航天裝備質量態勢需求分析

王嘉慧，侯興明，王夢雨

（航天工程大學航天保障系，北京 102200）

隨著大數據和信息技術的發展，現代戰爭已經開始從信息化戰爭向智能化戰爭轉變，信息成為戰爭制勝的關鍵，戰場空間多維一體，科學高效的指揮決策，作戰單元看似分散實則聚合性強是智能化戰爭的典型特征。航天裝備是獲取、處理和傳輸戰場信息的關鍵，在戰爭中的應用越來越廣泛，在遂行各類航天作戰任務時，各級指揮員需要針對任務中的航天裝備有一個總體和具體的質量把控。傳統的航天裝備質量監測和控制方法已經不能適應快節奏的作戰任務，必須采取信息化智能方法，提高裝備質量監控和預測的自動化水平。航天裝備質量態勢要根據目標任務和指揮決策的需要，主動獲取質量信息并進行梳理分析，生成需要的質量態勢信息。指揮員能夠通過更加直觀和精確的態勢信息迅速了解任務中裝備質量的情況，迅速做出科學的裝備指揮決策，提高裝備質量管理的效率，將航天裝備的作戰效能發揮到最大。

1 航天裝備質量態勢生成系統需求分析總體思路

需求分析是指對要解決的問題進行詳細的分析，航天裝備質量態勢的需求分析就是對航天裝備質量態勢生成的必要性和可行性進行分析，準確理解用戶和質量態勢的功能和能力，將用戶的需求轉化為完整的需求定義，確定要做什么的過程。需求分析服務于航天裝備質量態勢生成全過程，貫穿于質量數據獲取、處理分析、態勢信息預測及共享展現各個階段。在開展航天裝備質量態勢需求分析時，應根據裝備質量態勢生成的特點，圍繞航天裝備質量態勢服務的任務，充分反映裝備質量態勢在裝備質量管理決策中的支撐作用。

2 航天裝備質量態勢的必要性與可行性

必要性就是不同任務對航天裝備質量態勢生成的需要，傳統的航天裝備質量管理和質量管控方法已經無法適應裝備的智能化、體系的融合化和戰爭的信息化發展趨勢，各類任務需要盡可能高效地獲取裝備質量態勢信息。

可行性就是航天裝備質量態勢生成內部和外部能夠給予的資源和條件。

2.1 必要性

航天裝備質量態勢生成的必要性主要是不同任務中不同用戶掌握裝備質量態勢的需求，即任務分析，主要從軍事航天任務、全壽命質量管理、部隊建設三個方面分析（如圖1）。

圖1 不同任務對航天裝備質量態勢的需求

（1）軍事航天任務方面。未來戰爭作戰節奏快，作戰空間大，作戰人員密度小，戰場上雙方不僅是軍事力量的對比，更是高技術尤其是信息技術在軍事中運用的對抗。未來戰爭中的裝備科技含量高，各種信息化裝備的監測預警、情報偵察、精確制導、火力打擊、指揮控制、互通互聯等能力，航天裝備在導航定位、氣象觀測、軍事通信、電子偵察、導彈預警等方面發揮著重要作用。因此，在作戰任務中，航天裝備質量要始終維持在一定的水平。在作戰任務中，各級指揮員更關注任務中航天裝備的質量情況及發展趨勢，由于在作戰中，裝備容易受到敵方打擊、戰場惡劣環境的影響，突發性故障較多，在內容上，指揮員需要清楚地掌握重要裝備的故障率和完好率、重大故障裝備、故障裝備能否完成作戰任務；故障修復情況等裝備質量態勢信息。在能力上，任務中的航天裝備質量態勢要具備快速、準確、全面、突出重點地向各級指揮員展現出所需質量態勢信息的能力。

