裝備技術體系結構優化設計不僅是一個值得深入研究的理論問題,更是一個具有明確需求背景的實踐問題:一是適應武器裝備體系化建設需求。提高基于信息系統的裝備體系作戰能力,必然牽引出成體系提升技術能力的需求,如何從體系層面集中反映技術對裝備支撐的能力,這在很大程度上取決于裝備技術體系的結構構成。二是適應高新技術迅猛發展的趨勢。以信息技術為核心的高新技術在大大提升武器裝備性能水平的同時,也使裝備技術體系涉及的范圍變得越來越廣泛、傳統技術領域間的界限不斷被打破、交叉學科和前沿技術大量涌現,各技術領域的層次規模不一、缺乏橫向聯系與縱向深入等問題逐漸顯現。三是適應國防科研管理科學化的要求。未來武器裝備性能先進、系統復雜、技術跨度大,裝備技術研發與管理的不確定性與技術風險增大,影響因素復雜,特別是在規劃計劃制訂、科研項目安排、發展路線圖規劃等管理環節,如何明確攻關方向與技術重點,加快成果轉化、優化資源配置等,都對裝備技術體系結構優化設計提出了新的挑戰。
1、研究現狀
目前,國內外對裝備技術體系的系統性研究不多,主要蘊含在科技發展戰略、武器裝備體系結構和規劃計劃論證等方面。在發展戰略規劃論證方面,美國《21世紀戰略技術導向》《技術地平線2010—2030》等研究報告中,采用集中研討方式形成的科學技術體系方案,涉及了體系構建要素、結構設計方法等。在技術體系研究方面,我國科技部《國家技術路線圖》按照“需求—任務—能力—技術”體系結構,開展了國家關鍵技術體系設計等問題研究;國防科技大學從科學技術哲學的角度,對軍事技術體系結構的概念進行了研究,分析了軍事革命與軍事技術體系的關系,并以技術標準輪廓和未來標準預測屬性為基礎,研究了技術視圖的層次關系、技術指標、技術水平、技術對能力的支撐關系等,同時還研究提出了從裝備全壽命周期、裝備工程技術、裝備管理技術3個視角,對裝備技術體系結構進行定制等;在體系結構框架研究方面,美國、英國、北約分別制定了DoDAF2.0、MoDAF和NAF,以指導武器裝備和信息系統的頂層設計,并正在積極探討將其基礎理論和設計方法用于指導裝備技術體系的設計和優化等?？傮w上來說,有關裝備技術體系研究仍處于起步階段,對解決裝備技術體系結構優化設計問題,尚不具備實際應用意義,特別是對裝備技術體系的概念界定、設計原則、優化流程及其應用驗證等方面,仍存在諸多有待解決的技術難題和研究空白。
2、概念內涵
著名科學家錢學森指出,現代科學與技術呈現出相互依賴、相互促進的發展趨勢,研究和總結其運動變化的規律,應當把科學技術作為一個整體系統來研究?？茖W技術體系是指社會所有技術類型按照一定的技術規范所組成的能滿足社會需要的、具有綜合功能的動態發展系統。構建現代科學技術體系、發展復雜巨系統理論是一項高層次、長期的探索研究工作。特別是隨著科學技術的迅猛發展,科學技術體系逐漸呈現出諸如“知識爆炸”“邏輯混亂”等一系列困境,要解決這些問題,必須要對科學技術體系的基礎本質特征進行透徹的分析。裝備技術是科學技術特別是高新技術在武器裝備發展中的直接體現,貫穿武器裝備研制、生產、使用、維修等全壽命周期,是國防科技的重要組成部分,也是國防水平能力的集中體現和突出標志。裝備技術涉及技術領域眾多、耦合關系復雜、數量規模龐大,在層次關聯關系上體現出顯著的體系特征?？茖W技術發展的新特點和新趨勢,對豐富拓展裝備技術體系內涵范疇、構建以工程應用為核心的更為合理的裝備技術體系,在理論方法層面和實際應用方面都具有重要意義。在分析國內外裝備技術體系研究現狀,界定裝備技術體系基本內容和層次關系的基礎上,我們研究認為:裝備技術體系是以武器裝備發展需求為視角,對相關科學技術門類、層次、領域進行的整體反映和系統規范,是指導一定時期裝備技術發展管理實踐的技術規范,具有明顯的指向性、功能性、整體性、規范性、邏輯性和演化性特征,主要服務于國防科技發展戰略研究、規劃計劃論證、國防科研管理等方面。
