新型装备作战概念设计框架

麻广林，谢希权，高明洁

(空军装备研究院总体所，北京100076)

武器装备作为军事斗争的物质手段，其发展有两个主要动力源，一是来自科学技术进步的推动力，二是源于军事作战需求的牵引力［1］。长期以来，我国采用“订书机”式的需求汇总和项目规划方法［2］进行军事需求生成和论证，导致两大弊端的凸现，一是难以面向未来战争和作战样式去前瞻性地研究武器装备，二是难以沟通作战和装备各要素之间的联系从体系视角规划装备发展。为了打通军事需求与装备发展要求之间的瓶颈，提高武器装备对战斗力贡献度，走出我军武器装备创新型发展之路，必须率先对装备论证方法和手段进行创新。

新军事革命的深入，使得作战能力生成途径从过去的“威胁驱动”模式革命性地演进到“作战设计”和“概念驱动”模式，这也为解决军事需求对武器装备发展牵引力不足的问题提供了新的思路。本文融合装备论证学、创新设计学和作战实验技术，构建包括装备概念要素、设计方法、描述方法的装备作战概念的设计框架，形成“未来作战环境——作战运用样式——关键能力需求——装备核心指标”的逐级映射机制，实现军事需求向装备发展要求的前瞻性映射。框架的提出将为武器装备论证提供新的手段，为促进战斗力生成模式转变，加速我军转型建设提供直接的技术支持。

1 作战概念的应用现状分析

作战概念是什么，作战概念做什么以及作战概念怎么设计等基本问题，无论是在学术界还是在军事应用中，目前都没有形成统一的认识，也没有明确的阐述和界定。外军对作战概念的设计已经有了相当的应用［3-7］，它们多是为了明确使命任务运行，规划作战能力，指导军事系统建设和作战力量运用。如美军快速决定性作战概念、网络中心战、联合作战概念(Joint Operations Concepts，JOpsC)［8］等。最近，又围绕保持西太平洋地区稳定的军事均衡态势，提出一种全新的作战概念——空海一体战，以抵消中国迅速增强的“反介入/区域拒止”能力。

对作战概念的定义，阐述较为清晰的是美军《空军作战概念开发》，它指出，空军作战概念是空军最高层面的概念描述，是指通过对作战能力和作战任务的有序组织，实现既定的作战构想和意图［9］，并提出了具体的七个作战概念，帮助分析空军未来建设难题。

综合分析，美军的作战概念在指导战役级的战争设计中有较好应用，对作战指挥和军事系统等的构建具有很好的借鉴性。但如何结合我国国情军情，对装备发展形成有效牵引，还需要进一步深入研究。

2 新型装备作战概念设计的内涵

2.1 新型装备作战概念设计的定义

为了充分利用“概念驱动”思想促进武器装备发展，需要构建面向装备发展的作战概念——新型装备作战概念，并建立相应的设计方法。就其内涵而言，新型装备作战概念是在新型作战理论指导下，以装备发展为研究对象，对武器装备的使命或任务、作战运用方式、系统构成、关键能力、实现途径等进行的综合描述。

新型装备作战概念的设计是通过分析、推理、运算、综合、归纳等过程，发现合理满意的新型装备作战概念的一种创造性活动，以使论证人员发掘武器装备运用需求，构想装备运用方式、体系构成、能力指标，实现军事需求向装备发展要求的前瞻性映射。

2.2 新型装备作战概念设计的作用

新型装备作战概念设计在军事需求生成过程和军事需求牵引装备发展过程中具有重要作用。

2.2.1 新型装备作战概念设计是武器装备发展的起点

每型交付部队使用的装备，都是在新型作战理论指导下，通过构想作战概念而获得其基本蓝图的。任何武器装备都需要经历从概念到实体的演变过程，因此，新型装备作战概念作为起点，必然是一个从无到有、从抽象到具体的映射过程，它在整个武器装备的研发过程中处于上游阶段，也是最富有创造力的阶段。

2.2.2 新型装备作战概念设计是武器装备发展的主线

新军事变革时代，装备发展已经演进到“战争从实验室打响，概念从实验室走向战场”的模式［10］。新型装备作战概念设计贯穿于装备发展的始终，在武器装备生命周期中的各个阶段都发挥着牵引作用，同时也不断地进行着自我完善。整个装备发展过程处于不断的生成概念、改进概念和实现概念的过程，服从螺旋式上升规律，每次提高都使新型装备作战概念更好地牵引装备的发展。

