鄭 展,楊 峰,王 濤,王文廣

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),湖南 長沙 410073)

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基于OPM作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定

鄭 展,楊 峰,王 濤,王文廣

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),湖南 長沙 410073)

為明確武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能需求,提出了基于對象過程方法論(OPM)作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定研究方法。該方法通過構(gòu)建面向威脅的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)概念,以O(shè)PM方法逐層展開來展示系統(tǒng)的目標(biāo)及具體需求配置,最后對模型進(jìn)行推演得到初步驗證和校核,有效地保證需求規(guī)格的正確性和一致性。以無人機(jī)反導(dǎo)防御系統(tǒng)作為案例,說明了該方法的有效性。

作戰(zhàn)概念;武器系統(tǒng);需求確定;對象過程方法論;無人機(jī)反導(dǎo)防御系統(tǒng)

需求確定作為系統(tǒng)工程的“需求工程”,在系統(tǒng)工程中扮演解決方案的最初始角色[1],現(xiàn)在武器系統(tǒng)工程的研究多從確定的需求規(guī)格說明開始,極少追溯確定需求的過程,導(dǎo)致需求確定階段被忽視[2]?，F(xiàn)在典型的需求確定方法技術(shù)有結(jié)構(gòu)化,面向?qū)ο?面向目標(biāo),基于形式化技術(shù)[3]。結(jié)構(gòu)化技術(shù)自頂向下,逐層分解來定義需求,強(qiáng)調(diào)功能聚集及耦合原則,但開發(fā)周期長,可維護(hù)性和跟蹤性差;面向?qū)ο蠹夹g(shù)從現(xiàn)有系統(tǒng)組成問題分解,模塊性、可重用性及可維護(hù)性好,但缺乏層次,難以研制新系統(tǒng)；面向目標(biāo)技術(shù)對目標(biāo)進(jìn)行分解,粗粒度大,細(xì)節(jié)表現(xiàn)不足;基于形式化技術(shù)以數(shù)學(xué)方法描述目標(biāo)系統(tǒng)性質(zhì),用數(shù)學(xué)符號、法則對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、行為進(jìn)行結(jié)合分析推理,但實現(xiàn)復(fù)雜,表達(dá)能力弱。以上方法的典型框架和建模語言有IDEF,UML和SysML。從軍事需求領(lǐng)域出發(fā),武器系統(tǒng)需求須滿足對作戰(zhàn)想定,作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)節(jié)點的支持,具有層次性,而UML本身不提供層次建模功能;IDEF等結(jié)構(gòu)化分析方法,可層次分析作戰(zhàn)領(lǐng)域相關(guān)要素,但描述機(jī)制復(fù)雜,不便于理解和溝通;SysML結(jié)構(gòu)與行為分離表示方法不利于建模人員從整體上構(gòu)建模型,同時在實踐中存在多元素重復(fù)定義,語義容易出現(xiàn)一致性錯誤問題。同時以上建模方法較少以軍事為背景,說明其在軍事想定中具體關(guān)鍵環(huán)節(jié)的作用,無法從武器系統(tǒng)利益相關(guān)者的設(shè)想或預(yù)期特定目標(biāo)來理解和描述系統(tǒng)[4],導(dǎo)致武器系統(tǒng)需求上極易發(fā)生變更或者需求難以正確反映系統(tǒng)特征,不得不進(jìn)行系統(tǒng)工程重設(shè)計,使得技術(shù)難度加大,投入資金增多,質(zhì)量與可靠性要求難以保證、研制風(fēng)險和管理難度再度提高[5-6],為此將使武器系統(tǒng)設(shè)計和使用階段付出極大的代價[7]。

本文以O(shè)PM為建?？蚣?從軍事威脅背景出發(fā),分析了面向威脅的作戰(zhàn)概念對武器系統(tǒng)需求確定的優(yōu)勢和作戰(zhàn)概念對需求確定的重要性,提出基于作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定研究方法,支持武器系統(tǒng)的需求確定,開發(fā)簡潔,層次性強(qiáng),表達(dá)性好。最后以無人機(jī)反導(dǎo)防御系統(tǒng)對需求確定方法進(jìn)行演示驗證說明。