3、結構特征
裝備技術體系結構是體系結構方法在裝備技術領域的研究與推廣,是對裝備技術整體架構的科學化描述,實質上也是對其體系結構特征的抽象。裝備技術體系作為解決裝備實際問題的工具,必然受到解決問題的軍事需求、技術能力和管理體制等多方面影響。裝備建設需求是牽引裝備技術體系演化的根本動因,高技術迅猛發展是推動裝備技術體系演化的內在動力,適應管理體制改革是裝備技術體系演變的重要因素。通過分析梳理裝備技術體系結構特征,并充分繼承和考慮國防科研現有管理特點,在橫向上按照技術成熟度標準,可劃分為支撐技術、基礎技術和前沿技術等3類,以適應科技發展規律特點,并涵蓋裝備技術各主要領域;在縱向上適應裝備技術發展管理特點,構建要素技術、技術方向和技術領域等3層架構。其中:技術領域是根據相近技術屬性綜合提煉形成的技術群,相當于學科體系中的二級學科及以下層次,其粒度對應于裝備科研規劃計劃安排的項目層次;技術方向是對技術領域研究內容的具體劃分,具有一定的抽象性,體現了本技術領域發展的方向性特征,其粒度對應于裝備科研規劃計劃安排的課題層次;要素技術是裝備技術體系中的底層元素,其粒度對應于裝備科研規劃計劃安排的專題或子專題層次,可用研究重點或研究內容對其進行描述規范,以抽象出裝備技術體系中可供辨識的基本特征要素。
4、設計原則
從需求牽引和技術推動2個方面視角,充分反映武器裝備建設需求和科學技術發展特點,重點解決系統性梳理不夠,領域設置存在視角差異,結構劃分標準欠規范、技術設置冗余\\(或漏項\\)、新興前沿技術領域不突出等問題,為構建有效支撐武器裝備近、中、遠期發展需求的裝備技術體系提供技術支撐。
1\\)滿足軍事需求。裝備技術體系具有的指向性和功能性特征,決定了其結構構成要符合基于信息系統的裝備體系建設特征。裝備技術體系只有以支撐裝備發展為目標,以促進工程應用為核心,以提升技術能力為基礎,才能不斷滿足武器裝備體系發展需求。
2\\)保持相對穩定。裝備技術的突破是以科技成果的累積為前提的,客觀上存在一種從“可能”到“可行”,再到“可用”的依次遞進關系。裝備技術體系只有在保持相對穩定的前提下,才能使裝備技術規劃論證科學,技術攻關重點突出,并達到技術成果逐步成熟可用的目的。
3\\)基本要素齊全。裝備技術體系要著眼于武器裝備近、中、遠期發展要求,既要滿足裝備發展急需、又要著眼長遠發展,既要注重現有技術領域的協調發展,避免出現重大“漏項”和發展“短板”問題,更要關注新興前沿技術可能產生的巨大軍事效益,防止技術突襲。
4\\)結構界面清晰。裝備技術體系各領域劃分應視角統一,各領域、方向和要素之間的邊界清晰,支撐關系明確,各層面顆粒度應基本一致,無明顯交叉重復,并可建立標定索引和信息存儲標準等。
5\\)組成比例協調。按照跨越發展有基礎、持續發展有后勁、自主發展有保障的要求,裝備技術體系的組成要符合基礎研究、應用研究和先期技術開發規律,綜合考慮支撐技術、基礎技術和前沿技術之間的銜接關系,促進各技術領域的協調發展。
6\\)論證科學實用。綜合運用國防科技、科技管理、系統科學和體系工程的研究成果,從科學性和實用性出發,采取定性與定量結合的方法,將專家群體智慧集成于計算機輔助設計工具,盡量減少或避免主觀人為影響,逐步形成實用性強的優化設計方法手段。
5、關鍵技術
