综合电子信息系统需求工程概述

第5期2007年10月中国电子科学研究院学报Journa l of CA EITV o.l 2No .5O ct .2007收稿日期:2007 05 20 修订日期:2007 08 10综 述综合电子信息系统需求工程概述许建峰,陈奇伟,李承延,郝政疆(中国电子科学研究院,北京 100041)摘 要:基于需求工程对于综合电子信息系统建设和集成的重要意义,阐述了综合电子信息系统需求工程的基本概念、重要作用和主要特点,讨论了在综合电子信息系统建设中开展需求工程的基本内容、实施过程、主要方法和评价准则,提出了当前及今后相关领域亟待解决的主要问题。

关键词:综合电子信息系统;需求工程;体系结构方法中图分类号:E 139 文献标识码:A 文章编号:1673 5692(2007)05 450 06Overview of Require ments Engi neeri ng of C 4IS RXU Jian feng ,C HEN Q i w e,i L I Cheng yan,HAO Zheng jiang(Ch i na A cade m y o f E lec tron i cs and Informa ti on T echno l ogy ,Be ijing 100041,Ch i na)Abst ract :Based the i m portance to the constr uction and integ ration o f C 4I SR,expatiate the concep,t f u nction and characteristic of Require m en ts Eng i n eering o f C 4I SR,and discusses the basic conten,t i m p le m ent process ,m ajorm ethods and the rule of evaluati o n .In add ition ,the m ajor pr oble m s wh ich desid erate to be resolved currently or in t h e future are a lso g i v en .K ey w ords :C 4I SR;require m en ts eng i n eering ;architecture m ethod0 引 言综合电子信息系统是我军对指挥控制、信息感知、信息传送、信息对抗、信息保障装备及计算和数据资源等构成的各种军事信息系统的统称。

随着电子信息技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用,综合电子信息系统的内涵不断扩充。

美军对类似综合电子信息系统的界定由最初的C 2,逐步扩充到C 3I 、C 4I 、C 4ISR,直到最近的C 4K ISR,就显著地表征了这个趋势[1]。

20世纪90年代初,海湾战争使美军认识到多军兵种联合作战将是信息化作战的主要方式,而这方面能力的不足是其军队建设存在的主要问题,各类综合电子信息系统的互操作能力弱则是导致联合作战能力不足的重要原因。

为此,美军参联会于1992年制定了 武士C 4I 计划,在这个纲领性文件的指导之下,一系列以支持跨军兵种联合作战为目的的综合电子信息系统应运而生并且迅速发展,有力地支持了美军在其后进行的几场高科技局部战争。

美军在2003年伊拉克战争得手以后,其高层人士就曾评价美军在战争中最大的成功就是利用综合电子信息系统将90%以上的作战要素连接成为一个整体。

所以,综合电子信息系统已经从传统意义上的保障和配套装备发展成为现代战争中支持多军兵种联合作战的核心装备。

与各类主战武器平台和打击武器相比,综合电子信息系统具有以下重要特征:第一,综合电子信息系统直接面向各级指挥机构,指挥员的作战指挥思想在很大程度上需要通过它来实现;第二,综合电子信息系统连接各个作战单元,各类作战单元的整体作战能力取决于它的整体连通性和匹配性;第三,由于信息传输和处理能力的大幅度提升,很多战术思想、协同流程、控制逻辑已经直接体现或固化到综合电子信息系统的技术状态中。

2007年第5期许建峰等:综合电子信息系统需求工程概述451因为上述这些特征,综合电子信息系统较之于主战武器平台和打击武器,与作战思想和作战方式之间具有更加紧密和复杂的相互关系。

所以,综合电子信息系统的研制更加需要以作战应用研究为基础,充分进行需求分析,为系统及所含装备的研制、改造提供初始要求,进而为系统工作流程及信息流程的设计开发,以及系统的综合集成提供详细依据,最终达到提升系统整体作战使用效能的目的。

综合电子信息系统需求分析是作战理论研究人员、装备使用人员和装备研制人员共同参与的一项重要活动。

由于综合电子信息系统涉及众多技术领域,其需求分析在技术上具有高度的复杂性。

加之电子信息技术发展迅速,联合作战要求不断呈现,因而对综合电子信息系统的需求具有较大的不确定性、长期性和时变性。

所以,综合电子信息系统需求分析不能一蹴而就,也不能闭门造车。

必须运用工程化的方法,科学合理地实施需求定义、论证、分解、推演、改进及管理等一系列群体参与的过程,才能准确、全面地认识联合作战对各种综合电子信息系统的客观需求,切实发挥对装备研制和系统应用的指导促进作用,这就是开展综合电子信息系统需求工程的重要意义。

对于复杂系统的需求工程已经引起广泛关注。

文献[2]介绍了一般系统需求工程的概念、过程和技术,文献[3]分析了信息系统需求分析的内涵、特点、步骤等,文献[4]则对我军与综合电子信息系统概念最为接近的指挥自动化系统的需求分析的规律、原则、内容、机制、方法等进行了较为全面的研究。

由于联合作战急需以及系统本身的复杂性,当前我们亟需将需求工程的一般方法与综合电子信息系统需求分析的特点相结合,形成规范化的理论、方法、程序、工具和验证手段,支持实施综合电子信息系统需求工程。

