基于DoDAF的武器裝備需求描述＊

梁 濤 付 勉

（陸軍軍官學院 合肥 230031）

1 引言

武器裝備需求指未來一定時期內對武器裝備建設的基本要求，武器裝備需求涉及作戰需求分析、能力需求分析和能力解決方案分析等，關系復雜，需要戰略規劃人員、裝備研制人員、裝備使用人員、技術人員等領域專家的共同參與，由于各個領域專家在研究領域、考慮問題的方式以及專業知識水平等的差異，導致讓所有領域專家對武器裝備需求形成一個準確而又統一的認識難度很大。為了保證武器裝備需求分析的科學性和一致性，必須采用規范化的方式描述武器裝備需求。

美軍體系結構框架DoDAF作為武器裝備需求描述的標準已經得到較為廣泛的認可［1］。DoDAF是美國國防部于2004年正式頒布的用于指導美軍開展武器裝備需求生成的標準規范［2］，該框架通過一系列視圖產品的定義分別從不同角度描述系統體系結構的構建和發展，力圖以統一的模型描述武器裝備需求，是把作戰需求落實到系統實現的重要手段［1］。但是，DoDAF只是一個體系結構描述的公共標準，并沒有針對武器裝備需求描述提供詳細的開發過程指導，對于武器裝備需求描述中究竟需要哪些視圖產品，該視圖產品如何支持具體需求描述的相關研究還很缺乏。因此，需要專門針對武器裝備需求特點，研究如何使用DoDAF視圖產品支持武器裝備需求描述全過程，以分別實現作戰需求、能力需求、能力解決方案及三者之間的映射關系描述。

2 DoDAF簡介

DoDAF是一種規范化描述體系結構的方法，其提供了開發和表述體系結構的規則、指南和產品描述，DoDAF目前發展到2.0版。DoDAF1.0提出了體系結構描述的三個視圖：作戰視圖、系統視圖和技術視圖，分別從作戰需求、系統實現和技術支持三方面共同描述系統。作戰視圖實現對作戰使命所要求的作戰任務和活動、作戰單元及信息交互的描述，系統視圖實現對系統使命功能的各子系統結構及其之間互連性的描述，技術視圖是為保證系統互操作性而提供的一組特定的技術標準。DoDAF1.0定義了26個描述產品，用于描述視圖中的實體集合、關系集合和各種視圖之間的邏輯映射關系。DoDAF1.5［3］將DoDAF1.0的26個產品擴展為29個產品，以適應網絡中心概念和面向服務體系結構的開發要求。DoDAF2.0［4］是終結版本，其最大的改變是從過去的以產品開發為中心完全轉移到以數據開發為中心，同時將過去的三類視圖增加為七類視圖，包括作戰視圖、服務視圖、系統視圖、數據和信息視圖、標準視圖、能力視圖和管理視圖，并細化了部分視圖產品。

3 基于DoDAF的武器裝備需求描述

武器裝備需求分析包括作戰需求分析、能力需求分析和能力解決方案分析等，作戰需求分析主要分析為實現軍事目標所需的作戰任務、條件和標準；能力需求分析以作戰需求分析中確定的任務為主要依據，在給定的條件和標準下，確定完成作戰任務的能力需求，通過評估現有的和計劃的作戰系統能力，得出一份按優先級排序的能力差距清單；能力解決方案分析以能力需求分析確定的一種或多種能力差距為依據，通過綜合分析找出各種可能彌補能力差距的非裝備方案和裝備方案。基于DoDAF的武器裝備需求描述主要是借助DoDAF1.0的作戰視圖、系統視圖和DoDAF2.0的能力視圖產品，描述武器裝備作戰需求、能力需求和能力解決方案。

3.1 基于DoDAF的武器裝備作戰需求描述

基于DoDAF的武器裝備作戰需求描述主要是借助作戰視圖產品，描述武器裝備（體系）要完成哪些作戰任務，完成作戰任務過程中需要履行哪些作戰活動，執行作戰任務（活動）需要哪些作戰節點，各作戰節點為了完成各項作戰任務（活動）需要傳遞什么作戰信息等。基于DoDAF的武器裝備作戰需求描述的基本流程如圖1所示，具體步驟為：

圖1 基于DoDAF的武器裝備作戰需求描述流程圖

步驟一：通過分析作戰背景、作戰樣式和作戰方案，建立武器裝備（體系）的高層作戰概念圖OV－1，用于描述如何使用可用資源完成一個使命任務，確定武器裝備（體系）具有的作戰使命、參與的組織及其之間的交互連通信息等；