（2）全壽命質量管理方面。面向全壽命周期管理的航天裝備質量態勢的生成與展現，要根據裝備在全壽命周期的變化特點進行態勢的構建與生成展現。航天裝備從研制生產到投入使用的周期長，人力、物力、財力和技術投入較大，裝備一旦出現故障就會造成很大的損失。隨著信息化技術的發展和傳感器技術的應用，在航天裝備全壽命管理中，裝備健康管理（PHM）、設備健康監測與故障診斷技術早已得到廣泛應用。盡管根據經驗和相似型號裝備的歷史故障信息，可以推斷裝備發生故障的規律和壽命周期，但是仍無法科學預測裝備質量的發展趨勢。在航天裝備全壽命周期，為了提高質量管理效益，各級管理人員更加關注裝備信息數據庫的建立、裝備質量狀態信息的實時顯示、裝備故障預警、故障裝備定位以及預測裝備的壽命。航天裝備質量態勢能夠為航天裝備全壽命質量管理工作提供需要的信息，提高各級人員對航天裝備質量的掌控能力，同時，能夠對裝備故障預測和精準定位，延長裝備壽命期。

（3）部隊建設方面。航天部隊建設是國防建設在空間領域的延伸和發展。航天裝備是高新技術融合的產物，在未來的聯合作戰中發揮著不可替代的作用。航天裝備有著對先進技術的依賴性強、研制生產周期長、耗資多等特點，為了不斷提高航天裝備的作戰效能，就必須提升航天裝備質量。部隊建設對航天裝備質量態勢的需求是能夠掌握現在航天裝備質量的問題和缺陷，具體體現在裝備質量情況、裝備故障情況、技術缺陷以及裝備壽命預測等信息，為以后航天裝備質量的提升提供方向。

2.2 可行性

根據SWOT法分析航天裝備質量態勢的內部優劣勢和外部機會及挑戰，分析其可行性。

內部優勢：軍地雙方都非常關注航天裝備質量態勢；軍地雙方交流合作，先進技術的發展給質量態勢生成提供了可能；態勢感知、態勢生成、態勢可視化技術在軍事上的應用；有充足的歷史數據作為態勢分析的基本依據；航天裝備質量的監測、評估和預測有一定的研究，為質量態勢生成提供一定的技術和經驗。

內部劣勢：軍隊的技術落后于地方；法規政策的制定不夠完善；質量態勢生成與展現沒有標準；航天裝備分布較廣，裝備總體質量情況難以把握。

外部機會：信息技術、大數據技術、傳感器技術以及態勢生成與可視化技術在軍事上的應用越來越廣泛；掌握先進技術的人才越來越多。國家經濟不斷發展，有資金投入可以建立其覆蓋整個航天裝備體系質量態勢的數據庫和顯示界面。

外部威脅：軍地雙方在航天領域的融合存在一定的壁壘，信息共享存在失泄密風險；先進的技術應用于質量態勢生成需要大量的時間；復合型人才短缺的現象在短時間內難以解決。

將航天裝備質量管理方面的內部優勢與政治、經濟、社會和技術帶來的機會相結合，充分利用一切有利條件，研究航天裝備質量態勢生成的策略。一是充分利用政策優勢，積極落實有關航天裝備發展的各項政策規范，航天裝備質量標準，制定航天裝備質量態勢相關法規標準；二是充分理解任務，對任務進行分析、分解，把前期工作做細做實，梳理任務所需的裝備及其質量情況，加強對航天裝備的研制數據、試驗數據、質量數據、歷史故障數據的收集和整理，制定數據收集標準和數據格式規范化，以便質量態勢生成；三是重視航天裝備質量態勢，根據需要引進先進的技術和人才，在質量態勢生成的各個關鍵環節把控標準，嚴格要求，提高態勢信息的質量；四是建立數據分級分類保護制度，并嚴格執行，防止泄密。

