基于任務清單的通信與指控系統裝備軍事需求分析研究

曾昭文 張勝

(國防科技大學信息通信學院,湖北武漢 430010)

軍事需求是指國家為了實現預定軍事戰略目標和戰爭目的對所需條件及其要求的總稱,其變化主要源于作戰樣式的變革[1]。軍事需求從軍事人員角度來看,是解決軍事問題、完成軍事使命、作戰任務的條件或能力;從技術人員角度來看,是軍事系統或其組成部分必須具有的條件、功能或性能等,需求的集合形成軍事系統建設的基礎[2-6]。任務清單是完成某種特定使命的任務集合,其構建可以來自于所研究工作的觀察或工作日志,也可以來自于另外的任務清單[7]。通信指揮信息系統運用通用任務清單是依據遂行使命任務的需要,將通信指揮信息系統組織運用工作,按照職責或相關條令條例分解為若干子任務,并按一定順序排列起來,再根據實際條件和環境對各項子任務進行選擇、評價,最終理順而形成的能夠有效完成該使命任務的有序活動列表[8-10],從一定程度上反映了對通指裝備的軍事需求。

1 通指任務清單的構成及描述

1.1 通指任務清單的構成

通信指揮信息系統組織運用通用任務清單規定了各種作戰樣式、不同指揮層次和各作戰階段各網系的基本任務,以協助指揮信息系統組織運用人員遵循正確的作戰思想和行動指南,在不同的任務背景下完成相應的各項任務,其實質上是通指裝備組織運用需求的描述模型。在通用任務清單的基礎上,根據具體的作戰樣式、指揮層次和作戰階段,通過對通用任務清單進行合適裁剪,并根據使命任務提出任務各項指標的評價標準,可以制訂各類通信指揮信息系統組織運用的特定任務清單(下文簡稱任務清單)。任務清單建立是通過對使命任務的層層分解,按照“使命分析”“任務細化”“任務條件描述”和“任務指標建立”四個階段對任務細化的開發,體現了作戰活動流程、蘊含了信息流動分布、反映了系統功能要求、蘊含了裝備指標需求。

1.2 任務清單描述方法

任務清單是完成某種特定使命的任務的集合,一份完整的任務清單由任務清單說明、任務(或子任務)、在一定的條件下任務的評價指標及其評價標準組成,表示為

TL={TK(INs |TE),TLD}

其中,相關符號說明如下:

1.2.1 任務清單(TasksLists,TL)

這是通信指揮信息系統任務清單的總節點,也是后續各子任務清單的父節點。

1.2.2 任務清單說明(TasksLists Descriptions,TLD)

任務清單說明是關于任務清單的元數據,主要目的用于維護清單管理。具體內容包括:文件標題、歸檔號、密級、通用任務清單版本、清單目的、適用范圍、術語定義、創建者、審核者以及完成、審核、發布等的時間、最新修改時間、變更日志和內容列表等信息。

1.2.3 元任務(MetaTask,MT)

元任務是指揮信息系統組織運用的最小任務單元,是可以由作戰單元直接承擔的不可再分的任務,元任務可以是一項具體的作戰行動。元任務的描述:元任務名稱、描述、序號、指標、輸入和輸出。

1.2.4 任務(Task,TK)

任務可以分為使命任務TKm、子任務TKs。子任務可以再分解成子任務,一直到不可分解的元任務MT。因此,任務是元任務的集合,不可再分解的子任務就是一項元任務。

使命任務是完成使命時執行的活動或者行動的抽象描述,任務清單中所有的任務的有序組合就構成了使用任務,也就是有序任務的集合是使用任務的形式化與具體化。即

TKm=∪(tk|tk∈TL)

使命任務根據需要分解成子任務,子任務也可進一步分解,直至不可再分割的任務單元,即元任務。任務描述包括任務名稱、任務級別、任務序號、任務描述、任務層次、子任務等。基本任務是指揮信息系統在組織運用中完成使命任務必不可少的任務,基本任務表示為TKb。

1.2.5 指標(Indicators,INs)

