體系工程與裝備論證系列叢書

　　總序

　　1990年，我國著名科學家和系統(tǒng)工程學創(chuàng)始人錢學森先生發(fā)表了《一個科學新領域——開放的復雜巨系統(tǒng)及其方法論》一文。他認為，復雜系統(tǒng)組分數(shù)量眾多，使得系統(tǒng)的整體行為相對于簡單系統(tǒng)來說可能涌現(xiàn)出顯著不同的性質。如果系統(tǒng)的組分種類繁多，并具有層次結構，它們之間的關聯(lián)方式又很復雜，就成了復雜巨系統(tǒng)；再如果復雜巨系統(tǒng)與環(huán)境進行物質、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，而且還具有主動適應和演化的能力，就要作為開放復雜巨系統(tǒng)對待了。在研究解決開放復雜巨系統(tǒng)問題時，錢學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，其中有三個問題應該首先予以回答：一個是體系和系統(tǒng)的區(qū)別，二是平臺化發(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，我引用國內兩位學者的研究成果討論對前面兩個問題的看法，然后再談談我自己對后面一個問題的看法。

　　關于系統(tǒng)和體系的區(qū)別。有學者認為，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，但是只要由兩個組元構成且相互之間具有聯(lián)系就是系統(tǒng)。系統(tǒng)的內涵包括組元、結構、運行、功能、環(huán)境，體系的內涵包括目標、能力、標準、服務、數(shù)據(jù)、信息等。系統(tǒng)最核心的要素是結構，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。對系統(tǒng)發(fā)展影響最大的是環(huán)境，對體系形成影響最大的是目標要求。系統(tǒng)強調組元的緊密聯(lián)系，體系強調要素的松散聯(lián)系。

　　關于平臺化發(fā)展和體系化發(fā)展的區(qū)別。有學者認為，由于先進信息化技術的應用，現(xiàn)代作戰(zhàn)模式和戰(zhàn)場環(huán)境已經發(fā)生了根本性的轉變。受此影響，以美國為首的西方國家在新一代裝備發(fā)展思路上也發(fā)生了根本性轉變，逐漸實現(xiàn)了裝備發(fā)展由平臺化向體系化的過渡。武器裝備體系化的重要性已眾所周知，起始于35年前的一場戰(zhàn)役。1982年6月在入侵黎巴嫩戰(zhàn)爭中，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，因為通過任何基于武器平臺分析的指標進行衡量，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)調有效的進攻體系，是取勝的關鍵。自此以后，空戰(zhàn)武器裝備對抗由“平臺對平臺”向“體系對體系”進行轉變，為世界周知。同時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。這里需要強調的是，武器裝備體系概念并非始于貝卡谷地空戰(zhàn)，當各種武器共同出現(xiàn)在同一場戰(zhàn)爭中，執(zhí)行不同的作戰(zhàn)任務，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的；而武器裝備體系化發(fā)展思路應該是一種以武器裝備體系為研究對象和發(fā)展目標的武器裝備發(fā)展建設思路，是一種現(xiàn)代裝備體系建設的主動化發(fā)展思路。因此，武器裝備體系化發(fā)展思路是相對于一直以來武器裝備發(fā)展主要以裝備平臺更新為主的發(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、四代戰(zhàn)斗機都是基于平臺化思路的發(fā)展和研究模式，是就單一裝備的技術水平和作戰(zhàn)性能進行評價的�？梢哉f，傳統(tǒng)的武器裝備平臺化發(fā)展思路是針對某類型武器平臺，通過開發(fā)、應用各項新技術，研究制造新型同類產品以期各項性能指標超越過去同類產品的發(fā)展模式。而武器裝備體系化發(fā)展的思路則是通過對未來戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務的分析，并對現(xiàn)有武器裝備和相關領域新技術進行梳理，開創(chuàng)性地設計構建在未來一定時間內最易形成戰(zhàn)場優(yōu)勢的作戰(zhàn)裝備體系，并通過對比現(xiàn)有武器裝備的優(yōu)勢和缺陷確定要研發(fā)的武器裝備和技術。也就是說，其研究的目標不再是基于單一裝備更新，而是基于作戰(zhàn)任務判斷和戰(zhàn)法研究的裝備體系構建與更新，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”的關系，具體體現(xiàn)為分析與綜合的關系。數(shù)學分析中的微分法（分析）和積分法（綜合），二者對立統(tǒng)一的關系是牛頓-萊布尼茲公式。它們構成數(shù)學分析中的主脈，解決了變量中的許多問題。系統(tǒng)工程中的“需求工程”（相當于數(shù)學分析中的微分法）和“體系工程”（相當于數(shù)學分析中的積分法），二者對立統(tǒng)一的關系就是錢學森的“從定性到定量綜合集成研討方法”（相當于數(shù)學分析中的牛頓-萊布尼茲公式）。它們構成系統(tǒng)工程中的主脈，解決和正在解決著大量巨型復雜開放系統(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雜系統(tǒng)，體系研究已經超出傳統(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、有層級結構的整體，而體系是一種松耦合的復雜大系統(tǒng)，已經脫離了原來以緊密的層級結構為特征的單一系統(tǒng)框架，表現(xiàn)為一種顯著的網(wǎng)狀結構。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)同編成為特點的體系架構。以復雜適應網(wǎng)絡為理論特征的體系，可以比單純遞階控制的層級化復雜大系統(tǒng)具有更豐富的功能配系、更復雜的相互關系、更廣闊的地理分布和更開放的邊界。以往的系統(tǒng)工程方法強調必須明確系統(tǒng)目標和系統(tǒng)邊界，但體系論證不再限于剛性的系統(tǒng)目標和邊界，而是強調裝備體系的能力演化，以及對未來作戰(zhàn)樣式的適應性。因此，體系條件下裝備論證關注的焦點，在于作戰(zhàn)體系架構對體系作戰(zhàn)對抗過程和效能的影響，在于武器裝備系統(tǒng)對整個作戰(zhàn)體系的影響和貢獻率。

