趙青松,商慧琳,張小可

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息系統(tǒng)與管理學(xué)院,湖南長沙　410073)

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基于能力的指揮信息系統(tǒng)體系需求分析過程*

趙青松,商慧琳,張小可

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息系統(tǒng)與管理學(xué)院,湖南長沙410073)

摘要:借鑒了聯(lián)合能力集成與分析系統(tǒng)的活動流程,根據(jù)指揮信息系統(tǒng)體系需求的特點,建立了基于能力的指揮信息系統(tǒng)體系需求分析的過程模型,圍繞能力需求的獲取、定義、分析與實現(xiàn)劃分為4個子過程:背景分析、能力領(lǐng)域分析、能力需求分析、能力需求方案分析,并給出了4個階段的基本活動和邏輯關(guān)系,為指揮信息系統(tǒng)體系需求的分析提供了規(guī)范的過程和活動指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞:能力;指揮信息系統(tǒng);需求分析;過程

修回日期： 2015-09-07

商慧琳(1990-),女,博士研究生。

張小可(1987-),男,博士研究生。

指揮信息系統(tǒng)體系是一個復(fù)雜的人機系統(tǒng),在功能上是分布的,在地理上也是分布的,具有規(guī)模龐大、指揮層次多、頻域范圍廣、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點,包含多種技術(shù)因素和不確定性。需求開發(fā)是指揮信息系統(tǒng)體系設(shè)計的第一步,是后續(xù)各個開發(fā)階段的基礎(chǔ)和依據(jù),也是成功開發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵[1-2]。在“基于能力”取代“基于威脅”的防務(wù)理論后,美軍建立了基于能力的聯(lián)合需求分析機制,開發(fā)了聯(lián)合能力集成與發(fā)展系統(tǒng)(Joint Capabilities Integration and Development System, JCIDS)[3-4]。段采宇等在分析C4ISR需求內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,提出C4ISR需求體系的概念,給出了C4ISR需求模型化思路,設(shè)計了C4ISR需求模型[5]。呂翔等分析了C4ISR系統(tǒng)軍事需求模型的領(lǐng)域性及其需求共性,采用重用構(gòu)建了一個C4ISR系統(tǒng)需求模型[6]?；谀芰Φ闹笓]信息系統(tǒng)體系需求分析,以面向戰(zhàn)場實際需求以及指揮信息系統(tǒng)體系滿足約束的思想,最大限度地發(fā)揮各類指揮信息系統(tǒng)裝備的集成效能,旨在通過軍事戰(zhàn)略目標來確定最佳效果,以此為依據(jù)來定義能力需求并且最終決定所需要發(fā)展的指揮信息系統(tǒng)裝備。

1基于能力的指揮信息系統(tǒng)需求分析過程模型

基于能力的指揮信息系統(tǒng)需求分析過程圍繞能力需求的獲取、定義、分析與實現(xiàn)劃分為4個子過程:背景分析、能力領(lǐng)域分析、能力需求分析、能力需求方案分析,如圖1所示。

圖1　基于能力的指揮信息系統(tǒng)需求分析過程

圖2　背景分析子過程

2背景分析

背景分析是需求分析的起始子過程,主要根據(jù)問題的背景資料,確定指揮信息系統(tǒng)的使命領(lǐng)域、作戰(zhàn)目標和主要想定,為后續(xù)研究劃定范圍。