指標是特定條件下遂行某項任務的完成程度的評價因子,一項任務完成程序可以由多項評價因子構成,因此,任務對應于指標集INs。指標由測度和標準組成,測度與標準具有一一對應關系。一個指標可以有多個測度,每個測度對應一個標準。即

INs={IN(ME,ST)|IN∈TK}

1.2.6 測度(Measure,ME)

測度反映了任務執行的關鍵參數,一般用時間、速率、距離、面積、經緯度、力量、功率、百分比或業務部門規定的其他衡量尺度表示。測度描述包括:標準或規定的度量方法。

1.2.7 標準(Standard,ST)

標準反映了完成任務時對測度的評價,不同測度的評價標準不一。標準可以由數值、百分比、布爾值等進行描述。

1.2.8 任務環境(條件)(Task Environment,TE)

某項任務執行的自然環境條件、軍事環境條件和社會環境條件。

2 基于任務清單的通指裝備軍事需求獲取方法

基于任務清單的通指裝備軍事需求獲取,以使命任務為基礎,區別對待不同的作戰樣式、作戰層級和典型通指系統,從作戰準備、作戰實施和作戰結束三個階段來進行。

2.1 通指裝備能力需求模型框架

構成作戰活動的核心要素包括:使命任務、裝備、機構、人員、網絡(體系結構)、活動和過程[7]。裝備作為作戰活動的物質基礎,在裝備組織運用過程中,能夠快速開通、靈活編配、自主協同、靈活組網,實現戰場感知實時化、指揮控制高效化、信息傳輸網絡化、信息作戰綜合化,必須具備綜合的安全防護能力、實時信息處理能力、快速反映能力、高效傳輸能力和自身管理能力。

通指裝備能力需求模型框架從通指裝備的安全防護能力、快速反映能力、實時信息處理能力、高效傳輸能力和自身管理能力等五個方面對通指裝備的要求進行描述。而在任務清單中,每一項任務都是為圍繞解決這五種能力展開的,因此,通過對任務清單的任務元進行歸納,即可構成通指裝備軍事能力需求。

2.2 基于任務清單的通指裝備軍事需求獲取

指揮信息系統組織運用任務清單清晰地定義了在不同作戰階段、樣式和層次下的指揮信息系統對人員、裝備和環境的需求描述。將裝備用E表示,按照裝備在物理上或者邏輯上具有包含關系的裝備定義為E=∪(e│e∈E),即裝備E包含其它裝備或者設備e,則在作戰活動中所有裝備可以表示為Es=∪(E│E∈TL)。那么可以通過對任務清單的每個任務所有指標分析,將指標的每一項測度按照與裝備的關系進行分類,建立裝備與指標之間的聯系,同一裝備的所有指標描述則形成了該裝備的需求表示如下:

INs={IN(ME,ST,QE)|IN∈TK}

即構成指標的測度ME與標準ST是對完成該任務裝備E的需求描述。那么,裝備E在作戰活動中所有需求可以表示成:

QE={ME(ST),ME∈INs}

由于任務清單的制訂是按照作戰準備、作戰實施和作戰結束三個大的階段來進行組織的,任務的分解也是根據作戰活動的推進過程層層細化,直到元任務,因此,任務清單本質上體現了作戰活動的各個階段及過程,QE也反映了作戰活動對裝備的需求。

3 基于任務清單的通指裝備軍事需求描述

從通指裝備軍事需求的角度來分析任務清單,可以看出通指裝備軍事需求是以指標(測度－標準)的形式分布在任務清單的元任務中,因此,通指裝備軍事需求的描述,必須建立作戰過程、作戰活動與需求之間的緊密聯系,通過體系結構方法能夠將通指裝備軍事需求清晰表達出來。

3.1 通指裝備軍事需求描述方法

建立基于任務清單的軍事需求描述視圖,則需要選擇合適的視角。從任務清單的角度出發,需要考慮:一是任務清單在對使命任務的細化與具體化;二是任務清單體現了作戰活動與作戰流程;三是必須反映裝備與裝備之間的連接關系及信息交換情況;四是應該體現組織機構或人員對通指裝備的需求描述。通過上面分析,可以構造作戰活動視圖、裝備連接視圖、組織機構視圖、系統功能視圖等來描述通指裝備的軍事需求。

