0 引　言

近年来，随着国际战略环境的不断变化，强国战略重心正逐渐由以前的应对地区不稳定和反恐战争，调整为假想敌的大国海上对抗^[1]。根据美军亚太“再平衡”战略，未来我国周边海域将出现更多美军部署的潜艇兵力，且随着潜艇隐身、降噪技术的提升^[2]，潜艇的综合作战能力进一步提高，导致我国国家主权和领海安全受到严重威胁。

传统的有人反潜作战平台（反潜飞机、水面舰艇、反潜潜艇），以及水下的反潜警戒网络（反潜浮标、声呐网）和天基反潜警戒网络（海洋监视卫星、电子侦察卫星），成功地构筑了既有的反潜作战体系^[3-4]。然而，反潜作战的高不对称性，导致当前的反潜作战体系不仅难以突破能力瓶颈限制，而且效费比较差^[5-6]。反潜无人艇作为一种新型的反潜作战力量，不仅弥补了探测、跟踪和打击能力的不足，实现广阔海域的水下封控，也有效提高了反潜任务的效率，节约成本^[7]。

充分发挥无人艇在信息化条件下的反潜作战能力是海军建设重点关注的问题之一，而军事需求作为军事管理和建设发展的源头，是军事作战体系发展的根本牵引和重要指导。因此，面向未来无人作战，加强无人艇反潜作战能力的军事需求描述研究格外重要、尤为迫切。

1 军事需求概念 1.1 需求概念内涵

需求（Requirement）是在政治、经济、军事等领域广泛使用的一个概念，《现代汉语词典》（2005年版）对需求的解释是“由需要而产生的要求”。根据基本词义，需求主要包括2个核心要素：一是需要，二是要求。“需要”可理解为希望达到的目标，即需求的理想期望^[8]，是需求产生的源动力；“要求”可理解为达到目标应具备的必要基础，即需求的前提条件，是需求的客观实现^[9]。

通常所谓的“需求”是指对某种能力或系统的“需要”，而这种“需要”可能是主观的“期望”，也可能是因为竞争对手的相对优势而导致的“必需”^[10]。因此，在一定程度上可认为需求来源于2个方面：一方面是决策层为实现顶层期望的目标而对未来一定时期内拥有能力或系统的“期望”；另一方面是可能的威胁，反映的是为应对可能的威胁、保证长远利益不得不拥有的能力，在国家和军队战略指导文件中，需求往往是这两者综合体现。

1.2 军事需求内涵

军事需求（Military requirement）是需求概念在军事领域的延伸^[11]。根据美国国防部对军事需求描述是“为达到完成经批准的军事目标、使命或任务所必需提出的能力而确定的合理、及时的资源分配要求”。我国相关研究提出一种广义的概念，即“依据军事需要对需求对象开发所提出的适合需求应用目的的有效要求”^[12]。

一般地，军事需求的客体可能是某个大的军事体系，也可能是体系中的组成部分，比如作战平台、作战系统、作战单元等。对体系而言，军事需求主要针对作战能力（作战效能）；而对其组成部分则主要针对功能、性能等^[13]。因此，可以认为军事需求是为实现特定军事目标和应对威胁而对军事体系或其组成部分能力、功能、性能和其他非功能性约束的期望。

根据IEEE 1997 对需求的定义，结合军事领域的典型特征，本文的军事需求描述如下：1）军事人员为遂行军事任务或达到军事目的所需的条件或能力；2）典型作战场景下，军事需求客体应具备的条件或能力。军事需求基本数学表征如下：

$ R\left(x\right)=\{{R}_{1},{R}_{2},{\dots ,R}_{i},\mathrm{ }\dots ,{R}_{m}\}。$

式中：$ R\left(x\right) $为总军事需求；$ {R}_{i} $为各项子军事需求，$ i\in \{1\mathrm{ },\mathrm{ }2\mathrm{ },\mathrm{ }\mathrm{ }\mathrm{ }\mathrm{ }\dots ,m\} $。假设最大军事需求$ R\left(f\right)\mathrm{_{max}} $，最小军事需求$ R\left(f\right)\mathrm{_{min}} $，实际军事需求$ R $。若$ R\left(f\right)_{\mathrm{max}}\geqslant R\geqslant R\left(f\right)\mathrm{_{min}} $，则实际的军事需求可以满足；若$ R=R\left(f\right)\mathrm{_{max}} $，则实际的军事需求达到最大满足；若$ R=R\left(f\right)\mathrm{_{min}} $，则实际的军事需求达到最低满足；其他情况时，则表示未达到实际的军事需求。

