作战概念及其建模研究综述

韩 琦 李为民 李 宁 李 森 郭蓬松 陈文钰

未来一段时期,是世界“百年未有之大变局”的重大量变阶段,智能化浪潮跃然而兴,颠覆性技术不断涌现[1],全球化趋势调整前行,各种矛盾冲突兴盛活跃,大国博弈加剧,加速了战争形态、作战方式、作战能力和作战理论等的变革.如果没有正确作战理论的指导,不可能有成功的作战实践,军队需要以前瞻的作战理论指导未来战争实践.而从某种程度上而言,作战理论创新其本质是作战概念的解构和建构.开发新的作战概念的目的就是为了建立前瞻的作战理论,以指导军队建设更好地聚集作战资源、凝聚作战能力,引领我军部队战斗力由技术优势（形成交战能力）向战术优势（形成任务能力）进而向战场优势（形成行动能力）转型升级.作战概念开发可以牵引整体军事发展.需要在智能化战争这一新的战争坐标维度下总结梳理战争史所重构出的“战争形态”新概念,为认知战争发展演变提供新视角,为进一步探寻新的方向和机遇提供可能.

马赛克战[2]、分布式作战、多域战[3-4]、全域战、决策中心战[5-6]、穿透型制空等美军新型作战概念层出不穷[7-8].我国也提出了体系中心战[9]、社会认知战[10]、全域智慧行动[11]、弹性杀伤网[12]、空间轨道博弈[13]、电磁频谱战等作战概念[14].这些作战概念反映了具有智能化特征的信息化战争的特点与未来战争形态的进一步发展趋势,有些甚至是对作战体系的深度重塑.将这些作战概念向仿真或现实系统进行转化时,需要完备、准确、详尽的作战概念模型支撑,否则就无法将这些作战概念的使命、任务、实体、行动说清,不同领域的专家很难进行沟通,领域工程技术人员也难以将作战概念进行完整、准确、高效的转化,从而影响作战概念有效实施.作战概念所描述的作战体系在作战概念建模的过程中也可以得到初步检验.但从整体上系统总结和分析作战概念尤其是其建模理论与应用的论著尚不多见,开发作战概念迫切需要作战概念建模技术.

本文总结分析了作战概念内涵、体系框架、开发等作战概念基本理论内容,梳理归纳了基于模型的系统工程与概念建模,作战概念建模内涵、特征与原则、过程等作战概念建模基本理论内容,然后分析探讨了相关系统工程建模语言和方法在作战概念建模中的应用及其优缺点,最后建立了对象过程方法论（object-process methodology,OPM）与系统建模语言（systems modeling language,SysML）结合美国国防部体系架构框架（Department of Defense Architecture Framework,DoDAF）的作战概念建模综合集成方法.期望能够对未来作战概念及其建模相关研究贡献绵薄之力.

1 作战概念基本理论

1.1 作战概念内涵

对于作战概念,还没有权威统一的定义.这一方面是由于作战概念涉及领域众多,包括但不限于武器装备、作战指挥、军事技术等,是一种复杂巨系统,另一方面也是由于这是一个舶来品,对其起源和发展起到了巨大推动作用的美军没有对这一概念进行完全的统一,我国的战争观和战争思想与美国完全不同,也不可能照搬其概念.

美军联合出版物《J-02 国防部军事及有关术语词典》将作战概念定义为：一种以口头或图形清楚、简洁地表达联合部队指挥官目的意图,如何利用资源完成任务的陈述要点.国内对于作战概念的研究也是军事领域的一个研究热点.彭斯明等定义作战概念为在特定时空条件下,针对特定的作战问题,研究其本质规律,提炼出有关作战问题的共性特点并对其抽象概括[15].张子伟等认为作战概念是作战理论的过渡形态[16],具有创新性、层次性和不确定性的特点.胥秀峰等认为作战概念的本质是设计战争[16].而对于作战概念要素的描述则一般可分为如表1 所示的几个组成部分[15]：

表1 作战概念要素组成Table 1 Composition of operational concept elements

综合以上关于作战概念的探讨,结合本文对作战概念的理解.本文认为：作战概念是在未来某一特定的时空条件下,针对某一类作战问题,研究其本质和规律,提炼出其共性特点并加以抽象概括,进而指导这一作战问题的解决.作战概念的本质是对未来一段时期军队作战体系的设计、集成和构建,以及作战要素的优化配置.简言之,作战概念就是针对具体作战问题的理论解决方案,没有作战问题就不必开发作战概念.

