试试验体系及体系设计研究

王小伟, 张连仲, 薄云蛟

(92493部队)

试试验体系及体系设计研究

王小伟, 张连仲, 薄云蛟

(92493部队)

武器装备的不断发展,为试验工作提出了新要求,迫切需要构建试验体系迎接挑战。在对武器装备体系及体系试验基本特征分析基础上,阐述了试验体系概念内涵,论述了联合试验环境以及试验体系构建等问题。体系试验和试验体系都需要体系设计工作,对体系分析设计过程以及体系设计平台的组成、功能框架进行了分析阐述。

试验体系;体系试验;体系设计

随着我军基于信息系统体系作战能力建设日益深入,体系理念深入人心。目前,以体系及体系工程的理论方法开展重大问题研究,主要集中在作战体系和装备体系等领域,而靶场试验体系作为装备体系能力转化为作战体系能力的纽带,目前还基本是空白,处于探索阶段。本文以试验体系为主要研究内容,旨在探索运用体系工程理论方法指导新的历史条件下武器装备试验工作。

1 体系试验

1.1 武器装备体系

武器装备经历了单一武器装备、武器装备系统、武器装备体系等发展阶段。武器装备体系是指在作战体系中为完成一定的作战任务,将功能上相互联系相互制约,性能上相互补充的一定数量的武器装备及其系统和一定数量的人员,通过信息交互手段有机联结起来,按照一定结构综合集成的更高层次的武器装备系统[1-2]。武器装备体系按照体系的结构特征进行运作对抗。作战过程中信息流程将武器装备体系中的各个武器、装备系统按照一定结构有机地联系起来,构成一个连贯的功能整体,发挥体系效能。武器装备体系的基本组成元素主要包括突击杀伤装备,作战信息支援保障装备以及综合技术勤务保障装备等。武器装备体系结构主要要素为武器装备体系组成,指挥控制结构,通信网络结构,编配与部署[3]。可见,武器装备体系是使命任务多样,组成关系复杂,涉及范围广,对抗性强,影响因素众多的复杂巨系统[2]。

1.2 体系试验

体系试验即武器装备体系试验,是指在构建的逼真战场环境中,设置适当作战对手,通过模拟真实的作战运用和对抗过程,检验武器装备体系的作战能力并对其进行全面真实评价的一切活动。它是站在作战体系对抗的高度,评估对象包括作战行动中所涉及的武器装备体系的方方面面,是综合评价武器装备体系能力的有效手段。武器装备体系试验的根本目的是真实反映武器装备体系在特定约束条件下的作战适用性和作战效能,一方面服务于武器装备的研制、生产、采购,另一方面服务于装备体系的作战运用。

从武器装备体系结构特征可以看出,体系试验必须综合全面考虑装备体系的不同种类不同层次装备,不能只是对突击杀伤装备的试验,不仅要关注机械和火力性能,更需关注武器装备间信息互连互通和互操作能力。武器装备体系不仅限于装备本身,而且涉及人、武器装备、应用环境及其相互关系的整体,与作战运用、作战编配、对抗环境、对抗装备体系等密切相关。体系试验并非对传统装备试验的完全替代,而是在机械性能和火力性能得到测试确认的基础上,试验鉴定武器装备体系在作战体系中效能发挥情况,内部接口和信息交互关系,体系的互操作性以及配套性,验证装备体系的作战使用规程等[4-5]。

体系试验需要集成并利用各种可用的数据、模型、仿真系统,试验装设备,以及计算机软、硬件等资源,建立公共、分布的联合试验环境,提供一致的试验模型体系框架,公共的作战背景军事想定描述,公共的支持环境描述,统一的设计管理与服务,统一的试验规划与运行控制。体系试验基于联合试验环境将装备体系与逼真的战场环境、典型的作战样式结合起来,在陆、海、空、天、电多维的一体化试验场,进行多军兵种、多种武器装备联合试验,达到靶场与战场接轨,作战与试验统一。体系试验的核心是一体化,强调试验阶段、试验方法、试验内容一体化。在体系试验过程中,统筹试验计划的制定、统筹试验资源保障的综合利用、统筹各类试验手段的综合运用、统筹各阶段试验组织实施,将静态试验与动态试验相结合,将实装外场试验、半实物试验、全数字仿真试验相结合,研制试验与定型试验相结合、靶场试验与部队试验及使用训练相结合,综合评定试验结论[5]。

体系试验相对于单一武器装备以及系统试验的变化,必然会引发试验方法、试验模式变革。要充分借鉴当代信息技术、科学和复杂性系统的最新成果,运用体系理论开展体系试验研究,根据体系试验需求构建试验体系。