1 相關(guān)概念

1.1 作戰(zhàn)概念與需求確定

作戰(zhàn)概念(Concept of Operations,簡稱ConOps)是用戶對目標(biāo)系統(tǒng)的描述性說明,向利益相關(guān)者傳達(dá)系統(tǒng)的定性或定量特征[8]。其廣泛應(yīng)用于軍事、政府和服務(wù)領(lǐng)域,在美軍聯(lián)合作戰(zhàn)中,國防部對作戰(zhàn)概念的定義是:清晰且準(zhǔn)確地表達(dá)聯(lián)合力量指揮官作戰(zhàn)在有限資源下實現(xiàn)目標(biāo)打擊的口頭或圖形化實施方案[9-10]。在系統(tǒng)工程領(lǐng)域里,作戰(zhàn)概念的延伸是需求確定實施步驟,在需求確定的驅(qū)動下作戰(zhàn)概念包含以下步驟[11-13]:1) 聲明系統(tǒng)問題的應(yīng)用范圍,明確系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)和最終狀態(tài);2) 構(gòu)想系統(tǒng)整體的解決方案,描述系統(tǒng)解決方案在未來環(huán)境中的運(yùn)行過程;3) 確認(rèn)系統(tǒng)交互,包括系統(tǒng)與環(huán)境、子系統(tǒng)、組成部分、功能組件和物理結(jié)構(gòu)之間的交互。所以,作戰(zhàn)概念是武器系統(tǒng)需求確定具體實施方案,是需求確定落地的指導(dǎo)手冊,有助于聲明系統(tǒng)的目的或目標(biāo),理清影響系統(tǒng)的策略和政策約束,明確責(zé)任與授權(quán),掌握參與者及利益相關(guān)者之間的互動,指導(dǎo)現(xiàn)場系統(tǒng)的具體操作過程[14],是武器系統(tǒng)工程領(lǐng)域是否取得成功的關(guān)鍵因素[15]。

1.2 面向威脅的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)概念

武器系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的最大區(qū)別在于武器系統(tǒng)是以威脅為設(shè)計導(dǎo)向,以威脅驅(qū)動需求的確定,幫助系統(tǒng)參與者從用戶的設(shè)想和期望的特定目標(biāo)來理解、分析和描述系統(tǒng),方便系統(tǒng)參與者在抽象層次理解系統(tǒng)的行為。同時,將面向威脅的作戰(zhàn)概念作為武器系統(tǒng)需求確定的切入點,存在以下優(yōu)勢:威脅處置貫穿于整個系統(tǒng)的生命周期,從武器系統(tǒng)生命周期的設(shè)計態(tài)和運(yùn)行態(tài)兩個角度來看,面向威脅的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)概念模型在設(shè)計階段可以在滿足產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量需求的前提下減少延期和超支成本,盡可能多考慮使用階段所能面對的威脅處置可行預(yù)案[16];在使用階段使系統(tǒng)對象在面對威脅時保持系統(tǒng)的可靠性、安全性、機(jī)密性、可用性和業(yè)務(wù)連續(xù)性[17]。

1.3 基于OPM建模框架的選擇

本文提出的面向威脅的作戰(zhàn)概念武器系統(tǒng)工程建模語言需滿足以下內(nèi)容:1) 建模語言支持對模型的構(gòu)建、擴(kuò)展和不斷地改進(jìn)完善;2) 支持威脅處置過程中定性分析,推演仿真和邏輯校驗;3) 保持語義的一致性;4) 系統(tǒng)復(fù)雜性管理。IDEF,UML和SysML語言優(yōu)缺點在引言已作相關(guān)分析,此處不再贅述。

為支撐相應(yīng)的方法要求,同時滿足信息和知識語言的一致性邏輯驗證,系統(tǒng)的復(fù)雜性管理等,基于以上要求和以下相關(guān)優(yōu)點,本文選擇Object-Process Methodology[18](對象過程方法論,簡稱OPM)作為面向威脅的作戰(zhàn)概念武器系統(tǒng)工程建模方法:

