基于DoDAF的裝備保障遠程技術支援體系結構模型研究*

邱衛(wèi)新

(駐南京地區(qū)雷達系統(tǒng)軍事代表室，南京 210037)

1 引言

隨著高新技術在軍事裝備中的廣泛應用，軍事裝備的信息化程度和科技含量的比重也不斷提高。這一方面極大地提高了裝備的作戰(zhàn)能力，但另一方面也增加了裝備的后續(xù)技術保障工作的難度。遠程技術支援是一種切實有效的裝備保障的創(chuàng)新手段。它利用強大的網(wǎng)絡通過信息的互聯(lián)互通，將各種保障資源緊密結合形成無縫鏈接的保障網(wǎng)絡，使遠在后方的技術專家能夠對前方提供直接的技術支援；通過合理使用和管理，使各種技術保障資源的效能最大化，切實提高裝備保障能力。

體系結構方法從多個角度將復雜系統(tǒng)需求進行分解，提出需要建模的內(nèi)容，使不同的使用人員關注于自己所需的內(nèi)容，促進人員間的相互溝通，有效提高系統(tǒng)的開發(fā)效率，確保系統(tǒng)設計的完整性和一致性，因而成為目前廣泛采用的對復雜系統(tǒng)進行分析建模的方法。美軍提出的國防部體系結構框架(DoDAF）是目前最為成熟的指導軍事信息系統(tǒng)體系結構開發(fā)的規(guī)范和指南。本文依照DoDAF的規(guī)范要求，對裝備保障遠程技術支援進行了分析，并從作戰(zhàn)使用角度建立了相關體系結構模型。

2 裝備保障遠程技術支援與DoDAF

2.1 裝備保障遠程技術支援

“裝備保障遠程技術支援”是指將安裝在不同裝備保障部門的遠程技術支持系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡互聯(lián)，使裝備保障技術人員可以從多個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)字化圖紙資料、工程數(shù)據(jù)、維修輔助決策信息和技術培訓等信息；通過音頻、視頻會議系統(tǒng)和數(shù)字傳輸技術，使現(xiàn)場技術人員能夠同專家進行交互通信，在裝備保障疑難問題方面得到幫助，從而有效提高現(xiàn)場技術人員的裝備保障能力［1］。

一個典型的裝備保障遠程技術的展開過程如下:首先由用戶發(fā)出遠程支援請求，幫助中心對支援請求作出響應，隨后建立支援任務，建立任務后進行分布式查詢或將任務分派到相關技術保障部門。相關技術保障部門在接收到幫助中心分派的遠程技術支援任務后，通過分析研究制定保障方案并上傳給幫助中心，由幫助中心將保障方案反饋給對應的用戶。在遠程技術支援任務實施的活動中還會出現(xiàn)以下兩種情況:

(1）專家就用戶遇到的技術保障難題直接與用戶進行溝通并進行遠程指導；

(2）多個專家之間通過會商進行遠程多方協(xié)同支援。在遠程技術支援的實施過程中需要進行全程跟蹤，任務完成后還需要對任務的完成情況作出評價。幫助中心分派任務后對各保障部門提供任務提醒服務、查看任務進程、對用戶進行回訪。在每次技術保障過程結束后需要進行評價，對取得的經(jīng)驗需要保存在技術保障知識庫中，這樣用戶在今后遇到類似的保障問題可以直接在技術保障知識庫中查詢得到幫助。

2.2 國防部體系結構框架DoDAF

體系結構是系統(tǒng)各組成單元的結構、關系以及制約它們設計的原則和指南，是系統(tǒng)人員對系統(tǒng)進行設計和實現(xiàn)的依據(jù)。體系結構設計方法是目前公認的一種重要系統(tǒng)頂層設計方法，它從多個角度全面描述系統(tǒng)，展現(xiàn)不同系統(tǒng)組成間的相互關系，幫助人們理解系統(tǒng)，促進人員間的溝通。

DoDAF 是美軍為規(guī)范其軍事信息系統(tǒng)體系結構開發(fā)而推出的一套體系結構開發(fā)規(guī)范，最早稱為C4ISR體系結構框架，是美軍國防部為了解決各軍兵種所建各類C4ISR信息系統(tǒng)之間無法互連、互通、互操作的問題而在1996年10 月提出的，后陸續(xù)改進升級，相繼推出《國防部體系結構框架》1.0、1.5和2.0 版本，目前廣泛使用的是《國防部體系結構框架》1.5 版本，其主要思想是:提出從作戰(zhàn)、系統(tǒng)和技術三種角度，采用格式化的文本和圖形(框架中稱為產(chǎn)品）完整描述軍事系統(tǒng)的作戰(zhàn)需求、系統(tǒng)總體方案和采用的技術標準。在DoDAF1.5 版本中，規(guī)定了全局視圖(AV）、作戰(zhàn)視圖(OV）、系統(tǒng)服務視圖(SV）和技術視圖(TV）共四類視圖，以及每類視圖中需要描述的內(nèi)容，DoDAF1.5 版本中將這些描述內(nèi)容稱之為產(chǎn)品，如圖1所示［2］。

