美軍體系工程發展及啟示

衛旭芳 潘輝 詹晨光

摘 要：????? 體系化戰場環境使得裝備系統與作戰體系間交互紛繁復雜，在聯合作戰環境下的裝備體系建設過程中，體系工程的重要性日趨凸顯。美軍經過長期積淀和摸索，其體系工程不斷成熟，有力促進了其聯合作戰體系下的裝備體系建設。本文研究了美軍體系工程的作用和應用，結合NIFC-CA體系工程研制歷程及美國國防部需求論證機制，總結了美軍體系工程建設的特點，提出對國內武器裝備體系建設的啟示。

關鍵詞：???? 武器裝備; 體系工程; 裝備體系; 聯合作戰; NIFC-CA

中圖分類號：???? TJ760; V37

文獻標識碼：??? A

文章編號：???? 1673-5048（2022）02-0052-08

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2021.0141

0 引? 言

隨著信息化戰爭步伐的加快，裝備系統與作戰體系之間的聯系日趨復雜，裝備體系建設難度加大。體系工程通過對現有或新開發系統組成的混合系統的能力進行計劃、分析、組織和集成，發展制定技術標準化來推動系統間互操作，從而成為輔助裝備建設的有利手段。體系工程是對傳統系統工程思維方法的擴展，可解決多種多樣復雜系統匯合在一起形成體系時的工程化問題。美國SoSCE、INCOSE、麻省理工、普度大學、MITRE公司、IEEE都成立了體系工程研究機構，進行體系工程研究。在軍事領域，美國國防部認為體系工程是促使國防部成功采購裝備的手段，制定了一系列政策，包括核心系統工程技術和管理流程，這些制度將國防部系統各階段聯系在一起[1]。美軍獨特的裝備體系建設機制，在實踐中不斷豐富完善，為以最低費用、最快速度向部隊提供最好裝備提供制度保障。美軍體系工程指導下的裝備體系建設戰略、建設思路、建設方法對國內武器裝備體系建設有極大的借鑒意義。

1 體系及體系工程發展及作用

1.1 體系出現的背景與特征

1998年，Maier提出體系是為實現共同目標聚合在一起的大型系統集合或網絡，如國際航空系統體系包括飛機、機場、航空公司、航空交通控制系統。美國陸軍在關于陸軍軟件模塊化法規中對體系的定義： “體系是系統的集合，這些系統在協同交互過程中實現信息的交換與共享”。美國國防部在采辦手冊（DOD 2004）中對體系的定義為： 相互關聯起來實現指定能力的獨立系統集合或陣列，其中任意組成部分缺失都會使得整體能力嚴重退化; 這些獨立系統集合或陣列能夠以不同方式進行關聯，實現多種能力[2-5]。2005年，美國參謀長聯席會議主席在《Joint Capabilities Integration and Development System，JCIDS》（《聯合能力集成與系統演化》）中指出： “體系是相互依賴的系統的集成，這些系統的關聯與鏈接以提供一個既定的能力需求; 去掉組成體系的任何一個系統將會在很大程度上影響體系整體的效能或能力; 體系的演化需要在單一系統性能范圍內權衡集成系統整體; 戰斗飛行器是體系研究典型案例，戰斗飛行器既可以作為單一系統研究，也可以作為體系的子系統研究，作為體系研究時，其組成系統包括機身、引擎、雷達、電子設備等”[2]?？梢?，體系是一種超系統，其由眾多具備共同目標的要素組成，各要素本身相互獨立、相互作用，在聯合作戰領域，體系關注的是C4I和ISR系統間的互操作性和協同作用。

根據Maier的研究，體系的主要特征為： 成員系統獨立運行; 成員系統獨立管理，具有不同的功能和使命; 地理上分布范圍廣泛; 通過系統間的組合， 形成新的行為或功能; 隨著需求的變化而不斷發展和進化。這些特征導致體系研究和決策的難度增加，需要面對的系統規模

