Ohjelmoitavaan elektroniikkaan perustuvan taistelujärjestelmän suorituskyvyn kehittäminen ja ylläpito

Ohjelmoitavaan elektroniikkaan perustuvan taistelujärjestelmän kokonaissuorituskyvyn kehittäminen

Taisteluosaston taisteluvälineet, ajoneuvot, sotilaat, materiaali, tukivälineet, tieto, johtajat ja suunnitelmat muodostavat yhteentoimivan taistelujärjestelmän, jonka komentajan tahto, johtajien esimerkki ja johtamisjärjestelmän tarjoamat tiedot pitävät tavoitteellisessa toiminnassa.

Taistelujärjestelmän lyhyt historia

1200 -luvun mongoliarmeijassa ratsukko muodosti yksittäisen asejärjestelmän, jossa hevonen tarjosi vastustajaa paremman liikkuvuuden, komponentti jousi pidemmän ulottuvuuden tulelle ja ihminen sensorin sekä kyvyn toimia osana suurempaa kokonaisuutta¹. Eri komponentit hioutuivat yhteen ratsukon elinaikana kasvattaen taistelukestävyyttä. Näistä ratsukoista sekä kiinalaisesta piiritystekniikasta Chingis Khan harjoitutti taktisella tasolla ylivoimaisen taistelujärjestelmän sen ajan muihin asevoimiin verrattuna.²

Teollisen yhteiskunnan taistelujärjestelmien 1.sukupolvessa ryhmä muodosti aseen kanssa järjestelmän, kuten raskas konekivääriryhmä I MS:ssa. Järjestelmän osana ihmiset ja eläimet hoitivat aseen kuljettamisen, maalien tähystämisen, tähtäämisen, laukaisemisen sekä täydensivät vyölaukut. Aseet valmistettiin teollisesti massatuotantona ja ihmiset koulutettiin motorisella tasolla käyttämään aseita ryhmänä.³

2.sukupolvessa ase liitettiin lavettiin, jossa voitiin tehostaa toimintaa kuten liikettä, patruunatäydennystä tai tähtäystä koneistamalla manuaalisia tehtäviä. II MS:n panssarivaunu ja sen miehistö muodostivat lavettikeskeisen järjestelmän, jossa ihminen hoiti edelleen tärkeimmät asiat. Teknisen järjestelmän ja vaunuhenkilöstön yhdistäminen taistelujärjestelmäksi edellytti enemmän aikaa ja kenttäharjoituksia. Panssarivaunun toimitti yksi tehdas, mutta standardoinnin kehittyessä alihankkijat kykenivät valmistamaan vaunun alijärjestelmiä tai osia.

Järjestelmälavetit liitettiin 3.sukupolvessa toisiinsa ihmisten ja viestijärjestelmien avulla, jolloin lavettijärjestelmät saivat tietoa toistensa tekemisistä. 1930-luvulla saksalaiset Guderianin vision mukaisesti yhdistivät panssarivaunut toisiinsa radioilla, jolloin he muodostivat laveteista suurempia järjestelmäkokonaisuuksia (yhtymiä ja panssariarmeijoita).⁴ Järjestelmien käyttö suunniteltiin operatiivisella tasolla ja tehtävät käskettiin taktisen tason pataljoonille sekä taisteluteknisen tason vaunuille. Panssarivaunukomppaniasta muodostui järjestelmä, jossa vaunut muodostivat vaikuttavan osan järjestelmää ja muilla aselajijärjestelmillä sekä ilmavoimilla tuettiin vaikuttavan osan toimintaa. Koska ihmiset toimivat eri lavettien ja alijärjestelmien välissä panssarivaunukomppania kyettiin valmistamaan alijärjestelmittäin ja järjestelmä koottiin vasta komppanian koulutuksessa.

