基于三階段方法的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織流程設(shè)計(jì)

曾輝，陳強(qiáng)，李小強(qiáng)，錢(qián)宗峰

（1.國(guó)防信息學(xué)院，武漢430019；2.中國(guó)電子設(shè)備系統(tǒng)工程公司研究所，北京100141；3.總參通信訓(xùn)練基地，河北宣化075100）

基于三階段方法的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織流程設(shè)計(jì)

曾輝1，3，陳強(qiáng)2，李小強(qiáng)3，錢(qián)宗峰3

（1.國(guó)防信息學(xué)院，武漢430019；2.中國(guó)電子設(shè)備系統(tǒng)工程公司研究所，北京100141；3.總參通信訓(xùn)練基地，河北宣化075100）

針對(duì)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織流程設(shè)計(jì)問(wèn)題，在分析了單重任務(wù)的三階段組織設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，提出了聯(lián)合多重任務(wù)組織流程設(shè)計(jì)方法，建立了數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織流程設(shè)計(jì)框架。通過(guò)平臺(tái)任務(wù)模型的改進(jìn)和著色決策層級(jí)樹(shù)模型的構(gòu)建，有效解決了任務(wù)–平臺(tái)配置中的平臺(tái)資源沖突，提高了數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的組織決策協(xié)作有效性及效率，在理論與實(shí)踐上對(duì)于數(shù)據(jù)鏈的組織運(yùn)用都具有一定指導(dǎo)意義。

數(shù)據(jù)鏈，多重任務(wù)，組織設(shè)計(jì)

0 引言

數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)乾F(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)斗力形成的關(guān)鍵裝備，數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的組織運(yùn)用是當(dāng)前理論研究和實(shí)踐探索的熱點(diǎn)，其中合理的組織設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)效能的發(fā)揮至關(guān)重要。關(guān)于指控組織流程設(shè)計(jì)問(wèn)題，目前Levchuk提出的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程——三階段組織設(shè)計(jì)方法［1-3］較為成熟，在此基礎(chǔ)上國(guó)內(nèi)對(duì)于指控組織設(shè)計(jì)也進(jìn)行了廣泛研究，如組織任務(wù)–平臺(tái)關(guān)系設(shè)計(jì)［4-5］、組織自適應(yīng)性及魯棒性分析［6］、組織框架設(shè)計(jì)［7］等方面。然而，這些方法難以解決在聯(lián)合作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織流程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的兩種沖突，即數(shù)據(jù)鏈平臺(tái)–任務(wù)間的配置沖突和決策者受多方管理的決策沖突。

1 三階段組織設(shè)計(jì)方法分析

三階段組織設(shè)計(jì)方法對(duì)組織流程的設(shè)計(jì)分為3個(gè)步驟，在對(duì)使命任務(wù)建模及分解的基礎(chǔ)上，首先是實(shí)現(xiàn)任務(wù)與平臺(tái)資源的配置，然后對(duì)平臺(tái)資源進(jìn)行聚類以實(shí)現(xiàn)決策實(shí)體對(duì)資源的有效控制和任務(wù)的完成，最后是對(duì)組織的決策層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以使決策實(shí)體間相互的協(xié)作得到優(yōu)化，如下頁(yè)圖1［1］。

圖1 三階段組織設(shè)計(jì)流程

任務(wù)與平臺(tái)資源的配置采用MDLS法，MDLS將問(wèn)題解決分為兩步，首先在任務(wù)列表中選擇執(zhí)行的任務(wù)，然后根據(jù)任務(wù)的資源需求選擇該任務(wù)的平臺(tái)資源組，依次循環(huán)。任務(wù)的選擇采用有利度（Weighted Length WL）算法，在所有可以執(zhí)行的任務(wù)中優(yōu)先選擇后續(xù)任務(wù)數(shù)最多的任務(wù)。平臺(tái)資源組的選擇綜合考慮完成任務(wù)的總時(shí)間最短以及分配給任務(wù)的總資源最少為目標(biāo)，生成平臺(tái)任務(wù)配置表。