大、數量多、關聯性高、時間長、跨度大。所以，需要采用體系的方法來認識、分析、理解和處理體系這種“涌現”特性、演化特性。通過新的體系方法思維模式，解決體系的復雜性、協同性、混沌性。

1.2 體系工程的發展

體系工程最初用來解決ISR、C4I、精確火力打擊系統三大系統間的信息交換、互相聯系及新軍事能力生成問題。在聯合作戰領域進行體系工程建設，將有效實現平臺、武器、傳感器和通信等戰場系統的協同運作，達成作戰目標。1991年海灣戰爭，美軍首次實現三軍聯合作戰，同時也認識到聯合作戰對于提升作戰能力的重要性。經過不斷的實踐與驗證，美軍逐步形成了由C4ISR”→“C4ISR+K”概念和實戰化轉變[6]，之后的科索沃戰爭（1999年）、阿富汗戰爭（2001年）、伊拉克戰爭（2003年）及利比亞戰爭（2011年），各個戰場要素互聯、互通、互操作程度不斷增強，從傳感器-決策者-武器的響應時間不斷縮短，聯合作戰能力和裝備持續升級。

美國國防部在統籌開展基于C4ISR的多兵種聯合作戰設計時，由于不同裝備供應商之間技術體制不一樣，造成無法實現一體化設計與評估。1995年，美國國防部專門成立了“C4ISR一體化任務小組”，隨后頒布了C4ISR架構框架1.0版; 1997年12月，發布了C4ISR架構框架2.0版，采用經典三視圖（作戰視圖、系統視圖和技術視圖）結構。2003年8月，美國國防部頒布國防部架構框架DoDAF1.0版草案; 2003年8月，頒布正式版本，并在國防部推廣應用; 2007年4月，頒布了DoDAF 1.5版; 2009年5月，開發了DoDAF2.0。DoDAF架構框架是吸納世界各國及相關組織在體系結構框架研究后的最新成果，進一步深化、提煉形成的易于理解、掌握，開發內容靈活、理論性強、系統完整、闡述深入的框架標準，在實踐運用中發揮巨大效益，更加適應網絡中心戰能力建設的要求。DoDAF提供了一種體系架構描述方法，用于不同裝備供應商之間進行統一規格的架構設計，以符合彼此間比較與聯合作戰設計的需要，同時其還將美國國防部主持的六個核心流程的概念和模型統一起來，形成一體化的描述。DoDAF建立架構內容指南與目標相適應; 通過嚴格的數據模型DoDAF元模型（DM2）來提高架構的實用性和有效性，甚至可以通過架構的集成、分析和評估，為達到需要的數學精度奠定設計基礎。

體系工程在美軍裝備采辦領域不斷發展，內涵不斷豐富，應用也不斷成熟。美國國防部認為系統工程是促使成功采購裝備的重要手段。為了應對日益上升的裝備采購成本、不斷延長的裝備交付時間，美國國防部系統工程在不斷革新，尤其是在重要裝備采購程序上。系統工程流程與軍事系統采購美國國防部流程規程密切相關，美國國防部采購指南（DoD 2004a）設計了核心系統工程技術和管理流程，將其與各個采購階段聯系在一起。美國國防部同樣關注軍事所需能力，需求定義流程（CJCS 2007）也不斷改革，聚焦于在預期戰斗空間的效果，獲得這些效果所需的能力，以及為達到滿足目標能力所需填補的空缺，采購改革建議（DoD 2003，DoD 2004b，Durham 2006 2007）呼吁從更廣闊的空間、可平衡的供應能力和能力需求方面進行技術可行性評估。戰斗空間中的信息交換（DoD CIO 2004，DoD CIO 2005），對于通過戰斗空間網絡和廣域、柔性的信息共享，支撐網絡中心戰非常重要。最終，美國國防部意識到需要關注系統設計開發的方法，使得系統功能成為更大的環境和聯合作戰能力的一部分，提高對體系級解決方案管理和工程的關注。2006年，分管采辦與技術的美國國防部副部長助理（DUSD A&T）啟動了體系工程開發指導工作[1]。