4.sukupolven taistelujärjestelmissä aselavettiin liitettiin myös sensoreita, jotka kytkettiin ammunnanhallintaan ja sitä kautta aseen toimintaan. Esimerkkinä voidaan käyttää ilmatorjuntajärjestelmää, jossa ihminen on mukana valvonta- ja ammuntaprosesseissa, mutta muut osat on automatisoitu. Suuret aseteollisuusyritykset tai konsortiot kykenevät toimittamaan monimutkaisia integroituja asejärjestelmiä, jotka ovat pääosin automatisoituja.⁵ Järjestelmissä tarvitaan vähemmän ihmisiä, mutta heidät on koulutettava teknisesti korkeammalle tasolle. Tässä yhteydessä on tuotu esille järjestelmien kallistuminen sekä kyseenalaistettu asevelvollisuusarmeijan kyky ylläpitää järjestelmän edellyttämä osaaminen.

5.sukupolven taistelujärjestelmässä usean eri valmistajan aselavetit, sensorijärjestelmät, huolto- ja tukijärjestelmät sekä sotilaat, ajoneuvot, johtajat ja heidän suunnitelmansa liitetään toisiinsa siten, että järjestelmä toimii nopeammin ja joustavammin. Kokonaisjärjestelmässä millä tahansa lavetilla oleva sensori voi antaa maalinosoituksen potentiaalisimmassa tuliasemassa olevalle aselavetille niin suorassa kuin epäsuorassa tulessa. Kaikki sensorit osaavat kertoa muille järjestelmän osille havaitsemastaan maalista eikä vain oman lavettinsa ammunnanhallinnalle. Koneet ja ihmiset keskustelevat keskenään täydentäen informaatiota ymmärrykseksi ja käyttäen sitä edun saamiseksi vastustajasta.⁶

Tällaisen taistelujärjestelmän rakentamiselle ja ylläpidolle on kaksi päävaihtoehtoa:

1. yksi valmistaja rakentaa sensorit, johtamisjärjestelmän ja ammunnanhallinnan kaikkien asekomponenttien käyttöön. Esimerkkinä Israelin asevoimien (IDF) modernisointiohjelma ZAYAD ja sen päätoimittaja Elbit.⁷
2. Johtamisjärjestelmä rakennetaan ymmärtämään kaikkien valmistajien kieltä ja kaikki alijärjestelmät integroidaan johtamisjärjestelmään, joka auttaa automatisoimaan järjestelmän toimintoja. Esimerkkinä LINK-16/MIDS ja USA:n asevoimien eri ilmakomponentit tai suomalainen Sanomalaite ja prikaati M05.

Miten Suomi voi rakentaa strategisen edun suurten massojen ja kalliin teknologian keskellä?

Postmoderni yhteiskunta edellyttää asevoimiensa taistelujärjestelmältä aiempia sukupolvia enemmän suorituskykyä, monitoimisuutta ja kustannustehokkuutta läpi koko elinkaaren.

Maapuolustuksen uudistamisen ytimessä olevan taisteluosaston ase-, sensori, johtamis-, kuljetus- ja huoltojärjestelmän teknisten osien on kyettävä vaihtamaan tietoja toistensa kanssa ilman ihmisen hidastavaa tulkkausta. Toisaalta dynaamisella taistelukentällä järjestelmän ihmisten sekä laitteiden on kyettävä oppimaan kokemuksista ja käyttämään näitä kokemuksia nopeasti koko järjestelmässä sopeutuakseen olosuhteisiin ja saavuttaakseen edun vastustajaan nähden. Taistelujärjestelmä on liitettävä tukijärjestelmiin sähköisesti tietovoiden eheyden ja käytettävyyden ylläpitämiseksi. Taistelujärjestelmän osien on tavoitettava sellaisia tukitoimintoja, jotka sijaitsevat järjestelmän ulkopuolella ja toisaalta taistelujärjestelmän on ymmärrettävä tukijärjestelmistä tulevaa tietoa. Tällaisen verkostojärjestelmän tiedonhallinnan tavoitteena on tuottaa jokaiseen ketjun tuottaja-asiakas rajapintaan läpinäkyvyyttä ja taistelijalle ymmärryksen ylivoima vastustajaan nähden.⁸

Postmodernin sukupolven taistelujärjestelmän suorituskykyä ei voi ostaa kerralla sotatarvikekaupasta, sitä ei voi rakentaa kerralla kuntoon eikä se ole pelkästään materiaalia. Järjestelmällä on oltava kyky oppia nopeasti operaatiotilassa, kyky uusiutua strategisesti elinkaarensa aikana, asevelvollisuusarmeijan opittavissa, ylläpidettävissä normaalioloissa ja käytettävissä sekä operaatioissa, koulutuksessa, virka-avussa että kansainvälisissä operaatioissa. Järjestelmä käyttää olemassa olevia komponentteja (aseita, sensoreita, tietoja, osaamista), ottaa käyttöön uusia sotilas-, viranomais- että siviilikomponentteja, sopeutuu olemassa oleviin ja uusiin alijärjestelmiin ja on taisteluteknisellä tasolla koulutettavissa asevelvollisille.