1.2 作战概念体系框架

联合是美军所有作战概念的基础,其认为联合作战概念是衔接战略指导和军队战斗力生成之间的桥梁,可帮助美军在训练、装备、人员、教育和条令等多个军事领域实施转型建设.

美军作战概念体系在名称和架构上经历过多次变化,从一开始的联合愿景到目前的联合概念,架构层次3 层、5 层都曾经出现过.2021 年,美军联合概念体系分为3 层,自顶向下依次包含联合作战顶层概念,联合作战概念和行动构想.联合作战顶层概念生成与全球趋势、国家安全战略、国防战略、军事战略、战区战略依次相关,生成后可帮助确定联合部队发展需求,其联合作战顶层概念和作战需求生成的示意图如图1 所示[17].

图1 联合作战顶层概念和作战需求生成示意图Fig.1 Schematic diagram of top concept of joint operations and operation demand generation

本文认为设计完成的作战概念应当层级清晰、体系完善.层级清晰可通过准确定位概念层级：例如“战略层面、战役层面、战术层面”；“顶层概念、联合概念、军种概念”；并遵循“准确描述问题、创新解决方案、提出能力需求”以取得标准化、清晰化的层次结构.

1.3 作战概念开发

美军联合概念开发过程主要依赖于自底向上的方法,该方法在每个军种中独立展开,但该过程没有充分注意将各军种的工作整合到联合级别的整体作战概念中.这虽然可使各个军兵种用富有想象力的方式发展其作战概念,但也导致每个军种概念都专注于多域作战的不同方面,并且其提出的许多作战概念针对与大国的战争采取了不同的假设,这使集成变得困难.

尽管如此,本文认为相较于美军,我军对作战概念开发的研究仍处于起步阶段,很多关于作战概念开发的研究属于“跟跑美军”,创新性、针对性、体系性、实践性还需加强,作战概念的开发路径和方法也需要更加清晰.如表2 所示,作战概念开发还应当注重预测性、迭代性、系统性和引领性.因此,作战概念开发应注重采用凸显我军特色,适应中国特色体制机制的理技融合,循环论证,叠加发展的研发模式[18].一切为了战斗力,坚持战斗力这个唯一的根本的标准.但研究对作战概念与战斗力生成之间的关联关系还不够清晰.

表2 作战概念开发特性Table 2 Development characteristics of operational concept

基于以上分析,如图2 所示,本文认为作战概念开发应以战斗力生成为主线,在战斗力潜能建设端注重满足“兵力结构最佳设计、比例规模最佳配置、作战要素最佳建设、功能能力最佳打造、训保能力专业通用”,在战斗力效能发挥端注重实现“作战资源最佳部署,参战力量最佳组合、兵力兵器最佳运用、指挥效能最佳发挥、训战效果最佳释放、后装保障持续充分”,把解决作战问题作为目标,理顺作战概念构建逻辑,以适应新形势下我军领导指挥体制改革为要求,建立架构先进、系统关联、层次分明、可操作性强的作战概念体系.将科学技术发展、战争形态演变、制胜机理转变；全球趋势、国家安全战略、国防军事战略；战略环境、自然环境、社会环境、信息环境等作为顶层作战概念输入,以联合建设构想、联合作战运用、联合作战威胁作为循环论证依据,构建顶层、联合、军种；战争、战役、战术等层次分明的领域联合作战概念体系和方向联合作战概念体系.

图2 作战概念开发逻辑Fig.2 Development logic for operational concept

图3 军事概念建模与作战概念建模的区别Fig.3 The differences between military concept and operational concept modeling

2 作战概念建模基本理论

作战概念创新需要以体系工程为牵引,指导军队未来15 年左右长期建设,将军事设计的艺术性和工程方法的科学性进行有机铰链,需要有严格、严谨且科学的方法支撑[19-20].