美國國防部在一些學者研究成果的基礎上，結合多個聯合作戰系統開發的實踐經驗，于2004年推出了“體系工程指南”（Systems Engineering Guide for Systems of Systems），作為美軍聯合作戰體系開發的工程指導。美國國防采辦手冊定義體系工程是對一個由現有或新開發系統組成的混合系統的能力進行計劃、分析、組織和集成的過程，這個過程比簡單的對成員系統進行能力疊加要復雜的多，其強調通過發展和實現某種標準來推動成員系統間的互操作[1-5]。其中還引用了Maier關于體系的五大特征的論述和分類; 引用了Dahmann的研究成果，包括體系工程的核心元素模型、體系演化特性等。

2005年，美國建立了2個體系研究中心，一個是體系工程研究中心（SoS Engineering Center of Excellence，SoSECE），指出體系工程是設計、開發、部署、操作和更新體系的系統工程科學[7]。其關心的是： 確保單個系統在體系中能夠作為一個獨立的成員運作并為體系貢獻適當的能力; 體系能夠適應不確定的環境和條件; 體系的組分系統能夠根據條件變化來重組，形成新的體系; 體系工程整合了多種技術與非技術因素來滿足體系能力的需求。另一個是美國Old Dominate University的國家體系研究中心（National Centers of SoS Engineering，NCOSE）。在國際系統工程協會（INCOSE）的系統工程手冊中也引用了Maier的體系特征與體系分類。INCOSE將體系工程和基于模型的系統工程（MBSE）一起，視為未來系統工程發展的兩大重點方向[8-9]。INCOSE在《系統工程2020年愿景》中，給出了“MBSE”的定義： 支持以概念設計階段開始并持續貫穿于開發和后續的生命周期階段的系統需求、設計、分析、驗證和確認活動的形式化建模應用。IEEE也成立了專門的體系工程研究機構（International Council on System Engineering，IEEE SoSE），舉行體系工程的年度專題會議，并創辦了《International Journal of System of Systems Engineering》雜志。這些研究促進了體系工程研究的發展，取得了諸多成果。

1.3 體系工程的作用

體系工程（System of Systems Engineering ，SoSE）是來解決體系研究與體系設計問題的方法。體系工程的目標是體系能力生成，通過體系工程方法，找到體系能力生成的解決方案和途徑。體系工程建設可通過調整體系的整體結構或設計體系的運作機制，在打破原有體系均衡的基礎上，形成超越原有框架和秩序的新能力; 也可以針對局部節點/關系進行替換或者更新，重塑原有體系的均衡而形成新的能力。

體系工程通過平衡和優化多個系統之間的相互關系，實現可互操作的靈活性和應變能力，最終構造一個可以滿足用戶需求的體系，包含體系需求（獲取與分析）、體系設計、體系集成、體系管理、體系優化和體系評估等過程[5-6]。體系工程是能力集成、復雜需求獲取工程，反映了綜合集成體的演化，在學科交叉、系統交互過程中完成系統間權衡與平衡。體系工程需要解決如下問題：

（1） 能力與需求生成

體系工程需要明確表達體系在技術層的期望。體系構建的目標是實現某種能力。提供促進體系能力演化的技術規劃基礎，把握體系運行環境、預測體系演化，把能力需求轉化為技術需求，并不斷更新。

（2） 體系構成及其關系

系統工程明確系統邊界，而體系工程需要明確與其他系統的交互，需要把握每個系統的功能，理解系統如何支持能力目標，如系統技術細節、共享交換信息的途徑、研制計劃、組織環境。

（3） 體系的評估

在體系運作中，實現能力目標的途徑很多，因此， 需要建立與實現途徑無關的體系性能測試與評估方法?；跅l件（領域、環境）實施性能監控評估，識別體系需要關注的領域，可能的涌現行為，明確變化造成的影響。