基于上述分析，针对特定装备军事需求可以通过以下六元组表示：

$ R=(RTs,RCs,{DT}_{i},{DC}_{ij},rt,{rtc}_{i})。$

其中，$ RTs=\{{RTs}_{1},{RTs}_{2},\dots ,{{RTs}_{i},\dots ,RTs}_{m}\} $为装备的任务集合；$ RCs=\{{RCs}_{1},{RCs}_{2},\dots ,{RTs}_{j},\dots , {RCs}_{n}\} $为装备完成任务的能力集合；$ {DT}_{i} $为典型场景下的任务分解结果，$ {DT}_{i}=1 $为该装备完成使命的子任务，否则 $ {DT}_{i}=0 $；$ {DC}_{ij} $为典型场景下的任务与能力的映射关系，$ {CT}_{i}=1 $为是任务必需的能力，否则 $ {CT}_{i}=0 $；$ rt $为任务之间的相互关系；$ {rtc}_{i} $为任务$ {RTs}_{i} $中的能力之间相互关系。

综合分析，军事需求是一项综合性复杂工程，按照不同的标准，其划分也不同，但从整体上，军事需求的核心是作战需求，是面向未来战争设计而产生的作战能力需要，其关键点如图1所示。

可知，在军事需求全生命周期过程中，从理论分析到建设落实需要分析、管理、技术等各种研究人员参与执行，因此，建立统一、规范的军事需求描述方法是重要的前提。当前，体系结构框架方法作为一种成熟的问题表述理论，从多个视图/视点、不同侧面等能够全方位描述军事需求，形成了具有特色的描述规范标准。

2 军事需求描述方法 2.1 C⁴ISR体系结构框架

18世纪70年代中叶，“体系结构”在军事领域的崭露头角。随着计算机技术的发展，1964年，美国科学家对“体系结构”赋予了信息技术的含义。1991年，美军致力于从软件角度出发，对C⁴I系统模型进行理论化研究，将陆军、海军、空军信息系统进行抽象化表达，通过能够反映实质的功能结构组成来描述各类信息系统。1996年6月，美国国防部基于“企业体系结构”，提出了“C⁴ISR体系结构框架”概念，并发布《C⁴ISR体系结构框架 1.0版》，旨在提升分散的战略、战术、战役框架之间的信息流程和互操作能力，这也标志着体系结构正式拓展到军事信息化建设领域^[14]。次年发布了《C⁴ISR体系结构框架 2.0版》，从作战视图、系统视图、技术视图3个视角描述C⁴ISR系统的需求和结构^[15]。通过统一化的描述规范，将作战行为和作战构想映射成数据和功能需求，辅助系统和技术体制的顶层设计，成为了不同领域研究人员理解和沟通的桥梁。

2.2 美国防部体系结构框架

2003年，美国国防部副部长业务转型工作组（U.S. Undersecretary of Defense for Business Transformation）在C⁴ISR系统架构框架的基础上制定的体系架构框架—国防部体系结构框架（Department of Defense Architecture Framework，DoDAF），并公布了《国防部体系结构框架（DoDAF）1.0版》，旨在将体系结构框架方法更全面的应用到国防和军队建设的所有相关领域，促进军事能力提升^[16]。2007年4月，美军发布了《国防部体系结构框架（DoDAF）1.5版》，作为方法论指导全部军事工程项目的研发。2009年5月，美军在原有基础上进行改进，颁布了《国防部体系结构框架（DoDAF）2.0版》^[17]。DoDAF 2.0版强调以数据为中心，将体系结构视图概念提升并扩展为8各视角，主要包括全视角、数据和信息视角、能力视角、作战视角、服务视角、系统视角、标准视角、项目视角。DoDAF 2.0版基本框架如图2所示。

DoDAF 2.0版是一套顶层的、全面完整的框架和概念模型，在开发体系结构时它可以帮助各个层次的国防部管理人员更便利地使用基于DoDAF开发体系结构，从而可以跨越国防部级、联合能力域级、部门级以及程序级边界，实现有组织的信息共享和更加有效的决策支持。DoDAF 2.0版聚焦于关键DoD决策者所需的体系结构数据和信息，各个层次的军事指挥决策人员更方便快捷的理解和使用。各级决策者依赖数据进行进行判断，每级决策者对数据有不同的需求，可以根据特定的目的、以及对体系结构描述的理解，按照实际需要对数据进行裁剪。