圖1 DoDAF1.5 版本中的產(chǎn)品

2.3 體系結構建模方法

在DoDAF中只對體系結構建模的內(nèi)容提出了要求，卻并未硬性規(guī)定開發(fā)體系結構視圖產(chǎn)品模型的方法。目前常采用的體系結建模方法有3 種，分別是結構化建模方法、面向對象的建模方法和基于活動的建模方法。

結構化建模方法是一種較為成熟的過程驅動建模方法。它的出發(fā)點是系統(tǒng)需要執(zhí)行的功能或活動，基于功能的不斷分解得到系統(tǒng)層次結構圖。它的特點是面向數(shù)據(jù)流，自頂向下核逐步求精，通常采用IDEF0、IDEF1、E-R 圖等常用工具。結構化建模方法理論較成熟，應用廣泛，支撐產(chǎn)品和技術多。但是，在結構化建模中，體系結構包含的模型比較多，主要涉及過程或活動模型、數(shù)據(jù)模型、規(guī)則模型以及動態(tài)模型等［3］。

面向對象的建模方法起源于軟件工程領域，是一種圍繞真實世界的概念來組織模型的新的思考方式，是一種自底向上歸納和自頂向下分解相結合的方法。其特點是對問題空間進行自然分割，以更接近人類的思維方式建立問題域模型，從而使設計的系統(tǒng)盡可能直接地描述現(xiàn)實世界，通常采用統(tǒng)一建模語言(UML），但不足之處是互操作性差，設計過程中過于依賴經(jīng)驗，工程性不夠強。

基于活動的建模方法(Activity Based Methodology，簡稱ABM）最早由Steven J.R 等人提出［4］，依據(jù)是體系結構數(shù)據(jù)和產(chǎn)品中存在跨產(chǎn)品的關聯(lián)，可以自動產(chǎn)生某些體系結構產(chǎn)品。ABM 指出作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)節(jié)點、信息、角色、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)節(jié)點、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)等實體是體系結構設計的核心實體，作戰(zhàn)節(jié)點—活動—角色、系統(tǒng)功能—系統(tǒng)節(jié)點—系統(tǒng)和組織單元—角色—系統(tǒng)形成了設計體系結構的主線，其他體系結構設計內(nèi)容都必須和它們相對應。ABM 建模方法需要遵循以下5個原則:(1）作戰(zhàn)視圖中的活動、作戰(zhàn)節(jié)點、信息以及組織角色等實體和系統(tǒng)視圖中的功能、系統(tǒng)節(jié)點、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)等實體是彼此分布對稱的；(2）4個OV 產(chǎn)品和SV產(chǎn)品是完整體系結構的基本組件；(3）核心體系結構數(shù)據(jù)需要手動輸入；(4）部分產(chǎn)品自動從核心體系結構數(shù)據(jù)中生成；(5）部分產(chǎn)品會被自動補充完整(例如OV-2、SV-1），自動產(chǎn)生報告文件(OV-3、SV-6）。

3 裝備保障遠程技術支援建模

本文中采用ABM方法設計了裝備保障遠程技術體系結構作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品，建模工具選用的是由IBM 公司出品的能夠支持ABM 設計方法的System Architect(SA）軟件。具體步驟是:首先，設計作戰(zhàn)活動模型；其次根據(jù)作戰(zhàn)任務分析和作戰(zhàn)活動模型列出作戰(zhàn)節(jié)點以及執(zhí)行作戰(zhàn)活動的組織角色；再次，建立作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)節(jié)點和組織角色之間的跟蹤關系描述，生成信息交換需求描述和需求線；最后，利用開發(fā)工具自動生成作戰(zhàn)節(jié)點連接線，形成完整的作戰(zhàn)節(jié)點與連接描述，自動生成信息交換矩陣。

3.1 OV-1 高級作戰(zhàn)概念圖模型

OV-1 是對體系結構作戰(zhàn)方面能力的整體反映，通常以圖表的形式描述體系結構承擔的作戰(zhàn)任務和責任，主要的作戰(zhàn)節(jié)點分布、給出體系結構和環(huán)境以及外部系統(tǒng)間的相互作用。OV-1 可以用于確定細節(jié)討論的方向和重點，它主要的用途是方便人們之間的交流溝通，通常為高層決策者準備［5］。

圖2 高級作戰(zhàn)概念圖模型

3.2 OV-5 作戰(zhàn)活動模型

OV-5 是體系結構中最重要的模型之一，描述了在達成作戰(zhàn)任務或業(yè)務能力過程中所執(zhí)行的各種作戰(zhàn)活動，包括能力、作戰(zhàn)行動(或工作）、活動間的輸入輸出信息流、體系結構范圍以外活動之間的輸入輸出信息流等。將OV-5與OV-2 結合，可以清晰地描述活動所承擔的各項責任，揭示不必要的作戰(zhàn)行動冗余，發(fā)現(xiàn)問題和機會。OV-5分為作戰(zhàn)活動節(jié)點樹圖和作戰(zhàn)活動模型圖，前者是對活動層次的描述，而后者則具體描述活動間的信息流。