（4） 體系架構

體系架構明確體系的概念，包括體系功能、組成系統、系統間結構、依賴關系。體系架構提供一種技術框架，評估組成系統的變化和滿足能力需求的可選方案。明確實現能力目標的關鍵組成系統、定義當前性能，具有可擴展性。記錄系統當前狀態和未來狀態，如果出現系統需求約束沖突，可權衡其他方案。

（5） 體系演化的預測

體系工程需要預測變化對體系功能與系統的影響，包括組成系統的變化、外部需求變化。掌握系統演化規律及對體系的影響，及時排解體系問題。

（6） 方案選擇

方案選擇需要正確分解分配體系需求到系統，平衡體系需求與系統需求。體系架構提供持久的框架鑒別和評估系統設計的變化，保證需求涌現時的穩定性，緩解體系演變對體系目標的影響。

（7） 體系協同

面對體系調整、升級、改良，確保整體升級的有效性。需要監督體系整體進程，確保任何系統的調整在其可控范圍內支持體系整體改良。

1.4 體系工程是系統工程的新發展

體系工程是系統工程的新發展，與系統工程相比，體系工程強調如何分析系統所生存的環境，解決在動態環境下需要發展何種系統。其貫穿于體系的整個生命周期，在動態變化的環境下考慮如何產生正確的需求、如何選擇恰當的系統來滿足需求以及體系的能力如何生成。與系統工程相比，體系工程方法須面對更大規模和更加復雜的集成問題，要在高度不確定情況下完成成員系統之間的交互與協作[2，10]。體系工程不是對成員系統進行能力疊加，其最終會制定一系列標準，來描述成員系統間的操作與關系。與傳統的系統工程理論相比，體系工程對分析和解決不同種類的、獨立的、大型的復雜系統之間的相互協調與相互操作問題更具有針對性。

2 體系工程的應用

體系工程在美軍裝備采辦過程中得到廣泛應用，美軍通過建立“聯合能力集成與開發系統”進行需求獲取，該系統有力支撐了美國國防部采辦過程中的需求開發。在美國國防部發布的體系工程指南里列舉了成功的體系工程應用項目有空軍作戰重心（AOC）武器系統、彈道導彈防御系統（BMDS）、未來作戰系統（FCS）、軍事衛星通信（MILSATCOM）、海軍一體化火控-防空（NIFC-CA）系統等。本文以NIFC-CA體系工程項目為例進行體系工程應用分析。

2.1 聯合能力集成與開發系統

為發展一體化聯合作戰能力，美軍建立了“聯合能力集成與開發系統（JCIDS）”，以DoDAF（Department of Defense Architecture Framework）框架為支撐，形成了一套軍事能力需求分析方法和流程，如圖1所示。運用JCIDS，在國家安全戰略和國防戰略指南的指導下，以聯合作戰概念為能力發展主線，采用自上而下的聯合能力需求分析方法，確定如何改進軍隊現有作戰能力，并開發新的能力。在聯合概念的指導下產生一體化聯合作戰能力需求，經迭代評估，確定作戰能力需求的優先順序，形成面向能力的非裝備和裝備解決方案，進而驅動能力解決方案選型和采辦（DAS）及能力解決方案的工程實現（SE）， 如圖2所示。這種需求生成與采辦機制強調互聯互通互操作，有效避免各軍種裝備重復建設、資源浪費、功能互操作不佳的問題?；诼摵夏芰Φ男枨蠓治霾襟E包括： 基于戰略的一體化聯合作戰概念生成、基于聯合概念的能力需求分析、基于能力的方案分析評估和面向能力發展需求的方案集成與實施。

