體繫工程與裝備論證繫列叢書

總序

1990年，我國著名科學家和繫統工程學創始人錢學森先生發表了《一個科學新領域——開放的復雜巨繫統及其方法論》一文。他認為，復雜繫統組分數量眾多，使得繫統的整體行為相對於簡單繫統來說可能湧現出顯著不同的性質。如果繫統的組分種類繁多，並具有層次結構，它們之間的關聯方式又很復雜，就成了復雜巨繫統；再如果復雜巨繫統與環境進行物質、能量、信息的交換，接受環境的輸入、干擾並向環境提供輸出，而且還具有主動適應和演化的能力，就要作為開放復雜巨繫統對待了。在研究解決開放復雜巨繫統問題時，錢學森先生提出了從定性到定量的綜合集成方法，這是繫統工程思想的重大發展，也可以看作對體繫問題的先期探討。

從繫統研究到體繫研究涉及很多問題，其中有三個問題應該首先予以回答：一個是體繫和繫統的區別，二是平臺化發展和體繫化發展的區別，三是繫統工程與體繫工程的區別。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，然後再談談我自己對後面一個問題的看法。

關於繫統和體繫的區別。有學者認為，體繫是由繫統組成的，繫統組成的。不是任何繫統都是體繫，但是隻要由構成且相互之間具有聯繫就是繫統。繫統的內涵、結構、運行、功能、環境，體繫的內涵包括目標、能力、標準、服務、數據、信息等。繫統核心的要素是結構，體繫核心的要素是能力。繫統的分析從功能開始，體繫的分析從目標開始。繫統分析的表現形式是多要素分析，體繫分析的表現形式是不同角度的視圖。對繫統發展影響的是環境，對體繫形成影響的是目標要求。繫統的緊密聯繫，體繫強調要素的松散聯繫。

關於平臺化發展和體繫化發展的區別。有學者認為，由於先進信息化技術的應用，現代作戰模式和戰場環境已經發生了根本性的轉變。受此影響，以美國為首的西方國家在新一代裝備發展思路上也發生了根本性轉變，逐漸實現了裝備發展由平臺化向體繫化的過渡。武器裝備體繫化的重要性已眾所周知，起始於35年前的一場戰役。1982年6月在入侵黎巴嫩戰爭中，以色列和敘利亞在貝卡谷地展開了激烈空戰，這次戰役的懸殊戰果對現代空戰戰法研究和空戰武器裝備發展有著多方面的借鋻意義，因為通過任何基於武器平臺分析的指標進行衡量，都無法解釋如此懸殊的戰果。以色列空軍各參戰裝備之間分工明確，形成了協調有效的進攻體繫，是取勝的關鍵。自此以後，空戰武器裝備對抗由“平臺對平臺”向“體繫對體繫”進行轉變，為世界周知。同時一種全新的武器裝備發展思路—“武器裝備體繫化發展思路”逐漸浮出水面。這裡需要強調的是，武器裝備體繫概念並非始於貝卡谷地空戰，當各種武器共同出現在同一場戰爭中，執行不同的作戰任務，原始的武器裝備體繫就已形成，但是這種武器裝備體繫的形成是被動的；而武器裝備體繫化發展思路應該是一種以武器裝備體繫為研究對像和發展目標的武器裝備發展建設思路，是一種現代裝備體繫建設的主動化發展思路。因此，武器裝備體繫化發展思路是相對於一直以來武器裝備發展主要以裝備平臺更新為主的發展模式而言的。以空戰裝備為例，人們一般常說的三代戰鬥機、四代戰鬥機都是基於平臺化思路的發展和研究模式，是就單一裝備的技術水平和作戰性能進行評價的。可以說，傳統的武器裝備平臺化發展思路是針對某類型武器平臺，通過開發、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展模式。而武器裝備體繫化發展的思路則是通過對未來戰場環境和作戰任務的分析，並對現有武器裝備和相關領域新技術進行梳理，開創性地設計構建在未來一定時間內易形成戰場優勢的作戰裝備體繫，並通過對比現有武器裝備的優勢和缺陷確定要研發的武器裝備和技術。也就是說，其研究的目標不再是基於單一裝備更新，而是基於作戰任務判斷和戰法研究的裝備體繫構建與更新，是將武器裝備發展與戰法研究充分融合的全新的裝備發展思路，這也是美軍近三十多年裝備發展的主要思路。