構成裝備保障遠程技術支援體系結構作戰(zhàn)活動樹圖模型的主要活動可以概括為知識庫操作、支援請求處理、支援任務實施、活動跟蹤和用戶管理5 大類，其中每類活動還可進一步細分為多個子活動，如圖3所示。

圖3 作戰(zhàn)活動節(jié)點樹圖

(1）知識庫操作

知識庫操作主要是針對用戶所遇到的裝備保障難題，用戶或幫助中心在知識庫中進行知識查詢得到解決方案，以及對知識庫進行維護、評價、導出等一系列活動。它可以進一步分解為本地知識庫查詢、分布式查詢、知識庫維護、知識評價以及知識導出等活動。

(2）支援請求處理

支援任務請求處理活動主要針對幫助中心。在接到用戶發(fā)來的支援請求后，幫助中心首先要對支援請求作出響應，隨后要建立支援任務。建立任務后要進行分布式查詢或將任務分派到相關保障部門。它可以進一步分解為支援請求響應、支援任務建立和支援任務分派等活動。

(3）支援任務實施

相關裝備保障部門在接收到幫助中心分派的支援任務后，通過分析研究制定解決方案并上傳給幫助中心，由幫助中心將該解決方案傳送至對應的發(fā)出支援請求的用戶。此外，在支援任務實施的活動中還包括以下兩種情況:相關保障部門的專家可以就用戶遇到的保障難題直接與用戶進行溝通并進行遠程指導，或者多個部門的專家之間通過會商進行遠程多方協(xié)同支援。

(4）活動跟蹤

維修遠程支援活動跟蹤主要是對支援任務的進程進行跟蹤，以及對任務完成的情況進行評價，包括幫助中心分派任務后對各保障部門的任務提醒、對任務進程的查看以及對用戶的回訪。

(5）用戶管理

用戶管理活動主要是對用戶的注冊申請、身份驗證和權限管理。限于篇幅，具體的作戰(zhàn)活動模型只列出其中部分內(nèi)容，見圖4。

圖4 作戰(zhàn)活動模型

3.3 OV-2 作戰(zhàn)節(jié)點連接描述模型

作戰(zhàn)節(jié)點是作戰(zhàn)體系結構的一個組成要素，作戰(zhàn)節(jié)點產(chǎn)生、消耗和處理信息。OV-2 是對不同作戰(zhàn)節(jié)點間信息交換需求的描述，通常采用圖表的形式。作戰(zhàn)節(jié)點間的有向箭頭稱為需求線，表示這些作戰(zhàn)節(jié)點存在信息交換需求，箭頭指向代表信息的流動方向，見圖5。由前文描述的裝備保障遠程技術支援典型展開過程可知，裝備保障遠程技術支援主要是圍繞用戶對遠程保障資源的使用，以及與異地的專家進行交流的過程而展開，主要涉及的人員和部門包括:(1）用戶，支援請求的發(fā)起者；(2）上級機關，系統(tǒng)的指揮管理者，負責管理、協(xié)調(diào)保障實施單位之間的活動；(3）幫助中心，專門受理裝備保障遠程技術支援請求的部門；(4）保障實施單位，主要是各級裝備保障部門；(5）專家。

圖5 作戰(zhàn)節(jié)點連接描述模型

3.4 OV-6c 作戰(zhàn)事件追蹤描述模型

OV-6c 對作戰(zhàn)事件進行追蹤，提供對作戰(zhàn)任務或作戰(zhàn)程序中的動態(tài)行為的描述。作戰(zhàn)程序被定義為一系列的作戰(zhàn)行動，并帶有相應的活動順序和時間特性，還應包括完成這些活動所需要的信息。OV-6c 可以對作戰(zhàn)程序中作戰(zhàn)節(jié)點間的信息交換進行時序上的檢查，確保特定作戰(zhàn)節(jié)點在正確的事件完成所賦予的作戰(zhàn)活動，見圖6。

圖6 作戰(zhàn)事件追蹤描述模型

4 結束語

裝備保障遠程技術支援是一種切實有效的裝備保障手段，可以實現(xiàn)保障資源利用的最大化，切實有效提高裝備保障水平和效率。本文應用體系結構建模方法對裝備保障遠程技術支援進行分析，并建立了模型，對于裝備保障遠程技術支援的應用和建設具有參考意義。

［1］楊德剛，李實，胡柏青，等.導航系統(tǒng)遠程維修決策支持平臺的研究［J］.聲學與電子工程，2003(3）:33-35.

［2］DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version1.5 ［R］.Washington:U.S.Department of Defense，2007.

［3］叢樹學，白弈.基于DoDAF的艦載武器系統(tǒng)體系結構建模［J］.指揮控制與仿真，2008，30(5）:23-26.

［4］Steven J R，Nicholson D，Thilenius J，et al.An Activity-Based Methodology for Development and Analysis of Integrated DoD Architectures［A］.2004 Command and Control Research and Technology Symposium［C］.The MITRE Corporation，2004.

［5］劉小海，田亞飛.C4ISR 體系結構框架及設計方法［J］.火力與指揮控制，2010(1）:6-8.