2.3 联邦企业体系结构计划

美国是最早实施电子化政务的国家之一，长期以来，重复建设、信息孤岛、效益低下等问题一直影响国家的信息化建设。2002年，美国预算管理办公室根据联邦政府组织架构框架基本要求，提出了“联邦政府组织架构（Federal Enterprise Architecture，FEA）”^[18]，目的是根据信息化、电子化技术，构建网络环境下的新型联邦政府管理体系，将美国政府全部机构错综复杂的关系纳入到组织系统中，统一规划管理，从而促进通用联邦过程、互操作能力的共同研发，提升政府部门之间的信息共享能力。FEA实践指南给出了部门级体系结构的方法，各组件之间通过聚合能够形成更大规模的框架结构。DoDAF 2.0促进了FEA结构和核心原则的融合，可基于需求的管理信息，实现战略转型，并完成相关汇报和评审工作。

2.4 扎克曼框架

1987年，约翰·扎克曼在传统方法基础上，创建了全球第一个企业架构理论—扎克曼框架，旨在为信息技术相关企业提供一种便于理解的信息表述^[19]。该框架以形式化、高结构化的模型范式对企业进行定义，通过二维矩阵描述企业的全面视图。模型主要包含6个维度（什么What，怎么How，哪里Where，谁Who，何时When，为什么Why）的交流疑问词，和6类利益攸关的干系人，通过相互的交叉关系绘制企业的全面视图，提升了数据集的开发效率，丰富了图表内容的细节描述^[20]。相比之下，DoDAF 2.0版是通过支持各种不同程度的提取和力度来支持各不同类型的干系人长远方向的需求。

2.5 开放组织体系结构框架

1995年，国际标准权威组织The Open Group在美国国防部和信息管理技术结构的基础上，发布了开放组织体系结构框架（The Open Group Architecture Framework，TOGAF）^[21]，是一种综合性的企业结构框架，主要用于指导组织开发和管理其业务和技术架构，为标准、方法论和企业专业研究人士提供一致性沟通的保障。DoDAF 2.0版开发视图的方法、表示或生成报告均基于TOGAF的业务视图、数据视图、应用视图基础上进行构建。

2.6 英国国防部体系结构框架

英国国防部体系结构框架（MODAF）是以美国国防部体系结构框架为基线，具体参考了DoDAF 1.0内容，结合英国实际情况，通过英国国防部体系结构框架元模型（M3）表述，旨在支撑英国国防部（MOD）业务的体系结构建模^[22]。

MODAF主要定义了7个视角集，即在DoDAF现有的视图并进行了扩展，增加了采办和能力视图等内容，其主要目的是为了支撑MOD过程、程序和组织结构。MODAF对DoDAF部分的模型元素进行了修改，同时也对资源相互作用规范、系统连接规范、数据类型等进行了整合和修改，为理解、分析、规范能力、系统、巨系统、业务过程以及组织结构提供了一个严格的方法。此外，DoDAF 2.0版将MODAF用于支持采办的数据元素融入到能力视图，并进行了完善。

2.7 北约体系结构框架

北约体系结构框架（NAF）为北约和相关国家提供了一种组织和展示架构的方法，主要包括用于开发和呈现架构描述的规则、指南和产品描述的模板，以保证各方能够理解、比较和集成了北约架构的共性^[23]。NAF不仅为开发和描述军事和商业用途的架构提供了标准，其主要目的是保证体系结构能够在兼顾成本效益和互操作的同时，确保最大的服务于获取和部署相应的军事能力^[24]。早期的NAF版本主要以DoDAF为中心，主要采用能力视图、面向服务的视图和项目视图进行描述，但NAF和DoDAF也存在一定的差异，它没有提供可遵循的方法和流程。此外，在DoDAF 2.0版中，参考了NAF规范的能力视图和项目视图等相关描述。

综上分析，DoDAF定义了体系架构发展、体系架构描述和体系架构集成的通用方法和规范，强调多军种一体化联合作战。目前，DoDAF 2.0版框架已经取得了世界范围内的认可，按照DoDAF2.0框架建立的模型，可以提高理解、交流的效率，避免歧义的发生。

3 基于DoDAF的反潜无人艇军事需求描述方法 3.1 军事需求描述分析

过去，我国一直处于防御状态，武器装备的发展主要遵循“基于威胁”的发展模式，加之武器装备的发展处于“跟随式”的状态，因此，我军装备的发展需求相对比较微弱，不明确。以无人艇反潜作战为例，往往是以美、俄的某型装备为蓝本，在适度适应性改造的基础上，依据技术支撑能力，提出相应的战术指标，形成装备的研制要求，如图3所示。