關於繫統工程和體繫工程的區別。我感到，繫統工程和體繫工程之間存在著一種類似“一分為二、合二為一”的關繫，具體體現為分析與綜合的關繫。數學分析中的微分法（分析）和積分法（綜合），二者對立統一的關繫是牛頓-萊布尼茲公式。它們構成數學分析中的主脈，解決了變量中的許多問題。繫統工程中的“需求工程”（相當於數學分析中的微分法）和“體繫工程”（相當於數學分析中的積分法），二者對立統一的關繫就是錢學森的“從定性到定量綜合集成研討方法”（相當於數學分析中的牛頓-萊布尼茲公式）。它們構成繫統工程中的主脈，解決和正在解決著大量巨型復雜開放繫統的問題。我們把它稱為繫統工程Calculus。

總之，武器裝備體繫是一類具有典型體繫特征的復雜繫統，體繫研究已經超出傳統繫統工程理論和方法的範疇，需要研究和發展體繫工程，用以指導體繫條件下的武器裝備論證。

在繫統工程理論方法中，繫統被看作具有集中控制、全局可見、有層級結構的整體，而體繫是一種松耦合的復雜大繫統，已經脫離了原來以緊密的層級結構為特征的單一繫統框架，表現為一種顯著的網狀結構。近年來含有大量無人自主繫統的無人作戰體繫的出現，使得體繫架構的分布、開放特征愈加明顯，正在形成以即聯配繫、敏捷指控、協同編成為特點的體繫架構。以復雜適應網絡為理論特征的體繫，可以比單純遞階控制的層級化復雜大繫統具有更豐富的功能配繫、更復雜的相互關繫、更廣闊的地理分布和更開放的邊界。以往的繫統工程方法強調必須明確繫統目標和繫統邊界，但體繫論證不再限於剛性的繫統目標和邊界，而是強調裝備體繫的能力演化，以及對未來作戰樣式的適應性。因此，體繫條件下裝備論證關注的焦點，在於作戰體繫架構對體繫作戰對抗過程和效能的影響，在於武器裝備繫統對整個作戰體繫的影響和貢獻率。

回顧40年前，錢學森先生在國內大力倡導和積極踐行復雜繫統研究，並在國防科學技術大學親自指導和創建了繫統工程與數學繫，開辦了飛行器繫統工程和信息繫統工程兩個本科專業。面對當前我軍武器裝備體繫發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繫分析、設計、試驗和評估等方面具有理論創新和實踐經驗的部分專家學者，編寫出版了“體繫工程與裝備論證繫列叢書”。該叢書以復雜繫統理論和體繫思想為指導，緊密結合武器裝備論證和體繫工程的實踐活動，積極探索研究適合國情、軍情的武器裝備論證和體繫工程方法，為武器裝備體繫論證、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繫工程研究、提高我軍體繫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節，是促進武器裝備發展的基本動力，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展的方向，並在很大程度上影響著武器裝備發展的水平、規模和質量，已成為理論研究和裝備工作實踐的焦點。

信息化武器裝備體繫化發展，要求創新裝備需求論證理論方法。21世紀以來，美軍逐步提出並完善了體繫結構框架理論，開發完成了JCIDS等國防需求分析繫統，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、體繫化的要求。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新人纔團隊裝備需求論證部分研究成果的繫統總結。

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）繫統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繫、主要環節共用的需求映射方法和面向流程主要環節（任務需求分析、能力需求分析、體繫需求分析與評估、型號需求分析與評估、技術需求分析與優化）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，以及裝備體繫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新人纔工程和軍隊“2110工程”專項經費的資助，在此一並表示感謝。

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