2.1 基于模型的系统工程与概念建模

21 世纪初,为了应对系统复杂性和创新设计,基于模型的系统工程（model-based systems engineering,MBSE）应运而生[21-22],作为一种工程范式变革,是研究与设计具有非线性、非结构、逻辑严密、交互复杂等特点的一类系统的关键技术.MBSE 是相对于基于文件的系统工程方法（document-based systems engineering,DBSE）而言的,能以系统模型方式形式化表达系统复杂交互作用[23].

在基于模型的系统工程领域,概念模型（conceptual model）是描述系统相关知识的模型,其是对系统需求、性能、功能、结构、行为等诸多物理和信息属性综合描述的一种蓝图.因此,MBSE 需要一种包括通用元模型、描述语言、建模规则及建模工具等在内的严格概念建模方法论[23].

MYLOPOULOS 定义概念建模（conceptual modeling,CM）为形式化地描述周围客观和社会世界的活动,其目的是方便领域的理解和交流[24].DORI 称描述系统相关知识的过程在科学界和工程领域称为概念建模,其产品称为概念模型[23].而Dale Pace 称概念模型是由仿真语义环境和仿真概念构成的.仿真语义环境描述领域；仿真概念是开发者关于如何构建仿真的观点,包括使命空间信息和仿真空间信息[25].

曹晓东等定义概念建模就是构建概念模型的过程.而概念模型是对真实世界的第一次抽象,是构建后续相关模型的基本参照物[25].本文认为概念建模是对真实世界相关知识的第一次抽象描述,目的是方便不同领域人员对知识的一致性理解和交流.

设计模型（design model）是描述系统特征的模型,描述过程称为设计建模.设计模型的价值在于支持制造（硬件加工和软件编码）,是制造系统的直接依据.

概念建模需要先于设计建模,其道理不言自明：认识、设计和实现过程必须依次开展[27].概念建模为设计建模提供认识基础.概念模型使利益相关方对系统及相关事物达成一致认识和理解,在此基础上开展设计建模,才能让设计模型的质量得到保障.

2.2 作战概念建模内涵

有很多研究将作战概念建模与军事概念建模混淆,首先对这两个概念进行辨析.

作战概念建模是为了完整、准确、清晰地描述作战概念,运用语言、符号、表格、图形等对想象的真实战争系统进行抽象和简化描述.作战概念模型是军事领域专家与技术开发人员之间的联系桥梁,其需要一套能够正确、完整、一致地描述相关战争领域内的知识与规则.

军事概念建模,是指军事人员依据条令、条例等对战场环境、作战意图、参战实体和行动方案等军事行为和空间要素等进行抽象与表示的过程[26].其目的是为作战仿真系统的开发提供准确可靠的军事依据[27].或者说是在作战系统和仿真模型之间构造一个中间层次模型,用以将需仿真的作战系统的行为和特性表示清楚[28].

不同于军事概念建模,作战概念建模是对想象的真实战争系统的第一次抽象,是对想象的真实战争系统存在的各类实体、发生的战争或战争准备行动和交互等进行概念描述的与仿真实现无关的视图.作战概念建模更多的是对未来战争的抽象,它的抽象性、创新性、指导性、复杂性更强,难度也更大.具体来说,这是因为军事领域专家提供的作战构想,是一个想象的真实战争世界,只提供了作战概念建模所需的高层次信息.作战概念建模人员只能从各种可靠知识源收集对建模内容进行描述的,足够全面和详细的信息,并在预先定义的通用语义环境下,采用规范的表示法,形成完备而详尽的格式化文档.因而,如何更好地进行作战概念建模的研究具有重要的意义.

需要注意的是,作战概念建立的概念模型还需要进一步拓展深化成数学模型和仿真模型,利用兵棋系统等作战实验手段,进一步检验概念思想方法的正确性和概念建模的准确性,并对作战概念及其概念模型进行进一步调整.限于篇幅,本文重点关注作战概念及其建模,在此对实验和仿真不作探讨.