平臺(tái)資源的聚類依據(jù)決策者的能力限制將平臺(tái)聚合成受決策者指控的平臺(tái)組。決策者在組織中的工作量為平臺(tái)組內(nèi)部協(xié)作和平臺(tái)組之間基于任務(wù)外部協(xié)作的加權(quán)和，聚類的過(guò)程折中考慮平臺(tái)組的規(guī)模和直接協(xié)作的最小化，最終以決策者最大協(xié)作量的最小化為目標(biāo)，生成描述任務(wù)、資源、決策者相互關(guān)系的分配表。

組織層級(jí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮最小化組織層級(jí)樹(shù)的附加協(xié)作代價(jià)。組織層級(jí)樹(shù)的協(xié)作代價(jià)為樹(shù)中節(jié)點(diǎn)間路徑通路的數(shù)量，最小化組織層級(jí)樹(shù)的附加協(xié)作代價(jià)即最小化節(jié)點(diǎn)間的間接協(xié)作量。

2 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)–任務(wù)配置

數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織流程設(shè)計(jì)的特殊性在于作戰(zhàn)指揮、情報(bào)保障和通信保障等任務(wù)的多重性。任一作戰(zhàn)任務(wù)落實(shí)到數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)可分為作戰(zhàn)指揮、情報(bào)保障和通信保障等任務(wù)，平臺(tái)資源間以及平臺(tái)資源內(nèi)在作戰(zhàn)指揮、情報(bào)保障和通信保障方面都可能存在著矛盾沖突，解決這種沖突是數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織任務(wù)平臺(tái)配置階段的主要任務(wù)。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織任務(wù)平臺(tái)配置包括任務(wù)分解、平臺(tái)分配和沖突處理，如圖2。

圖2 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織任務(wù)平臺(tái)分配流程

2.1 任務(wù)分解

任務(wù)的分解包括3個(gè)步驟，首先在對(duì)作戰(zhàn)使命進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)平臺(tái)資源能力和戰(zhàn)術(shù)需要，分解成相對(duì)獨(dú)立子任務(wù)，然后將子任務(wù)按照功能分解為作戰(zhàn)指揮、情報(bào)保障、通信保障子任務(wù)，最后對(duì)各類子任務(wù)進(jìn)行合并重組得到各類任務(wù)表。

2.2 平臺(tái)分配

根據(jù)任務(wù)的時(shí)間順序，考慮任務(wù)間的依賴關(guān)系，在可執(zhí)行的任務(wù)中采用有利度算法優(yōu)先選擇后續(xù)任務(wù)數(shù)量最多的任務(wù)。任務(wù)確定后，對(duì)于數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織的多重任務(wù)進(jìn)行各自獨(dú)立的任務(wù)平臺(tái)配置得到初始的作戰(zhàn)指揮平臺(tái)任務(wù)分配表、情報(bào)保障平臺(tái)任務(wù)分配表和通信保障平臺(tái)任務(wù)分配表。

2.3 沖突的解決

從選擇平臺(tái)資源的角度考慮，將能夠滿足任務(wù)需求的平臺(tái)資源按照被選擇性從低到高區(qū)分為可選平臺(tái)、首選平臺(tái)、必選平臺(tái)3個(gè)級(jí)別?？蛇x平臺(tái)是指所有能夠滿足任務(wù)部分或全部需求的平臺(tái)，首選平臺(tái)是指在可選平臺(tái)中分配給任務(wù)后其資源消耗比率最低的平臺(tái)，必選平臺(tái)是指任務(wù)的完成在功能和地域限制上必須選擇的平臺(tái)資源。組織設(shè)計(jì)中的平臺(tái)模型增加相對(duì)各任務(wù)的被選擇性屬性表。

平臺(tái)資源配置中的沖突有兩種情況，一種表現(xiàn)為某一平臺(tái)需要同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)時(shí)的沖突，另一種表現(xiàn)為任務(wù)中平臺(tái)本身在指控、情報(bào)、通信功能上的沖突。沖突的解決依據(jù)平臺(tái)資源在任務(wù)中被選擇性級(jí)別，平臺(tái)優(yōu)先分配到被選擇性級(jí)別高的任務(wù)中，級(jí)別相同時(shí)，平臺(tái)優(yōu)先分配給可選平臺(tái)少的任務(wù)中，最高級(jí)別必選平臺(tái)的沖突時(shí)則改變或擴(kuò)展平臺(tái)的功能屬性，如仍存在沖突而不能得出平臺(tái)-任務(wù)配置表，則應(yīng)對(duì)使命任務(wù)重新進(jìn)行子任務(wù)分解。