在传统的无人艇军事需求分析模式下，作战需求和装备能力之间的关系割裂，更多的是人在适应装备，有什么样的装备我们就打什么样的仗。近些年，DoDAF为新型装备的需求论证提供了统一的标准和规范，在其中最重要的是需求的分解与传递的过程，如图4所示。

基于DoDAF的反潜无人艇军事需求分析，是从无人艇反潜作战使命任务出发，从中提取与反潜无人艇典型作战样式下的关键任务列表，并基于相应任务与作战单元的组织结构关系，梳理系统涉及的作战能力域，构建任务和能力之间的映射关系，通过能力需求分析评估，明确关键能力。在能力评估分析评估和认定的基础上，描述当前能力存在的不足、缺陷，即确定现有装备体系实现未来做任务需求的能力差距，并根据实际制定后续的完善不足及缺陷的建设安排。

3.2 军事需求描述内容 3.2.1 多视图模型构建

基于体系架构设计的典型范例—美国国防部体系结构框架，结合我国国军标《军事电子信息系统体系架构设计指南》和网络信息体系架构设计指南工程标准，以任务需求为驱动，对DoDAF内容进行裁剪，主要包括全视角、作战视角和能力视角3个方面，实现对军事需求描述的多视图建模，如图5所示。

1）全视角模型

全视角（All Viewpoint，AV）模型主要包括无人艇反潜作战背景描述、架构愿景、术语表3个方面，是无人艇反潜作战能力的军事需求架构的主视角之一。其中，背景描述（AV-1）描述架构设计的目的、范围、使命任务等基本信息，以及与之相关的其他架构设计相关背景信息。架构愿景（AV-2）主要描述在特定时间范围内网络信息体系的目标状态或蓝图，包括预期能力及指标要求、设计主题等内容。术语表（AV-4）描述架构体系设计过程中引用的专用名词或概念。

2）作战视角模型

作战视角（Operational Viewpoint，OV）模型主要包括高层作战概念图、作战资源流描述、组织机构关系图、作战行动分解树、作战行动模型、作战规则模型等内容。其中，高层作战概念图（OV-1）主要描述作战任务和军事业务及其分类的高层概念，宏观构想，以及其他独特作战问题的产品。作战资源流描述（OV-2）主要描述完成任务的作战节点及其节点间交换连接关系，描述资源流的逻辑交互模式，直观展示任务过程中资源交换关系。组织机构关系图（OV-4）对完成任务的组织机构进行描述，明确组织机构间的相互关系，以及各组织的职责和权责。其中组织可以是现有的组织和角色，也可以是逻辑的组织和角色。作战行动分解树是对作战任务的分解进行描述，具体基于联合作战或军事业务执行的流程，对任务依据颗粒度需要进行逐层分解，并对分解后的任务进行描述，与OV-5b共同完成对作战任务或军事业务的完整描述，该过程的重点在于说明子任务之间的层级关系。作战行动模型（OV-5b）是对任务流程的描述，主要是完成特定作战任务或军事业务通常的任务执行过程，与OV-5a共同完成对作战任务或军事业务的完整描述，该过程的重点在于说明同级子任务之间的流程关系。作战规则模型（OV-6a）主要描述执行作战任务或军事业务必须遵循的条令、条例、法规、标准和方案等，以及各类时间、空间和权责的约束条件，主要限定军事的业务规则。

3）能力视角模型

能力视角模型（Capability Viewpoint，CV）是从体系能力需求角度，描述信息能力分解结构、信息能力依赖关系、信息能力与活动关联、能力规则映射等，主要包括能力分类模型、能力依赖矩阵、能力与任务关系模型、能力效果模型等内容。其中，能力分类模型（CV-2）描述能力的分类与组成，包括所有能力的集合。能力依赖矩阵（CV-3 ）描述能力之间的关联或依赖关系。能力与任务关系模型（CV-4a） 描述能力与任务的映射关系，能力效果模型（CV-5b ）定义能力在具体信息活动下的效果。

3.2.2 任务-能力映射

质量功能展开（Quality Function Deployment，QFD）是一种系统化的非技术方法和管理方法^[25]，该方法主要以用户需求为中心进行产品开发，所有的活动都是由用户的需求、偏好和期望来驱动的，从而是产品能够满足用户的需求。目前，QFD在制造业、工业、商业和军事领域得到了广泛的退关，并取得了很多实质效果。