1 重要作用和主要特点需求工程是系统工程的一个重要内容,其实质就是运用规范化的方法,从系统的作用范围、使用方式、工作过程出发,提出系统的功能性能、结构组成、工作原理、信息流程、接口关系等设计要求,并对这些要求进行分析、描述、验证、修正和控制的过程。

综合电子信息系统需求工程,则是以综合电子信息系统建设为目的,依据系统所支持的作战范围、作战样式、作战活动、作战要素及作战节点相互之间关系的分析描述,论证明确系统的主要功能、威力范围、体系结构、工作流程、信息流程、对外接口和技术实现要求,并进行必要的推理计算、建模仿真以验证要求的合理性和可实现性,建立并实施严格的需求修正和控制机制,确保系统设计制造依据的可实现性、可追朔性和可扩充性。

在综合电子信息系统的全生命周期中,需求工程的重要作用主要体现在以下10个方面。

(1)演绎应用方式综合电子信息系统的应用方式远较单件装备更为复杂,并且很多应用方式并不能够从一开始就直观浅显地呈现在设计者和使用者面前,所以需要充分发挥研究人员的想象和演绎能力,从空间组合和时间顺序上的各种关系中探寻、推断、归纳系统的各种应用方式,形成其后进行系统论证、设计、仿真和集成的主要依据和基本路线。

(2)优化系统配置综合电子信息系统由具有信息获取、传输、处理、控制,以及对抗等多功能的各种装备构成,系统的整体能力取决于各个组成部分的功能完备性及相互之间的性能匹配性。

所以必须依据优势互补、性能匹配、技术可实现、经济最节省、研制最简单等原则论证、选择、剪裁系统的体系结构,使系统配置不是各种装备的简单拼装,而是相对最佳的优化组合。

(3)指导系统设计综合电子信息系统需求工程的一个重要任务是形成系统的研制总要求,这是开展系统总体方案设计的主要依据。

此外,正如前文所述,在数据链、协同作战系统等先进的综合电子信息系统中,一些战术思想、协同流程、控制逻辑需要直接体现或固化到系统的技术状态中,所以需求工程的研究和设计成果还将为系统的详细技术设计和软件实现提供指南。

(4)牵引装备研制综合电子信息系统的下一级组成部分是各个子系统或装备,通过需求工程,不但可以进一步明确各子系统或装备的地位作用,还能够从全局角度透析各种装备的功能、性能、接口关系和工作流程要求,发现原有装备或已研制装备的存在缺陷,从而形成对具体装备的改进或研制要求,从更高的层次上发挥需求牵引的作用。

(5)支持系统集成系统集成是综合电子信息系统建设过程中必须经过的重要环节。

系统集成的方式、途径、条件、步452中国电子科学研究院学报2007年第5期骤及评价准则与系统应用的方式、功能和性能要求等密切相关,所以系统集成方案制定需要得到需求工程的充分支持。

并且在需求工程中建立起来的系统指标体系、建模仿真环境等都能为后续的系统集成提供很好的基础条件。

综合电子信息系统需求工程以作战应用为中心,领域涉及面广,抽象思维和组合思维要求高,贯穿于系统的全生命周期,需要循序渐进并且反复迭代,这些都是能够反映其一般规律的主要特征。

(6)以作战应用为中心综合电子信息系统的系统配置、工作方式、信息流程、接口规范、人机界面等都与系统的作战应用方式密切相关,通过需求工程,既可以论证确定满足作战应用要求的系统设计要素,同时也能够进一步探寻、推演新的作战应用方式。

因此,从系统的作战应用要求出发,围绕作战应用展开,最终成果回归到作战应用,是综合电子信息系统需求工程的重要特征。

(7)领域涉及面广综合电子信息系统本身覆盖的专业技术领域十分广泛,而需求工程不仅需要高层次技术专家的积极参与,更需要作战理论、装备使用及装备管理等方面专家的有力主导,同时还需要采用规范化的技术实现方法和项目管理方式。

所以,综合电子信息系统需求工程是一项集应用、技术和管理于一体的、涉及面非常广泛的系统工程。

(8)抽象思维和综合思维要求高综合电子信息系统需求工程是系统研制的起始环节。

开展需求工程时,部分装备的研制尚未开始,部分装备需要改造,系统整体的形态基本没有形成。

所以,亟需发挥研究人员的抽象思维和综合思维能力,依据应用的要求构思系统的形态和运作逻辑。

(9)贯穿于系统的全生命周期综合电子信息系统需求工程虽然领先于部分装备的研制和整体的系统集成。

但是这并不意味着系统集成就是需求工程的终结。

事实上,系统交付使用后,需求工程的成果及一些方法和手段可以很好地指导系统应用,系统的改造、升级、扩充更需要通过进一步的需求工程得到牵引。

所以,必须对需求工程的长期性予以充分的认识。

(10)循序渐进并且反复迭代综合电子信息系统需求工程既不是一个短期的过程,也不是一个直线推进的过程,而往往是由开发、推演、应用到再开发、再推演、再应用这样一个循序渐进、螺旋上升、反复迭代的过程,这是由于需求工程的涉及面、技术发展的迅速性,以及作战思想的复杂性等多方面因素所决定的。