基于DoDAF的武器装备需求描述＊

梁 涛 付 勉

（陆军军官学院 合肥 230031）

1 引言

武器装备需求指未来一定时期内对武器装备建设的基本要求，武器装备需求涉及作战需求分析、能力需求分析和能力解决方案分析等，关系复杂，需要战略规划人员、装备研制人员、装备使用人员、技术人员等领域专家的共同参与，由于各个领域专家在研究领域、考虑问题的方式以及专业知识水平等的差异，导致让所有领域专家对武器装备需求形成一个准确而又统一的认识难度很大。为了保证武器装备需求分析的科学性和一致性，必须采用规范化的方式描述武器装备需求。

美军体系结构框架DoDAF作为武器装备需求描述的标准已经得到较为广泛的认可［1］。DoDAF是美国国防部于2004年正式颁布的用于指导美军开展武器装备需求生成的标准规范［2］，该框架通过一系列视图产品的定义分别从不同角度描述系统体系结构的构建和发展，力图以统一的模型描述武器装备需求，是把作战需求落实到系统实现的重要手段［1］。但是，DoDAF只是一个体系结构描述的公共标准，并没有针对武器装备需求描述提供详细的开发过程指导，对于武器装备需求描述中究竟需要哪些视图产品，该视图产品如何支持具体需求描述的相关研究还很缺乏。因此，需要专门针对武器装备需求特点，研究如何使用DoDAF视图产品支持武器装备需求描述全过程，以分别实现作战需求、能力需求、能力解决方案及三者之间的映射关系描述。

2 DoDAF简介

DoDAF是一种规范化描述体系结构的方法，其提供了开发和表述体系结构的规则、指南和产品描述，DoDAF目前发展到2.0版。DoDAF1.0提出了体系结构描述的三个视图：作战视图、系统视图和技术视图，分别从作战需求、系统实现和技术支持三方面共同描述系统。作战视图实现对作战使命所要求的作战任务和活动、作战单元及信息交互的描述，系统视图实现对系统使命功能的各子系统结构及其之间互连性的描述，技术视图是为保证系统互操作性而提供的一组特定的技术标准。DoDAF1.0定义了26个描述产品，用于描述视图中的实体集合、关系集合和各种视图之间的逻辑映射关系。DoDAF1.5［3］将DoDAF1.0的26个产品扩展为29个产品，以适应网络中心概念和面向服务体系结构的开发要求。DoDAF2.0［4］是终结版本，其最大的改变是从过去的以产品开发为中心完全转移到以数据开发为中心，同时将过去的三类视图增加为七类视图，包括作战视图、服务视图、系统视图、数据和信息视图、标准视图、能力视图和管理视图，并细化了部分视图产品。

3 基于DoDAF的武器装备需求描述

武器装备需求分析包括作战需求分析、能力需求分析和能力解决方案分析等，作战需求分析主要分析为实现军事目标所需的作战任务、条件和标准；能力需求分析以作战需求分析中确定的任务为主要依据，在给定的条件和标准下，确定完成作战任务的能力需求，通过评估现有的和计划的作战系统能力，得出一份按优先级排序的能力差距清单；能力解决方案分析以能力需求分析确定的一种或多种能力差距为依据，通过综合分析找出各种可能弥补能力差距的非装备方案和装备方案。基于DoDAF的武器装备需求描述主要是借助DoDAF1.0的作战视图、系统视图和DoDAF2.0的能力视图产品，描述武器装备作战需求、能力需求和能力解决方案。

3.1 基于DoDAF的武器装备作战需求描述

基于DoDAF的武器装备作战需求描述主要是借助作战视图产品，描述武器装备（体系）要完成哪些作战任务，完成作战任务过程中需要履行哪些作战活动，执行作战任务（活动）需要哪些作战节点，各作战节点为了完成各项作战任务（活动）需要传递什么作战信息等。基于DoDAF的武器装备作战需求描述的基本流程如图1所示，具体步骤为：

图1 基于DoDAF的武器装备作战需求描述流程图

步骤一：通过分析作战背景、作战样式和作战方案，建立武器装备（体系）的高层作战概念图OV－1，用于描述如何使用可用资源完成一个使命任务，确定武器装备（体系）具有的作战使命、参与的组织及其之间的交互连通信息等；