1)OPM使用單一的圖標(biāo)解決不同層次的分類,統(tǒng)一靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)程序,有效地減少高度復(fù)雜的系統(tǒng)團(tuán)簇;

2)通過將系統(tǒng)隨層展開成自相似的OPDS,并通過遞歸還原,有效地解決系統(tǒng)的復(fù)雜性管理;

3) OPM使得能夠延伸到系統(tǒng)模型的核心,同時保持與模型核心的充分協(xié)調(diào)和產(chǎn)生新模型的能力。通用的多用途模型或模式可以被實例化,適用于各類特定的系統(tǒng)問題[19];

4) OPM是ISO公開可用規(guī)范(PAS),即ISO 19450國際標(biāo)準(zhǔn),是基于模型系統(tǒng)工程的建模標(biāo)準(zhǔn)[20];

5) Sharon和Dori 在2009年證明OPM是優(yōu)勝于UML,XUML,以及SysML建模語言[21]。

2 OPM概念與建模

2.1 OPM介紹

OPM(Object-Process Methodology)對象過程方法論是Dori在2002年提出的通用建模方法[22],兼具圖形表達(dá)和文字說明,符合標(biāo)準(zhǔn)(ISO19450)的系統(tǒng)工程建?？蚣躘23]。OPM 以簡單直觀的標(biāo)識方法,集成面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程建模范式于同一參考框架,基于同一視圖建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和行為模型,將系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為有機(jī)結(jié)合,支持系統(tǒng)工程從需求分析到系統(tǒng)集成的系統(tǒng)工程全周期建模。同時,在系統(tǒng)模型頂層添加模型,而不破壞系統(tǒng)核心框架[24],故而在OPM上可以很自然地添加威脅應(yīng)對模型層組件,而保障多層模型的協(xié)調(diào)性和一致性,從而通過對細(xì)節(jié)層次的分解處理復(fù)雜性,保障需求的快捷響應(yīng)[21]。最后,OPM支持模型推演,可以對系統(tǒng)行為進(jìn)行校驗和驗證。

2.2 OPM建模元素

OPM建模本體分為實體(Entity)和鏈接(Link),如圖1所示。實體是OPM系統(tǒng)建模的基本模塊,對象(Object)和過程(Process)是OPM的主要實體。對象描述系統(tǒng)的物理和信息,支持系統(tǒng)實體或者環(huán)境實體,即信息實體或物理實體的設(shè)計;過程描述對象之間的遷移轉(zhuǎn)變。過程可以生成、消耗對象,也可以改變對象的狀態(tài)。狀態(tài)(State)是對象的屬性,作為實體附屬于對象。鏈接分為結(jié)構(gòu)性鏈接和過程性鏈接。結(jié)構(gòu)性鏈接描述系統(tǒng)內(nèi)實體之間靜態(tài)的、與時間無關(guān)的關(guān)系,過程性鏈接則連接實體間對象(過程和狀態(tài)),描述系統(tǒng)的行為。與面向?qū)ο蠓椒ú煌?OPM的過程不是封裝在特定的對象類中。獨立的過程建模允許在一個過程中激活或改變多個對象。

圖1 OPM建模元素和層次關(guān)系

系統(tǒng)行為在OPM中有3種表現(xiàn)方式,并采用不同的過程性鏈接表示,分別是:1)遷移鏈接,過程轉(zhuǎn)變對象,即過程中生成、消耗對象或改變對象的狀態(tài);2)主體鏈接,對象執(zhí)行過程而不被過程所遷移,如對象啟動或終止某個過程;3)事件鏈接,實體滿足某些條件后觸發(fā)事件調(diào)用相應(yīng)的過程。OPM的事件類型支持狀態(tài)進(jìn)入、狀態(tài)遷移、狀態(tài)超時、過程終止、過程超時等內(nèi)部事件,也支持外部環(huán)境觸發(fā)的事件。

