武器装备体系需求分析框架及任务能力模型构建

一 武器装备体系需求分析框架

武器装备体系需求是指武器装备体系为了满足未来一体化联合作战需要必须符合的条件或具备的功能，是武器装备体系组织结构形式的描述。内容包括：一是为了完成一定作战任务或具备一定能力的武器装备体系所需具备的功能；二是描述这些功能、性能或相关约束的条件和规则(装备体系结构)；三是构成装备体系的装备体系或子系统的数量规模。武器装备体系需求论证分析是在装备体系建设开始之前需要执行和完成的一个必经阶段，也是武器装备体系工程的首要阶段。全方位的体系对抗作战已经成为在信息化战场条件下作战的基本模式，如何根据未来作战模式下的新型交战样式，为打赢信息化条件下的战争，提出武器装备体系化建设的需求，并以科学的需求牵引各类型武器系统的均衡、协调发展，已经成为摆在决策者和论证者面前的一道难题。

现代战争是信息化条件下的多军兵种武器装备联合的体系对抗，强调多种武器装备体系化有机融合与相互支撑，以整体优势获取作战优势。武器装备体系需求本质上反映的是装备在作战对抗过程中完成任务的要求，同时信息化战争条件下的武器装备体系需求分析必须着眼于武器装备体系的整体能力。为此，提出面向任务基于能力的武器装备体系需求分析框架，该框架结构如图1所示。该框架由三部分组成，第一部分，以安全战略、未来威胁形势估计、信息化条件下体系对抗的作战概念、军队使命与建设方略以及国家经济情况等武器装备体系需求分析作为输入；第二部分是需求分析空间，围绕未来体系对抗的作战样式，开展武器装备体系的作战任务需求分析、作战能力需求分析和体系化武器装备需求分析；第三部分是武器装备体系需求方案，通过需求空间分析，形成能够指导武器装备体系建设与发展的整体功能需求集合、整体性能(能力)需求集合、体系组成集合、体系结构、技术需求和保障需求等。

图1 武器装备体系需求分析框架

在需求分析框架中，围绕战场环境下体系对抗的作战样式，将作战任务需求分析、作战能力需求分析和体系、装备需求分析进行有机结合，通过不断循环迭代，科学合理地获得满足国家战略要求、能够应对多种威胁形势、实现预期作战效果的武器装备体系总体需求方案。面向任务基于能力的武器装备体系需求分析综合考虑多种军事威胁、整体作战效果和全寿命周期的作战任务与整体能力要求，它着眼于提高武器装备体系所担负作战任务的整体作战能力，注重长远军事能力的建设，体现了更高的前瞻性，符合一体化联合作战对武器装备体系化发展的基本要求。能力需求作为作战任务的内在要求，具有不可分割性，当作战任务需求发生变更时，能力需求可快速调整以适应变化。以作战能力需求为主线，以作战任务需求为主体，通过获取作战概念和任务要求，定义相应的作战能力需求，并经过需求分解、分配与映射，探索作战任务与能力需求的体系化武器装备实现方案，形成提出武器装备体系的发展需求方案。

1.作战任务需求分析

作战任务是指作战力量为了达成预定作战目的而达成的任务。武器装备体系的作战任务需求分析是围绕典型作战环境、作战对象和作战样式具体分析，通过对作战使命和作战概念的进一步细化，获得明确作战任务的过程。作战样式是作战概念在战场上的具体实施方式和过程，作战任务是作战使命的具体化。作战任务和作战样式都是由一系列相互联系的活动组成，它明确了需要达到的总体目标，隐含了完成作战概念和使命所必须考虑的作战对象、战场环境、作战资源等因素，内容要求很具体明确。

