體系工程與裝備論證系列叢書

　　總序

　　1990年，我國(guó)著名科學(xué)家和系統(tǒng)工程學(xué)創(chuàng)始人錢學(xué)森先生發(fā)表了《一個(gè)科學(xué)新領(lǐng)域——開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)及其方法論》一文。他認(rèn)為，復(fù)雜系統(tǒng)組分?jǐn)?shù)量眾多，使得系統(tǒng)的整體行為相對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)來說可能涌現(xiàn)出顯著不同的性質(zhì)。如果系統(tǒng)的組分種類繁多，并具有層次結(jié)構(gòu)，它們之間的關(guān)聯(lián)方式又很復(fù)雜，就成了復(fù)雜巨系統(tǒng)；再如果復(fù)雜巨系統(tǒng)與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換，接受環(huán)境的輸入、干擾并向環(huán)境提供輸出，而且還具有主動(dòng)適應(yīng)和演化的能力，就要作為開放復(fù)雜巨系統(tǒng)對(duì)待了。在研究解決開放復(fù)雜巨系統(tǒng)問題時(shí)，錢學(xué)森先生提出了從定性到定量的綜合集成方法，這是系統(tǒng)工程思想的重大發(fā)展，也可以看作對(duì)體系問題的先期探討。

　　從系統(tǒng)研究到體系研究涉及很多問題，其中有三個(gè)問題應(yīng)該首先予以回答：一個(gè)是體系和系統(tǒng)的區(qū)別，二是平臺(tái)化發(fā)展和體系化發(fā)展的區(qū)別，三是系統(tǒng)工程與體系工程的區(qū)別。下面，我引用國(guó)內(nèi)兩位學(xué)者的研究成果討論對(duì)前面兩個(gè)問題的看法，然后再談?wù)勎易约簩?duì)后面一個(gè)問題的看法。

　　關(guān)于系統(tǒng)和體系的區(qū)別。有學(xué)者認(rèn)為，體系是由系統(tǒng)組成的，系統(tǒng)是由組元組成的。不是任何系統(tǒng)都是體系，但是只要由兩個(gè)組元構(gòu)成且相互之間具有聯(lián)系就是系統(tǒng)。系統(tǒng)的內(nèi)涵包括組元、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、功能、環(huán)境，體系的內(nèi)涵包括目標(biāo)、能力、標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)、數(shù)據(jù)、信息等。系統(tǒng)最核心的要素是結(jié)構(gòu)，體系最核心的要素是能力。系統(tǒng)的分析從功能開始，體系的分析從目標(biāo)開始。系統(tǒng)分析的表現(xiàn)形式是多要素分析，體系分析的表現(xiàn)形式是不同角度的視圖。對(duì)系統(tǒng)發(fā)展影響最大的是環(huán)境，對(duì)體系形成影響最大的是目標(biāo)要求。系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)組元的緊密聯(lián)系，體系強(qiáng)調(diào)要素的松散聯(lián)系。