2.3 作战概念建模的特征与原则

2.3.1 作战概念建模的特征

从不同视角出发,作战概念建模具有前瞻性、复杂性、体系性、层次性、递进性等特征.

1）前瞻性.作战概念可在未来一定时期明确作战目标、设计作战场景、确定作战原则、构建作战体系.概念建模也是一个从无到有的设计过程,所涉及的装备、对手、场景、环境等都是不确定的,需要依靠军事领域专家的预测.作战概念建模与军事概念建模有很多相似的地方,但是作战概念相对于军事概念更加抽象且超前,所能获得先验知识更少,所以在建立概念模型时,技术人员需要与军事专家进行充分沟通,将这些预测通过合理方式描述出来.因此,作战概念建模具有很强的前瞻性,有效的作战概念建模可以成为牵引部队未来发展的直接动力.

2）复杂性.战争系统是最复杂的真实世界系统之一[17].作战概念是想象的战争系统,世界局势变化、未来技术发展等的不确定性更加剧了这种复杂性.作战概念建模需要很好地处理这种复杂性,使模型的逼真度恰到好处,以合适的粒度描述模型.作战概念建模是一项涉及多领域融合、跨学科交叉、多类别人员参与的复杂建模过程.概念模型建立的质量会对下一步的数学模型和仿真模型建立起到关键性的影响,并会影响到未来装备需求的论证,所以作战概念建模还具有主导性,这种主导性也加剧了这一问题的复杂性.

3）体系性.作战概念所研究的内容都是以系统之系统（体系）的形式出现的,要解决的是体系级别的问题,这就决定了作战概念建模需要运用体系工程的思维和方法,系统地划分概念建模要素与层次、构建建模流程,设定概念建模目标,确定体系结构.

4）层次性.由于作战概念是一个涵盖宏观到微观的作战理论体系.因此,作战概念建模既有对顶层作战概念的宏观描述,也有对装备作战功能的微观描述.具有顶层、联合、军种；战争、战役、战术等不同层次的作战概念建模需求.不同层次需求会对作战概念建模的不同方面提出不同内容、不同程度的要求.而各层次之间需要能够有机联系,自上而下指导、自下而上支撑.

5）递进性.作战概念需要能够指导军队未来15年左右的长期建设.考虑到战争领域发展的巨大不确定性和复杂性以及专家预测的有限性,随着战略环境的变化,科学技术的发展,领域专家认识的不断深化,作战概念的相关内容也需要作出一定的调整.因此,作战概念建模也需要进行长期持续的研究,对建模过程中的重大问题进行持续性地修订和补充完善,具备一定的递进性.

2.3.2 作战概念建模的原则

曹晓东等提出概念建模应当把握以下3 条原则：1）适度抽象原则,模型的真正价值来源于抽象过滤掉那些不相关的细节；2）真实可信原则,主观臆断的知识会使模型产生重大的变形或失真；3）针对问题原则,只有做到针对问题,才能在对所关注的作战使命空间进行合理分解的基础上,构建对各个相对独立的使命空间要素进行详细描述的概念模型.并提出如果是军事概念模型,概念建模还要遵循红蓝区分与战场对抗原则,这样才能符合作战双方对抗的实际[17].本文认为作战概念建模除了以上原则外,还需要注重加强以下3 条原则：1）想象与真实融合原则,这是因为作战概念是想象的真实战争世界,没有想象不行,脱离实际也不行,已有的作战力量的状态、具备的能力,以及在作战概念设计时间范围内作战力量能够发展到什么程度,这些在作战概念建模时都应当考虑；2）详略得当原则,由于作战概念涉及的内容非常多,没有必要也不可能将全部视图模型构建出来,详略得当地根据研究或任务需要,构建所需视图模型即可；3）易于修改原则,作战概念开发过程中不确定因素非常多,承担风险较大,建立的模型视图应便于修改,使模型能够不断螺旋迭代升级.

2.4 作战概念建模过程

作战概念模型的建立可以划分为以下几个主要阶段：1）作战概念知识获取——从军事领域专家想象中的战争世界以及权威信息源和非正式需求（文档形式）中获取知识,并用自然语言进行解释和说明,该阶段主要是为了分析需求与获取信息；2）作战概念模型描述——把自然语言描述转化为以适当的形式表示的作战概念模型；3）作战概念模型的验证——从语法、语义、语用等各个方面验证作战概念模型的正确性[25,29].