在軍事需求生成過程中，美軍在聯合能力集成與開發系統的指導和約束下，以一體化體系架構為方法，將聯合作戰概念轉變為裝備發展方案，進而提出裝備體系的需求。美軍的需求分析廣泛應用了面向過程、面向數據、面向控制和面向對象的分析方法，即一體化體系架構技術（主要是DoDAF）來開發軍事需求，包括作戰需求、能力需求、武器裝備系統需求等，最終形成包括非裝備、政策因素等一體化的面向能力發展需求的方案。美國國防部規定，要依據《國防部體系架構框架》規定作戰、系統等視圖，開發各功能領域的“一體化體系架構”。通過構建和生成“一體化體系架構”視圖產品，完成將作戰概念的能力需求轉變為作戰視圖產品。在轉變過程中作戰使用部門、采辦管理部門和技術管理部門在采辦的各個階段協同工作，將作戰能力、系統功能和技術要求緊密聯系起來，以達到作戰概念到系統功能轉變的目的[11-13]。當前《國防部體系架構框架》已更新至2.0.2版，提供了一系列頂層的體系架構概念、指南、最佳實踐和方法，以幫助、指導、促進美國國防部使命領域體系架構開發，以支撐跨越美國國防部各項目、各軍事部門和各能力領域的主要決策過程。2.0.2版與其他早期版本（1.x版本）相比，最顯著的變化就是以數據為中心的方法，對美國國防部各領域的高效決策提供所需數據的采集、存儲、組織和維護。2015年1月，美國國防部發布的CJCSI 3170.01I《聯合能力集成與開發系統》中明確指出，要利用聯合概念和一體化體系架構，確定能力差距，提出解決這些差距的“一攬子”方法，包括條令、組織、訓練、裝備、領導與教育、人員與設施等非裝備因素，以及裝備因素。同時，規定體系架構的產品中必須將《初始能力文件》《能力開發文件》和《能力生產文件》作為附錄。如在《能力開發文件》和《能力生產文件》中，必須應用頂層的一體化體系架構方法，提供更詳細、更具體的全視圖產品AV-1，作戰視圖產品OV-2，OV-4，OV-5以及系統視圖產品OV-6C和SV-4，SV-5，SV-6。

美軍在軍事需求生成過程中，使一體化體系架構與軍事需求分析相互促進、相互支持，將一體化體系架構作為軍事需求分析的重要依據、手段和方法。在軍事需求生成過程中，隨著需求分析過程的深入，體系架構產品也不斷細化和改進，使一體化體系架構得到深入細化和不斷完善，并進一步明確和修正各種能力要求，以確保采辦項目的正確發展方向。體系架構框架規范了軍事需求的獲取過程，將裝備系統及其特征與作戰需求相聯系，在美軍的裝備需求分析中得到廣泛的應用。體系架構相關技術和方法已成為了美軍驗證和評估新的作戰概念、進行軍事能力分析、制定投資策略、實現系統互操作分析、制定作戰規劃、進行軍事需求論證的重要途徑和依據。

2.2 NIFC-CA體系工程

美軍很多項目采用體系工程開展能力開發與采辦，比較成功的有海軍一體化火控-防空系統（NIFC-CA），也稱NIFC-CA體系工程（SOS SE）。NIFC-CA是美軍加強與盟軍聯合作戰力量的重要部分，該項目旨在發展其系統級能力，以擊敗巡航導彈和其他超視距威脅。

在項目實施中，NIFC-CA系統采用SoS體系架構，打破了傳統武器與火控系統“硬鏈接”的設計模式[14-15]。在頂層將系統分解為數個基礎系統，為每個子系統設計標準界面讓NIFC-CA存取，但不干涉每個相關系統開發。最終實現了傳感器網、火控網、武器網三網合一，通過設計海上、空中和陸上殺傷鏈，將防空反導作戰殺傷鏈路交迭，擴展作戰空域，減少防御漏洞，提供最大限度的目標攔截能力。2002年，NSWC開始與項目辦、?；鶜?、主承包商合作開發DoDAF體系架構。2006年，成立I&T團隊，進行組件系統級完整架構開發，設計并驗證整個殺傷鏈的功能分配和信息交換。NIFC-CA DoDAF架構是捕獲功能、通訊、信息的強大工具，促進了殺傷鏈組件、關鍵系統間交流，記錄了需要開發的傳感器、武器、作戰系統的需求以及系統功能、能力進化。NIFC-CA架構被用作指導系統工程任務的權威信息來源，輔助與軍事部門、聯合綜合防空和導彈防御辦公室等進行高級別討論。