武器装备体系作战概念是使命的实例化，是对各个子使命的具体化和形象化。武器装备体系作战任务不仅是武器装备作战概念的实例化，而且是对武器装备体系作战概念中组织方式、具体条件、实施流程等的进一步细化，它围绕作战样式分析，充分考虑武器装备体系的作战运用过程及其预期的作战效果，更加强调对抗过程的可实现性、可操作性。根据武器装备体系任务分析的内容及其相互关系可知，武器装备任务需求分析包括高层使命分析、作战概念分析、作战活动分解与作战样式分析、作战任务生成4个步骤，如图2所示。

图2 作战任务需求分析过程

高层使命分析。根据国家安全战略、军队建设目标、未来战争预测等，综合考虑武器装备现状与体系化发展的内外部条件，科学提出武器装备体系的总体使命和目标，并根据作战环境、作战目的的不同将武器装备体系的总体使命分解为一系列比较明确的子使命，为牵引武器装备体系化发展建设指引方向。

作战概念分析。根据武器装备体系的使命集合，遵循军队建设目标和作战理论规律，依照全方位体系对抗的基本要求与特征，分析各个军兵种武器装备的一体化编组、综合化运用及其协同交互等，提出面向特定使命的体系对抗作战概念。武器装备体系作战概念，是对以一体化联合作战为目标的作战模式或样式的宏观、概略性描述。

作战活动分解与作战样式分析。以作战概念为依据，按照具体战场条件、武器装备体系组成、作战行动实战要求进一步细化体系对抗实施过程，针对体系对抗作战的对象、企图、部署、行动及其交互方式，提出特定作战概念下体系对抗的主要作战活动及其相互关系，形成特定作战样式，并通过武器装备体系的作战效果检验体系对抗活动的合理性和科学性。

作战任务生成。作战概念依靠作战活动的实施来实现，不同的作战概念必然牵引出不同的作战活动及其能力集合，不同的作战概念所包含的作战活动可能具有相似或相同的作战活动。在实施体系对抗的过程中，通常需要将各个装备、人员的作战活动组织成为能完成一个或多个子使命或作战概念的流程模式，通过有机集成相关的作战活动及其整体流程，形成与作战使命、作战概念相互映射的作战任务，这是指导武器装备系统建设和发展的根本依据。

2.作战能力需求分析

事实上武器装备体系能力需求分析与任务需求分析是同时进行的，即“使命-能力-任务”分析过程与“使命-任务-能力”分析过程是相互依存、相互促进的关系。作战能力是武器装备体系的静态潜能(或者固有能力)与按照特定作战样式执行任务过程中的动态综合表现，是一种能力需求或能力目标。能力需求分析以武器装备体系使命任务和作战概念为依据，构建武器装备体系作战能力指标体系，并通过作战能力与作战活动的关联映射分析确定武器装备体系的作战能力需求。武器装备体系能力需求分析主要包括作战能力要求分析、作战能力现状分析、作战能力差距分析和作战能力需求优化等4部分内容，如图3所示。

作战能力要求分析。作战能力要求分析依据武器装备体系的使命任务、作战概念与作战样式等，确定根据武器装备体系的总体作战能力目标，将总体作战能力目标进行分解，通过作战能力与作战活动的关联映射，按照作战活动的要求提取作战能力需求及其指标要求，从而构建武器装备的作战能力需求指标体系。

作战能力现状分析。依据体系对抗的作战样式和作战活动对现有武器装备及其作战运用进行分析，提取现有武器装备的作战能力并进行评估。

图3 武器装备体系能力需求分析图

作战能力差距分析。作战能力差距是指武器装备体系作战能力需求与作战能力现状之间的差值。依据构建武器装备的作战能力需求指标体系，对照现有武器装备作战能力指标，综合运用作战能力分析比较、作战能力差距矩阵判断、作战效果对比等方法，将作战能力需求与现有作战能力进行比较，得到作战能力差距的量值。

作战能力需求优化形成。在作战能力差距分析的基础上，综合分析未来体系对抗作战样式与作战活动，考虑武器装备发展趋势、新武器与新技术发展预期情况，结合作战能力差距，通过综合优化方法提出必须通过体系化发展来解决的武器装备体系能力需求列表。