而从作战概念提出到应用的全视角来看,可将其划分为以下几个过程：1）军事领域专家提出作战概念（想象的真实战争世界）；2）作战系统工程人员对作战概念进行首次抽象描述,建立作战概念模型,并初步确认作战概念；3）建立设计模型,军事运筹人员依据概念模型进行数学建模得出数学模型,协同技术人员建立仿真模型,验证概念模型；4）工程制造人员和部队人员依据设计模型进行军队建设,形成预想中的战争系统真实世界,并检验设计模型.作战概念建模应用过程如图4 所示.

图4 作战概念建模应用过程示意图Fig.4 Schematic diagram of application process for operational concept modeling

3 作战概念建模语言与方法

建模语言与方法是作战概念模型描述的重中之重,也是作战概念建模的核心.作战概念建模使用的建模语言不是通常所说的自然语言,它是一种半正式的语言,可以定义模型中元素的种类,以及元素之间的关系,在图形建模语言的情况下,还可以通过定义使用一系列标识法,从而在绘制图表时显示元素和关系[30].概念建模语言和方法有时难以进行区分,例如对象过程方法论OPM 就既是一种概念建模方法,又是一种概念建模语言.建模方法类似于一种路线图,实际上就是“认识并描述变化”的方法.它是建模技术团队创建系统模型要执行的一系列有关设计任务的文档[30].

本章将对作战概念建模中常见的语言和方法进行简要论述与总结,并提出一种综合集成方法.其中,常用的语言和方法主要有Petri 网、统一建模语言（unified modeling language,UML）、SysML、OPM、集成计算机辅助制造定义（integrated computer aided manufacturing definition method,IDEF）、DoDAF 等.还有一些方法如实体关系E-R 方法因为其分析复杂问题时使用比较困难,不适合于动态模型的建模与表示,并被传统数据模型限制,在作战概念建模领域应用较少,在此限于篇幅,不多作介绍.

3.1 Petri 网

Petri 网是1962 年Carl Adam Petri 在其博士论文中首次提出的,因其可以帮助检验流程并验证概念模型的正确性,被认为是所有流程定义语言之母.Petri 网的优势在于能够进行严谨的数学分析和明晰清楚的图形显示,可以较为详细地描绘出作战过程中的体系内部运动机理[31].Petri 网在作战概念建模应用方面,季军亮等利用更具显性特征的Petri 网可达标识图对建立的UML 多层反导协同作战任务规划概念模型进行了验证[32].朱延雷等建立了基于Petri 网的空间信息支援反导作战指挥控制系统概念模型[33],运用可达标识图的方法对其活动模型进行了动态特性分析.但Petri 网在描述体系的组成结构等体系特征时存在困难,模型也难以区分层次.

3.2 UML

UML 是一种面向对象语言,其采用视图和文字相结合的表达方式[34].UML 诞生于上世纪90 年代初.1997 年年底,对象管理组织宣布采纳UML1.1 作为基于面向对象技术的标准建模语言.它吸取了许多其他面向对象建模语言的长处,较为直观,且UML图形与DoDAF 视图产品能够较好地进行对应.有部分学者认为采用UML 来对作战概念进行建模能够具有良好的应用前景.如彭斯明等将其用于分布式防御作战概念的形式化描述[35],郝琳等人将其用于美军动能反卫的作战系统概念建模[43].

但是UML 使用起来较为繁难,复杂度高,领域人员较难上手,其根深蒂固的计算机本位思想及某些概念的缺失（如需求的可追溯性）成为其在系统工程应用中难以取得成功的障碍[36].