如圖2所示,背景分析包括3個基本活動:1)作戰(zhàn)概念審查。指揮信息系統(tǒng)的發(fā)展是受作戰(zhàn)概念驅(qū)動的,因此在開展指揮信息系統(tǒng)的需求分析之前必須對相關(guān)的作戰(zhàn)概念進行審查,審查的目的是判斷作戰(zhàn)概念是否明確或成熟,是否得到有關(guān)權(quán)威部門的確認。如果審查不能通過,則需要由有關(guān)部門對作戰(zhàn)概念作進一步開發(fā);如果審查通過,則進入分析過程。2)定義使命領(lǐng)域。首先要明確指揮信息系統(tǒng)所處的作戰(zhàn)領(lǐng)域。面向使命領(lǐng)域開展指揮信息系統(tǒng)需求是應(yīng)用“基于能力”思想的本質(zhì)要求。在定義使命領(lǐng)域同時,對相關(guān)使命的作戰(zhàn)目標進行歸納、總結(jié),確定使命領(lǐng)域的綜合作戰(zhàn)目標。3)編寫作戰(zhàn)想定。軍事用戶主要是作戰(zhàn)指揮人員,對使命領(lǐng)域中的使命和作戰(zhàn)目標進行分析,設(shè)置可能的作戰(zhàn)環(huán)境、威脅情況,并制定相應(yīng)的行動計劃,最后以作戰(zhàn)想定形式進行描述。

3能力領(lǐng)域分析

在使命領(lǐng)域、作戰(zhàn)目標和主要想定的指導(dǎo)下,通過能力領(lǐng)域分析進一步在作戰(zhàn)業(yè)務(wù)層面確定研究的范圍,即定義作戰(zhàn)領(lǐng)域內(nèi)的作戰(zhàn)能力以及相關(guān)的作戰(zhàn)任務(wù)。

圖3　能力領(lǐng)域分析子過程

能力領(lǐng)域分析子過程如圖3,包含以下基本活動:1)能力識別。從作戰(zhàn)背景材料中直接抽取關(guān)于能力的描述,或?qū)ψ鲬?zhàn)目標進行分解,獲得當前使命領(lǐng)域內(nèi)的作戰(zhàn)能力總體構(gòu)想,并識別出高層名義上的作戰(zhàn)能力。識別能力之間的關(guān)系,最后輸出能力集。2)使命任務(wù)分析。根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)概念和相關(guān)背景材料,對使命領(lǐng)域中的主要使命和想定進行單獨分析,由作戰(zhàn)指揮人員定義完成使命所需的作戰(zhàn)任務(wù),并對任務(wù)進行分解,直至該任務(wù)能夠被特定組織或目標裝備體系執(zhí)行,最后對所有的使命任務(wù)進行比較、合并、去除等整理工作,獲得該使命領(lǐng)域內(nèi)的任務(wù)集,并按照一定層次結(jié)構(gòu)進行組織。在使命任務(wù)分析過程中,任務(wù)的相關(guān)屬性即執(zhí)行的條件和性能指標,需要初步指定;任務(wù)之間的信息流、時序關(guān)系,以及執(zhí)行任務(wù)的組織的結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況有選擇地進行描述。3)能力任務(wù)分析。在使命任務(wù)分析中,有些任務(wù)緊密關(guān)聯(lián)在一起,支持多個使命目標的達成,這些使命任務(wù)子集構(gòu)成了作戰(zhàn)能力。為確定能力和任務(wù)之間的映射關(guān)系,可采用兩種方法:一是對獲得的任務(wù)集進行邏輯劃分,把所得的任務(wù)子集關(guān)聯(lián)到能力;另一種是根據(jù)確定的作戰(zhàn)能力集,對任務(wù)集進行探索,尋找能夠?qū)崿F(xiàn)能力的任務(wù)組合。4)確定能力目標。這里的能力目標是指軍事用戶對能力屬性值的期望,只有達到能力目標才有較大可能達成使命領(lǐng)域的作戰(zhàn)目標。確定能力目標時,需要充分利用作戰(zhàn)指揮員的知識和經(jīng)驗,系統(tǒng)地分析各能力對使命目標的貢獻,最終確定能力的目標水平,形成目標能力列表。5)確定使命基本任務(wù)。使命基本任務(wù)是對使命領(lǐng)域及其能力集最重要的任務(wù)。其判斷依據(jù)是:對實現(xiàn)能力有重要貢獻;對重要的能力有貢獻;對多個能力有貢獻。可用使命-任務(wù)矩陣或能力-任務(wù)矩陣來標識使命基本任務(wù)。