3 基于OODA的航天裝備質量態勢生成流程分析

OODA(Observation觀察、Orientation判斷、Decision決策、Action執行)來源于軍事領域，在戰爭中建立OODA環作戰模型，取得良好的作戰效果。本文借鑒OODA循環理論，將“觀察-判斷-決策-執行”四個環節應用于航天裝備質量態勢生成過程。航天裝備質量態勢生成過程同樣是一個循環，即態勢感知（質量數據感知）、數據處理分析、態勢信息預測、態勢信息展現，由于裝備質量的評估和預測需要根據裝備歷史故障規律進行，每一個循環形成的態勢信息都可作為下一個循環中的歷史數據，為之后的裝備質量態勢預測提供依據，因此，將“觀察-判斷-決策-執行”轉化為“態勢感知-數據處理-態勢預測-態勢展現”四個環節。一是態勢感知。態勢感知這一環節主要是感知航天裝備質量的變化情況，具體體現在裝備質量關鍵參數的變化，以及裝備質量影響因素的參數變化。二是數據處理。將獲取的質量數據梳理、分類、統一數據格式，進一步篩選出與裝備質量相關性高的數據，進行數據分析，判斷裝備質量現狀。 三是態勢預測。根據預設的裝備質量等級標準和故障規律，結合裝備質量影響因素的變化情況，對裝備質量發展變化趨勢進行合理的推斷和預測，形成態勢信息。四是態勢展現。將態勢信息按照用戶關注度和時間緊迫性綜合排序，清晰準確的態勢信息展現給需要的用戶，為用戶提供最直接的態勢信息。

在航天裝備質量態勢生成的各個環節中，每個環節都包含觀察、調整、決策、行動的過程，通過分析建立基于OODA環的航天裝備質量態勢模型如圖2所示。

圖2 航天裝備質量態勢各環節OODA環模型

4 航天裝備質量態勢的需求

在OODA循環中，速度被認為取得作戰勝利的核心因素，航天裝備質量態勢生成過程同樣如此，循環速度越快，各級用戶對航天裝備質量情況的掌握程度越精確，越能快速做出科學的裝備指揮決策。影響航天裝備質量態勢各個環節循環速度的因素有很多，航天裝備質量態勢對航天裝備管理決策的支撐度與其可信度成正比，可信度=質量數據獲取的全面性×數據分析的速度×態勢信息展現的精度。為了更好地實現航天裝備質量態勢OODA循環，以圖2的模型為基礎，實現各個環節的可信度為目標，形成航天裝備質量態勢需求框架如表1所示。

表1 航天裝備質量態勢需求框架

（1）裝備質量數據的高效獲取。戰場空間已經延伸到陸海空天電網各個領域，航天裝備分布范圍廣，信息是未來戰場制勝的關鍵。航天裝備質量態勢要提高自身的可信度，就要快速高效地獲取航天裝備質量相關數據和信息，根據任務需求和任務分配，合理調整傳感器獲取質量相關參數變化信號的范圍，提升數據精準高效的捕獲能力。

（2）快速的數據處理分析和預測。利用數據挖掘技術和分析技術，對數據進行梳理，篩選失效數據，提升數據的有效性，建立數據和信息表征的統一規范，根據數據獲取、數據分類、質量等級劃分等標準和規范，形成數據處理邏輯，形成面向任務需求的態勢信息。

（3）清晰準確的信息表達和展現。航天裝備體系種類繁多，且體系內部各系統、各分系統之間的關聯性不同，將會生成大量、多源、異構的質量態勢信息，為了滿足不同任務各級指揮員直接獲取態勢信息的需求，對各用戶對態勢信息的關注度進行分析，將態勢信息分類分級，統一態勢信息表達方法和展現方式，根據質量態勢信息的優先級，將抽象的態勢信息以直觀的方式展現處理，為指揮員的決策制定和各級單位的任務執行提供有效支撐。

（4）平臺間高速信息共享。未來戰場是一個相互關聯、信息共享的統一體系，各個平臺都以信息為支撐，平臺間的聯合戰術都以信息為紐帶。航天裝備質量態勢信息面向各平臺用戶的需求分發和展現，為了在制定決策時從全局出發、從細處入手，每個平臺都需要掌握盡可能多的質量態勢信息和戰場上其他的情報信息，但是由于態勢展現界面有限和態勢信息的保密性要求，平臺不可能直接獲取全部的態勢信息，因此，需要各個平臺間建立安全快速的通信渠道，對信息進行共享。

5 結語

本文通過分析航天裝備質量態勢的必要性和可行性，提出了質量態勢生成的目標和策略，借鑒OODA環理論，構建了航天裝備質量態勢生成各個環節的OODA環，分析了各個環節間達到快速循環需要的技術和基礎設施，給出了航天裝備質量態勢需求框架。為航天裝備質量態勢的下一步研究工作奠定了基礎。