Taistelujärjestelmää kehitetään koko elinjaksonsa ajan, jolloin sen sisäisen integraation on perustuttava ihmisen lisäksi tiedonvaihtoon ja ohjelmoitaviin toimintoihin. Kehittäminen ja suorituskyvyn ylläpitäminen limittyvät toisiinsa kaikissa järjestelmäarkkitehtuurin osa-alueissa: doktriini, organisaatio ja toimintamallit, harjoittelu, materiaali, henkilöstö, johtaminen ja koulutus, tilat, informaatio ja yhteentoiminta (DOTMLPFII).⁹

Useista alijärjestelmistä koostuvan taistelujärjestelmän suorituskykyä kehitetään pienillä, DOTMLPFII -alueiden läpi koordinoiduilla muutoksilla. Esimerkiksi rajattu materiaalinen muutos viedään teknisen testausten ja toiminnallisten testausten jälkeen käyttöön, jotta saadaan palautetta muiden suorituskyvyn osa-alueiden muutostarpeisiin, saadaan käyttäjiltä innovaatio- ja käytettävyyspalautetta ja hallitaan paremmin muutosriskit. Muutosta, joka toteutetaan limittäisillä pienillä askelilla kehityksestä kentälle, kutsutaan spiraalikehittämiseksi¹⁰.

Maavoimien uudistettuun taisteluun liittyen taisteluosaston taistelujärjestelmän suorituskyvyn kehittäminen toteutetaan pienillä muutoksilla. Taistelujärjestelmästä rakennetaan kolme kehityksessä ja ylläpidossa tarvittavaa kokonaisuutta:

1.Kentällä ja koulutuskäytössä oleva tuotantoversio.

2.Kenttätesteissä käytettävä prototyyppiversio, jota käytetään pilottijoukossa ja koordinoidaan kaikki DOTMLPFII -alueiden muutokset.

3.Järjestelmätesteissä ja ylläpidossa käytettävä referenssiversio, jota ylläpitävät Materiaalilaitos, kehitys- ja kunnossapito toimittajat sekä aselajikoulut.

Näiden lisäksi on useita eri kehitysvaiheissa olevia versioita toimittajilla ja laboratorioissa. Eri kokonaisuuksia tarvitaan, jotta suorituskykyä voidaan muuttaa hallitusti vertikaalinen yhteensopivuus säilyttäen.

Miten spiraalikehityksen periaatetta on sovellettu tähän asti?

Uudistettavan maapuolustuksen ytimessä taisteluosaston taistelujärjestelmää kehitetään pienin askelin varmistaen koordinoidut muutokset tarvittavilla DOTMLPFII -alueilla, jotta suorituskyky on ylläpidettävissä, koulutettavissa ja muutettavissa myös tulevaisuudessa. Seuraavassa on esimerkki siitä, miten taisteluosaston taistelujärjestelmän osana olevaa johtamisjärjestelmän suorituskykyä on rakennettu spiraalikehityksen askelin:

Vuonna 2008

• (DOTPMLFII) määritettiin johtamisjärjestelmän kehitysversiot (M05 terästäminen, M12 kokonaisuus, M18 kehitys), joilla suunniteltiin toteutettavan taistelun uudistamisen ja johtamisen edellyttämät koordinoidut DOTPMLFII -askelet

M05 terästys

• (MI) terästettiin M05 järjestelmään niin että yksittäinen prikaati liitettiin osaksi suurempaa kokonaisuutta ulottamalla sanomaverkko sotilasläänitasolle

M12

• (D) suunniteltiin, miten olemassa oleva teknistä järjestelmää voidaan muuttaa, jotta saadaan toiminnan kehitys liikkeelle kansainvälisissä operaatioissa, viranomaisten tukitehtävissä sekä taistelutekniikassa.

