基于能力基線的復(fù)雜軍工電子裝備技術(shù)狀態(tài)管理

□徐紅蓮 陳知明

一、引言

原來基于指標(biāo)驅(qū)動的產(chǎn)品研發(fā)模式使復(fù)雜軍工電子裝備不能滿足作戰(zhàn)需求，存在著“指標(biāo)達(dá)到了，但不好用”的問題，致使定型的裝備在部隊使用時暴露了很多作戰(zhàn)使用問題。

本文通過優(yōu)化研發(fā)流程，將原基于指標(biāo)驅(qū)動的產(chǎn)品研發(fā)模式變?yōu)榛谀芰€的研發(fā)模式，使研發(fā)的產(chǎn)品更好地滿足作戰(zhàn)需求。第一，在產(chǎn)品的研發(fā)中增加作戰(zhàn)應(yīng)用研究環(huán)節(jié)，通過作戰(zhàn)想定和仿真，建立產(chǎn)品的能力基線，深化產(chǎn)品的需求。第二，根據(jù)能力基線實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理：根據(jù)能力基線確定技術(shù)狀態(tài)基線(優(yōu)化GJB3206A-2010中的功能基線、分配基線和產(chǎn)品基線)，使用管理工具對產(chǎn)品的各項能力進(jìn)行跟蹤管理，使產(chǎn)品的各項能力在設(shè)計中得到落實(shí)和驗證?；谀芰€的復(fù)雜軍工電子裝備技術(shù)狀態(tài)管理(以下簡稱“能力基線管理”)框架如圖1所示。

圖1 能力基線管理流程圖

二、建立貼近作戰(zhàn)需求的能力基線

(一)進(jìn)行作戰(zhàn)應(yīng)用研究，明確作戰(zhàn)使用需求。美軍提出“基于能力”的作戰(zhàn)需求論證方法[1]即基于能力規(guī)劃(capabilities-based planning，CBP)，它在多元多域想定空間中研究能力以應(yīng)對大量潛在挑戰(zhàn)，具有強(qiáng)大的牽引功能。作戰(zhàn)需求反映的是作戰(zhàn)與裝備之間的本質(zhì)聯(lián)系，決定著武器裝備的研制目的、功能性能、使用維護(hù)及戰(zhàn)技指標(biāo)。

在貼近實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練檢驗過程中，暴露出基于指標(biāo)驅(qū)動的產(chǎn)品研發(fā)與實(shí)際作戰(zhàn)需求之間存在著巨大差距，這是由于缺少對用戶潛在需求的深入挖掘所導(dǎo)致。科研單位往往過于追求某個指標(biāo)的先進(jìn)性，但是忽略了實(shí)際戰(zhàn)場環(huán)境的多變性，需要采取應(yīng)對措施。

在體制建設(shè)上，抽調(diào)精兵強(qiáng)將設(shè)立專門獨(dú)立部門，進(jìn)行戰(zhàn)略戰(zhàn)法、作戰(zhàn)體系、裝備作戰(zhàn)應(yīng)用、作戰(zhàn)需求及裝備與作戰(zhàn)體系之間關(guān)系的研究。以某型重點(diǎn)產(chǎn)品為牽引，以提升裝備作戰(zhàn)效能為目的，開展作戰(zhàn)應(yīng)用效能評估工作。根據(jù)用戶需求，運(yùn)用專用軟件工具，創(chuàng)建裝備作戰(zhàn)使用數(shù)字化場景，利用數(shù)字化場景模擬裝備未來作戰(zhàn)態(tài)勢，對數(shù)字化場景組織成立包括相關(guān)層級的各級專家以及顧客或顧客代表等，進(jìn)行場景準(zhǔn)確性評審，確保場景構(gòu)建的真實(shí)性和前瞻性。

圖2 雷達(dá)系統(tǒng)作戰(zhàn)場景仿真平臺

明確的作戰(zhàn)場景和作戰(zhàn)需求使產(chǎn)品在研制過程中可以少走彎路，保證了裝備的作戰(zhàn)效能符合部隊作戰(zhàn)需要。

(二)進(jìn)行前期論證研究，明確產(chǎn)品資源需求。軍工電子裝備的體積、重量、結(jié)構(gòu)、耗電、冷卻等資源需求受到載體和使用環(huán)境的限制，產(chǎn)品的可用資源限制了產(chǎn)品性能能夠達(dá)到的邊界，通過前期論證，采用先進(jìn)可靠的技術(shù)，提高資源利用率，對產(chǎn)品方案設(shè)計、確定關(guān)鍵技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義。