2.3 OPM建模模型

OPM提供了圖形和文本兩種在語義上等價的表達(dá)方式,分別是OPD(Object-Process Diagram)和OPL(Object-Process Language),如圖2所示。過程對象圖可以在不同粒度層次上描述表示過程對象。每個OPM建模元素都對應(yīng)到一個OPD符號和OPL中明確的語義,OPD的語法用于定義實體之間正確和一致的鏈接關(guān)系,OPL是模型文本描述語言,與OPD元素一一對應(yīng),在模型可視化圖形的編輯時自動產(chǎn)生,且OPL接近于自然語言,易于理解和交流。

同時,OPM模型通過組織分層對象過程圖(OPDS)的三個機(jī)制來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性:

1)對事件的結(jié)構(gòu)層次的折疊與展開(對象為主)；

2)展開流入或流出事件的內(nèi)在細(xì)節(jié)(過程為主)；

3)對象狀態(tài)的激活與未激活。

對上一層對象或過程的展開可以得到下一層OPD,而對下一層OPD的折疊可以得到上一層的對象或過程。

圖2 OPD和OPL的模型表示

3 基于OPM作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定方法模型

本文以O(shè)PM為模型框架構(gòu)建面向威脅作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定方法模型。該模型可以用于指導(dǎo)應(yīng)用案例的開發(fā),可適用于大多數(shù)武器系統(tǒng)的需求確定。

3.1 確定需求框架

武器系統(tǒng)的需求框架在于確定武器系統(tǒng)組件(或子系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)和功能,功能過程包括消耗的輸入、產(chǎn)生的輸出和支撐資源集。武器系統(tǒng)是包含若干個子系統(tǒng),每個耦合的子系統(tǒng)有相應(yīng)的功能,而整個武器系統(tǒng)的功能不僅僅是其組成子系統(tǒng)對應(yīng)的功能的疊加,武器系統(tǒng)的功能集具有涌現(xiàn)性,在需求確定中要體現(xiàn)出功能集,相應(yīng)需求框架如圖3所示。

圖3 需求框架圖

3.2 面向威脅的作戰(zhàn)概念武器系統(tǒng)需求確定模型

從面向威脅出發(fā),須在需求框架里創(chuàng)建威脅影響,以及面向威脅的作戰(zhàn)概念,作戰(zhàn)概念形成作戰(zhàn)概念ConOps文檔驅(qū)動確定需求功能進(jìn)行,確定需求功能帶動相應(yīng)的支撐資源集結(jié)構(gòu)的生成,也包括輸入需求、輸出需求。如圖4便是面向威脅作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定模型。由圖可知,虛線框內(nèi)的部分是需求框架,虛線框外部是面向威脅作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定方法模型,此模型中包含子系統(tǒng)需求,作戰(zhàn)概念,確定需求功能這些變量。這些變量是抽象化的概念體,可以根據(jù)具體想定對應(yīng)的具體實例。作戰(zhàn)概念和確定需求功能,其中作戰(zhàn)概念和確定需求功能可以在同一模型下展開,且同時表示為多種不同實例。類似的子系統(tǒng)需求及其內(nèi)部組件也可以在模型展開中添加,在保持模型一致性的前提下擴(kuò)展模型的表達(dá),對添加的需求靈活處置。

圖4 面向威脅作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定模型

本模型的最終需求確定包括確定需求功能,資源集需求。輸出需求和輸出需求可以根據(jù)具體作戰(zhàn)概念確定,但資源集需求相對固定,對于武器系統(tǒng)可以認(rèn)為是物理實體結(jié)構(gòu)。為方便讀者理解本模型,與OPD圖相對應(yīng)的OPL自然語言描述如下:

武器系統(tǒng)具備功能集等屬性。

功能集包括功能。

武器系統(tǒng)包括子系統(tǒng)。

子系統(tǒng)具備功能等屬性。

功能需要資源集。

功能消耗輸入。

功能生成輸出。

子系統(tǒng)需求是子系統(tǒng)。

子系統(tǒng)需求具備確定需求功能等屬性。

確定需求功能是功能。

確定需求功能需要資源集需求。

確定需求功能生成輸出需求。

輸出需求是輸出。

資源集需求是資源集。

作戰(zhàn)概念影響威脅與作戰(zhàn)概念CONOPS。

本方法模型是頂層抽象模型,需要對抽象對象和過程實例化,通過層次打開對象和過程的內(nèi)部細(xì)節(jié),繼而剖析作戰(zhàn)概念下的內(nèi)部系統(tǒng)之間和內(nèi)部系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的交互,從而確定系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)需求。

4 案例分析

4.1 案例背景

本文將展示面向威脅處置作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定方法模型實例化下的反導(dǎo)防御系統(tǒng)無人戰(zhàn)斗機(jī)功能和結(jié)構(gòu)確定。2011年2月,美國格魯曼公司為海軍研制X-47B無人戰(zhàn)斗機(jī)首飛成功,因其滯空時間長、作戰(zhàn)半徑覆蓋范圍廣、載彈量大且具備隱身功能而備受關(guān)注[25]。為積極應(yīng)對伊朗和朝鮮遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈的威脅,保證美國本土和歐洲北部和西部地區(qū)安全,美國海軍在保證對地打擊能力前提下,正在積極談?wù)摂U(kuò)展X-47B攔截導(dǎo)彈的需求可能性,即在無人戰(zhàn)斗機(jī)上配置新的功能組件,同時與其他原功能設(shè)計保持一致性,部署配置NCADE導(dǎo)彈(Network Centric Airborne Defense Element,網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)載防御單元,空射型反導(dǎo)導(dǎo)彈)來及時避免或抵消彈道導(dǎo)彈的威脅[26],具體攔截方式如圖9。

圖5 無人戰(zhàn)斗機(jī)使用NCADE攔截彈道導(dǎo)彈

4.2 模型設(shè)計

本文從導(dǎo)彈防御領(lǐng)域?qū)で笮枨蠼鉀Q方案和設(shè)計,使之能夠自我偵測,確定威脅,然后做出以下可用的作戰(zhàn)概念需求:機(jī)動規(guī)避導(dǎo)彈;反導(dǎo)武器如導(dǎo)彈NCADE或者激光炮;通過誘騙散射或無線電信號傳輸干擾彈道導(dǎo)彈,使之混亂。首先根據(jù)需求框架,確定系統(tǒng)架構(gòu)和基本功能,如圖6虛線框所示。從圖中可知武器系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu)功能需求模型,包括武器系統(tǒng)所要確定的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其相對應(yīng)的需求功能。本案例的核心功能是彈道導(dǎo)彈防御,為了完成結(jié)構(gòu)功能需求視圖,添加面向彈道導(dǎo)彈威脅的作戰(zhàn)想定,通過作戰(zhàn)概念驅(qū)動需求功能確定,本方法將對作戰(zhàn)概念逐步展開防御系統(tǒng)防御過程中的各部分模塊及其對應(yīng)功能的需求確定。

圖6 頂層方法模型圖

作戰(zhàn)概念展開如圖7所示。此作戰(zhàn)概念是防御系統(tǒng)與外部導(dǎo)彈之間的交互關(guān)系,無人機(jī)的反導(dǎo)防御是作戰(zhàn)防御和導(dǎo)彈攔截的組成過程。彈道導(dǎo)彈的發(fā)射和飛行是外部實體過程,然后通過無人機(jī)防御系統(tǒng)的攔截行動和成功擊毀(此過程消耗攔截導(dǎo)彈也消耗彈道導(dǎo)彈),故為確定無人機(jī)防御系統(tǒng)需求,需進(jìn)一步展開作戰(zhàn)防御。