QFD的基本模型是“质量屋”（House of Quality, HoQ），它是一种形象、直观且便于理解的二院矩阵展开图表，如图6所示。

通过建立质量屋的基本框架，输入信息，分析评价得到输出信息，从而实现一种需求转换。从本质上讲，QFD是一种需求转化方法，将装备能力视为QFD方法中的“产品”，以作战任务需求为输入，经过质量屋的层级映射，得到装备能力需求。

3.2.3 作战能力评估

根据用户需求设定或未来典型作战样式的要求，对无人艇在节点上完成关键人物的能力进行评估，通过和当前能力做对比，进而描述当前能力的不足。具体地，基于无人艇反潜作战任务和能力的映射，通过定性和定量的多准则决策方法，将决策的有关元素分解成目标层、准则层和方案层（层次的来源），并通过专家的判断对决策方案的优劣进行排序，在此基础上进行定性和定量分析。该方法把专家的思维过程层次化、数量化，并用数学为分析、决策、评价、预测和控制提供定量的依据。

3.3 反潜无人艇军事需求描述

1）背景分析

反潜无人艇能够为海上提供突击进攻、安全防卫以及重要航道保护等军事服务，作战过程中，由于其机动性好、部署能力强、作战半径大、成本低廉等优势，极大地能够弥补对潜艇的发现、跟踪和打击能力的不足，进而强化有生力量的生存能力，实现更广域海区的水下封控，提高反潜任务的整体效能，是未来海军兵力“走出去”的战略需求。

2）任务需求分析

反潜无人艇的主要使命任务是反潜，常规潜艇和攻击性核潜艇常规的威胁主要包括以下3个方面：

① 抵近侦察，情报搜集。通过抵近我国周边海域，通过相关设备搜集我军沿海的军事设施和情报信息，以及对我国相关海域进行地形和环境勘察，严重威胁了我国领海主权和国家安全。

② 远海打击，伏击作战。通过部署在较远的海域，对远海舰艇编队、重要港口、岛礁等目标进行远程打击，通常隐蔽性较强，不容易被发现；且远海复杂海域环境，平台间通信差，难以实施有效防御。

③ 海域封锁，特种作战。通过对主要航路或重要海域进行封锁，单独或配合其他作战单元协同威慑或打击，容易造成更多迷雾条件，给军事行动带来更多复杂性和决策困难。

综上分析，在典型作战条件下，反潜无人艇主要作战任务包括近海要域反潜作战、远海防卫反潜作战、信息采集中继保障3种。

3）能力需求分析

由于成本优势，反潜无人艇可以常态部署。在近海，既可以代替或者协同其他兵力进行战备巡逻，也可以根据反潜作战需要搜集情报和对目标进行打击。在远海，无人艇可以释放水下潜航器，通过信息采集发现目标上报给决策大脑，也可以配合其他作战单元对有价值目标进行清除，还可以作为中继单元辅助平台间信息传输。实际作战过程中，根据具体任务需求，反潜无人艇需具备相应能力达成任务目标。整体上对反潜无人艇能力进行分析，主要包括续航能力、通信能力、干扰能力、信息探测能力、信息处理能力、综合保障能力、打击能力、自主归航能力等。

4）任务-能力映射

反潜无人艇任务-能力映射如表1所示。

5）能力评估分析

根据“任务-能力”映射分析方法，可以计算求得反潜无人艇对各个单任务完成情况的满足度和对整体任务需求完成情况的满足度，在此基础上通过对不同能力进行计算排序，可获得关键能力组合。评估如下：

$ \begin{aligned} Z=&{\mathrm{MAX}}\left({\sum }_{i=1}^{3}{(a}_{i}\mathrm{*}\left({\sum}_{j=1}^{8}{{(q}_{ij}\mathrm{*}Cap}_{ij})\right)+\right.\\ &\left.{\sum }_{j=1}^{8}\left({\sum }_{i=1}^{3}{{(q}_{ij}\mathrm{*}Cap}_{ij})-{C}_{j}\right)\right)。\end{aligned}$

通过能力评估结果，进一步地，结合当前能力值进行比较可以找寻当前能力的差距，制定后续的建设方案等内容。

4 结　语

面向未来水下体系作战对无人新质装备的发展建设需求，本文研究了无人艇反潜作战能力的军事需求描述方法。通过分析军事需求概念和体系结构框架基本特点，梳理了军事需求描述关键内容，在此基础上提出了基于DoDAF的反潜无人艇军事需求描述方法。该研究可应用于装备建设规划之前，辅助论证武器装备的军事需求描述，有助于精准设计装备功能组成、缩短装备研制周期、节约投资成本等，对未来无人艇军事需求描述具有指导意义，为未来海上装备发展建设提供理论支撑。