基于能力基线的复杂军工电子装备技术状态管理

□徐红莲 陈知明

一、引言

原来基于指标驱动的产品研发模式使复杂军工电子装备不能满足作战需求，存在着“指标达到了，但不好用”的问题，致使定型的装备在部队使用时暴露了很多作战使用问题。

本文通过优化研发流程，将原基于指标驱动的产品研发模式变为基于能力基线的研发模式，使研发的产品更好地满足作战需求。第一，在产品的研发中增加作战应用研究环节，通过作战想定和仿真，建立产品的能力基线，深化产品的需求。第二，根据能力基线实现对产品的技术状态管理：根据能力基线确定技术状态基线(优化GJB3206A-2010中的功能基线、分配基线和产品基线)，使用管理工具对产品的各项能力进行跟踪管理，使产品的各项能力在设计中得到落实和验证。基于能力基线的复杂军工电子装备技术状态管理(以下简称“能力基线管理”)框架如图1所示。

图1 能力基线管理流程图

二、建立贴近作战需求的能力基线

(一)进行作战应用研究，明确作战使用需求。美军提出“基于能力”的作战需求论证方法[1]即基于能力规划(capabilities-based planning，CBP)，它在多元多域想定空间中研究能力以应对大量潜在挑战，具有强大的牵引功能。作战需求反映的是作战与装备之间的本质联系，决定着武器装备的研制目的、功能性能、使用维护及战技指标。

在贴近实战训练检验过程中，暴露出基于指标驱动的产品研发与实际作战需求之间存在着巨大差距，这是由于缺少对用户潜在需求的深入挖掘所导致。科研单位往往过于追求某个指标的先进性，但是忽略了实际战场环境的多变性，需要采取应对措施。

在体制建设上，抽调精兵强将设立专门独立部门，进行战略战法、作战体系、装备作战应用、作战需求及装备与作战体系之间关系的研究。以某型重点产品为牵引，以提升装备作战效能为目的，开展作战应用效能评估工作。根据用户需求，运用专用软件工具，创建装备作战使用数字化场景，利用数字化场景模拟装备未来作战态势，对数字化场景组织成立包括相关层级的各级专家以及顾客或顾客代表等，进行场景准确性评审，确保场景构建的真实性和前瞻性。

图2 雷达系统作战场景仿真平台

明确的作战场景和作战需求使产品在研制过程中可以少走弯路，保证了装备的作战效能符合部队作战需要。

(二)进行前期论证研究，明确产品资源需求。军工电子装备的体积、重量、结构、耗电、冷却等资源需求受到载体和使用环境的限制，产品的可用资源限制了产品性能能够达到的边界，通过前期论证，采用先进可靠的技术，提高资源利用率，对产品方案设计、确定关键技术具有重要的指导意义。

(三)根据研制进度，形成产品能力目录和基线。在产品研制前期论证阶段，通过调研、讨论、仿真等手段首先形成产品能力目录。军工产品能力目录是在基于现实的和未来的作战需求基础上，对产品能力的描述。军工产品能力目录的形成来自于用户的直接需求以及未来的作战想定，与作战场景仿真密切相关。能力目录和能力基线与通常的产品技术指标不同。能力目录更加直观地反映了作战需求，能力目录的优先级高于产品的技术指标。

能力基线是在产品能力目录的基础上，根据资源需求、研制进度和前期论证结果，形成的产品研制时间进度与产品能力实现的一系列技术状态描述文件。

三、建立基于能力基线的产品技术状态基线

(一)建立数字化样机，验证能力基线技术可行性。数字样机是产品整机或系统的数字化描述[2]，随着计算机技术的迅速发展，基于数字样机的军用电子装备研发条件已经日趋成熟，利用各级数字样机进行产品研发、快速制造、试验验证已经变为现实[3]。

图3 基于数字化样机的雷达设计

图4 基于数字化样机的雷达仿真

利用数字化样机对产品的功能、性能进行仿真验证，并贯穿于整个产品研制过程中：在概念设计阶段，可以评估装备在体系中的贡献度，分解战技术指标；在方案设计阶段，可验证系统构架、功能逻辑、工作方式和关键算法；在工程研制阶段，可精确指导硬件和软件设计，生成实装程序；在试验验证阶段，可实现问题定位和复盘，优化实装程序。利用数字化样机，用数字仿真的手段对能力基线的要求进行验证，通过集成的数字化仿真工具进行各种仿真分析，从雷达系统设计、工作方式设计和性能指标计算等方面开展仿真设计工作，以提高雷达系统设计的效率，可有效减少设计风险和研制成本，大幅缩短研制周期和试验周期。