作戰(zhàn)防御展開過程如圖8所示?？梢园l(fā)現(xiàn),為支撐作戰(zhàn)防御過程,反導(dǎo)防御需要有相應(yīng)的功能支持,如實施導(dǎo)彈偵察行動,則反導(dǎo)防御系統(tǒng)需要具備導(dǎo)彈偵察功能,圖8中的表示的是導(dǎo)彈偵察是導(dǎo)彈偵察行動的組成部分,同時從作戰(zhàn)概念出發(fā),需要有評估功能來確定導(dǎo)彈是否被偵察到,打擊概率是否支持實施預(yù)攔截,最后根據(jù)攔截的可行性來做出攔截行動。從圖8中可得相應(yīng)功能需求就有導(dǎo)彈偵察,導(dǎo)彈追蹤,打擊評估和實施預(yù)攔截。本方法支持對每一個功能模塊再次展開,進(jìn)一步觀察系統(tǒng)功能的內(nèi)部細(xì)節(jié),本案例為確定相應(yīng)的功能和結(jié)構(gòu)模塊需求,展開層次止于此即可。

對本模型初始化模型參數(shù)后,啟動推演功能可以觀察作戰(zhàn)概念的動態(tài)行為、資源消耗、屬性的變化和作戰(zhàn)概念的推演過程,建模人員可以直觀地對需求進(jìn)行全面的評估,圖9 是本方法面向威脅作戰(zhàn)防御的動態(tài)截圖,圖中下方的元素生命周期圖顯示了模塊單元和威脅應(yīng)對的過程進(jìn)度。

在本案例中,經(jīng)過推演的初步驗證和校核,作戰(zhàn)概念通過作戰(zhàn)概念CONOPS影響反導(dǎo)防御功能的確定,其對應(yīng)生成反導(dǎo)防御及其組成功能及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模塊如圖10所示。

圖10 反導(dǎo)防御需求展開圖

其中,反導(dǎo)防御系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊有雷達(dá)模塊,指控中心模塊,發(fā)射模塊和攔截模塊,反導(dǎo)防御的功能組成模塊有導(dǎo)彈偵察,導(dǎo)彈追蹤,導(dǎo)彈毀傷評估,實施預(yù)攔截,觸發(fā)發(fā)射攔截,發(fā)射攔截,捕獲導(dǎo)彈和攔截導(dǎo)彈,由此武器系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)需求得以確定。需要再加說明的是:對應(yīng)的輸入需求為系統(tǒng)識別信號,輸出需求為驅(qū)動模塊功能的信號,本文暫不關(guān)注該細(xì)節(jié),。

本案例是本方法模型的實例化,這個模型涉及威脅及其相應(yīng)的識別追蹤打擊等功能,多項功能對應(yīng)多項結(jié)構(gòu)模塊需求的生成,需求的滿足使得系統(tǒng)在使用過程中能靈活且更好地選擇相應(yīng)措施以規(guī)避威脅或消除威脅。

5 結(jié)束語

武器系統(tǒng)的研制本身就是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,而系統(tǒng)需求往往決定工程的成敗。面向威脅的作戰(zhàn)概念建模,使得武器系統(tǒng)在面對威脅的處置上實現(xiàn)相應(yīng)的功能模塊的需求配置。為此,本文以O(shè)PM為模型框架構(gòu)建面向威脅處置作戰(zhàn)概念的武器系統(tǒng)需求確定方法模型,將系統(tǒng)的需求確定通過作戰(zhàn)概念推演確定。本方法使系統(tǒng)設(shè)計者從作戰(zhàn)概念角度確定武器系統(tǒng)的需求配置情況,滿足系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。

[1] Brill JH. Systems engineering—A retrospective view[J]. Systems Engineering， 1998,1(4):258-266.

[2] Kasser J, Hitchins D, Huynh TV. Reengineering Systems Engineering[J]. Annual Asia， 2009.

[3] Board ISS. Recommended practice for software requirements specifications. In: IEEE Std. 830-1998[J]. IEEE Std 830-1998， 1998:1-40.

[4] 段采宇, 張維明, 余濱, 等. 軍事需求工程研究綜述[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù)， 2007,29(12):197-203.

[5] 郭寶柱. 試論系統(tǒng)工程與項目管理[J]. 航天工業(yè)管理， 2006(6):4-5.