(三)根據(jù)研制進(jìn)度，形成產(chǎn)品能力目錄和基線。在產(chǎn)品研制前期論證階段，通過調(diào)研、討論、仿真等手段首先形成產(chǎn)品能力目錄。軍工產(chǎn)品能力目錄是在基于現(xiàn)實(shí)的和未來的作戰(zhàn)需求基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品能力的描述。軍工產(chǎn)品能力目錄的形成來自于用戶的直接需求以及未來的作戰(zhàn)想定，與作戰(zhàn)場景仿真密切相關(guān)。能力目錄和能力基線與通常的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)不同。能力目錄更加直觀地反映了作戰(zhàn)需求，能力目錄的優(yōu)先級高于產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。

能力基線是在產(chǎn)品能力目錄的基礎(chǔ)上，根據(jù)資源需求、研制進(jìn)度和前期論證結(jié)果，形成的產(chǎn)品研制時間進(jìn)度與產(chǎn)品能力實(shí)現(xiàn)的一系列技術(shù)狀態(tài)描述文件。

三、建立基于能力基線的產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)基線

(一)建立數(shù)字化樣機(jī)，驗證能力基線技術(shù)可行性。數(shù)字樣機(jī)是產(chǎn)品整機(jī)或系統(tǒng)的數(shù)字化描述[2]，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，基于數(shù)字樣機(jī)的軍用電子裝備研發(fā)條件已經(jīng)日趨成熟，利用各級數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、快速制造、試驗驗證已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)[3]。

圖3 基于數(shù)字化樣機(jī)的雷達(dá)設(shè)計

圖4 基于數(shù)字化樣機(jī)的雷達(dá)仿真

利用數(shù)字化樣機(jī)對產(chǎn)品的功能、性能進(jìn)行仿真驗證，并貫穿于整個產(chǎn)品研制過程中：在概念設(shè)計階段，可以評估裝備在體系中的貢獻(xiàn)度，分解戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)；在方案設(shè)計階段，可驗證系統(tǒng)構(gòu)架、功能邏輯、工作方式和關(guān)鍵算法；在工程研制階段，可精確指導(dǎo)硬件和軟件設(shè)計，生成實(shí)裝程序；在試驗驗證階段，可實(shí)現(xiàn)問題定位和復(fù)盤，優(yōu)化實(shí)裝程序。利用數(shù)字化樣機(jī)，用數(shù)字仿真的手段對能力基線的要求進(jìn)行驗證，通過集成的數(shù)字化仿真工具進(jìn)行各種仿真分析，從雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計、工作方式設(shè)計和性能指標(biāo)計算等方面開展仿真設(shè)計工作，以提高雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計的效率，可有效減少設(shè)計風(fēng)險和研制成本，大幅縮短研制周期和試驗周期。

(二)細(xì)化方案設(shè)計結(jié)果，形成系統(tǒng)描述文件。能力基線管理增加了相關(guān)系統(tǒng)描述文件，以便對能力基線進(jìn)行定義，通過系統(tǒng)描述文件(SDD)和基于性能的規(guī)范(PBS)完成能力基線的固化。系統(tǒng)描述文件以能力基線為基礎(chǔ)，覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計的所有方面。包括能力需求及與之匹配的功能性能，可用的資源分配、重量、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、耗電、冷卻，產(chǎn)品的組成和硬件架構(gòu)、對外接口，功能實(shí)現(xiàn)的途徑，預(yù)計達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)等。在系統(tǒng)描述文件基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化分解得到基于性能的規(guī)范，包括詳細(xì)的功能、性能、系統(tǒng)指標(biāo)，可靠性、測試性、電磁兼容性、電源特性、環(huán)境適應(yīng)性以及測試驗證的方式和手段。

(三)聚焦關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)計評審和管理。關(guān)鍵技術(shù)是對提升裝備性能、滿足作戰(zhàn)需求具有特別重要作用的技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)、落實(shí)對軍工裝備具有特別重要的意義。通過系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)評審(CDR)、關(guān)鍵技術(shù)替代、關(guān)鍵技術(shù)和算法攻關(guān)、系統(tǒng)驗證及迭代、狀態(tài)固化評審、關(guān)鍵技術(shù)樣件首件鑒定等過程管控，對關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行合理、有效的管控。關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與裝備研制并行開展，解決了產(chǎn)品研制進(jìn)度與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)不確定性之間的矛盾，保證了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。