2 试验体系

2.1 试验体系概念内涵

试验体系作为被赋予了试验使命和任务而存在的体系,是由功能上相互联系、性能上相互补充的各种试验要素、试验单元、试验系统,按照一定结构进行组织联结起来、并按照相应机理实施运作的整体系统[6]。所谓试验要素,是指构成试验的必要因素,是构成试验单元和试验系统的基本成分。通常包括条令条例、编制体制、程序、人员、设施、装备、物资,以及机动、防护、安全和保障等要素。试验单元是由同一层次相关的不同试验要素组成,能在一定范围内独立遂行试验任务的力量单位,包括各种试验编组和和单独遂行试验任务能力的建制单位。试验系统是指由不同层次、不同试验单元的同类试验要素组成的有机整体。通常有试验指挥系统、时统通信系统、测量控制系统、环境模拟及靶标系统、试验评价系统以及综合保障系统等。

试验体系与试验要素、单元、系统的划分是相对的,彼此之间既有区别,又有联系。同一层次的不同试验要素组成试验单元;不同层次的同类试验要素组成试验系统;若干试验系统、单元组成试验体系。试验单元是横向上不同种类的要素集成,试验系统是纵向上同类要素的合成,而试验体系则是纵向、横向上各类试验要素的综合集成。

在机械化时代,单一武器装备以及武器系统试验中也出现了各参试要素在试验空间和过程中相互协调相互配合,出现了试验指挥、测发、测控、靶标、通信系统等多系统共同作用完成试验任务,出现了海基、陆基等试验单元。但这种试验要素间的相互协调和相互配合仅仅停留在初级阶段,必须严格按照预先协商制定并层层报批的协调方案和协同计划实施,严格按照规定的时间、空间和程序顺序组织实施,达成试验目的主要依靠相关各方试验活动效果的叠加,远未达到高度协调一致的顺畅程度,试验协同的适应性比较差。部门之间、试验单元之间、试验系统之间始终存在林林总总的“烟囱”,关联不是十分密切,处于相互隔离状态,限制了整体试验能力发挥。随着信息技术发展,武器装备发展到体系阶段,体系内各种武器系统之间相互联系、相互作用程度极大增强,跨地域、跨军兵种间试验项目越来越多。试验各要素、各系统以信息系统为纽带相互关联、功能互补,实现了信息高速流动、实时共享和资源优化,实现了系统间互联互通互操作,“形散而神聚”地形成了试验体系。试验行动也由过去的严格按照计划和顺序实施转变为综合运用试验资源,全试验空间、全参试系统同时协调实施试验进程,能在时间、空间、试验资源和试验项目上快速高效进行组织实施,迅速而经济地实现试验目的。

2.2 联合试验环境

试验体系的关键是基于信息系统将试验资源等要素集成为联合试验环境,为体系试验开展提供基础保障。一个完整的联合试验环境如图1所示,主要由9大要素构成,包括：被试系统、联合想定、试验平台和设施、标准、公共中间件、试验网络、软件工具、试验数据库,以及可重用资源库等组成部分[7]。

图1 体系试验的联合试验环境

图1 中,软件工具体系包括各种试验资源开发的工具,试验运行过程中控制管理和数据采集工具,试验资源库和数据库的维护工具,试验数据分析工具等,提供软件支持;试验资源数据库主要存储试验过程数据及结果数据,为分析评估奠定基础;重用资源库用于存储各种仿真模型、数据、想定,以及其他可重用的试验工具构件、组件等,为试验资源的可重用奠定基础;标准中间件软件是构建联合试验环境的纽带,提供一个统一的应用程序接口,以支持各类试验资源系统间的交互,通过它将各类资源紧密地联系在一起,实现要素、单元、系统的体系融合。实验室、半实物试验床、固定试验设施、试验靶场,以及构建复杂环境和敌方行动的环境生成器与威胁生成器等试验要素资源在统一标准规范下具有统一的与中间件交互接口,通过统一对象模型形成一体化的集成试验资源,经由网络链接融入试验体系中。体系试验剧情想定以某种作战样式为基础开发试验想定,支撑具体试验任务的开展。

2.3 试验体系构建

针对具体试验任务,需要通过统一的集成机制和运行框架来构建试验体系。试验体系构建要素包括使命、任务(T)、试验编成、试验资源(平台/设施和系统)。构建行为以试验使命任务需求为初始输入,以“试验能力”为纽带联结“由顶向下”的分解工作和“由底向上”的综合集成工作,经多次迭代甚至推演,最终形成与使命任务匹配的试验体系。“由顶向下”原则的实施步骤是首先进行使命的分解,建立可执行的具体的试验任务;然后在具体的任务上进行进一步的分解,建立完成使命任务所需要的各种能力。“由底向上”原则的实施步骤是首先建立试验体系底层单元或基础设施的能力要素;然后依据任务的能力需求进行资源的聚合或调整,以满足体系使命的需求。在试验能力“由底向上”的资源聚合与调整过程中,其要素包括资源的聚合和试验体系多种关系的要素的调整,这些关系要素包括单元执行具体任务的序列关系与分配关系、单元间的协作与协同关系、单元间的指挥决策关系以及体系通信组织关系(信息网络及其拓扑结构)等。