步骤二：确定作战中涉及的组织及组织之间的指挥、控制、协同、支援、组成、分类等关系，建立组织关系图OV－4。组织关系描述包括组织及组织中角色、系统的描述，其中组织、角色、系统影响作战（系统）节点的选择，组织关系中分类、组成关系是作战（系统）节点分解的基础，协同、支援等关系影响作战（系统）节点之间的连接关系，决定了作战（系统）体系内外部信息（数据）流动的性质、类型和要求；

步骤三：通过作战使命分解、作战任务分配、作战活动提取、作战活动分解、作战活动（任务）之间关系描述、作战活动（任务）执行条件和要求描述，生成作战活动（任务）描述模型；

1）分解作战使命为若干项具体的作战任务，根据需要还可以将作战任务进一步细化为子任务，采用DoDAF2.0的作战使命分解树OV－5a描述。

2）确定执行作战任务的作战节点，建立作战任务－作战节点分配表。

3）分析作战任务的执行过程以确定作战活动。若作战任务过程强调信息交互，建立作战活动模型OV－5，并提取作战活动；若作战任务过程强调时间顺序，建立作战事件跟踪描述模型OV－6c，其中的作战事件即为要提取的作战活动。

4）分解作战活动，建立作战活动分解树OV－5a，作战活动的分解一直到满足作战需求要求的层次为止。

5）描述作战活动（任务）之间的信息关系、时序关系、空间关系，其中，信息关系采用作战活动模型OV－5描述，时序关系采用作战事件跟踪描述模型OV－6c描述，空间关系采用表格描述。

6）分析作战活动（任务）的执行条件和要求，其中执行条件包括执行环境、执行规则和DOTMLPF（条令、组织、训练、装备、领导、人员、设施）条件描述。执行要求包括衡量尺度和标准。作战活动（任务）的执行规则采用作战规则模型OV－6a描述，其余均采用表格描述。

7）生成作战活动（任务）描述模型，主要描述：作战活动（任务）名称、父作战活动（任务）、子作战活动（任务）、完成该作战活动（任务）的作战节点集、输入／输出信息、时间信息、空间信息、执行规则、执行条件、执行要求等。

步骤四：通过确定作战节点、作战节点分解、作战节点之间组织关系描述、作战节点之间信息需求描述，生成作战节点描述模型；

1）分析需要执行的作战使命（任务）及执行任务的组织，通过步骤三中作战任务－作战节点分配提取高层作战节点，并通过高层作战节点执行的一系列作战活动的执行机制获得底层作战节点。

2）分解作战节点，建立作战节点分解树OV－5a，作战节点的分解一直到满足作战需求要求的层次为止。

3）根据步骤二的组织关系图，建立作战节点的组织关系图 OV－4。

4）分析为支持作战活动完成，作战节点之间的信息需求，该信息来源于作战活动模型OV－5的输入、输出信息。作战节点之间的信息关系采用作战节点连接关系模型OV－2描述。

5）生成作战节点描述模型，主要描述：作战节点名称、父作战节点、子作战节点、执行的作战任务集、完成的作战活动集、作战节点之间组织关系、作战节点之间信息需求关系等。

步骤五：通过作战活动模型OV－5和作战节点连接关系模型OV－2中的信息需求，确定作战节点之间详细信息需求格式，建立作战节点信息矩阵OV－3。

以上各个步骤的执行是一个不断循环迭代的过程，这种不断迭代的过程，将作战任务、作战节点、作战活动及其之间的交互关系联系在一起，上层信息分解细化得到下层信息，下层信息又不断完善上层信息，最终得到完整的武器装备作战需求描述。

3.2 基于DoDAF的武器装备能力需求描述

基于DoDAF的武器装备能力需求描述主要是借助作战视图、能力视图、系统视图产品，确定武器装备（体系）完成作战任务的作战能力需求，通过需求能力与实际能力的比较得出能力差距（冗余）［5］。基于DoDAF的武器装备能力需求描述的基本流程如图2所示，具体步骤为：

图2 基于DoDAF的武器装备能力需求描述流程图

步骤一：通过作战任务－作战能力、作战任务－作战活动、作战能力－作战活动、作战活动－系统功能的一系列映射关系，得到完成作战任务所需求的作战能力；

1）分析高层作战概念图OV－1，确定完成作战任务所需要的作战能力列表及能力之间的相互依赖关系，建立作战能力列表CV－2、能力依赖图CV－4、能力－活动映射矩阵CV－6。