圖1 裝備連接視圖Fig.1 Equipment connection view

圖3 作戰活動視圖Fig.3 Combat activity view

圖2 任務結構視圖Fig.2 Task structure view

3.2 通指裝備軍事需求表示

通過對任務清單進行分析,確定任務單元的執行機構與人員,確定執行任務的裝備以及每個指標所對應的測度和建立任務結構視圖、作戰活動視圖、裝備連接視圖、組織機構視圖、裝備功能視圖對通指裝備軍事需求進行描述。

3.2.1 裝備連接視圖

裝備連接視圖描述了使命任務中所有裝備、裝備組織關系、裝備輸入輸出信息和裝備屬性。根據裝備與裝備的關聯關系,裝備連接視圖形式化表示如圖1所示。

圓形虛線表示不同的作戰節點,作戰節

點之間的帶箭頭實線表示作戰節點之間的信息流動。虛線內部表示在該節點內部的裝備組成關系。裝備與裝備之間組成關系由實線空心箭頭表示,實線空心箭頭也表示裝備構成的子裝備之間的信息使用情況。

3.2.2 任務結構視圖

任務結構視圖是通過將任務清單中與裝備相關的任務抽取出來,針對每型裝備,描述該裝備在使命任務中所完成的相關任務(子任務)。在任務描述時,參照任務清單,按照任務的組織關系進行描述。典型的任務結構描述形式化方式如圖2所示。

任務屬性可以參考任務清單,由指標集(測度－標準)的方式描述,即任務屬性描述表示某型裝備在使命任務中完成的任務清單,包括任務代碼、任務名稱、任務指標、測度和評價標準等內容。

3.2.3 作戰活動視圖

作戰活動視圖是在作戰任務結構視圖的基礎上,對任務進行序列化的過程,它表示了作戰活動(或任務)、作戰活動之間的信息輸入和輸出關系,作戰活動序列化模板如圖3所示。作戰活動在一定的粒度上可以進行分解,最終不可分的作戰活動對應于任務清單中的元任務。任務是作戰活動最終達到的目的,而作戰活動則是關聯任務的序列化表示形式。

具有時間上先后關系或者條件上因果關系的作戰活動之間由帶箭頭的實線表示,實線箭頭也表示信息的流動方向。

3.2.4 組織機構視圖

組織機構視圖描述完成使命任務過程中的控制單元及它們之間的關系,組織機構描述屬性包括各部分所需要配置的裝備,即表示各組織機構使用裝備的情況,如圖4所示。組織機構視圖如圖所示,矩形表示組織,組織包括指揮機構和作戰單元等。

圖4 組織機構視圖Fig.4 Organization view

圖5 裝備功能視圖Fig.5 Equipment function view

組織機構視圖中的關系表示了組織機構之間的包含關系與協同關系,由實線表示。在裝備屬性描述中,重點是描述該型裝備在使命任務中完成的各項任務(子任務),并參照任務清單,描述該型裝備的指標需求,組織機構屬性包括組織機構代碼、組織機構名稱、任務、裝備和指標(測度-標準)等內容。

3.2.5 裝備功能視圖

裝備功能視圖是裝備功能結構視圖,裝備功能是從任務清單描述中進行抽取出來的,并根據指標(測度－標準)來確定功能約束與要求,其構成模式可以按照功能分解方式進行組織,及按照任務清單提出的裝備需求,描述每一型裝備功能組成,如圖5所示。

4 結論

任務清單是使命任務的序列化形式化表現形式,是通信指揮信息系統組織運用軍事需求的具體形式,是對機構、人員、裝備、網絡(體系結構)、信息等需求的綜合性描述。從任務清單中概括抽象出對通指裝備的軍事需求,并結合形式化表現形式,既可以對通指裝備需求進行優化設計,使得通指裝備軍事需求最優,也可以為通指裝備研制、生產及發展提供理論支持,具有一定的現實意義。