2.2.3 新型装备作战概念设计是武器装备发展的平台

新型装备作战概念设计有机融合了作战研究、装备策划、仿真评估等设计过程和论证过程，以新型装备作战概念设计为平台，将充分吸收作战、装备、后勤部门，基层部队以及科研机构人员的群体智慧，实现研制的装备项目最大可能地满足实战需要，确保论证对装备发展的有效牵引。

3 新型装备作战概念的基本要素、设计机理和设计方法

3.1 新型装备作战概念的基本构成要素

为了突出作战需求牵引装备发展、装备发展旨在作战运用的本质，新型装备作战概念的基本架构需包括四个方面。

(1)使命任务，是在一定的作战环境、约束条件和作战对象下，武器装备达成特定的作战目的所执行的行动和担负的责任。

(2)运用方式，是规划武器装备的作战运用、作战样式，形成完整的作战概念方案解，实现对武器装备作战运用的初步分析判断和创造性构想。

(3)系统构成与交联关系，是为了进一步物化作战行动，将作战运用方式映射到武器装备具体的作战装备和保障装备上，提出和勾勒实现武器装备使命任务的战斗装备和保障装备连接关系及编配关系，从装备体系的层面构建武器装备运用构成。

(4)关键能力需求，是提出武器装备在一定作战环境下完成特定使命任务需要具备的性能指标、能力特征以及关键技术体系。

3.2 新型装备作战概念的设计机理

依据新型装备作战概念的基本构成，对各个要素进行细化，将抽象层次的概念进行具体化，随着作战概念主要阶段、各阶段的主要任务以及完成任务的标志逐渐清晰和细化，设计出装备的系统结构和交联关系，并在行为和性能层次，提出武器装备主要性能指标。

3.3 新型装备作战概念的设计方法

3.3.1 新型装备作战概念生成和描述基础

新型装备作战概念涉及到作战、指挥、装备、技术等许多领域，属于复杂系统的范畴。系统工程中，体系结构是指系统各组成部分的结构、它们之间的关系以及制约其设计与随时间演进的原则和指南。从体系结构的视角考虑和描述新型装备作战概念，是做好新型装备作战概念设计的有效途径。

目前国外对体系结构的研究标志性成果是美国国防部体系结构框架DoDAF以及DoDAF中的视图描述思想［11］。美国国防部根据国际系统工程领域的技术进展和美国最近20年来的军事系统研发经验，先后颁布了DoDAF v1.0、v1.5、v2.0作为指导所有军事工程项目研发的系统工程方法论。基于DoDAF，一些国家也提出了自己的体系结构框架，如英国提出了MoDAF［12］，北约提出了NAF。

本文利用较为成熟的体系结构描述工具进行新型装备作战概念设计，以多视图方法为指导，采用图形、图像、文本、表格和矩阵等直观的形式，从多个视角生成新型装备作战概念的主要活动和基本要素，描绘作战能力需求、任务分配、结构组成、性能参数、信息交换和其它相互关系等，实现新型装备作战概念每个细节层次的设计。

3.3.2 新型装备作战概念设计流程

本文借鉴DoDAFV1.5版、V2.0版以及MoDAF体系结构框架，通过对视图的针对性改造和构建新的视图，实现对新型装备作战概念中的每一个基本要素的生成和描述，图1是新型装备作战概念设计方法流程图，它由7个基本视图构成。

图1 新型装备作战概念设计方法流程图

4 新型装备作战概念的基本要素设计

4.1 武器装备使命任务设计

武器装备的使命任务运用“全视图”的方式进行表述，主要采用文字的形式，简明扼要地阐述需要执行的使命任务的环境、条件、目的、意义等基本情况。设计内容可包括以下五个方面的内容:

(1)作战环境，主要描述武器装备在执行特定任务时所受的所有外界环境及其影响的综合。主要分析自然环境、诱发环境和对抗环境，重点分析:战场环境对武器装备发展和运用的影响，未来作战可能面临的战场环境，战场环境可能发生的改变等。

(2)约束条件，是在武器装备作战环境分析的基础上，进一步提出的武器装备在执行特定任务时所受的几何、运动、电磁等各个方面的限定和制约。

(3)作战目标，是需要毁伤或夺取的对象，包括敌人任何直接或间接用于军事行动的部队、军事技术装备和设施、工厂、城市等。武器装备作战目标是指武器装备在执行特定任务时所要打击的对象或要控制的领域。