NIFC-CA先進的、后向兼容的SoS開放式體系架構，使各作戰節點盡快融入體系，便于系統軟硬件的升級、維護和重用，可根據作戰需求納入新系統，包括其他軍種和盟軍的新型武器、傳感器、火力平臺[16]。NIFC-CA采用體系工程方法，保證了各分系統獨立工作、動態更換、無縫集成，被美國國防部作為試點，成功完成了關鍵設計評審。NIFC-CA對環境、方法、成果的審查及時， 促進了項目進展， 其主要進度如圖3所示。? 2016年9月，F-35和“宙斯盾”首次完成聯合實彈演習， NIFC-CA系統所產生的作戰能力及體系工程實施方面的創新對美國海軍具有重大意義。

3 體系工程發展及對裝備體系建設的啟示

3.1 美軍體系工程特點

梳理美軍體系工程發展，結合典型項目應用，可知在裝備體系建設過程中，為了保證指揮、控制、計算、通信和信息，以及情報、監視、偵察系統間的互操作和協同，美軍制定體系架構框架標準，注重體系頂層設計，開展體系試驗驗證，落實體系工程管理等體系工程工作，推動聯合作戰能力快速生成。具體如下：

（1） 可進化的體系架構框架

體系架構開發在組成系統的集成中起著支配性作用。體系工程需要可進化的動態架構，具有協同運作可進化開發特點。美軍在聯合作戰實踐過程中，逐漸形成了DoDAF體系架構框架，為設計和運作體系提供系統架構公共通信語言，提供可捕捉結構運作、技術和系統視圖的描述性框架。該框架已成為美軍體系建設要遵循的標準，對參與者共同了解體系架構發揮重要作用。隨著對信息化戰爭理解的不斷加深，美軍不斷完善符合自身國情的DoDAF體系架構框架標準，不斷支撐美國國防部六大核心流程運行，形成了體系架構為主導、元模型為支撐貫穿系統全周期的需求驅動，保障了軍隊內部互聯互通互操作，促進了裝備采辦機制發展，保障了聯合作戰能力快速生成。

（2） 注重體系頂層設計

美軍通過自上而下的頂層設計工作，成功實現不同級別不同類型裝備系統的綜合集成，通過頂層需求的牽引與關鍵技術的推動，指導具體裝備研制[17-18]。在頂層完成需求研究、系統體系設計、技術體系設計。體系工程關注體系能力的動態演化和持續提升，擴大基礎性系統、吸納或改造現有系統，提高系統對外部環境的預測能力，重組或提升效率實現體系能力的提升。體系邊界具有模糊性，需要從頂層識別對于能力目標實現起到關鍵作用的系統，理解其之間的關系，以及端到端行為，促進系統協同工作，實現系統之系統的功能，建立合理的機制和方法，綜合協調，確保系統性能同時滿足體系用戶和組成系統的需要[17，19]?；诖?，美軍不斷探索頂層設計形成了基于能力形成特色的需求開發體系。美軍將體系工程成功運用于裝備體系建設實踐，能夠快速形成聯合作戰能力。通過“作戰概念-戰略使命（ 任務） -能力-系統-技術”的需求分析主線，完成基于能力的體系需求開發。根據國家安全戰略、聯合作戰概念等戰略要求，確定開展分析的目的、范圍、層次，最大限度發揮各系統的集成效果，根據戰略目標最佳定義能力需求， 最終確定發展的武器裝備，保障了裝備的天生聯合性。

