基于DODAF的炮兵通信系统作战需求研究＊

王明贺,汪 洋,张 琦

(解放军陆军军官学院,安徽 合肥 230031)

未来信息化条件下,炮兵作为陆军的火力突击骨干力量,将担负更加繁重的作战任务,这要求炮兵部队必须具备良好的信息获取及处理能力,以便控制复杂的信息化战场。炮兵群通信系统由通信网和炮兵通信节点组成,主要应用于各级指挥单元和行动单元,完成信息的传输,是联接指挥控制等分系统的纽带[1]。科学合理地进行炮兵通信系统的作战需求分析,可以更好地满足炮兵建设的需要,同时也是陆军武器装备作战需求产生工程化的重要实践。

美国防部在2004年2月颁布了DODAF1.0版[2],后在2007年和2009颁布了DODAF1.5[3]和2.0版[4],英国国防部颁布了MODAF[5]。美军将DODAF运用于联合能力集成与开发系统 JCIDS[6]中,收到了较好的效果。本文主要基于DODAF对炮兵群通信系统作战需求生成进行讨论。体系结构框架描述方法[7]是应用多视图建模思想分析复杂信息系统的一种方法,可以运用于炮兵通信系统体系结构分析与描述。体系结构是系统各组分的结构、它们之间的关系以及指导其设计和随时间演化的原则与指南。体系结构框架是一种规范化描述体系结构的方法,即体系结构规范描述,它在一定的描述方法和技术指导下,提供体系结构规范化的描述方法。

1 炮兵群通信系统体系结构

体系结构框架的建立主要用于保证作战体系结构、系统体系结构和技术体系结构三个组成部分能协调一致地工作。三个体系结构的关系是;确定作战人员的需求。提出各作战要素之间的信息处理与交换关系,是作战体系结构对系统体系结构或技术体系结构的要求;系统体系结构是以技术体系结构中规定的标准和协议来满足作战体系结构的需求而构建;确定强制性标准、规则是技术体系结构对作战体系结构或系统体系结构的约束[8]。

针对炮兵通信系统作战需求论证问题,作战体系结构可以认为是用户单位对通信作战指挥的要求,即要建的系统完成什么样的作战能力,例如用一些战技术指标要求来实现;通信系统中的系统体系结构可以认为是为实现通信作战指挥的要求,需要研制的系统具备哪些功能,即要完成上述作战能力需要什么样功能的技术功能,例如用具有一系列功能的技术方案来实现;通信系统的技术体系结构可以认为是为实现通信作战指挥的一系列功能,需要有一系列标准与规范作为保证,包括一系列的国家和军用标准等。

2 基于DODAF的作战需求分析流程

作战需求是指在一定的时期,为完成可能担负的作战任务,对武装力量建设的基本要求[9]。基于体系结构框架描述方法可以作战活动-作战节点-角色、系统功能-系统节点-系统、组织-角色-系统作为体系结构分析建模的主线,对体系结构进行分析建模,其他体系结构设计内容都必须和它们相对应。由此,确定基于体系结构框架的作战需求分析流程如图 1所示,可以分为以下四个步骤;①分析炮兵通信系统作战需求产生的环境与背景;②分析炮兵通信系统作战体系结构;③分析炮兵通信系统系统体系结构;④生成炮兵通信系统作战需求方案。

图1 基于体系结构框架的炮兵通信系统作战需求分析流程

2.1 分析作战需求产生的环境与背景

需求产生是指作战需求论证人员通过与作战人员深入、充分的交流,对未来作战任务和作战环境系统进行定量的研究,进而以作战任务为依据,以作战能力为基点提出对武器装备建设的各项基本要求。在此基础上,对所获取的武器装备作战需求进行归纳、整理、过滤和分析,并从作战效应、经济和技术支撑等方面进行综合评估和权衡优化,确保需求无遗漏、无冗余且清晰、准确,最终构建拟发展武器装备系统的基本结构。因此,需求产生的环境和背景对需求的准确性起到至关重要的作用,是整个需求分析工作的基础。

需求产生的环境和背景包括;①作战使命分析;②编制作战构想;③作战任务分析。

2.2 炮兵通信系统作战体系结构分析

炮兵作战体系结构是对炮兵需要完成的活动、作战要素和信息流的一种描述。通过作战体系结构分析,应能清晰地说明所分析目标对象的如下情况;

需要执行的活动;为完成或支撑规定活动所需要的信息流;明确信息交互的类型和交互的频度,信息交互的对象和信息交互特征,信息交互应满足的特定操作要求等。在分析作战体系结构时应遵循如下原则:分析的目的是要明晰地确定研究对象的作战活动、作战元素、信息交互要求等;活动和信息交互要求可以跨越机构界限,即可以涉及目标对象领域之外的系统;主要从作战需求的方面进行研究,即不过多考虑已有什么样的系统可用。

作战体系结构分析的重点是对通信活动、通信节点、角色和支持通信活动所需要的信息等内容进行分析,作战体系结构分析主要包括以下四个步骤;

Step1在作战概念图的基础上,按照 IDEF0方法创建通信活动模型(OV-5)。模型以分层为特征,起始于一个表示总体活动中的单一方框,然后依次分解,直到满足作战需求要求的层次为止;

Step2根据通信活动,结合现有编制,确定组织,完成组织关系构模,得到组织关系图(OV-4);

Step3基于组织关系图,建立通信节点间为执行通信活动而需要的信息交互描述,形成通信节点连接描述模型(OV-2);