(4)作战目的，是武器装备执行特定任务时所要达到的预期结果或效果。

(5)意义地位，主要描述武器装备在执行特定任务中所起的作用，明确武器装备在我军武器装备中的重要性，以及发展该型武器装备的意义。

4.2 武器装备运用方式设计

武器装备的运用方式采用“视图+文字”的形式进行描述。即:采用“高层作战视图”对整个作战构想进行初步生成和描绘;采用“作战活动模型图”对各种作战活动进行生成和描述;采用文字表述的形式对武器装备具体作战构想、想定进行宏观顶层描述。

4.2.1 高层作战视图设计

高层作战视图是将武器装备的使命任务描述成在一个前后关联的战斗环境中的一组任务对象及其相互关系的概要图形。图2是远程打击高层作战视图示例。高层作战视图为装备发展决策者和装备研发人员提供清晰明了的武器装备作战运用的基本情况。

图2 高层作战视图

图3 作战活动层次图

由于图形中隐含着许多不能直接表达的信息，因此除了给出图形之外，还需要给出关键的文字，辅助描述高层作战视图。

4.2.2 作战活动模型图设计

作战活动模型图描述武器装备在执行一项使命任务过程中正常开展的各种活动。作战活动模型图是作战活动与装备能力建立关联的关键视图，准确绘制作战活动模型图中的各个作战活动，是提出新型装备作战概念“关键能力需求”的必经环节，也是实现军事需求向装备能力的映射关键步骤。

作战活动模型图有两个模板，其中，作战活动层次图以武器装备特定使命任务为背景，依据作战阶段和节点功能对整个作战过程进行分解，形成树状的作战活动层次图，如图3所示。

层次作战流图是在作战活动层次图作战过程分解的基础上，建立的作战活动与各个作战子活动之间的关系。图4是根据图3中分解的作战活动所设计的层次作战流图。

4.3 武器装备系统构成与交联关系设计

武器装备系统构成与交联关系主要采用“作战节点连接描述图”和“作战节点关联矩阵”两种视图描述装备作战节点之间的信息连接关系，反映武器装备系统构成以及相互的交联关系。

图4 层次作战流图

4.3.1 作战节点连接描述设计

作战节点连接描述图，是利用图形化的方法描述武器装备体系构成以及作战节点之间的信息交换要求。其中箭头表示信息传递的方向，双箭头表示双向信息交换，如图5所示。作战节点连接描述图的设计有利于明确武器装备的系统构成和相互的关联关系。

图5 作战节点连接描述图

4.3.2 作战节点关联矩阵设计

作战节点关联矩阵，是以矩阵形式表达三个基本体系结构数据元素(作战节点、作战节点和信息流)之间的关系，反应武器装备体系的交联关系以及信息的相关度。矩阵的列是信息发出的作战节点，行是信息接受的作战节点。

4.4 武器装备关键能力需求设计

关键能力需求采用“作战活动与作战能力关系映射矩阵”和“装备能力谱系矩阵”描述武器装备的作战能力以及关键性能指标。

4.4.1 作战活动与作战能力关系映射矩阵设计

作战活动与作战能力关系映射矩阵，是将作战活动与作战能力进行相关，建立作战活动与作战能力的映射，提取武器装备在完成作战活动中的关键作战能力，并作为输出汇聚到装备能力谱系矩阵。

4.4.2 装备能力谱系矩阵的绘制

装备能力谱系矩阵，是以矩阵的形式，提出武器装备高级作战概念图所描述想定的具体作战性能属性和量化需求。

5 案例研究

为了更好地阐述本框架，现以某型飞机临近空间对抗的作战概念设计为实例，进行简要描述。

5.1 某型飞机临近空间对抗的使命任务

5.1.1 作战环境

某型飞机实施对抗任务在临近空间与在航空空间大为不同，重要区别在于作战环境的不同。临近空间作战环境:一是大气密度显著降低，随着高度的上升，临近空间大气密度显著降低，发动机进气条件逐渐恶化;二是气温变化剧烈，对飞机的材料和电子设备带来考验;三是气象条件相对简单，20千米～40千米的临近空间更有利于飞机飞行;四是侵蚀现象逐渐显现，臭氧和紫外线对飞机各种材料损害加剧。

5.1.2 约束条件

一是作战高度约束，从大气密度影响，临近空间突防有利，飞行器动力技术发展等综合情况分析，在20千米～30千米内作战，是未来某型飞机临近空间对抗的最佳作战场。二是作战速度约束，从临近空间对抗目标，冲压发动机工作要求，突破敌防空体系、发动机技术发展趋势等情况综合分析，具备3马赫的飞行速度对某型飞机临近空间对抗最为有利。

5.1.3 作战目标

某型飞机临近空间对抗的主要目标有三类:一是低速/亚声速(小于1马赫)临近空间飞行器;二是超声速(1马赫～5马赫)临近空间飞行器;三是高超声速(5马赫以上)临近空间飞行器。