（3） 完善的體系工程管理手段

體系工程管理復雜，多部門聯合研制，利益攸關方、對研制活動的監管存在于體系不同層面，技術、經費、政治因素、監管方式同時存在，體系管理者需要平衡各方面需求，確保各方目標一致[17]。需要建立一套平衡機制和權限結構，以便調整需求配置資源，協調和控制各項活動。美軍在體系建設方面積累了豐富的工程管理經驗，不斷調整組織機構，優化項目管理方法，為系統建設提供重要的組織機構和體系工程管理方法保障。美軍建立裝備采辦的三大決策支持系統： 需求形成系統，規劃-計劃-預算執行系統，采辦管理系統; 設立明晰的采辦活動參與機構： 國會、行政機構、國防承包商; 制定完備的國防采辦政策; 通過集中后勤為裝備使用提供有力保障; 建立國防部首席信息官（CIO）委員會、國防部首席信息官辦公室、各軍兵種首席信息官辦公室等常設機構，形成精干高效、層次清晰、職責分明的采辦指揮線，可有效開展跨部門、跨軍兵種信息化建設或信息系統研制協調工作[18]。這些成體系的管理手段，既保證了系統裝備和部隊間互操作性，將科學技術迅速轉化為產品，同時，可以迅速形成戰斗力。另外，美軍利用數字技術，不斷提升決策者的決策水平和系統能力[20-25]。最近提出的數字工程、數字系統、數字孿生、數字線索等，通過構建數字生態，持續更新生命周期過程中發展對象的數字化表達，不斷獲取來自使用環境的知識并加深對系統的認知。利用技術創新提升數字工程實踐，進而提升決策水平和系統能力，加快人機協作提升工程實踐效率[26-27]。不斷推進改革，推行標準化任務工程管理，促進DOD、作戰部門、裝備生命周期階段的集成和數據共享[21， 26-27]。通過將管理機制標準化，對軍種實行流程的標準化執行，對裝備采辦進行規范化管理，促進任務工程實踐，形成執行基礎。

（4） 可信的體系實驗驗證方法

注重架構設計和建模分析，利用不同的建模工具輔助進行設計折衷和性能分析，優化系統間的數據流效率，開發不同的模擬和仿真工具，應用于架構仿真和測試中，快速開展所研究體系的建模和仿真工作。建立并不斷創新發展基于仿真的裝備采購模式。將建模與仿真技術、虛擬現實技術應用于裝備采辦各階段，虛擬復制裝備采購和項目運行過程，進行功能設計、虛擬仿真、試驗評價，將評價結果用于優化過程，用于確定本階段和下一階段工作的決策依據。如美國國防部提出的基于仿真的采辦（SBA）行動計劃，充分利用建模與仿真技術，在國防采辦中全方位開展設計、開發、測試、制造、裝備、后勤保障和報廢等過程支持，借助先進M&S手段，在虛擬設計、虛擬制造、運營維護等環節實現數字化、自動化、網絡化目標。SBA在提升國防采辦質量，實現跨功能領域、跨采辦階段、跨采辦項目采辦的同時，縮短裝備研制周期，降低資源風險，減少全壽命周期成本。在綜合試驗方面，美軍建立一系列綜合試驗環境，借助先進計算機輔助工程系統模擬戰爭，深入開展戰爭設計和驗證，推進非戰爭條件下試驗、訓練、裝備設計的深度融合，實現像打仗那樣試驗，像打仗那樣訓練，像試驗（訓練）那樣打仗開展裝備建設[18-19]。

3.2 對國內武器裝備體系建設啟示

體系工程建設最終是為了更好地生成作戰能力，作戰能力轉化為戰斗力離不開武器裝備的研制生產。體系工程的建設有力促進了裝備體系的建設。借鑒美軍體系工程和裝備體系建設的成功經驗，得到啟示如下：

（1） 結合體系工程，開展精準需求分析

由于作戰環境、參與作戰武器系統及作戰使用的復雜性，導致武器裝備需求分析中存在需求開發不全面、不準確、不清晰、不透徹等問題。針對體系化環境下武器裝備需求分析的復雜性和不確定性，結合體系工程，開展精準需求分析，通過工程化手段解決裝備建設有效性問題，結合軟件需求工程、體系架構框架，規范化開發出完整的、精準的的裝備需求，研制可用的、夠用的武器裝備。