　　關(guān)于平臺(tái)化發(fā)展和體系化發(fā)展的區(qū)別。有學(xué)者認(rèn)為，由于先進(jìn)信息化技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代作戰(zhàn)模式和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。受此影響，以美國(guó)為首的西方國(guó)家在新一代裝備發(fā)展思路上也發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，逐漸實(shí)現(xiàn)了裝備發(fā)展由平臺(tái)化向體系化的過渡。武器裝備體系化的重要性已眾所周知，起始于35年前的一場(chǎng)戰(zhàn)役。1982年6月在入侵黎巴嫩戰(zhàn)爭(zhēng)中，以色列和敘利亞在貝卡谷地展開了激烈空戰(zhàn)，這次戰(zhàn)役的懸殊戰(zhàn)果對(duì)現(xiàn)代空戰(zhàn)戰(zhàn)法研究和空戰(zhàn)武器裝備發(fā)展有著多方面的借鑒意義，因?yàn)橥ㄟ^任何基于武器平臺(tái)分析的指標(biāo)進(jìn)行衡量，都無法解釋如此懸殊的戰(zhàn)果。以色列空軍各參戰(zhàn)裝備之間分工明確，形成了協(xié)調(diào)有效的進(jìn)攻體系，是取勝的關(guān)鍵。自此以后，空戰(zhàn)武器裝備對(duì)抗由“平臺(tái)對(duì)平臺(tái)”向“體系對(duì)體系”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，為世界周知。同時(shí)一種全新的武器裝備發(fā)展思路—“武器裝備體系化發(fā)展思路”逐漸浮出水面。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，武器裝備體系概念并非始于貝卡谷地空戰(zhàn)，當(dāng)各種武器共同出現(xiàn)在同一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中，執(zhí)行不同的作戰(zhàn)任務(wù)，原始的武器裝備體系就已形成，但是這種武器裝備體系的形成是被動(dòng)的；而武器裝備體系化發(fā)展思路應(yīng)該是一種以武器裝備體系為研究對(duì)象和發(fā)展目標(biāo)的武器裝備發(fā)展建設(shè)思路，是一種現(xiàn)代裝備體系建設(shè)的主動(dòng)化發(fā)展思路。因此，武器裝備體系化發(fā)展思路是相對(duì)于一直以來武器裝備發(fā)展主要以裝備平臺(tái)更新為主的發(fā)展模式而言的。以空戰(zhàn)裝備為例，人們一般常說的三代戰(zhàn)斗機(jī)、四代戰(zhàn)斗機(jī)都是基于平臺(tái)化思路的發(fā)展和研究模式，是就單一裝備的技術(shù)水平和作戰(zhàn)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的�？梢哉f，傳統(tǒng)的武器裝備平臺(tái)化發(fā)展思路是針對(duì)某類型武器平臺(tái)，通過開發(fā)、應(yīng)用各項(xiàng)新技術(shù)，研究制造新型同類產(chǎn)品以期各項(xiàng)性能指標(biāo)超越過去同類產(chǎn)品的發(fā)展模式。而武器裝備體系化發(fā)展的思路則是通過對(duì)未來戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的分析，并對(duì)現(xiàn)有武器裝備和相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)進(jìn)行梳理，開創(chuàng)性地設(shè)計(jì)構(gòu)建在未來一定時(shí)間內(nèi)最易形成戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的作戰(zhàn)裝備體系，并通過對(duì)比現(xiàn)有武器裝備的優(yōu)勢(shì)和缺陷確定要研發(fā)的武器裝備和技術(shù)。也就是說，其研究的目標(biāo)不再是基于單一裝備更新，而是基于作戰(zhàn)任務(wù)判斷和戰(zhàn)法研究的裝備體系構(gòu)建與更新，是將武器裝備發(fā)展與戰(zhàn)法研究充分融合的全新的裝備發(fā)展思路，這也是美軍近三十多年裝備發(fā)展的主要思路。

　　關(guān)于系統(tǒng)工程和體系工程的區(qū)別。我感到，系統(tǒng)工程和體系工程之間存在著一種類似“一分為二、合二為一”的關(guān)系，具體體現(xiàn)為分析與綜合的關(guān)系。數(shù)學(xué)分析中的微分法（分析）和積分法（綜合），二者對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系是牛頓-萊布尼茲公式。它們構(gòu)成數(shù)學(xué)分析中的主脈，解決了變量中的許多問題。系統(tǒng)工程中的“需求工程”（相當(dāng)于數(shù)學(xué)分析中的微分法）和“體系工程”（相當(dāng)于數(shù)學(xué)分析中的積分法），二者對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系就是錢學(xué)森的“從定性到定量綜合集成研討方法”（相當(dāng)于數(shù)學(xué)分析中的牛頓-萊布尼茲公式）。它們構(gòu)成系統(tǒng)工程中的主脈，解決和正在解決著大量巨型復(fù)雜開放系統(tǒng)的問題。我們把它稱為系統(tǒng)工程Calculus。

　　總之，武器裝備體系是一類具有典型體系特征的復(fù)雜系統(tǒng)，體系研究已經(jīng)超出傳統(tǒng)系統(tǒng)工程理論和方法的范疇，需要研究和發(fā)展體系工程，用以指導(dǎo)體系條件下的武器裝備論證。

　　在系統(tǒng)工程理論方法中，系統(tǒng)被看作具有集中控制、全局可見、有層級(jí)結(jié)構(gòu)的整體，而體系是一種松耦合的復(fù)雜大系統(tǒng)，已經(jīng)脫離了原來以緊密的層級(jí)結(jié)構(gòu)為特征的單一系統(tǒng)框架，表現(xiàn)為一種顯著的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。近年來含有大量無人自主系統(tǒng)的無人作戰(zhàn)體系的出現(xiàn)，使得體系架構(gòu)的分布、開放特征愈加明顯，正在形成以即聯(lián)配系、敏捷指控、協(xié)同編成為特點(diǎn)的體系架構(gòu)。以復(fù)雜適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)為理論特征的體系，可以比單純遞階控制的層級(jí)化復(fù)雜大系統(tǒng)具有更豐富的功能配系、更復(fù)雜的相互關(guān)系、更廣闊的地理分布和更開放的邊界。以往的系統(tǒng)工程方法強(qiáng)調(diào)必須明確系統(tǒng)目標(biāo)和系統(tǒng)邊界，但體系論證不再限于剛性的系統(tǒng)目標(biāo)和邊界，而是強(qiáng)調(diào)裝備體系的能力演化，以及對(duì)未來作戰(zhàn)樣式的適應(yīng)性。因此，體系條件下裝備論證關(guān)注的焦點(diǎn)，在于作戰(zhàn)體系架構(gòu)對(duì)體系作戰(zhàn)對(duì)抗過程和效能的影響，在于武器裝備系統(tǒng)對(duì)整個(gè)作戰(zhàn)體系的影響和貢獻(xiàn)率。