5.1.4 作战目的

某型飞机临近空间对抗的主要目的是拦截飞经临近空间飞行器平台，截断飞行器在临近空间的飞行通道，同时在临近空间遂行其他作战活动，形成临近空间制权。

5.2 某型飞机临近空间对抗的运用方式

5.2.1 高层作战视图

图6 某型飞机临近空间对抗高层作战视图

图6 是某型飞机临近空间对抗高层作战视图，初步描绘某型飞机在临近空间中对抗作战构想，反映临近空间交战和防御，临近空间干扰与压制等对抗任务。

5.2.2 作战活动模型

以某型飞机临近空间对抗作战任务为背景，依据高层作战视图中所描绘的作战阶段和实现的功能任务等对整个作战过程进行分解，形成树状的作战活动层次图，如图7所示。

图7 某型飞机作战活动层次图

图8 某型飞机临近空间对抗层次作战流图

图9 某型飞机临近空间对抗作战节点连接描述视图

在某型飞机临近空间对抗作战活动层次图的基础上，按照IDEF0(功能建模方法)的ICOM(输入、控制、输出、机制)标准，将各个作战活动按照高层作战概念视图中所构想的作战流程进行关联，形成某型飞机临近空间对抗层次作战流图，如图8所示。

5.3 某型飞机临近空间对抗的体系构成与交联关系

5.3.1 对抗作战节点

以临近空间对抗为核心，对作战节点及其交联关系进行简化处理，绘制某型飞机临近空间对抗作战节点连接描述如图9所示。

5.3.2 作战节点关联关系

为描述某型飞机临近空间对抗的三个基本体系结构元素(作战节点、作战节点和信息流)之间的关系，反映某型飞机临近空间对抗装备体系的交联关系以及信息的相关度，绘制表1所示的某型飞机临近空间对抗作战节点关联矩阵。

表1 某型飞机临近空间对抗作战节点关联矩阵

5.4 某型飞机临近空间对抗的关键能力需求

5.4.1 作战活动与作战能力关系映射

根据某型飞机临近空间对抗作战活动的模型，提取主要作战活动，并分别映射出其临战空间对抗应具备的各种能力，见表2所示。

表2 作战活动与作战能力关系映射矩阵

5.4.2 对抗中某型飞机所需关键能力

对作战活动与作战能力关系映射矩阵中的能力谱系进行分析，提出某型飞机高层作战视图所描述想定的关键性能属性和指标，为下一步某型飞机的发展提供直接牵引。见表3所示。

表3 某型飞机临近空间对抗关键能力谱系矩阵

6 结束语

战斗力生成模式的改变，促使作战概念成为战役级军事系统构建的有效方式。基于作战概念思想，并融合体系框架和多视图的新型装备作战概念，必将促使军事需求向装备发展要求的有效映射，成为武器装备顶层设计的重要工具和手段，为我军装备发展和建设贡献力量。

1 邢世忠.军事装备学［M］.北京:国防大学出版社，2000.

2 国防大学科研部.路线图［M］.北京:国防大学出版社，2009.

3 DE CZEGE H W.On Inserting Systemic Operational Design(SOD)Derived Ideas Into USArmy Doctrine［R］.Unified Quest 07 Postscript 2，2007.

4 AUS，Department of Defence.Future Maritime Operating Concept 2025:Maritime Force Projection and Control［R］.Australian Defence Force，Canberra，2006.

5 UK，The Joint Doctrine and Concepts Board.Future Air and Space Operational Concept［EB/OL］.(2009-08)http://www.dcdc.dii.r.mil.uk.

6 Schmitt JF.A Systemic Concept for Operational Design［EB/OL］.［2010-10-01］http://www.au.af.mil/au/awc/awcgate/usmc/mcwl_schmitt_op_design.pdf.

7 US，Department of Defense.Quadrennial Defense Review Report 2010［EB/OL］.(2010-02-01)http://www.defense.gov/qdr/images/QDR_as_of_Feb10_1000.pdf.

8 US，Department of Defense.Joint Operations Concepts Development Process(JOpsC-DP)［R］.CJCSI 3010.02B，2006.

9 The Secretary of Air Force.Air Force Concept of Operations Development［R］.USAFI 10-2801，2005.

10 沙基昌，毛赤龙，陈超.战争设计工程［M］.北京:科学出版社，2009.

11 DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework 1.5［R］.USDepartment of Defense，2007.

12 The MODAF Development Team.The MOD Architecture Framework Version1.2［R］.UK MOD，2008.