（2） 以數據為基礎，進行基礎能力建設

要想搞清楚精準需求，需要大量數據的積累作為支撐。不斷積累作戰概念、作戰活動、研制方案等過程數據，實現數據數字化、模型化、可追溯，形成全方位決策數據與知識積累。以數據為中心，使用工程化、信息化手段搞清楚能力現狀，未來能力需要，進行能力差距分析，為獲取精準需求打下基礎，輔助武器裝備需求分析，縮短研制周期，降低研發風險，削減研制成本。

（3） 形成數據標準，建立知識地圖

通過設計通用、復雜和集成的數據集，建立數據標準，清晰地表達需求問題和數據模型的邊界條件; 探索描述先進工程模型數據集的新概念，生成反映全壽命周期備選方案的數據集; 利用機器學習分析海量和復雜的數據集，探索新增需求的決策分析方法; 將來自大量數據源的不同數據類型標準化，從架構上完成知識管理集成; 組織數據創建支持決策過程的可視化技術; 輔助更為快速和精確的理解需求，降低決策風險。

（4） 取長補短，加強體系基礎手段建設

開展美軍裝備體系建設研究，探索集成部署、能力生成機制，取長補短，不斷改進裝備體系建設的方法和手段?？山Y合國內軍種、戰區、裝備體系現狀，建立符合國情的體系架構設計標準，開展作戰仿真與效能評估等基礎手段建設，制定行業標準，不斷加強體系基礎手段建設。

（5） 自頂向下，正向設計

采用基于能力裝備需求分析方法，自上而下分析裝備體系需求，利用面向對象的分析方法進行自底向上分析裝備體系，實現體系工程與系統工程無縫對接。通過體系能力牽引功能設計，通過功能設計反饋進一步深化體系能力，保證精準需求和工程實現的快速閉環迭代，避免重復建設和資源浪費。

（6） 創新體系研究方法

為了更深入地研究體系，需要創新體系研究方法。例如采用數據分析、模型研討、行動仿真、兵棋推演等多種方法手段綜合開展體系研究。同時將體系的復雜性對抗性特征和實驗方法相結合，通過體系實驗[18，25]幫助理解體系中的各種可能性，發現體系運作方案中的缺陷、短板、能力不足等問題，從而更好地管理體系的不確定性，提高對體系運作的認知，從整體上回答組分系統數量規模以及整體結構的改變對體系產生的影響，為優化調整體系運用方案提供支持。

4 結 束 語

本文對美國國防部體系工程、JCIDS支持下的基于能力的需求分析方法等進行研究，結合NIFC-CA體系工程研制歷程，總結了美軍體系工程建設的特點。國內在進行裝備體系建設時，可充分借鑒美軍體系建設經驗與成果，探索符合自身國情的體系架構標準，推行基于模型的系統工程，制定行業標準，推動自頂向下的正向設計等，不斷提升國內裝備體系建設的合理性、有效性，保障聯合能力的快速生成。

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Development of American Military System

Engineering and Enlightenment

Wei Xufang*，Pan Hui，Zhan Chenguang

（China Airborne Missile Academy，Luoyang 471009，China）

Abstract： Systematic battlefield environment makes the interaction between equipment system and combat system complex. In the process of equipment system construction in joint combat environment， the importance of system engineering is becoming more and more prominent. After long-term accumulation and exploration， the system engineering of the US military continues to mature， which has effectively promoted the construction of equipment system under the joint combat system. This paper studies the role and application of the US military system engineering. Combined with the development process of NIFC-CA system engineering and the demand demonstration mechanism of the US Department of Defense.The characteristics of the US military equipment system construction is summarized， and the enlightenment to the construction of domestic weapon and equipment system is puts forward.

Key words： weapon equipment;? system engineering; equipment system; joint combat; NIFC-CA