由于能力任務(wù)之間的映射關(guān)系,確定能力目標后,可以進一步設(shè)定使命基本任務(wù)的條件和標準。設(shè)置條件時,分別確定“最壞”、“最可能”兩種情況下的環(huán)境映射。標準一般用來表示作戰(zhàn)指揮人員所預(yù)期的任務(wù)執(zhí)行效果,是可以接受的最低限度。標準由度量指標和及水平值組成,有時還包括指標的單位。由于實現(xiàn)能力或完成使命的任務(wù)之間是相互關(guān)聯(lián)的,其任務(wù)標準相互依賴,因此當某個任務(wù)的標準發(fā)生變化,其它任務(wù)的標準也隨之變化,這樣設(shè)置任務(wù)標準需要進行一定的權(quán)衡。可采用構(gòu)造級作戰(zhàn)仿真、影響圖、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),輔助作戰(zhàn)指揮員確定使命基本任務(wù)的標準。

4能力需求分析

在使命領(lǐng)域及其主要想定下,當前指揮信息系統(tǒng)體系情況,結(jié)合條令、訓(xùn)練等因素進行評估;與目標能力列表比較后,確定現(xiàn)有指揮信息系統(tǒng)體系存在的能力缺陷和差距;再對能力差距進行分析導(dǎo)出指揮信息系統(tǒng)的能力需求。

具體過程如圖4所示,包括:1)現(xiàn)有體系能力評估。要確定實際的能力需求,首先要評估現(xiàn)有體系所具備的能力。利用能力領(lǐng)域分析子過程中識別出的能力集和任務(wù)集,考察現(xiàn)有裝備體系完成任務(wù)和實現(xiàn)能力的程度,并用具體指標進行度量。在需求分析階段,指揮信息系統(tǒng)體系的能力評估比較粗略,更多采用以定性為主、部分定量的評估方法,例如層次分析方法、模糊綜合評價法等。作戰(zhàn)仿真之類的定量評估方法要求建立詳細的作戰(zhàn)模型,多用于需求分析后期或后續(xù)設(shè)計階段。2)能力差距分析。通過現(xiàn)有體系能力和目標能力的比較可以識別能力差距,對能力差距開展兩方面的分析:一是能力差距的影響,主要體現(xiàn)在作戰(zhàn)目標達成、兵力損失等方面;二是尋找導(dǎo)致能力差距的原因,例如能力的“成熟度”不夠(在特定條件下質(zhì)量屬性達不到標準);“充足度”不夠(能力的質(zhì)量屬性不滿足要求);沒有引入已有能力;資金效益約束;政策約束。3)確定能力需求。能力差距并不能全部轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實能力需求,這其中存在資源、技術(shù)條件方面的約束,必須優(yōu)先彌補那些重要的能力差距?？捎蔑L險來描述能力差距的重要性,每個能力差距的風險由兩部分構(gòu)成:一是該能力差距的危害影響程度;二是該能力差距發(fā)生的可能性。

5能力需求方案分析

這一子過程的目標是從指揮信息系統(tǒng)體系外部對其功能、性能以及設(shè)計約束等需求進行定義,其中涉及一些基本的、總體性設(shè)計決策,與體系的方案探索以及概要設(shè)計階段存在一定重疊。此處約定:能力需求方案分析僅考慮粗略的、帶方向性的能力需求實現(xiàn)途徑,不涉及體系的詳細結(jié)構(gòu)方式以及組成系統(tǒng)的性能參數(shù)。