3.体系化武器装备需求分析

体系化武器装备需求分析以任务需求和能力需求为依据，以实现武器装备体系整体作战效能最优为目标，科学提出武器装备体系的成员组成、相互关系和体系结构等，并对武器装备体系需求方案进行科学的评估。体系化武器装备需求分析主要包括体系整体功能需求分析、体系整体性能需求分析、体系结构需求分析、体系技术需求分析和体系需求评估等内容。

体系整体功能需求分析。通过作战任务需求与体系功能的映射分析、作战能力需求分析与体系功能的映射分析，提出满足任务需求与能力需求的武器装备体系整体功能构想，并进一步分析提取满足体系对抗的主要功能要求。

体系整体性能需求分析。通过体系作战能力需求到体系功能的映射与分配，提出满足作战能力需求的武器装备体系整体性能构想，通过指标聚合、分析计算等，提出武器装备体系整体性能要求。

体系结构需求分析。以武器装备体系整体功能和性能需求为基础，以具体任务背景中的武器装备体系化编组使用为依据，分析完成不同任务的力量构成要求，科学提出武器装备体系架构、装备组成关系和装备系统数量等要求，形成武器装备体系结构、装备规模数量等需求。

体系技术需求分析。根据武器装备体系整体功能、性能和体系结构需求方案要求，提出实现武器装备体系或组成系统功能与性能要求的关键技术，并以相关历史数据、当前现状、预测趋势为基础，提出武器装备体系必须发展关键技术。

装备体系需求评估。以科学有效地评估武器装备体系需求方案为目标，综合采用多种方法，从多个维度对武器装备体系需求方案进行综合评估，给出武器装备体系需求方案的优劣排序。

二 武器装备体系任务能力模型构建

从武器装备体系需求分析框架看，通过作战任务需求分析、作战能力需求分析和体系化武器装备需求分析形成指导武器装备体系协调发展的总体需求方案，而且能够指导未来体系对抗的实施并达到预期的作战效果。在武器装备体系需求分析过程中，需要将顶层的使命任务与能力逐步向下分解，并映射到能够指导具体武器装备研制的功能、性能以及相应的作战活动中。因此武器装备体系任务与能力分解的合理性和可行性，成为武器装备体系需求分析的一个重要过程。为此，提出了武器装备体系任务能力分解模式，该模式将作战任务与能力自顶向下进行分解，形成武器装备体系任务能力分解层次有向模型图，确保武器装备体系需求分析的顺利进行，同时为未来体系对抗的作战实施提供技术支持。

根据任务能力分解模式进行任务分解与能力分配，是从一个(组)顶层任务及其能力集合出发，建立武器装备体系任务能力分解层次有向模型图，在构造好有向模型图之后，需要检查任务分解和能力分配是否合理。在任务能力分解层次有向模型图中，将不带射入箭头节点称为根节点，不带射出箭头的节点称为叶子节点。

良构的模型图：一个任务能力分解层次有向模型图满足如下条件

1) 所有的根节点都是最顶层使命任务和能力(根节点代表的最高使命任务以及该任务所要具备的能力)；

2) 所有的叶子节点都是一个原子活动所作用的原子任务和能力(所有任务都是要落实到一个可操作的活动以及资源属性上)；

3) 所有的其它节点都可以通过任务分解链和能力指标关系链(或者分解链的序列)到达一个根节点(所有其它任务和活动都是为了实现某个最高使命任务和能力而设置)；

4) 任务分解链不能构成循环通路(不能自己实现自己)；

5) 能力指标关系链不能构成循环通路(不能自己依赖自己)。

则称该任务能力分解层次有向模型图是良构模型图。

上面的定义构成了有向模型图语法上的合理性，同时还需要对其语义进行分析，即任务分解和能力分配结果的可实现性分析。由于任务分解与能力分配的复杂性，在模型图中冲突是不可避免的，模型图的可实现性分为强可实现性、弱可实现性和不可实现性。在讨论模型图的可实现性之前首先讨论任务可实现性的标记规则。