將數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織設(shè)計(jì)的元素任務(wù)、平臺(tái)、決策者進(jìn)行指揮、情報(bào)、通信的分類能夠深入配置沖突的細(xì)節(jié)，有利于沖突的分析解決。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織平臺(tái)資源的特殊性，以完成任務(wù)時(shí)間最短為優(yōu)化的目標(biāo)意義不大，考慮完成任務(wù)的可靠性而以任務(wù)資源滿足度最大為平臺(tái)–任務(wù)配置的優(yōu)化目標(biāo)，按照功能分類生成聯(lián)合多重平臺(tái)–任務(wù)分配表。

3 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源聚類

平臺(tái)資源的聚類實(shí)質(zhì)上是平臺(tái)資源與決策者之間的配置，在第一個(gè)階段的任務(wù)平臺(tái)配置中已經(jīng)將平臺(tái)分配到具體的任務(wù)上，平臺(tái)可能需要執(zhí)行多個(gè)不同的任務(wù)，任務(wù)也需要有不同的平臺(tái)協(xié)作來(lái)完成。由于數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)多數(shù)平臺(tái)同時(shí)具有作戰(zhàn)指揮、情報(bào)保障和通信保障等多種功能，同一數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織平臺(tái)資源可能聚類于作戰(zhàn)、情報(bào)、通信等不同的決策者，也就是同一平臺(tái)可能同時(shí)受不同的決策者管理。平臺(tái)聚類流程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織平臺(tái)聚類流程

決策者的工作負(fù)載為聚合的類內(nèi)任務(wù)數(shù)量和類間任務(wù)協(xié)作數(shù)量加權(quán)和，平臺(tái)資源的聚類按照功能在決策者的工作負(fù)載限內(nèi)將平臺(tái)聚類分配到?jīng)Q策者。聚類的過(guò)程首先從任務(wù)差異最小的平臺(tái)間開(kāi)始，以最小化決策者的最大工作負(fù)載量為優(yōu)化目標(biāo)，到聚類的數(shù)量與相關(guān)決策者的數(shù)量相匹配而停止，聚類后輸出表現(xiàn)為完整的任務(wù)、平臺(tái)、決策者的相互關(guān)系表。

4 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)決策層級(jí)樹(shù)生成

目前組織設(shè)計(jì)的扁平化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，然而對(duì)于效率極為重要的聯(lián)合作戰(zhàn)指控組織而言，組織的運(yùn)行依然表現(xiàn)為各種類型的層級(jí)網(wǎng)，在扁平化信息網(wǎng)的支撐下，層級(jí)網(wǎng)的效率以及有效性進(jìn)而有了質(zhì)的飛躍。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織以任務(wù)為核心，由平臺(tái)聚類得到的任務(wù)、平臺(tái)、決策者的相互關(guān)系表可以規(guī)劃出決策協(xié)作網(wǎng)，根據(jù)決策協(xié)作網(wǎng)中平臺(tái)、決策者以及平臺(tái)與決策者之間的協(xié)作關(guān)系構(gòu)建組織決策層級(jí)樹(shù)。組織層級(jí)樹(shù)的設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織層級(jí)樹(shù)設(shè)計(jì)流程

傳統(tǒng)的組織決策層級(jí)樹(shù)根據(jù)決策協(xié)作網(wǎng)設(shè)計(jì)生成，其結(jié)構(gòu)要求只能有單個(gè)根節(jié)點(diǎn)，除根節(jié)點(diǎn)外各節(jié)點(diǎn)都有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。根節(jié)點(diǎn)的選擇，理論上選擇能使樹(shù)的層級(jí)最少、工作負(fù)載量最小、協(xié)作數(shù)量最大的節(jié)點(diǎn)為樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，決策層級(jí)樹(shù)生成的優(yōu)化目標(biāo)是最小化決策者的間接協(xié)作量、最小化決策者的協(xié)作最大值。