圖4　能力需求分析子過程

圖5　能力需求方案分析子過程

根據(jù)能力需求分析子過程中確定的能力差距以及需求,結(jié)合當前裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,對實現(xiàn)能力需求的途徑進行啟發(fā)式探索,提出可行的需求方案;通過比較確定較優(yōu)方案,從而產(chǎn)生相應(yīng)的指揮信息系統(tǒng)體系需求;最后通過規(guī)劃,確定指揮信息系統(tǒng)體系的發(fā)展需求。具體過程如圖5所示。1)需求方案探索。通過領(lǐng)域?qū)＜?、設(shè)計人員和軍事人員的協(xié)作,以滿足能力需求為目標,探索能力差距的彌補手段,最終獲得若干滿足能力需求的實現(xiàn)方案。需求方案存在多種類型:重新設(shè)計指揮信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、引入新裝備系統(tǒng)、聯(lián)合改進原有裝備系統(tǒng)、采購已有型號裝備,或者是上述類型的混合。2)需求方案評估。對探索得到的需求方案進行評估,該活動可以看作是能力需求分析子過程中現(xiàn)有體系能力評估和能力需求優(yōu)先級評估工作的迭代。在本活動中,將以對能力需求的支持程度和需求方案的開發(fā)工作量、成本、技術(shù)難度、風險等準則,對需求方案進行評估,選擇較優(yōu)的方案。也可以在需求分析階段不做出選擇,而是推薦多個需求方案,并在后續(xù)方案探索階段進行平行探索,最后進行選擇。3)確定指揮信息系統(tǒng)體系需求。準確地說,這里的體系需求主要是體系層面的功能、性能需求,這些需求是根據(jù)能力需求的實現(xiàn)方案導(dǎo)出的,它們將支持作戰(zhàn)業(yè)務(wù)層面需求的實現(xiàn)。因此,能力需求的實現(xiàn)方案也可以理解為裝備體系層面相關(guān)需求的組合。4)需求權(quán)衡與規(guī)劃。對指揮信息系統(tǒng)體系相關(guān)需求進行權(quán)衡,選擇最終要實施的需求;在指揮信息系統(tǒng)體系的演化開發(fā)背景下要制定需求的分階段實現(xiàn)計劃。通過需求權(quán)衡和規(guī)劃,最終確定指揮信息系統(tǒng)體系的發(fā)展需求,它包括了分析過程產(chǎn)生的體系能力需求、基本任務(wù)需求、重要功能/性能需求、結(jié)構(gòu)需求、規(guī)模需求等,還包括了需求的未來實現(xiàn)計劃。

6結(jié)束語

基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭的主要模式,構(gòu)建一個適應(yīng)現(xiàn)代作戰(zhàn)體系的指揮信息系統(tǒng)體系關(guān)系到體系作戰(zhàn)的勝敗。面向如何獲取滿足作戰(zhàn)使命要求的指揮信息系統(tǒng)體系需求來展開研究,建立了基于能力的指揮信息系統(tǒng)體系需求分析的過程模型,為開展指揮信息系統(tǒng)體系需求論證工作提供規(guī)范和指導(dǎo)。

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Capability-based Requirement Analysis Process of C4ISR

ZHAO Qing-song, SHANG Hui-lin, ZHANG Xiao-ke

(School of Information System and Management, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

Abstract:According to the character of C4ISR, the process model of capability-based requirement analysis is built based on studying on the method and flow of JCIDS system. Based on the acquirement, definition, analysis and implement of capability, four phases of background domain analysis, capability domain analysis, capability requirement analysis and capability scheme analysis is given and the activity in each phase is described. The process can guide the requirement analysis of C4ISR.

Key words:capability; C4ISR; requirement analysis; process

作者簡介：趙青松(1975-),男,黑龍江哈爾濱人,博士,研究方向為裝備采辦與體系工程管理。

*基金項目：國家自然科學(xué)基金(武器裝備體系多階段魯棒組合決策模型研究71571185)

收稿日期：2015-09-02

中圖分類號:E94

文獻標志碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.003

文章編號：1673-3819(2016)01-0008-05