21世纪的战争是基于信息系统的体系作战，武器装备也必须向体系化方向发展，这使得武器装备体系的设计、论证、评估、研制等工作涉及多类人员(作战人员、工程技术人员和项目管理人员等)，需满足多种需求和目标(可用性、可靠性、集成性)，并受多种因素的制约(经费、进度、技术水平等)，系统研制过程中不同部门人员间有关系统设计信息的互通和理解矛盾十分突出。解决以上矛盾的关键在于加强科学论证与顶层设计，使用基于体系结构的系统工程方法论以及相应支撑工具平台，能够有效地协助顶层设计。
1. 面临的挑战
一体化联合作战环境下的武器装备系统，面临着庞大的系统规模和需求不稳定等多重困难，传统的面向过程的结构化系统工程方法已经无法完成对系统的描述，必然要求工程思想和方法学的变革。现代武器装备系统的开发对传统的系统工程提出如下挑战：
• 支持复杂大系统研发的方法与技术
♦ 复杂大系统研发的指导思想；
♦ 复杂大系统的高层概念描述方法和建模手段；
♦ 系统的快速原型建立与迭代开发；
♦ 系统的分析和系统设计的验证能力。
• 对团队研发的协同能力
♦ 团队开发的组织和任务安排；
♦ 团队开发人员与开发任务的协同工作；
♦ 统一的开发思想和方法；
♦ 统一的团队和开发管理手段。
• 系统需求的规范化统一管理
♦ 武器装备系统的需求精确描述及方法；
♦ 需求的层次、分配和协同；
♦ 需求的分析、一致性保证和验证；
♦ 需求的沟通、挖掘、确认；
♦ 变更预测、变更管理和变更的影响分析；
♦ 需求在研发周期内的统一管理。
• 系统验证、评估与优化
♦ 系统的设计重用和设计优化；
♦ 系统的效能评估；
♦ 系统综合集成与验证方法。
2. 外军的应用
复杂大系统的开发，需要新的系统工程思想和方法来指导，其研发过程的管理也需要全面的技术革命。美国国防部根据国际系统工程领域的技术进展和美国近20年来的军事系统研发经验，先后在2004年1月、2007年4月、2009年5月颁布了dodaf体系结构框架标准v1.0、v1.5、v2.0，作为指导所有军事工程项目研发的系统工程方法论。
2005年12月，在dodaf的基础上，英国国防部颁布了modaf体系结构框架标准。2006年，北约发布了naf体系结构框架标准。使用这些体系结构框架标准，来指导武器装备系统的顶层设计。
对象管理组织omg和国际工程协会incose发布uml2.0和sysml。以体系结构框架为核心、使用uml2.0和sysml对复杂大系统进行高层概念建模和仿真的现代系统工程思想和方法学，已经得到业界的广泛重视。
3. 需求驱动、全程模型主导的顶层设计
武器装备系统的顶层设计应遵循现代系统工程思想和方法，基于模型驱动体系结构/模型驱动开发（mda/mdd），按照体系结构框架标准，使用uml2.0和sysml来建立系统的可执行模型，通过高层概念仿真来验证、校核需求和模型，从而保证顶层设计的正确性。
3.1 方案概述
按照“作战需求牵引、技术进步推动”的原则，武器装备系统顶层设计过程涉及作战需求工程以及系统需求工程的概念，其过程包括作战需求捕获、作战需求验证、系统需求分析、系统需求验证和需求的管理等。
武器装备系统的顶层设计过程是一个自顶向下、从抽象到具体的设计过程。在这个过程中，首先是从作战概念设计出作战体系结构概念模型，在其基础上细化出抽象层次的系统体系结构概念模型；通过体系分析，进行逻辑上的体系结构分析和设计；随着作战需求的逐渐清晰和细化，设计出行为层次和性能层次的作战和系统体系结构模型（在行为和性能层次，主要是系统体系结构），并且也在各个层次的体系结构可执行模型上进行验证和评估。从长期来看，由于需求的不稳定性，上述由抽象到具体的过程应该是持续、反复进行的，在某一阶段需求确定的前提下，进行三个层次的迭代研究。
在需求确定后的每一个阶段中，根据不同作战概念，对作战体系结构和系统体系结构模型进行设计和扩充，并通过可执行模型的运行和验证来推演相应的作战想定，保证确定的作战需求被满足、设计上没有错误。从长期看，随着作战思想和方式的变化，会导致作战需求的不断变化，很多新的作战方式和需求会被提出来，同时很多老的作战方式也会遭到淘汰，只有形成科学的顶层设计过程，才能够适应不断变化的作战方式。
3.2 技术架构思路
4. 平台介绍
4.1 平台的组成
我们选用国际上优秀的产品来构建武器装备体系顶层设计支撑平台。其中，这些产品（包括： doors、sa、rhapsody、rational publishing engine等工具）在外军和国外大型国防军工企业的武器装备研制中，已经得到广泛应用。同时，可以结合各单位实际业务需要，使这些工具相互集成，构成一个以“需求驱动，全程建模”为核心的完整论证环境，满足武器装备系统顶层设计的需要，且支持团队协同开发。
4.2工具集成关系
工具集成示意图：
• 需求获取、管理与发布
由doors、rpe集成实现：
♦ 解决“一致性”和文档发布的问题。
♦ 需求采集，根据用户定义生成的不同类型的word需求模板；通过对模板应用，生成需求描述文档；通过doors本身自带的export to doors模块，高效、便捷的将模板中需求信息导入到doors中。
♦ 在doors中建立需求模型，并进行需求的条目化拆分与分析。
♦ doors实现需求管理。
♦ rpe实现将doors中数据自动生成符合国军标标准规范的电子文档。
• 体系分析
由sa实现：
♦ 体系结构设计采用sa，解决“做什么”问题。
与外部的接口：
♦ sa可与doors关联，实现需求跟踪，理解怎样把上层需求，转换为体系结构模型。接口方式：建立sa设计工程与doors的关联，从而在doors中自动建立sa设计工程中对象索引（具体的对象内容仍在sa中），将对象索引与需求条目关联，即可实现二个工具的相互调用与内容定位。
♦ 支持dodaf、modaf等体系结构设计框架，支持dodaf_abm设计方法，辅助需求分析和架构设计。
• 系统设计建模
由rhapsody实现：
♦ 系统设计建模采用rhapsody，解决“怎么做”问题。
与外部的接口：
♦ rhapsody可与doors中的需求信息关联，实现需求跟踪，理解怎样把上层需求，转换为具体的设计。
♦ 在sa中所建立的视图模型（非abm方法），可以直接转换为rhapsody中的模型。
♦ rhapsody可实现基于时序图的模型验证。
♦ rhapsody模型指标数据导出，为后续的仿真评估（例如：stage）提供数据支持。
.png)
.png)
.jpg)