Forskningsprojekt Ett konceptuellt ramverk för utformning av komplexa system av system (SoS)
Projektet utvecklar ett ramverk som stödjer design av militära ledningssystem och gör det lättare att integrera ny teknik, som AI. Ledningssystem ska här förstås i ett sammanhang där teknik, människor och organisation samverkar för att koordinera effekter i flera domäner.
Militära operationer blir alltmer komplexa och kräver samordning av sensorer och effekter över flera domäner. För att möta kraven utvecklar vi ett ramverk som stödjer designen av framtida militära, så kallade command- and control-system (C2-system).
Vi fokuserar på att möjliggöra integration av ny teknik, som AI och autonoma system, samtidigt som operativa mål, intressenters behov och etiska aspekter beaktas. Ramverket kombinerar flera teoretiska perspektiv, bland annat Enterprise Modeling (EM), System of Systems (SoS), Socio-Technical Systems (STS) och Situational Method Engineering (SME).
Ramverket förväntas utgöras av en målmodell, en konceptmodell samt ett bibliotek av metodkomponenter som kompletterar befintliga ramverk som Nato Architecture Framework (NAF). Syftet är att konstruera en flexibel och etiskt förankrad metod för framtida C2-utveckling.
Det här är Jan Lundbergs doktorandprojekt. Janis Stirna är huvudhandledare, Kent Andersson är handledare.
Projektbeskrivning
Militära operationer formas i allt högre grad av en komplex operativ miljö, snabb teknikutveckling och behovet av samordnade insatser över flera domäner. Denna utveckling, ofta beskriven genom begreppet Multi-Domain Operations (MDO), ställer krav på att ledningssystem (C2-system) inte bara håller jämna steg med teknologiska framsteg, utan även stödjer planering och beslutsfattande inom mark-, luft-, sjö-, rymd- och cyberdomänerna.
I takt med att systemen blir alltmer centrala för den operativa effekten ökar också utmaningarna kring att integrera teknologier som artificiell intelligens (AI), autonoma system och avancerad dataanalys. Trots att teknologierna har stor potential att stärka militär förmåga, uppstår nya dimensioner av komplexitet när de integreras i C2-system.
Befintliga ramverk, till exempel Nato Architecture Framework (NAF) och Department of Defense Architecture Framework (DoDAF), erbjuder strukturerade beskrivningar av C2-strukturer, men ger begränsad metodologisk vägledning för hur teknologisk innovation kan anpassas till operativa mål och organisatoriska lösningar. Dessutom tenderar ramverken att fokusera på statiska, strukturella beskrivningar snarare än på dynamiska, kontextberoende processer som kan hantera den föränderliga taktiska verkligheten i militära operationer.
Det här forskningsprojektet adresserar utmaningarna genom att utveckla ett konceptuellt ramverk för design av framtida militära C2-system. I stället för att enbart fokusera på teknisk utveckling syftar ramverket till att integrera intressenters behov och operativa mål i en flexibel och strukturerad designmetod.
Projektet utgår från Design Science Research (DSR) som betonar iterativ utveckling och utvärdering av artefakter genom fem sammanlänkade faser: problemformulering, kravdefinition, artefaktdesign, demonstration av tillämpbarhet samt utvärdering av funktionalitet.
Den teoretiska grunden bygger på flera kompletterande perspektiv. Enterprise Modeling (EM), och särskilt 4EM-metoden, används för att strukturera intressenters mål och krav på ramverket. Det stärker spårbarheten och transparensen. Teoribildningen System of Systems (SoS) ger ett strukturellt perspektiv för att förstå C2-system som dynamiska system med ömsesidigt beroende av samverkande delsystem.
Forskningen bygger också på Socio-Technical Systems (STS). Teorin understryker att ett systems förmåga inte enbart beror på teknisk design, utan även på hur systemen interagerar med människor, organisationer och arbetsmetoder. Detta perspektiv bidrar till att säkerställa att designen förblir relevant i verkliga operativa sammanhang.
Projektet hämtar också inspiration från Method Engineering (ME), särskilt Situational Method Engineering (SME), för att utveckla modulära och anpassningsbara metodkomponenter. SME erbjuder ett strukturerat tillvägagångssätt för att konstruera metodkomponenter som kan skräddarsys efter olika kontexter och behov.
Slutligen vilar arbetet även på teorier om Command and Control (C2), där ledning ses som en distribuerad aktivitet som involverar människor, teknologier och organisationer i att gemensamt lösa militära problem.
I forskningens inledande faser genomfördes en fallstudie baserad på intervjuer med militära chefer, systemutvecklare och forskare för att identifiera centrala behov och utmaningar i dagens C2-utveckling. Utifrån detta formulerades ett antal övergripande mål. Målen fungerar som en bas i modelleringsarbetet och har översatts till en hierarkisk målmodell enligt 4EM-metoden.
Målmodellen kompletteras av en konceptmodell som beskriver centrala strukturer och interaktioner i C2-systemet. Tillsammans utgör de en grund för att förstå intressenters förväntningar.
I detta skede har vi tagit fram ett preliminärt designramverk som består av tre sammanhängande delar:
- En målmodell
- En konceptmodell som beskriver systemstrukturer och utvecklingsperspektiv
- Ett växande bibliotek av metodkomponenter (pågående arbete)
Metodkomponenterna är utvecklade enligt SME-principer, modulära, anpassningsbara och utformade för att kunna användas flexibelt och integreras med befintliga arkitekturramverk som NAF och DoDAF. I stället för att ersätta dessa standarder är syftet att komplettera dem genom att fylla luckor och därigenom öka deras förmåga att möta kommande utvecklingsutmaningar.
Etiska överväganden är också centrala i projektet och hanteras utifrån Anticipatory Ethics for Emerging Technologies (ATE). I takt med att C2-system i allt högre grad inkluderar AI och autonoma funktioner blir detta viktigt. Ramverket som utvecklas syftar till att proaktivt identifiera och hantera etiska risker.
Inom forskningsprojektet planerar vi att fortsätta designa metodkomponenter i linje med intressentmål och krav. Metodkomponenterna kommer att demonstreras genom workshops och scenariobaserade tillämpningar av ramverket. Utvärdering sker genom expertgranskningar och explorativa fokusgrupper, i syfte att bedöma användbarhet och anpassningsförmåga. Aktiviteterna gör det möjligt för oss att kontinuerligt förfina artefakten utifrån nya insikter och återkoppling från användare.
Sammanfattningsvis bidrar forskningen till ett pågående arbete med att stärka både den metodologiska grunden och den kontextuella relevansen för utvecklingen av militära C2-system. Genom ett holistiskt, intressentorienterat och etiskt medvetet angreppssätt syftar projektet till att möjliggöra integration av framväxande teknologier i C2-system.
Projektmedlemmar
Projektansvariga
Jan Eilert Lundberg
Doktorand
Janis Stirna
Professor, enhetschef IS