3.3 SysML

2001 年1 月,为了在复杂系统工程项目中的利益相关方之间建立可以共同使用的建模语言,SysML应运而生.SysML 对UML 进行了扩展,增加了强大的系统工程功能,从而可以对更广泛的系统进行建模,并记录系统设计的所有方面[30].彭斯明等提出将SysML 用于作战概念的描述规范化与可视化[15,37],分析了将DoDAF 和SysML 相结合用于作战概念描述的方法,提出采用多视图产品形式规范化描述作战概念的作战背景、能力需求、体系构成和作战活动等,还提出了基于领域建模语言的作战概念描述方法[37].田明虎等也将SysML 与DoDAF 进行结合,构建了包含全视图、作战视图、能力视图、系统视图等4 类19 个基于SysML 的装备作战概念DoDAF 视图产品模型[38].SysML 对UML 作了扩展,增加了强大的系统工程功能,从而可以对更广泛的系统建模,并记录系统设计的所有方面.基于OPM 模型表示的SysML 视图与UML 视图之间联系与区别的分类如图5 所示[23].

图5 基于OPM 模型表示的SysML 区别于UML 视图分类Fig.5 SysML represented by OPM model distinguishing from UML view classification

3.4 OPM

OPM 是由以色列Dov Dori 教授提出的一种将对象与过程视为同等重要的通用系统建模方法,其既是一种语言也是一种方法论[23,39].OPM 已经于2015年被国际标准化组织采纳为ISO/PDPAS 19450 标准,标准名称《Automation systems and integration——Object-Process Methodology》（自动化系统与集成——对象过程法）,并被确定为MBSE 两大核心语言之一（另一语言是SysML）,并且是MBSE 六大方法论之一.Dori 出版专著将OPM 和SysML 进行了综合运用和对比,杨峰等对该书进行了翻译并在国内出版[23].刘志琦等研究了对象过程方法论的军事概念模型改进以及OPM 模型到DoDAF 作战视图的转换方法,以保持作战视图中各个模型的一致,提高开发效率[40-41].

OPM 成为国际标准的时间相对来说还比较短,因此,OPM 在作战概念建模领域的应用相较于UML、SysML 等还不够广泛.仅有少量建模工具可供支持,文献资料有限,但在学术界和军事界正迅速被得到认可[42-45].

3.5 IDEF

IDEF 是1981 年美国空军制定的集成化计算机辅助制造（integrated computer aided manufacturing,ICAM）这一工程中的概念方法,由20 世纪70 年代提出的体系结构化分析方法基础上发展而来.它已经从刚开始的IDEF0、IDEF1、IDEF2 针对不同应用情况发展到IDEF14 的一系列16 套方法（包含IDEF1X在内）,在概念建模中经常被使用的是IDEF0、IDEF1X 和IDEF3[46].陈毅雨等进行了基于IDEF0 的武警部队的反恐装备作战任务的需求分析研究[47],李大喜等采用IDEF0 和UML 对空基反导作战进行了概念建模研究[48].

IDEF 方法的语义描述精确程度高,模型便于理解,但缺少面向对象设计的功能[49],且难以表达系统的同步一致性、并发性以及活动间的冲突等动态特性[50].

3.6 DoDAF

DoDAF 由20 世纪90 年代美军构建的指挥、控制、通信、计算机、情报及监视与侦察（C4ISR）演化而来.DoDAF 已成为加拿大、英国和北约等进行国防体系构建遵循的标准[51].国外,美军已经应用DoDAF 对新型装备的作战概念进行了较为详细的概念建模,具有一定的参考价值.国内,郭齐胜等建立了基于DoDAF 的装备作战概念及其设计方法[52].田明虎、彭斯明等将SysML 与DoDAF 结合,采用DoDAF多视图产品的形式对作战概念的各个方面进行了规范化描述[15,38].

DoDAF 在作战概念体系设计、作战体系结构建模等很多方面都有应用[53-57],显示了作为国防体系构建标准的广泛认可[58].但是由于其包含较多的视图产品,却不涉及具体开发使用的描述语言,导致相关产品的开发复杂度较高,开发周期时间也往往很长,并且视图之间还有可能出现不一致的情况.

3.7 作战概念建模的综合集成方法

前述典型作战概念建模与方法的优缺点对比见表3.总之,包含以上多种建模语言和方法都可用于对作战概念形成形式化、结构化、层次化、可视化的描述,方便不同领域专家的交流以及技术人员理解与建模.但由于作战概念建模的前瞻性、复杂性、系统性、递进性等特征,对概念建模的准确性、简洁性和建模能力等提出了更高要求,作战概念建模往往容易出现定义不清晰、结构不合理、特征不清楚、原则不掌握等问题.