[6] 林益明, 袁俊剛. 系統(tǒng)工程內(nèi)涵、過程及框架探討[J]. 航天器工程， 2009,18(1):8-12.

[7] 周鴻偉. 武器系統(tǒng)總體概念設(shè)計集成技術(shù)研究: 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)， 2002.

[8] Services DoHH. Concept of Operations (CONOPS)[J]. 2008.

[9] DoD. Joint Publication 5-0 Joint Operation Planning[J]. 2011.

[10]Staff JCO. JP 1-02 Dictionary of Military and Associated Terms[J]. 2012.

[11]Hall, ArthurDavid. A methodology for systems engineering: Van Nostrand， 1962.

[12]Gelbwaks NL. AFSCM 375-5 as a Methodology for System Engineering[J]. IEEE Transactions on Systems Science & Cybernetics， 1967,3(1):6-10.

[13]Hitchins DK. Putting Systems to Work[J]. Isbn， 1993.

[14]University CM. Concept of Operations[J]. 2008.

[15]Haskins C, Forsberg K, Krueger M. Systems engineering handbook[J]. Incose， 2007.

[16]棣華. C4ISR/武器系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的系統(tǒng)性能建模[J]. 指揮控制與仿真， 2003(6):43-50.

[17]Haimes YY. Models for risk management of systems of systems[J]. International Journal of System of Systems Engineering， 2008,1(1/2):222-36(15).

[18]Dori D, Crawley EF. Object-Process Methodology: A Holistic Systems[M].Paradigm: Springer-Verlag New York, Inc.， 1999.

[19]Mordecai Y, Dori D. Model-based risk-oriented robust systems design with object-process methodology[J]. 2013,1(4):331.

[20]Dori D. Model-Based Systems Engineering with OPM and SysML[M].Springer New York, 2016.[21]Sharon A, DORID. A Model-Based Approach for Planning Work Breakdown Structures of Complex Systems Projects[J]. Information Control Problems in M￣a￣n￣u￣f￣a￣c￣t￣u￣r￣i￣n￣g, 2012.

[22]Dori D, Crawley EF. Object-Process Methodology: A Holistic Systems Paradigm: DBLP, 2002.

[23]Estefan JA. Survey of Model-Based Systems Engineering (MBSE) Methodologies[J]. 2008.

[24]Dori D. Object-Process Methodology for Structure-Behavior Co-Design: Springer Berlin Heidelberg, 2011: 209.

[25]Wu X, Tian Z, Liang J. Analysis of X-47BUCAS and electronic counter measures[J]. Aerospace Electronic Warfare, 2013.

[26]何鵬程, 胡艮勝, 董晟飛, 等. 美國X-47B無人戰(zhàn)斗機(jī)的反導(dǎo)可行性及優(yōu)勢分析[J]. 飛航導(dǎo)彈, 2011(11):62-66.

Weapon System Requirement Determinationfor Concept of Operations based on Object-Process Methodology

ZHENG Zhan, YANG Feng,WANG Tao,WANG Wen-guang

(National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

In order to clarify and confirm the contractual and functional requirement of the weapon systems, this article proposed a requirement specifies method of weapon systems for the ConOps (Concept of Operations) based on OPM (Object-Process Methodology). The method established the ConOps of threat-oriented weapon system, and stepwise refine the system object and detailed configuration of the requirement by OPM. Then the article also implement V & V (verification and validation) to the OPM model by the simulation and execution progress. The method significantly ensures the correctness and consistency of requirement specifications. At last, the article will show a case of UAV-based anti-missile defense system to demonstrate the effectiveness of this method.

Concept of Operations; weapon system; requirement determination; Object-Process Methodology; UAV-based anti-missile defense system

2017-04-01

鄭 展(1991-),男,福建仙游人,碩士研究生,研究方向為體系工程與體系仿真。 楊 峰(1975-),男,教授，博士生導(dǎo)師。 王 濤(1976-),男,副教授。 王文廣(1978-),男,講師。

1673-3819(2017)03-0005-06

TJ630.3+4；E917

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.03.002

修回日期： 2017-05-02