M18

• (II) tiedonvaihtorakenteiden ja semanttisten rakenteiden vertailulla haettiin tulevaisuuden mahdollisuuksia
• (II) haettiin siviiliteknologiasta perusteita siihen, miten sotilaallista sanomavälitystä voidaan kehittää

Vuonna 2009

M05 terästys

• (OTP) käynnistettiin hallinta- ja ylläpitojärjestelmän toiminta virtuaaliorganisaationa, jotta prosessit hioutuisivat ja henkilöstö oppisi toiminnan.
• (IP) Laajennettiin sovellusverkostoa, jotta voidaan vaihtaa tietoa eri instanssien välillä sekä tietoturvallisuus- ja ylläpitotoiminta saadaan kehittymään.
• (OTLI) Käynnistettiin johtamisjärjestelmien harjoittelu ja sovellusten käyttö osana maavoimakokonaisuutta, jotta prosessit kehittyisivät, tiedonkäsittelykulttuuri muuttuisi ja ihmiset joutuisivat käytännössä ratkaisemaan yhteentoimivuusongelmia.

M12

• (M + innovaatio) testattiin kenttäviestijärjestelmän päällä erilaisia tiedonvälitystapoja ja kentällä järjestelmästä löydettiin aiemmin huomaamattomia ominaisuuksia, joita päätettiin käyttää tulevaisuudessa hyväksi

M18

• (ML) tilattiin ensimmäiset prototyypit tai eksperimentaatiot, jotta nähtäisiin mitä teknologia mahdollistaa ja miten järjestelmiä voidaan rakentaa.

Vuonna 2010

M05 terästys

• (MLII) laajentamalla sanomaverkko koko maavoimia kattavaksi ja liittämällä se merivoimien sanomalaiteverkkoon mahdollistettiin sanomavälitys läpi koko verkoston ja luotiin sähköisen yhteistoiminnan kehittämisen perusta

M12

• (ML) lisäämällä kenttäviestijärjestelmään (YVI2) reititinverkkopalvelu käynnistettiin henkilökunnan osaamisen kehittäminen ja luotiin mahdollisuus oppia IP-verkon käyttäytymisestä kentällä
• (OLI) maavoimien johtamisen ohjeella ulotettiin johtamisprosessit eri johtamistasojen yli ja laajennettiin ymmärrystä johtamisprosessien kirjosta.
• (TMLII) testattiin ensimmäisiä versioita taistelujohtojärjestelmästä ulkomailla, viranomaisyhteistoiminnassa ja taistelukoulutuksessa.

M18

• (MLII) julkaistiin ensimmäinen maataistelun käsitemalli, jotta sovellustoimittajat ja muut järjestelmäprojektit saisivat tietoa uudesta yhteentoimivuuden ja keinoälyn perustasta.
• (M+innovaatio)Testaamalla M18 osien prototyyppejä ja eksperimentaatioita laboratorio ja kenttäolosuhteissa saatiin palautetta varsinaisten järjestelmien tilaamiselle.

Vuonna 2011

M05 terästys

• (resurssit seuraaviin askeliin) lopetettiin M05 terästäminen ja aloitettiin johtamisjärjestelmän asteittainen päivitys M12 versioon.
• (OL) M05 järjestelmällä koulittiin harjoituksissa ohjelmoitavan elektroniikan ylläpitohenkilöstöä uusiin prosesseihin ja ongelmien ratkaisuun.

M12

• (D) koostettiin ensimmäinen versio uudistetun taistelun konseptista, jotta ajattelun muutos saataisiin käyntiin ja henkilöstö mukaan muutokseen
• (DTL) aloitettiin henkilökunnan taktinen koulutus uudella konseptilla, jotta saataisiin palautetta myös karttaharjoituksista ja sotapeleistä.
• (OMLF) Otettiin käyttöön useita M12 järjestelmän osia ulkomaanoperaatioissa, viranomaisyhteistoiminnassa sekä taistelukoulutuksessa, jotta saatiin palautetta tekniikkaan, koulutukseen sekä tukijärjestelmään.

M18

• (TML) testattiin M18 osia kenttätesteissä henkilökunnan käytössä, jotta saataisiin palautetta valintojen taistelukelpoisuudesta ja koulutettavuudesta.