步驟二：確定作戰中涉及的組織及組織之間的指揮、控制、協同、支援、組成、分類等關系，建立組織關系圖OV－4。組織關系描述包括組織及組織中角色、系統的描述，其中組織、角色、系統影響作戰（系統）節點的選擇，組織關系中分類、組成關系是作戰（系統）節點分解的基礎，協同、支援等關系影響作戰（系統）節點之間的連接關系，決定了作戰（系統）體系內外部信息（數據）流動的性質、類型和要求；

步驟三：通過作戰使命分解、作戰任務分配、作戰活動提取、作戰活動分解、作戰活動（任務）之間關系描述、作戰活動（任務）執行條件和要求描述，生成作戰活動（任務）描述模型；

1）分解作戰使命為若干項具體的作戰任務，根據需要還可以將作戰任務進一步細化為子任務，采用DoDAF2.0的作戰使命分解樹OV－5a描述。

2）確定執行作戰任務的作戰節點，建立作戰任務－作戰節點分配表。

3）分析作戰任務的執行過程以確定作戰活動。若作戰任務過程強調信息交互，建立作戰活動模型OV－5，并提取作戰活動；若作戰任務過程強調時間順序，建立作戰事件跟蹤描述模型OV－6c，其中的作戰事件即為要提取的作戰活動。

4）分解作戰活動，建立作戰活動分解樹OV－5a，作戰活動的分解一直到滿足作戰需求要求的層次為止。

5）描述作戰活動（任務）之間的信息關系、時序關系、空間關系，其中，信息關系采用作戰活動模型OV－5描述，時序關系采用作戰事件跟蹤描述模型OV－6c描述，空間關系采用表格描述。

6）分析作戰活動（任務）的執行條件和要求，其中執行條件包括執行環境、執行規則和DOTMLPF（條令、組織、訓練、裝備、領導、人員、設施）條件描述。執行要求包括衡量尺度和標準。作戰活動（任務）的執行規則采用作戰規則模型OV－6a描述，其余均采用表格描述。

7）生成作戰活動（任務）描述模型，主要描述：作戰活動（任務）名稱、父作戰活動（任務）、子作戰活動（任務）、完成該作戰活動（任務）的作戰節點集、輸入／輸出信息、時間信息、空間信息、執行規則、執行條件、執行要求等。

步驟四：通過確定作戰節點、作戰節點分解、作戰節點之間組織關系描述、作戰節點之間信息需求描述，生成作戰節點描述模型；

1）分析需要執行的作戰使命（任務）及執行任務的組織，通過步驟三中作戰任務－作戰節點分配提取高層作戰節點，并通過高層作戰節點執行的一系列作戰活動的執行機制獲得底層作戰節點。

2）分解作戰節點，建立作戰節點分解樹OV－5a，作戰節點的分解一直到滿足作戰需求要求的層次為止。

3）根據步驟二的組織關系圖，建立作戰節點的組織關系圖 OV－4。

4）分析為支持作戰活動完成，作戰節點之間的信息需求，該信息來源于作戰活動模型OV－5的輸入、輸出信息。作戰節點之間的信息關系采用作戰節點連接關系模型OV－2描述。

5）生成作戰節點描述模型，主要描述：作戰節點名稱、父作戰節點、子作戰節點、執行的作戰任務集、完成的作戰活動集、作戰節點之間組織關系、作戰節點之間信息需求關系等。

步驟五：通過作戰活動模型OV－5和作戰節點連接關系模型OV－2中的信息需求，確定作戰節點之間詳細信息需求格式，建立作戰節點信息矩陣OV－3。

以上各個步驟的執行是一個不斷循環迭代的過程，這種不斷迭代的過程，將作戰任務、作戰節點、作戰活動及其之間的交互關系聯系在一起，上層信息分解細化得到下層信息，下層信息又不斷完善上層信息，最終得到完整的武器裝備作戰需求描述。

3.2 基于DoDAF的武器裝備能力需求描述

基于DoDAF的武器裝備能力需求描述主要是借助作戰視圖、能力視圖、系統視圖產品，確定武器裝備（體系）完成作戰任務的作戰能力需求，通過需求能力與實際能力的比較得出能力差距（冗余）［5］。基于DoDAF的武器裝備能力需求描述的基本流程如圖2所示，具體步驟為：

