命、任務(T)、試驗編成、試驗資源(平臺/設施和系統)。構建行為以試驗使命任務需求為初始輸入,以“試驗能力”為紐帶聯結“由頂向下”的分解工作和“由底向上”的綜合集成工作,經多次迭代甚至推演,最終形成與使命任務匹配的試驗體系?！坝身斚蛳隆痹瓌t的實施步驟是首先進行使命的分解,建立可執行的具體的試驗任務;然后在具體的任務上進行進一步的分解,建立完成使命任務所需要的各種能力?！坝傻紫蛏稀痹瓌t的實施步驟是首先建立試驗體系底層單元或基礎設施的能力要素;然后依據任務的能力需求進行資源的聚合或調整,以滿足體系使命的需求。在試驗能力“由底向上”的資源聚合與調整過程中,其要素包括資源的聚合和試驗體系多種關系的要素的調整,這些關系要素包括單元執行具體任務的序列關系與分配關系、單元間的協作與協同關系、單元間的指揮決策關系以及體系通信組織關系(信息網絡及其拓撲結構)等。

根據以上思路構建試驗體系過程如圖2所示[8-9]。

圖2 試驗體系構建

3 體系設計

無論是開展體系試驗方法研究,還是試驗體系構建優化,都離不開體系分析設計工作。體系試驗、試驗體系中要素眾多,要素之間關系越來越復雜決定了設計工作不能靠一般性的主觀經驗和判斷,而要運用科學的理論方法、標準和工具,保證設計工作過程規范、高效和成熟,使不同人員能夠暢通進行聯合研究和交流。

3.1 體系設計分析

體系設計是指基于工程化建設思路,以體系工程理論為指導,綜合運用軍事需求、體系結構、仿真建模、驗證評估等技術方法,對體系試驗、試驗體系研究建設中涉及的系統總體組成、規模結構、配比結構、技術實現、運行機制、建設實施方案、整體效能以及相關的管理活動進行研究、分析、設計、評估、決策的一項涉及多領域、多學科的綜合性研究設計活動[10]。體系設計分析是一種主動的,有目的的綜合分析行為。從事體系設計分析工作僅靠軍事專家或工程技術人員都不行,需要指技結合的復合型人才去做。

體系設計分析過程強調在全壽命周期,即從問題提出、研究論證、詳細設計、推演驗證、到綜合評估是個不斷循環、存在反饋、反復迭代的閉環過程。這個過程包含1個大閉環和多個小閉環,如圖3所示。

圖3 體系設計分析流程圖

3.2 體系設計平臺

由于體系設計復雜性,需要基于體系分析設計平臺來開展工作,并充分考慮試驗領域體系設計工作特點和要求。體系分析設計平臺由體系設計、方案推演、綜合評價、運行管理、高性能計算服務、試驗資源及管理、試驗任務管理、通用與專用工具、綜合集成研討廳、綜合服務等10個分系統功能模塊組成,如圖4所示。

體系分析設計平臺功能架構如圖5所示。平臺以數據為中心將各個工具有機集成在一起,進行統一管理,提供統一服務,為多流程、多專業、多部門、動態、協作、一體化聯合研究設計提供有力支撐。

圖4 體系設計平臺組成圖

圖5 體系設計平臺功能架構圖

基于體系分析設計平臺的體系設計工作克服了傳統的對試驗研究設計工作主要停留在文字層面,基于定性研究手段、方法和工具的局限與不足,為開展體系試驗、試驗體系的研究設計工作提供了一個新的運行模式,有助于試驗設計工作走向科學化、規范化、工程化之路。

4 結束語

運用科學的體系設計方法,構建優化試驗體系,開展體系試驗工作,有助于實現試驗體系、裝備體系和作戰體系的和諧統一,促進武器裝備體系能力切實轉換為作戰能力,有效支持基于信息系統的體系作戰能力建設。

References)

[1]游光榮,初軍田,呂少卿,等.關于武器裝備體系研究[J].軍事運籌與系統工程,2010,24(4)：15-22.

[2]游光榮,譚躍進.論武器裝備體系研究的需求[J].軍事運籌與系統工程,2012,26(4)：15-18.

[3]卜廣志.武器裝備體系的體系結構與體系效能[J].系統工程與電子技術,2006,28(10)：1544-1548.

[4]王凱,趙定海,閆耀東,等.武器裝備作戰試驗[M].北京：國防工業出版社,2012：16-23.

[5]傅妤華,劉建湘.美軍武器裝備聯合試驗綜述[J].軍事運籌與系統工程,2008,22(2)：76-80.

[6]游光榮,張英朝.關于體系與體系工程的若干認識和思考[J].軍事運籌與系統工程,2010,24(2)：13-20.

[7]LOCKHART R,FERGUSON C.Joint mission environment test capability(JMETC)[J].ITEA Journal,2008,29(2)：160-166.

[8]張維明,劉忠,陽東升,等.體系工程理論與方法[M].北京：科學出版社,2010：30-32.

[9]黃廣連,陽東升,張維明,等.分布式作戰體系的描述[J].艦船電子工程,2007,27(5)：3-6.

[10]高幼甦,趙子海,李志剛.軍事應用設計活動與作用[J].軍事運籌與系統工程,2008,22(4)：32-35.

(編輯：李江濤)

Research on Test System-of-Systems and System-of-Systems Design

WANG Xiaowei, ZHANG Lianzhong, BO Yunjiao
(92493 Troops,China)

The continuous development of weapons equipment brings new demands for weapon equipment test,and greatly needs building test system-of-systems(SoS)to meet the challenges.Based on the analyzing characteristics of weapon equipment and SOS test,this paper introduces concept and connotation of test SoS,and mainly expatiates joint test environment and constructing of test SoS.As both SoS test and test SoS require SoS design,the paper discusses the SoS analyzing-and-designing process,the composition and function-framework of SoS designing platform.

test system-of-systems;system-of-systems test;system-of-systems design

E 917

2095-3828(2014)01-0103-05

ADOI10.3783/j.issn.2095-3828.2014.01.023

2013-04-02

王小偉(1973-),男,工程師,碩士.主要研究方向：靶場信息化總體.wxw0910@sohu.com.