在聯(lián)合作戰(zhàn)的實(shí)踐中，數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的組織決策者或平臺(tái)都存在同時(shí)受多個(gè)決策者管理的情況，只允許存在一個(gè)父節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)決策層級(jí)樹(shù)模型很難滿足實(shí)踐要求。著色層級(jí)樹(shù)模型以傳統(tǒng)層級(jí)樹(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)于不同類型的指揮決策樹(shù)枝及樹(shù)節(jié)點(diǎn)標(biāo)注不同的顏色，具有多種職能的樹(shù)枝或樹(shù)節(jié)點(diǎn)標(biāo)注為混合色，樹(shù)中根節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)決定于整個(gè)決策層級(jí)管理類型的數(shù)量即樹(shù)中顏色的種類，除不同顏色的根節(jié)點(diǎn)外，任一節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，但可以有不同顏色的多個(gè)父節(jié)點(diǎn)。

5 結(jié)論

本文以數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)組織設(shè)計(jì)資源配置中的沖突解決為切入點(diǎn)，將作戰(zhàn)任務(wù)、平臺(tái)功能、決策者類型分為作戰(zhàn)指控、情報(bào)保障、通信保障三類，結(jié)合三階段組織設(shè)計(jì)方法，通過(guò)平臺(tái)任務(wù)模型的改進(jìn)和著色決策層級(jí)樹(shù)模型的構(gòu)建，能夠有效解決任務(wù)–平臺(tái)配置中平臺(tái)資源在指控、通信、情報(bào)保障之間的沖突，生成具有多個(gè)父節(jié)點(diǎn)的決策層級(jí)樹(shù)，提高了數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的組織決策協(xié)作有效性及效率。

［1］Levchuk G M.Normative Design of Organizations-Part I：Mission Planning［J］.IEEE Transactions on Systems，Man，and Cybernetics-part A：Systems and humans，2002，32（3）：346-359.

［2］Levchuk G M.Normative Design of Organizations-Part II：Organizational Structure［J］.IEEE Transactions on Systems，Man，andCybernetics-partA：Systemsandhumans，2002，32（3）：360-375.

［3］Levchuk G M.Normative Design of Organizations-PartIII：Modeling Congruent，Robust，and Adaptive Organizations［J］.IEEE Transactions on Systems，Man，and Cybernetics-part A：Systems and Humans，2004，34（3）：337-349.

［4］陽(yáng)東升，彭小宏，張維明.C2組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):平臺(tái)-任務(wù)關(guān)系設(shè)計(jì)［J］.火力與指揮控制，2006，31（3）：9-13.

［5］楊春輝，楊建軍，胡濤.面向任務(wù)的指揮控制組織設(shè)計(jì)、建模與仿真方法［J］.火力與指揮控制，2011，36（4）：179-182.

［6］修保新，張維明.C2組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及其魯棒性、適應(yīng)性分析［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文，2006.

［7］張杰勇，姚佩陽(yáng)，孫鵬.網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)C2組織設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究［J］.電光與控制，2012，19（1）：42-45.

Design of Organization Process of Data Link Network Based on Three Phase Methodology

ZENG Hui1，3，CHEN Qiang2，LI Xiao-qiang3，QIAN Zong-feng3
（1.National Defense Information Academy，Wuhan 430019，China；
2.Institute of China Electronic System Engineering Corporation，Beijing 100141，China；
3.Communications Training Base of the General Staff Headquarters，Xuanhua 075100，China）

For the organization process of data link network，single task organization process design of based on three phase methodology is analysed，a methodology for design of multi-kind of tasks organization process is proposed，and a framework for organization process designing of data link network were presented.It eliminates the conflicts of resources allocation for tasks by improving the model of platform，and improves the effectiveness and efficiency of the coordination in organization by a coloured DM hierarchy tree.It is meaningful for instructing the application of data link in the theory and practice.

data link，multiple tasks，organization designing

E072

：A

1002-0640（2015）01-0112-03

2013-11-05

：2014-02-20

曾輝（1974-），男，江西萬(wàn)安人，博士研究生。研究方向：數(shù)據(jù)鏈。