Vuonna 2012

M12

• (DL) Koostettiin M12 teknisen järjestelmän kokonaiskuvauksen 1.versio, joka tukee henkilökunnan teknistä koulutusta sekä uudistetun taistelun viestitaktiikan koulutusta.
• (T) aloitettiin varusmieskoulutus käyttäen M12 kokonaisjärjestelmää
• (FL) aloitettiin uudistetun taistelun edellyttämien koulutusedellytysten rakentaminen
• (MOLI) toteutettiin epäsuoran tulen kenttätestit M12 taistelujohtojärjestelmällä, jotta integraatio syvenisi ja koulutusedellytykset saavutettaisiin.
• (OPF) Perustettiin ohjelmoitavan elektroniikan ylläpitoon ja tukee keskittyvät organisaatiot ITIL-prosessien mukaisesti joukko-osastoihin, maavoimiin ja materiaalilaitoksen johtamaan toimittajaverkostoon, jotta lisääntyvä M12 elektroniikka olisi riittävän käytettävää koulutuksessa ja operaatioissa.

M18

• (OTL) laadittiin suunnitelma joukkotuotannon toteuttamiseksi alkaen M12 järjestelmällä ja myöhemmin jatkaen M18 järjestelmällä
• (LI) järjestettiin ensimmäinen M18 järjestelmän tekninen kokonaistesti, jossa tarkistettiin teknisten osien yhteensopivuus ja palveluiden toimivuus. Saatiin palautetta osajärjestelmien muuttamiseksi kenttätesteihin mennessä.
  

Vuonna 2013

M05 terästys

• (T) lopetetaan M05 joukkotuotanto I/13 ja siirretään suorituskyky ylläpidettäväksi varastossa ja reservissä.

M12

• (DOTMLPFII) laajennetaan uudistetun taistelun koulutusta käyttäen M12 järjestelmää, jotta saadaan kokonaispalautetta ja voidaan korjata asiat M18 prototyyppiin.

M18

• (DOTMLPFII) aloitetaan M18 kokonaisjärjestelmän kenttätestit prototyypillä yhdessä joukko-osastossa, jotta saadaan korjaava palaute varsinaiselle toimitussarjalle 2014 – 2016 sekä kentän innovaatiot muille suorituskyvyn osa-alueille.

Taistelujärjestelmän kokonaiskehittämisessä on tärkeää edetä pienin askelin kenttäkokemusten kautta, jotta kaikilla järjestelmän osa-alueilla (DOTMLPFII) päästään samaan suuntaan. Muutoksen edellytys on henkilöstön osaamisen kehittäminen, organisaation toimintatapojen muutoksen jalkauttaminen sekä uuden suorituskyvyn käytettävyyden takaaminen ylläpito- ja tukirakenteella. Seuraavassa tarkastellaan syvemmin ohjelmoitavan elektroniikan ylläpito- ja tukijärjestelmän toimintaa ja rakentamista.

Lähteet:

1Per Inge Oestmoen: The Realm of The Mongols. http://www.coldsiberia.org/monmight.htm

2John Keegan: A history of warfare, First vintage books edition 1994.

3John Keegan: A history of warfare, First vintage books edition 1994. s.361 - 366

4Heinz Guderian: Achtung-Panzer! Cassel Military Paperbacks 1999 ISBN 0-304-35285-3

5Rubert Smith: The Utility of Force, First vintage books edition 2008. Luku 6

6Terry Costlow: Next-generation battle tech gets put to the test. Defense Systems Jan 14, 2011

7Ground Forces Digitalization program Israeli Defense Forces (ZAYAD). Defense update 2005 issue 1. http://www.defense-update.com/products/z/zayad.htm

8Juha Mattila: Uudistetun maataistelun johtaminen ja viestitoiminta. Sotilasaikakauslehti Joulukuu 2012

9U.S. Chairman of the joint chiefs of staff instruction 3170.01H 10^th January 2012: Joint capabilities integration and development system, johon on lisätty information sekä interoperability.

10Juha Mattila: A variation of spiral development and acquisition method applied to military command, control and communications system production. MPKK:n julkaisuja 2004.