Step4在通信节点描述的基础上对信息流程进行分析,建立活动与节点间的信息交互对应关系,生成信息交互矩阵(OV-3)。

作战体系结构分析建模步骤如图2所示。

图2 作战体系结构分析步骤

2.3 炮兵通信系统系统体系结构分析

炮兵通信系统系统体系结构包括为完成作战活动所需的系统功能需求,内部设备的结构,以及相互连接关系等。通过系统体系结构分析,应能清晰地说明系统的如下情况;已有或需要什么样的系统功能来满足作战体系结构提出的要求;该系统的内部结构和联系;系统之间如何连接和通信等。分析系统体系结构时,应遵循如下原则:要用具体的平台(或设备)、实际的功能、性能特征来描绘系统,并能映射到作战体系结构的需求;应确定系统的限制条件和系统性能特点,以及所需交互信息的各种属性;系统体系结构应能适应或支撑多个指挥组织和作战任务。

系统体系结构分析的重点是系统功能、系统节点、系统接口、系统通信。系统体系结构分析步骤如图3所示。

Step1将作战活动与系统功能相匹配,得到作战活动到系统功能跟踪矩阵(SV-5)。对确定的系统功能需求进行分解,得到系统功能描述模型(SV-4),并提出关键性能指标。

Step2确定系统节点、子系统、功能的关联关系,得到系统接口描述(SV-1)。

Step3分析系统节点、子系统及它们之间的通信关系和链路,得到系统通信描述模型(SV-2)。

Step4基于系统通信描述,明确在系统间被交互的数据元素,以及交互活动属性的细节,得到系统数据交互矩阵(SV-6)。

图3 系统体系结构分析步骤

2.4 生成炮兵通信系统作战需求方案

作战需求方案是对有待开发或改造系统的一个清晰完整的描述,刻画出预期系统的所有特性。同时,它也可以看作是作战筹划者,系统分析人员、使用人员等系统的各个方面参与者之间的一份契约[10]。需求方案是需求分析的最终产品,是用来指导后续武器装备开发活动。炮兵群通信系统作战需求方案是指为有效地解决炮兵群通信系统作战需求问题,以及为了达到一定作战需求目标而采取的对策、措施或途径,是对分析过程和结果的“文档化描述”。它是以炮兵部队在未来所担负的作战任务为基础,提出对炮兵通信系统功能层次、类型、指标的需求,分析现实差距,研究解决差距的可行办法。

炮兵通信系统作战需求方案的基本构成包括:作战构想概要;作战能力领域;作战能力需求;实现途径设想和装备方案详述五个方面的内容。其中,装备方案详述用于描述前面确定的装备途径的具体实现方案,以及以“系统”为核心的一体化DOTMLPF(条令、编制、训练、装备、领导、人员和设施)方案,内容包括如下 7个部分:系统能力概述;战场运用方案;作战环境威胁;现有系统不足;系统能力要求;规划保障要求;以及其它方面要求。

炮兵通信系统作战需求是支持系统开发的重要依据,具有以下的特点:①促进理解和交流。炮兵通信系统作战需求通过抽象,使得系统描述变得简单,也更便于交流;②为炮兵系统建设提供决策支持。炮兵通信系统作战需求,保证了炮兵作战体系设计的科学性,为系统开发科学决策提供支持;③指导系统运行。炮兵通信系统作战需求是系统设计的概要,集中体现了系统目前和未来的需求,有利于指导系统的运行;④指导炮兵系统开发集成。炮兵通信系统作战需求可以指导系统实现,为系统建设中的分工协作提供依据,为系统开发后的综合集成提供支持。

3 结束语

未来一体化联合作战条件下,要求炮兵通信系统能够对上接入联合指挥所,对下延伸至武器平台,横向上实现与其它兵种系统互联互通,从而实现部队指挥控制关系由树状式向扁平式、资源使用由条块式向共享式、体系结构构成由组合式向融合式的跨越发展。炮兵通信系统作战需求分析是陆军武器装备需求论证理论在炮兵中的应用,是陆军武器装备需求论证理论的深入、细化。本文针对炮兵作战的特点,基于体系结构框架描述模型,设计了炮兵通信系统作战需求生成流程,为作战人员和系统设计、开发人员提供了交流平台,提高了分析理解问题的效率。实现炮兵通信系统作战需求需要关键技术的支持,可以从技术体系结构的角度展开研究,设计具体的技术架构来构建和实现系统,为此还需要进一步的研究。

[1]刘树海.军队指挥自动化系统[M].北京:解放军出版社,2002.

[2]DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework,version 1.0[R].The United States:Department of Defense,2004.

[3]DoD Architecure Framework Working Group.DoD Architecure Framework Version1.5[R].U.S.A;DoD,2007.

[4]DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework,version 2.0[R].The United States:Department of Defense,2009.

[5]MINISTRY OF DEFENCE,MoD Architectural Framework 1.2,MINISTRY OF DEFENCE [R/OL].http://www.modaf.com/files,2008.

[6]Joint Chief of staff.CJCSI3170.01D,“Joint Capabilities Integration and Development System”,[S/OL].[2005-08-16].http://www.dtic.mil/cjcs_directives/inde x.htm

[7]姜军,柏晓莉,罗雪山,体系结构方法本质[J].火力与指挥控制,2010,35(3):29-33.

[8]葛冰峰.基于功能的武器装备体系结构描述方法与工具应用[D].长沙:国防科学技术大学,2008.

[9]张宝书.陆军武器装备作战需求论证概论[M].北京:解放军出版社,2005.

[10]贾现录.陆军武器装备作战需求产生工程化研究[D].合肥:解放军炮兵学院,2009.