圖2 基于DoDAF的武器裝備能力需求描述流程圖

步驟一：通過作戰任務－作戰能力、作戰任務－作戰活動、作戰能力－作戰活動、作戰活動－系統功能的一系列映射關系，得到完成作戰任務所需求的作戰能力；

1）分析高層作戰概念圖OV－1，確定完成作戰任務所需要的作戰能力列表及能力之間的相互依賴關系，建立作戰能力列表CV－2、能力依賴圖CV－4、能力－活動映射矩陣CV－6。

2）根據作戰需求分析中得到的完成作戰任務履行的作戰活動集合，使用作戰活動序列描述完成作戰任務需要的作戰能力，建立作戰事件跟蹤模型OV－6C。

3）建立作戰活動模型OV－5詳細描述作戰能力的相關屬性，包括具體的作戰活動、輸入輸出信息、執行作戰節點等。

4）根據作戰活動模型OV－5中的作戰活動及其相關屬性，分析支持這些作戰活動所需求的作戰功能，建立系統功能模型SV－4，得到需求作戰能力。

步驟二：通過分析已有裝備（體系）的系統功能，得到實際能力，建立已有系統功能模型SV－4。

步驟三：建立步驟一和步驟二中作戰活動－已有系統功能跟蹤矩陣SV－5，確定能力差距或冗余［6］。

3.3 基于DoDAF的武器裝備解決方案描述

基于DoDAF的武器裝備解決方案描述主要是借助作戰視圖、系統視圖產品，以能力需求分析確定的一種或多種能力差距為依據，通過綜合分析找出各種可能彌補能力差距的非裝備方案或裝備方案。基于DoDAF的武器裝備解決方案描述的基本流程如圖3所示，具體步驟為：

圖3 基于DoDAF的武器裝備解決方案描述流程圖

步驟一：通過分析作戰活動的DOTLPF（條令、組織、訓練、領導、人員、設施）執行條件，確定是否能夠通過各類非裝備要素的改善解決能力差距［7］。

1）針對能力差距中的每一項能力差距，對條令要素進行分析，條令表示作戰活動模型OV－5中的控制屬性。

2）針對能力差距中的每一項能力差距，對組織要素進行分析，組織表示作戰活動模型OV－5中的作戰節點，與作戰節點連接模型OV－2相關聯。

3）針對能力差距中的每一項能力差距，對訓練要素進行分析，訓練要素體現了執行活動所需要的技能或知識。訓練表示作戰活動模型OV－5中的作戰節點，與作戰節點連接模型OV－2相關聯。

4）針對能力差距中的每一項能力差距，對領導要素進行分析，領導表示作戰活動模型OV－5中的作戰節點，與作戰節點連接模型OV－2和組織關系圖OV－4相關聯。

5）針對能力差距中的每一項能力差距，對人員要素進行分析，人員表示作戰活動模型OV－5中的作戰節點，與作戰節點連接模型OV－2和組織關系圖OV－4相關聯。

6）針對能力差距中的每一項能力差距，對設施要素進行分析，設施表示作戰活動模型OV－5中的執行系統節點，與系統接口模型SV－1相關聯。

步驟二：針對能力差距需求，尋找裝備解決途徑，并確定關鍵性能參數［7］。

1）分析能力需求中關鍵作戰活動的作戰節點，確定支持該作戰節點的系統節點及系統，建立系統接口模型SV－1。

2）根據作戰節點的信息需求OV－3，分析系統節點之間數據交換，建立系統數據交換矩陣SV－6。

3）通過能力差距中作戰活動，確定系統節點（系統）的功能需求，并根據系統數據交換矩陣SV－6中的數據信息，建立系統功能描述SV－4。

4）分析能力需求中關鍵作戰活動序列和時間描述模型OV－6b和OV－6c，將其轉換為關鍵系統功能序列和時間描述模型SV－10b和SV－10c。

5）通過模擬關鍵系統功能序列和時間描述模型SV－10b和SV－10c，模擬運行得到裝備關鍵性能參數，建立系統性能參數矩陣SV－7。

4 結語

本文主要研究了如何使用DoDAF視圖產品支持武器裝備需求描述全過程，實現了武器裝備作戰需求、能力需求及能力解決方案的完整描述。但是武器裝備需求涉及面廣，需要針對不同需求問題的特點選擇視圖產品，有時還需要增加部分視圖產品。

［1］王立民，付勇.基于DoDAF的武器裝備體系需求分析方法［J］.計算機工程與設計，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.