任务可实现性的标记规则：

1) 初始化标记

a） 标记模型图中所有原子活动所对应的任务为“终止任务”；

b）标记模型图中所有作为叶节点的非原子活动所对应的任务为“可分任务”。

2) “可分任务”传播：下述规则用于传播“可分任务”

a）如果M依赖于m，并且m是“可分任务”，则M也是“可分任务”；

b）如果M存在唯一的一个与归结，则如果其中的一个子任务m为“可分任务”，则M也是一个“可分任务”。如果M存在多个与归结，其中的一个与归结的一个子任务m为“可分任务”，则标记M的这个与分支为“可分任务”，M是否为“可分任务”则要看下面一条规则；

c）如果M所有或分支(或者子任务)都是“可分任务”，则M也是“可分任务”。

3) 可实现性初始标记：对模型图中的每个“终止任务”M

a）如果M的干扰任务集为空，或干扰集不为空，但其中所有的干扰任务都是“可分任务”，则M是强可实现性；

b）否则，如果M的干扰任务集不为空，并且至少存在一个干扰任务不是“可分任务”，则M是弱可实现性。

4) 可实现性传播：对任务能力模型图中的每一个任务M

a） 如果M是“可分任务”，则M是不可实现的；

b）否则，如果M的所有依赖者都是强可实现的，并且所依赖的任务都是强可实现的，则M是强可实现的；

c）否则，M是弱可实现的。

模型图的可胜任性：令MissionSet为一个任务能力分解层次有向模型图，Root为它所有根任务集合。如果对所有的任务MRoot，有M是强可实现的，则称MissionSet是强可胜任的；如果对所有的任务M’Root，有M是可实现的，但如果存在任务M’Root是弱可实现的，则称MissionSet是弱可胜任的；如果存在一个任务MRoot是不可实现的，则称MissionSet是不可胜任的。

武器装备体系任务能力分解的过程就是对任务与能力不断进行精化的过程，因此在对作战任务进行分解后，得到一组子任务集合、一组能力指标链集合以及一组事件活动流构成的任务执行流程。在任务能力分解层次有向模型图是良构模型图的情况下，以下定理1和2成立。

定理1：一组子任务m1,m2,m3,…,mn是任务M的完全精化，当且仅当以下条件满足：

m1,m2,m3,…,mn ⊨M(必要性)

m1,m2,m3,…,mn ⊭False (一致性)

n>1 (非平凡性)

对任意j，1<j<n, m1,m2,m3,…,mj-1,mj+1,…, mn ⊭M (原子性)

其中⊨表示蕴含关系，任务的精化基于一组分解模式，抽象任务的分解，使得叶节点任务的集合是根任务的完全求精。

证明：使用反证法，容易得证，具体证明略。

定理2：一组能力指标c1,c2,c3,…,cn是能力指标C的完全分解，当且仅当以下条件满足：

c1,c2,c3,…,cn ⊨E (必要性)

c1,c2,c3,…,cn⊭False (一致性)

n>1 (非平凡性)

对任意i和j，fre:ei→{sai@res, dai@res| sai@ressa@res, dai@resda@res, i=1,...,n }，fre:ej→{saj@res, daj@res|saj@ressa@res, daj@resda@res, j=1,...,n } ，都有saj@res∩sai@res=Ø，daj@res∩dai@res=Ø(非重复性)。

fre表示能力指标到资源动态属性和静态属性的映射函数。

证明：使用反正法或归纳法，容易得证，具体证明略。

任务能力分解检验与分析的意义在于需求分析结果可以进一步导引需求分析者修改或补充武器装备体系业务情况描述，以保证体系描述的完整性。具体说，模型是可胜任的，说明需求者对体系的描述是相对完整合理可行，可以进行下一步工作。模型是弱可实现的，需要进行进一步修改和完善。模型是不可胜任的，需求者描述的模型是不完整的，需要进一步修改完善。

作者：张宏军 韦正现 黄百乔

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