裝備技術體系結構優化設計包括理論、方法、模型、規范和工具等諸多研究內容,涉及面廣、技術復雜,重點應突破以下幾個關鍵技術。
1\\)裝備技術體系特征分析技術。分析裝備技術體系內涵構成,建立裝備技術體系結構模型,開展多層次、多角度、多維度特征屬性分析,確定技術與技術之間的主要結構特征,提取技術與裝備之間的復雜關聯關系。
2\\)裝備技術體系結構描述技術。以裝備需求和能力需求為視角,研究建立規范的體系結構描述方法,通過要素技術自身屬性構建體系要素模型和數據模型,這對形成結構清晰完整、形式規范標準,與實際應用緊密銜接的裝備技術體系至關重要。
3\\)裝備技術體系結構評估技術。依據多目標、多屬性決策優化理論,綜合分析裝備技術體系結構設計的合理性,對裝備發展需求的支撐性、管理體制要求的適應性等問題,在開展科學性分析的基礎上,對裝備技術體系結構的實用性進行驗證性評估。
4\\)裝備技術體系結構優化技術。以裝備技術體系的結構特征為優化目標,采用體系結構框架理論和網絡化建模方法,建立技術與技術、技術與裝備之間的網絡結構模型,開展基于人機交互的優化迭代方法研究,形成以聚類分析為基礎、以專家經驗為支撐的綜合設計優化方法,為裝備技術體系優化設計提供方法工具支撐。
6、優化流程
根據裝備技術體系設計原則,綜合分析現有裝備技術體系結構,在建立裝備技術體系優化設計框架的基礎上,形成了優化設計流程如圖1所示?？傮w思路是通過裝備發展需求、技術推動和技術預見3個方面采集要素技術信息數據,基于計算機輔助優化設計工具開展裝備技術體系結構優化。主要包括裝備技術體系結構設計、組成設計和優化驗證3大環節。具體流程是:首先是結構設計,按照裝備技術體系3層架構模型,通過采用對重點裝備進行技術結構分解 \\(technologybreakdown structure,TBS\\)、梳理現有技術領域研究重點、預測前沿技術增長點等方式,獲得大量的要素技術,并建立起以數字標志為索引,涵蓋技術定義、技術內涵、標志關鍵詞等信息的要素技術屬性描述數據庫,從而得到反映技術體系最基本的辨識信息。采用計算機輔助優化設計工具對各要素技術進行相關關系分析,通過查重合并、刪除冗余、整合聚集,綜合整理出技術方向。其次是組成設計,引入專家綜合評判進行人機交互,經過重組調整、歸類合并、聚類分析和綜合提煉,形成裝備技術體系各技術領域的組成方案。第三是優化驗證,以定量化的分析統計計算結果為基礎,通過綜合評估和比對驗證,引入評估和驗證信息再次對各技術領域的組成方案進行調整、補充和完善,并循環迭代,使各技術領域的設置分類更趨合理、更加符合實際應用需求。
7、結束語
裝備技術體系研究既有理論方法層面的需求,也有實際應用方面的要求。本文在提出裝備技術體系基本概念、結構特征及其優化設計流程的基礎上,基本實現了理論、方法和工具的集成與閉環,為開展裝備技術體系結構優化設計提供了理論、方法、工具和數據支撐,也拓展了技術體系結構設計方法的內涵與視角范圍。研究表明,通過構建技術領域、技術方向和要素技術等3層架構,并以要素技術為基本研究對象,對提取復雜的裝備技術體系結構特征,在理論方法上是可能的,在技術途徑上是可行的。但是要形成結構清晰、要素齊全和符合實際的裝備技術體系,還必須綜合考慮數量規模限制、視角維度約束和管理狀態銜接等多方面優化條件,重點開展實用性及其驗證性研究,這也是裝備技術體系優化設計研究面臨的主要難點問題。只有充分發揮各領域技術專家群體智慧,并借助計算機輔助優化設計工具,在反復迭代,多方驗證,逐步優化的基礎上,才能實現裝備技術體系研究的科學化和實用化。