2）根据作战需求分析中得到的完成作战任务履行的作战活动集合，使用作战活动序列描述完成作战任务需要的作战能力，建立作战事件跟踪模型OV－6C。

3）建立作战活动模型OV－5详细描述作战能力的相关属性，包括具体的作战活动、输入输出信息、执行作战节点等。

4）根据作战活动模型OV－5中的作战活动及其相关属性，分析支持这些作战活动所需求的作战功能，建立系统功能模型SV－4，得到需求作战能力。

步骤二：通过分析已有装备（体系）的系统功能，得到实际能力，建立已有系统功能模型SV－4。

步骤三：建立步骤一和步骤二中作战活动－已有系统功能跟踪矩阵SV－5，确定能力差距或冗余［6］。

3.3 基于DoDAF的武器装备解决方案描述

基于DoDAF的武器装备解决方案描述主要是借助作战视图、系统视图产品，以能力需求分析确定的一种或多种能力差距为依据，通过综合分析找出各种可能弥补能力差距的非装备方案或装备方案。基于DoDAF的武器装备解决方案描述的基本流程如图3所示，具体步骤为：

图3 基于DoDAF的武器装备解决方案描述流程图

步骤一：通过分析作战活动的DOTLPF（条令、组织、训练、领导、人员、设施）执行条件，确定是否能够通过各类非装备要素的改善解决能力差距［7］。

1）针对能力差距中的每一项能力差距，对条令要素进行分析，条令表示作战活动模型OV－5中的控制属性。

2）针对能力差距中的每一项能力差距，对组织要素进行分析，组织表示作战活动模型OV－5中的作战节点，与作战节点连接模型OV－2相关联。

3）针对能力差距中的每一项能力差距，对训练要素进行分析，训练要素体现了执行活动所需要的技能或知识。训练表示作战活动模型OV－5中的作战节点，与作战节点连接模型OV－2相关联。

4）针对能力差距中的每一项能力差距，对领导要素进行分析，领导表示作战活动模型OV－5中的作战节点，与作战节点连接模型OV－2和组织关系图OV－4相关联。

5）针对能力差距中的每一项能力差距，对人员要素进行分析，人员表示作战活动模型OV－5中的作战节点，与作战节点连接模型OV－2和组织关系图OV－4相关联。

6）针对能力差距中的每一项能力差距，对设施要素进行分析，设施表示作战活动模型OV－5中的执行系统节点，与系统接口模型SV－1相关联。

步骤二：针对能力差距需求，寻找装备解决途径，并确定关键性能参数［7］。

1）分析能力需求中关键作战活动的作战节点，确定支持该作战节点的系统节点及系统，建立系统接口模型SV－1。

2）根据作战节点的信息需求OV－3，分析系统节点之间数据交换，建立系统数据交换矩阵SV－6。

3）通过能力差距中作战活动，确定系统节点（系统）的功能需求，并根据系统数据交换矩阵SV－6中的数据信息，建立系统功能描述SV－4。

4）分析能力需求中关键作战活动序列和时间描述模型OV－6b和OV－6c，将其转换为关键系统功能序列和时间描述模型SV－10b和SV－10c。

5）通过模拟关键系统功能序列和时间描述模型SV－10b和SV－10c，模拟运行得到装备关键性能参数，建立系统性能参数矩阵SV－7。

4 结语

本文主要研究了如何使用DoDAF视图产品支持武器装备需求描述全过程，实现了武器装备作战需求、能力需求及能力解决方案的完整描述。但是武器装备需求涉及面广，需要针对不同需求问题的特点选择视图产品，有时还需要增加部分视图产品。

［1］王立民，付勇.基于DoDAF的武器装备体系需求分析方法［J］.计算机工程与设计，2009，30（22）：5266－5268.

［2］DOD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version1.0［R］.VolumeI，VolumeII，VolumeIII，2003.

［3］DOD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version1.5［R］.VolumeI，VolumeII，VolumeIII，2007.

［4］DOD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version2.0［R］.VolumeI，VolumeII，VolumeIII，2009.

［5］Sidney N.Antommarchi.A Process for Modeling and Simulation Capability Gap Analysis［C］／／Interservice／Industry Training，Simulation，and Education Conference（I／ITSEC），2008.

［6］DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.0，Deskbook［S］.The United States：Department of Defense，2004.

［7］DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.0，Volume I：Definitions and Guidelines［S］.The United States：Department of Defense，2004.