　　回顧40年前，錢學森先生在國內大力倡導和積極踐行復雜系統(tǒng)研究，并在國防科學技術大學親自指導和創(chuàng)建了系統(tǒng)工程與數(shù)學系，開辦了飛行器系統(tǒng)工程和信息系統(tǒng)工程兩個本科專業(yè)。面對當前我軍武器裝備體系發(fā)展和建設中的重大軍事需求，由國防科學技術大學王維平教授擔任主編，集結國內在武器裝備體系分析、設計、試驗和評估等方面具有理論創(chuàng)新和實踐經驗的部分專家學者，編寫出版了“體系工程與裝備論證系列叢書”。該叢書以復雜系統(tǒng)理論和體系思想為指導，緊密結合武器裝備論證和體系工程的實踐活動，積極探索研究適合國情、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、設計和評估提供理論方法和技術支撐，具有重要的理論價值和實踐意義。我相信，該叢書的出版將為推動我軍體系工程研究、提高我軍體系條件下的武器裝備論證水平做出重要貢獻。

　　汪浩

　　2016年11月

　　湖南長沙

　　前言

　　裝備需求論證作為裝備建設的首要環(huán)節(jié)，是促進武器裝備發(fā)展的基本動力，是做好各項論證工作的前提和基礎，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)模和質量，已成為理論研究和裝備工作實踐的焦點。

　　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世紀以來，美軍逐步提出并完善了體系結構框架理論，開發(fā)完成了JCIDS等國防需求分析系統(tǒng)，形成了一套比較科學、完善的需求生成理論、方法和支撐平臺，逐步適應了裝備復雜化、體系化的要求。我軍非常重視裝備需求論證工作，裝備需求論證標準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評估理論技術創(chuàng)新人才團隊裝備需求論證部分研究成果的系統(tǒng)總結。

　　本書共11章，按照理論、方法和應用三篇組織。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理論（基本概念、基本理論）和作者團隊提出的裝備需求論證應用理論—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)（任務需求分析、能力需求分析、體系需求分析與評估、型號需求分析與評估、技術需求分析與優(yōu)化）的專用方法；應用篇（第10章、第11章）介紹了裝備需求論證工具、配套資源與應用模式，以及裝備體系需求和型號需求論證示例。

　　本書由郭齊勝設計結構框架和統(tǒng)稿，郭齊勝、樊延平、穆歌、董志明、李亮和吳堅共同編寫。本書的出版得到了軍隊高層次科技創(chuàng)新人才工程和軍隊“2110工程”專項經費的資助，在此一并表示感謝。

　　本書可用作軍事裝備學學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，歡迎批評指正！

　　作者

　　2016年10月