(二)细化方案设计结果，形成系统描述文件。能力基线管理增加了相关系统描述文件，以便对能力基线进行定义，通过系统描述文件(SDD)和基于性能的规范(PBS)完成能力基线的固化。系统描述文件以能力基线为基础，覆盖了产品设计的所有方面。包括能力需求及与之匹配的功能性能，可用的资源分配、重量、结构、强度、耗电、冷却，产品的组成和硬件架构、对外接口，功能实现的途径，预计达到的技术指标等。在系统描述文件基础上，进一步细化分解得到基于性能的规范，包括详细的功能、性能、系统指标，可靠性、测试性、电磁兼容性、电源特性、环境适应性以及测试验证的方式和手段。

(三)聚焦关键技术，进行关键设计评审和管理。关键技术是对提升装备性能、满足作战需求具有特别重要作用的技术。关键技术的研发、落实对军工装备具有特别重要的意义。通过系统关键技术评审(CDR)、关键技术替代、关键技术和算法攻关、系统验证及迭代、状态固化评审、关键技术样件首件鉴定等过程管控，对关键技术的研发进行合理、有效的管控。关键技术攻关与装备研制并行开展，解决了产品研制进度与关键技术研发不确定性之间的矛盾，保证了关键技术指标的可实现性。

图5 关键技术攻关流程

与基于指标驱动的研发流程不同的是，能力基线管理所确定的关键技术完全根据作战需求得到，而不仅仅是依赖于用户的指标需求；同时增加关键技术替代方案。在关键技术并行开发过程中，可以有退而求其次的替代。在以后的研制过程中，如果取得了技术上的突破，在技术状态受控且得到验证的前提下，用新技术代替旧技术。这些措施的应用，得到了超过用户心理预期的良好效果。

四、能力基线分阶段逐步实现，加快装备能力应用

(一)根据作战需求，分阶段实现能力基线。复杂军工电子装备完整的研制时间周期较长，限制了装备能力的应用。采用能力基线的研制方式，以需求为牵引，按时间节点分阶段实现装备能力，在能力形成后，进行小批试生产并交付用户试用，解决了复杂系统研制时间长，“装备即落后”的问题。为减少重复研制，多次迭代造成的成本和时间浪费，针对分批次实现能力基线管理，可采用以下措施：一是加强论证和仿真手段的应用，对未来一段时间内的装备需求形成较准确的预判；二是推动标准化，模块化设计，便于装备的功能提升扩展，并在方案设计中给予重点考虑；三是抓住主要需求，优先保证最重要能力的实现；四是对关键技术或存在风险的重要指标，做好替代方案。

(二)基于多批次能力基线的技术状态管理。在分阶段、分批次的技术状态管理中，产品的能力基线和技术状态以阶段鉴定的形式给予固化。在阶段与阶段之间，用户根据前一阶段鉴定情况进行研制要求的修订，研制单位进行补充方案的拟制，视情进行硬件扩展或软件功能提升。在所有能力基线鉴定完成后，进行产品设计定型。产品定型后，根据用户使用情况，分批次、分阶段进行改进，重大改进进行补充鉴定。

图6 产品能力基线分批次研制流程

(三)基于能力基线的技术状态更改管理。技术状态更改管理要求受到影响的技术状态项的技术基线应相应调整更改，保证更改时不会产生不良后果，使最终产品的技术状态符合技术状态文件的规定，或者是保持协调一致，确保更改得到控制[4]。

基于能力基线的技术状态管理，特别重视研制过程中，用户的试用和反馈意见。用户试用意见和反馈意见由产品总体、质量部门、售后服务单位负责收集、整理，在所内相关管理部门及产品研制团队牵头下，在与用户代表及时沟通协商的基础上落实整改措施，特别重大的反馈意见进行专项评审。

图7 产品能力基线技术状态更改管理流程

五、结语

基于能力基线的复杂军工电子装备技术状态管理实际运行中对风险控制要求严格。在实施过程中需对分系统主要设备从技术成熟度、研制状态、研制难度、进度风险、风险类型及时评估，提前规划能力基线、技术状态基线、资源、进度与管理基线的协调性，暴露基线间冲突的风险点，制定相应管理措施。这是当前管理工作中努力的方向。