　　回顧40年前，錢學(xué)森先生在國(guó)內(nèi)大力倡導(dǎo)和積極踐行復(fù)雜系統(tǒng)研究，并在國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)親自指導(dǎo)和創(chuàng)建了系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)系，開辦了飛行器系統(tǒng)工程和信息系統(tǒng)工程兩個(gè)本科專業(yè)。面對(duì)當(dāng)前我軍武器裝備體系發(fā)展和建設(shè)中的重大軍事需求，由國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)王維平教授擔(dān)任主編，集結(jié)國(guó)內(nèi)在武器裝備體系分析、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和評(píng)估等方面具有理論創(chuàng)新和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的部分專家學(xué)者，編寫出版了“體系工程與裝備論證系列叢書”。該叢書以復(fù)雜系統(tǒng)理論和體系思想為指導(dǎo)，緊密結(jié)合武器裝備論證和體系工程的實(shí)踐活動(dòng)，積極探索研究適合國(guó)情、軍情的武器裝備論證和體系工程方法，為武器裝備體系論證、設(shè)計(jì)和評(píng)估提供理論方法和技術(shù)支撐，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。我相信，該叢書的出版將為推動(dòng)我軍體系工程研究、提高我軍體系條件下的武器裝備論證水平做出重要貢獻(xiàn)。

　　汪浩

　　2016年11月

　　湖南長(zhǎng)沙

　　前言

　　裝備需求論證作為裝備建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，是促進(jìn)武器裝備發(fā)展的基本動(dòng)力，是做好各項(xiàng)論證工作的前提和基礎(chǔ)，直接決定著武器裝備發(fā)展的方向，并在很大程度上影響著武器裝備發(fā)展的水平、規(guī)模和質(zhì)量，已成為理論研究和裝備工作實(shí)踐的焦點(diǎn)。

　　信息化武器裝備體系化發(fā)展，要求創(chuàng)新裝備需求論證理論方法。21世紀(jì)以來，美軍逐步提出并完善了體系結(jié)構(gòu)框架理論，開發(fā)完成了JCIDS等國(guó)防需求分析系統(tǒng)，形成了一套比較科學(xué)、完善的需求生成理論、方法和支撐平臺(tái)，逐步適應(yīng)了裝備復(fù)雜化、體系化的要求。我軍非常重視裝備需求論證工作，裝備需求論證標(biāo)準(zhǔn)制度正在建立和完善，裝備需求論證理論方法研究正在深入。本書是作者所在的原總裝備部裝備需求論證與試驗(yàn)評(píng)估理論技術(shù)創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)裝備需求論證部分研究成果的系統(tǒng)總結(jié)。

　　本書共11章，按照理論、方法和應(yīng)用三篇組織。其中，理論篇（第1章、第2章）系統(tǒng)闡述了裝備需求論證的基礎(chǔ)理論（基本概念、基本理論）和作者團(tuán)隊(duì)提出的裝備需求論證應(yīng)用理論—裝備需求論證工程化理論；方法篇（第3章～第9章）分別闡述了裝備需求論證方法體系、主要環(huán)節(jié)共用的需求映射方法和面向流程主要環(huán)節(jié)（任務(wù)需求分析、能力需求分析、體系需求分析與評(píng)估、型號(hào)需求分析與評(píng)估、技術(shù)需求分析與優(yōu)化）的專用方法；應(yīng)用篇（第10章、第11章）介紹了裝備需求論證工具、配套資源與應(yīng)用模式，以及裝備體系需求和型號(hào)需求論證示例。

　　本書由郭齊勝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框架和統(tǒng)稿，郭齊勝、樊延平、穆歌、董志明、李亮和吳堅(jiān)共同編寫。本書的出版得到了軍隊(duì)高層次科技創(chuàng)新人才工程和軍隊(duì)“2110工程”專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的資助，在此一并表示感謝。

　　本書可用作軍事裝備學(xué)學(xué)科研究生的教材或參考書，也可供裝備論證人員參考。

　　水平所限，不到之處，歡迎批評(píng)指正！

　　作者

　　2016年10月