表3 典型作战概念建模语言与方法对比表Table 3 Comparison of typical modeling language and methods for operational concept

表3 中,DoDAF 作为被广泛认可的国防体系构建标准,可为体系架构模型的设计开发提供规范、指导原则、规划方案、视图模型及产品说明等,以便于实现系统间集成与互操作.

OPM 和SysML 是MBSE 两大核心语言.但二者也都有特点,其中OPM 具有概念简洁,可同时描述对象和过程两种要素,可同时运用图形和文字两种方式进行模型描述,系统特征表达清晰充分等优点,而SysML 系统建模能力强,内容丰富而全面使用领域广泛.表4 对OPM 与SysML 语言适合的开发阶段及优缺点进行了总结.通过表4 对比可以看出,OPM和SysML 语言可以结合起来,形成优势互补,在概念设计的早期阶段应用OPM 对整体进行描述,在概念设计后期阶段应用SysML 对概念中需要详细描述的部分进行丰富全面的描述,此外,Grobstein 和Dori还设计和应用了OPM 模型自动生成多类SysML视图的方式[59],这就更方便这两种语言之间的融合运用.

表4 OPM 和SysML 语言开发阶段与细化对比Table 4 Comparison of OPM and SysML language development phases and specifics

基于以上讨论,本文提出OPM 与SysML 语言结合DoDAF 视图框架的作战概念建模综合集成方法.其中,OPM 与DoDAF 结合可主要为顶层作战概念等进行建模,便于简洁清晰地描述整个作战体系的层次结构和行为与结构的结合,避免DoDAF 视图中易出现的视图之间不一致的情况.OPM 与DoDAF 结合进行概念建模,可以先考虑利用OPM 建立作战概念描述的体系对象模型,开发DoDAF 中OV-4 组织关系图等,再考虑作战对抗过程,建立DoDAF 中OV-5a 作战活动分解树等视图,最后考虑将体系对象模型和对抗过程模型集成在统一视图中进行描述,得到对象过程统一的作战概念模型视图,对应DoDAF中OV-5b 作战活动等模型的开发.SysML 与DoDAF结合,便于在需要描绘作战概念某些具体方面的细致建模,如某新型装备作战流程等,这一过程可采用SysML 用例图、块定义图、活动图、时序图、需求图等,建立DoDAF 作战事件跟踪描述OV-6c,系统功能模型SV-4 等视图.

因此,OPM 与SysML 语言结合DoDAF 视图框架的作战概念建模方式,具有明显的协同作用,可详略得当、简洁清晰、重点突出地描述作战概念.因此,该综合集成方法相较其他方法具有一定优势,预计其将成为未来作战概念建模的主流方式之一.

4 结论

智能化战争时代即将来临,作战体系正向多域融合方向发展.在未来多维复杂战场环境下,亟需形成一个高效组织、紧密协同且能独立自主遂行作战任务的“模块化、弹性化、多能化”的联合作战体系.为了抢占未来战争制胜先机,美军作战概念不断推陈出新,国内对于作战概念的研究也方兴未艾.面对这些想象的真实战争系统,为更好地描述未来作战体系杀伤链各要素相互嵌入、相互增强、相互影响等特性,适应大规模异构复杂体系的多维度、多层次、多领域协同模型构建,迫切需要形成架构先进、系统关联、层次分明、可操作性强的作战概念体系及其对应的建模理论与方法.

但作战概念及其建模研究容易出现定义不清晰、结构不合理、特征不清楚、原则不掌握等问题.因此,本文梳理并总结了作战概念基本理论、作战概念建模基础、建模语言与方法等方面的知识内容,对相关研究进行了研讨,最后提出了一种新的作战概念建模综合集成方法.下一步的工作还需要落实在领域和方向作战概念的建模研究、仿真实验、实践应用中,持续进行相关研究,为作战和装备等体系设计论证、发展与运用打牢厚实基础.