舰船装备研制中的顶层设计

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1、舰船装备研制中的顶层设计“顶层设计”的概念起源于系统工程，随着对其关键地位与作用的认识日趋深入，目前已在科技创新、产品型号设计、行业发展规划、体系建设等领域得到越来越广泛的应用。虽然不同领域中，顶层设计有不同的内涵，但它们有一个共同的特点，就是针对某个对象，从系统角度进行全面规划与设计。虽然“顶层设计”被频繁使用，但其概念的内涵和外延并没有统一的认识。本文以舰船装备为对象，分析其顶层设计的目的、意义和主要内容，从而为这一概念的正确应用提供依据。1舰船装备顶层设计的意义现代舰船装备研究领域不仅限于总体设计及建造本身，还扩展到舰船装备全寿期的综合研究及周边产品与设施的

2、设计，担负着引领整个领域技术发展的责任。传统的经验设计方法已不能适应舰船技术的快速发展与变化，应发展以系统工程原理为基础的顶层设计方法，提高工程研究开发的技术水平。把工程对象作为系统，以专业工程为基础，利用系统工程的原理与方法，突出全系统与全寿期的特点，体现科学理论与经验知识相结合，多学科相结合的特点，以现代设计理论、方法为指导，适应新时期舰船研究开发的要求，是舰船装备顶层设计研究的基本指导思想。1．1舰船装备的有序发展舰船装备的发展包括发展战略规划、未来型号的探索研究以及主要系统与特种设备的探索性研究。这些任务大多具有一个共同的特点，即需要探索与研究的领域远远超

3、出目前研究所涉及的范围，目标与设计变量都不确定，起点高，概念新，性能要求高。为了保证发展的科学性，有效规避研制风险，需要强化顶层设计思想，进行科学的规划与论证，促进舰船装备良性有序发展。1．2解决舰船装备发展中的关键问题随着科技进步以及军事斗争形势的发展，在海军舰船装备上应用高新技术的需求也日益迫切。装备的科技含量提高，进一步加大了系统工程问题的复杂性。学科或技术领域之间的影响程度扩大，研制周期加长，研制采购费用膨胀，技术性能提高带来的经费需求与国防预算有限的矛盾日益突出。在这种形势下，传统的以总体工程(包括总布置、水动力性能、结构等专业工程)为基础，以标准规范为

4、指导，以人工经验为主要决策手段的设计体系已无法满足现代舰船快速发展与变化的需求，迫切需要发展一种结合传统的总体工程和现代系统工程设计、优化与决策技术的设计方法，实现从研制系统工程顶层出发指导全寿期工程研制工作的专门技术，即顶层设计技术。2舰船装备顶层设计概念分析2．1顶层设计涉及到的概念为便于讨论，本文对顶层设计涉及到的一些概念进行规定：装备发展战略：是对于未来一个时期装备发展的总体谋划，包括对未来一定时期舰船装备整体作战效能的基本取向，对平台、动力等技术发展以及装备保障技术体系规划在高层次、大系统、全方位等方面进行综合筹划。型号系统：与研制舰船装备型号有关的概念

5、模型、设计方案和研制样机等，其功能、结构、属性等方面均不稳定，必须经过一系列开发过程，以期达到完善，并最终发展为装备型号。型号系统可包括平台、动力、其他各一级系统、新概念特种设备等。装备型号：已通过定型设计，并可进行批量生产的及纳入部队装备编制体制中的装备。专业工程：传统的学科专业和工程技术，如总体设计、水动力性能、结构力学、隐身性、机械、动力、武备等。模型：系统某一方面本质属性的描述，已确定的形式(如文字、符号、图表、实物、数学公式等)提供关于该系统的知识。系统分析：运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各有关方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或

6、满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。功能分析与分配：根据需求分析总结出的装备作战使命和总体功能要求，进一步做功能上的分解，直至明确系统构成要素的基本使用功能(功能基线)，以及与基本使用功能对应的性能要求，为进行型号系统的构成要素分析和作战使用性能指标体系分析提供依据，同时为后续论证寿命周期综合中的可靠性、维修性、保障性等工程的有关指标提供分析依据。系统综合：以功能分析和功能分配的结果为依据制定方案或形成设计的过程，将功能和性能要求转化为能在规定的性能参数范围内执行要求功能的物理体系结构。概念设计：根据需求并对预设目标进行充分的理解后，根据装备全生命周期各个阶

7、段的要求，确定设计理念，构想实现目标的途径和方法，采用适合预设目标的表达形式，构成多种可行方案，评价和决策最优方案，并将其作为详细设计的依据的一种设计过程。2．2顶层设计的研究对象舰船装备发展的早期开展顶层设计，除会对全寿命周期费用产生重要影响外，对舰船装备系统的方案确定、关键技术分解、可靠性、研制周期等均有非常重要的影响。顶层设计贯穿了舰船装备的全系统全寿期，但影响力、发挥的作用等均有所不同，其中有2个方面的工作尤为重要，即舰船装备的发展战略和未来新型舰船的探索与规划。由于装备型号的概念只能用于已定型的装备，是功能、结构、属性等方面已经确定了的武器装备系统，是军

8、队装备管理