圖5 關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)流程

與基于指標(biāo)驅(qū)動的研發(fā)流程不同的是，能力基線管理所確定的關(guān)鍵技術(shù)完全根據(jù)作戰(zhàn)需求得到，而不僅僅是依賴于用戶的指標(biāo)需求；同時增加關(guān)鍵技術(shù)替代方案。在關(guān)鍵技術(shù)并行開發(fā)過程中，可以有退而求其次的替代。在以后的研制過程中，如果取得了技術(shù)上的突破，在技術(shù)狀態(tài)受控且得到驗證的前提下，用新技術(shù)代替舊技術(shù)。這些措施的應(yīng)用，得到了超過用戶心理預(yù)期的良好效果。

四、能力基線分階段逐步實(shí)現(xiàn)，加快裝備能力應(yīng)用

(一)根據(jù)作戰(zhàn)需求，分階段實(shí)現(xiàn)能力基線。復(fù)雜軍工電子裝備完整的研制時間周期較長，限制了裝備能力的應(yīng)用。采用能力基線的研制方式，以需求為牽引，按時間節(jié)點(diǎn)分階段實(shí)現(xiàn)裝備能力，在能力形成后，進(jìn)行小批試生產(chǎn)并交付用戶試用，解決了復(fù)雜系統(tǒng)研制時間長，“裝備即落后”的問題。為減少重復(fù)研制，多次迭代造成的成本和時間浪費(fèi)，針對分批次實(shí)現(xiàn)能力基線管理，可采用以下措施：一是加強(qiáng)論證和仿真手段的應(yīng)用，對未來一段時間內(nèi)的裝備需求形成較準(zhǔn)確的預(yù)判；二是推動標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化設(shè)計，便于裝備的功能提升擴(kuò)展，并在方案設(shè)計中給予重點(diǎn)考慮；三是抓住主要需求，優(yōu)先保證最重要能力的實(shí)現(xiàn)；四是對關(guān)鍵技術(shù)或存在風(fēng)險的重要指標(biāo)，做好替代方案。

(二)基于多批次能力基線的技術(shù)狀態(tài)管理。在分階段、分批次的技術(shù)狀態(tài)管理中，產(chǎn)品的能力基線和技術(shù)狀態(tài)以階段鑒定的形式給予固化。在階段與階段之間，用戶根據(jù)前一階段鑒定情況進(jìn)行研制要求的修訂，研制單位進(jìn)行補(bǔ)充方案的擬制，視情進(jìn)行硬件擴(kuò)展或軟件功能提升。在所有能力基線鑒定完成后，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計定型。產(chǎn)品定型后，根據(jù)用戶使用情況，分批次、分階段進(jìn)行改進(jìn)，重大改進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)充鑒定。

圖6 產(chǎn)品能力基線分批次研制流程

(三)基于能力基線的技術(shù)狀態(tài)更改管理。技術(shù)狀態(tài)更改管理要求受到影響的技術(shù)狀態(tài)項的技術(shù)基線應(yīng)相應(yīng)調(diào)整更改，保證更改時不會產(chǎn)生不良后果，使最終產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)符合技術(shù)狀態(tài)文件的規(guī)定，或者是保持協(xié)調(diào)一致，確保更改得到控制[4]。

基于能力基線的技術(shù)狀態(tài)管理，特別重視研制過程中，用戶的試用和反饋意見。用戶試用意見和反饋意見由產(chǎn)品總體、質(zhì)量部門、售后服務(wù)單位負(fù)責(zé)收集、整理，在所內(nèi)相關(guān)管理部門及產(chǎn)品研制團(tuán)隊牽頭下，在與用戶代表及時溝通協(xié)商的基礎(chǔ)上落實(shí)整改措施，特別重大的反饋意見進(jìn)行專項評審。

圖7 產(chǎn)品能力基線技術(shù)狀態(tài)更改管理流程

五、結(jié)語

基于能力基線的復(fù)雜軍工電子裝備技術(shù)狀態(tài)管理實(shí)際運(yùn)行中對風(fēng)險控制要求嚴(yán)格。在實(shí)施過程中需對分系統(tǒng)主要設(shè)備從技術(shù)成熟度、研制狀態(tài)、研制難度、進(jìn)度風(fēng)險、風(fēng)險類型及時評估，提前規(guī)劃能力基線、技術(shù)狀態(tài)基線、資源、進(jìn)度與管理基線的協(xié)調(diào)性，暴露基線間沖突的風(fēng)險點(diǎn)，制定相應(yīng)管理措施。這是當(dāng)前管理工作中努力的方向。