根据以上思路构建试验体系过程如图2所示[8-9]。

图2 试验体系构建

3 体系设计

无论是开展体系试验方法研究,还是试验体系构建优化,都离不开体系分析设计工作。体系试验、试验体系中要素众多,要素之间关系越来越复杂决定了设计工作不能靠一般性的主观经验和判断,而要运用科学的理论方法、标准和工具,保证设计工作过程规范、高效和成熟,使不同人员能够畅通进行联合研究和交流。

3.1 体系设计分析

体系设计是指基于工程化建设思路,以体系工程理论为指导,综合运用军事需求、体系结构、仿真建模、验证评估等技术方法,对体系试验、试验体系研究建设中涉及的系统总体组成、规模结构、配比结构、技术实现、运行机制、建设实施方案、整体效能以及相关的管理活动进行研究、分析、设计、评估、决策的一项涉及多领域、多学科的综合性研究设计活动[10]。体系设计分析是一种主动的,有目的的综合分析行为。从事体系设计分析工作仅靠军事专家或工程技术人员都不行,需要指技结合的复合型人才去做。

体系设计分析过程强调在全寿命周期,即从问题提出、研究论证、详细设计、推演验证、到综合评估是个不断循环、存在反馈、反复迭代的闭环过程。这个过程包含1个大闭环和多个小闭环,如图3所示。

图3 体系设计分析流程图

3.2 体系设计平台

由于体系设计复杂性,需要基于体系分析设计平台来开展工作,并充分考虑试验领域体系设计工作特点和要求。体系分析设计平台由体系设计、方案推演、综合评价、运行管理、高性能计算服务、试验资源及管理、试验任务管理、通用与专用工具、综合集成研讨厅、综合服务等10个分系统功能模块组成,如图4所示。

体系分析设计平台功能架构如图5所示。平台以数据为中心将各个工具有机集成在一起,进行统一管理,提供统一服务,为多流程、多专业、多部门、动态、协作、一体化联合研究设计提供有力支撑。

图4 体系设计平台组成图

图5 体系设计平台功能架构图

基于体系分析设计平台的体系设计工作克服了传统的对试验研究设计工作主要停留在文字层面,基于定性研究手段、方法和工具的局限与不足,为开展体系试验、试验体系的研究设计工作提供了一个新的运行模式,有助于试验设计工作走向科学化、规范化、工程化之路。

4 结束语

运用科学的体系设计方法,构建优化试验体系,开展体系试验工作,有助于实现试验体系、装备体系和作战体系的和谐统一,促进武器装备体系能力切实转换为作战能力,有效支持基于信息系统的体系作战能力建设。

References)

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[2]游光荣,谭跃进.论武器装备体系研究的需求[J].军事运筹与系统工程,2012,26(4)：15-18.

[3]卜广志.武器装备体系的体系结构与体系效能[J].系统工程与电子技术,2006,28(10)：1544-1548.

[4]王凯,赵定海,闫耀东,等.武器装备作战试验[M].北京：国防工业出版社,2012：16-23.

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[10]高幼甦,赵子海,李志刚.军事应用设计活动与作用[J].军事运筹与系统工程,2008,22(4)：32-35.

(编辑：李江涛)

Research on Test System-of-Systems and System-of-Systems Design

WANG Xiaowei, ZHANG Lianzhong, BO Yunjiao
(92493 Troops,China)

The continuous development of weapons equipment brings new demands for weapon equipment test,and greatly needs building test system-of-systems(SoS)to meet the challenges.Based on the analyzing characteristics of weapon equipment and SOS test,this paper introduces concept and connotation of test SoS,and mainly expatiates joint test environment and constructing of test SoS.As both SoS test and test SoS require SoS design,the paper discusses the SoS analyzing-and-designing process,the composition and function-framework of SoS designing platform.

test system-of-systems;system-of-systems test;system-of-systems design

E 917

2095-3828(2014)01-0103-05

ADOI10.3783/j.issn.2095-3828.2014.01.023

2013-04-02

王小伟(1973-),男,工程师,硕士.主要研究方向：靶场信息化总体.wxw0910@sohu.com.