復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化基本理論研究

穆 歌， 張富雪， 郭齊勝， 馬 瑾

(1. 陸軍裝甲兵學(xué)院演訓(xùn)中心， 北京 100072； 2. 陸軍裝甲兵學(xué)院研究生大隊(duì)， 北京 100072；3. 陸軍裝甲兵學(xué)院車輛工程系， 北京 100072)

體系架構(gòu)是裝備體系發(fā)展建設(shè)的藍(lán)圖，是保證裝備體系科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。裝備體系是一類特殊的復(fù)雜巨系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息耦合度高等特征[1]。傳統(tǒng)的基于文檔的、依靠自然語言的體系設(shè)計(jì)模式已無法清楚地表達(dá)體系要素(單元、系統(tǒng))之間的復(fù)雜影響關(guān)系。為適應(yīng)裝備體系發(fā)展需求，2004年以來，美國國防部發(fā)布了國防部體系結(jié)構(gòu)框架(Department of Defense Architecture Framework，DoDAF)系列規(guī)范[2]1-56，并成功地開發(fā)了“機(jī)動作戰(zhàn)單元的系統(tǒng)族體系架構(gòu)”“全球信息柵格體系架構(gòu)”等[2]483-527，為世界各國(地區(qū))裝備體系建設(shè)提供了重要參考。目前，我軍在復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要是在借鑒外軍體系結(jié)構(gòu)框架規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合我軍特色進(jìn)行理論研究與開發(fā)設(shè)計(jì)。雖然學(xué)術(shù)研究成果較多，但較為局部、分散，缺乏系統(tǒng)性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，存在流程規(guī)范性較差、復(fù)用性較弱、開發(fā)效率較低、體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真平臺間的適應(yīng)性較差等問題，尚未形成一套完整、規(guī)范、通用的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法，特別是在工程實(shí)踐方面，缺乏適合我國國情和軍情的，用以指導(dǎo)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程實(shí)踐的方法論。因此，筆者在分析復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜性特征的基礎(chǔ)上，通過研究“過程流程化、方法模型化、手段工具化、信息數(shù)據(jù)化”的技術(shù)途徑，解決在復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中面臨的應(yīng)用理論、工作模式、技術(shù)方法等工程實(shí)踐問題，旨在為復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支持。

1 復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化理論的提出

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化主要考慮2個(gè)方面：1)復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，包括設(shè)計(jì)對象、參與人員、設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜性；2)設(shè)計(jì)工程實(shí)踐面臨的實(shí)際問題。

1.1 復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性

從設(shè)計(jì)科學(xué)的角度來看，復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)客體(設(shè)計(jì)對象)、設(shè)計(jì)主體(參與人員)、設(shè)計(jì)動作(設(shè)計(jì)過程)的知識集合[3]。因此，可從上述3個(gè)維度來分析復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，其基本框架如圖1所示。

1.1.1 設(shè)計(jì)對象的復(fù)雜性

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)對象是復(fù)雜裝備系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)、功能及其交互高度集成與協(xié)同，呈現(xiàn)出典型的復(fù)雜系統(tǒng)的特征[4],是復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜性的根源。

1) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。結(jié)構(gòu)復(fù)雜性是復(fù)雜裝備系統(tǒng)復(fù)雜性的最顯著特征。復(fù)雜裝備系統(tǒng)既可以是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的單一武器裝備(如一輛坦克、一架飛機(jī)等)，也可以是由多件或多種武器與技術(shù)裝備構(gòu)成的組合式復(fù)雜裝備系統(tǒng)[5]。不論是單一武器裝備還是組合式復(fù)雜裝備系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)、裝備并非孤立地存在，而是與其他系統(tǒng)、裝備具有特定的耦合關(guān)系，這種多邊連接關(guān)系是裝備系統(tǒng)成為復(fù)雜系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，裝備系統(tǒng)中所有這種關(guān)系的集合就構(gòu)成了復(fù)雜裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也直觀地描述了復(fù)雜裝備系統(tǒng)的存在形式。

2) 演化復(fù)雜性。復(fù)雜裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、特性、行為和功能等隨著任務(wù)的變化和時(shí)間的推移而發(fā)生變化[6]。由于復(fù)雜裝備系統(tǒng)是一個(gè)開放式的復(fù)雜系統(tǒng)[7-9]，具有多輸入、多輸出、多干擾、多變量等特點(diǎn)，其功能和結(jié)構(gòu)演化過程的不確定性更大，從而加大了其體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

1.1.2 參與人員的復(fù)雜性

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)通常由軍事作戰(zhàn)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、裝備研究等多個(gè)領(lǐng)域的人員共同完成，每個(gè)領(lǐng)域的人員只能完成其某個(gè)(某些)明確的組成部分。如：軍事作戰(zhàn)人員提出作戰(zhàn)構(gòu)想；架構(gòu)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)架構(gòu)設(shè)計(jì)；裝備研究人員參與復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)主體過程，負(fù)責(zé)能力需求分析、裝備需求分析及架構(gòu)驗(yàn)證與評估等。在復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，各領(lǐng)域的人員對復(fù)雜裝備系統(tǒng)都具有各自獨(dú)特的視角、利益和關(guān)注點(diǎn)。因此，在復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要各領(lǐng)域人員跨域溝通、協(xié)同合作，從而加大了復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性[10]。

1.1.3 設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜性

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)過程繁雜、領(lǐng)域?qū)拸V、設(shè)計(jì)方法和手段多樣，是多過程、多學(xué)科、多方法和多手段的綜合集成，也是多學(xué)科創(chuàng)新的系統(tǒng)工程，其研究領(lǐng)域涉及任務(wù)、能力、功能、技術(shù)和使用等多個(gè)方面，各方面對系統(tǒng)的研究角度差異較大，開展需求分析、需求描述、需求管理、需求建模以及驗(yàn)證與評估所采用的方法也各不相同，需要對設(shè)計(jì)過程涉及的需求數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高度的交互和共享；同時(shí)，信息流與控制流交織，需要在各環(huán)節(jié)之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，統(tǒng)籌各環(huán)節(jié)的目標(biāo)和數(shù)據(jù)需求，建立以模型和數(shù)據(jù)為核心的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方法體系，以保證設(shè)計(jì)過程的合理性和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，從而提高復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1.2 設(shè)計(jì)工程實(shí)踐面臨的實(shí)際問題

20世紀(jì)80年代，扎克曼框架[2]1-56(Zachman Framework)的提出開啟了體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法研究的新紀(jì)元。世界各國特別是以美國為代表的先進(jìn)國家開始對復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了符合本國國情的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)(如最具代表性的DoDAF)，提升了體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。但隨著基于DoDAF的體系架構(gòu)模型設(shè)計(jì)方法在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，由于思維方式、習(xí)慣等方面的差異，導(dǎo)致外軍較為先進(jìn)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法在我軍的工程實(shí)踐中出現(xiàn)了“水土不服”的問題，難以完全符合我軍工程實(shí)踐的要求，如DoDAF 2.0中的很多視圖產(chǎn)品存在不好理解、用不上等問題。

體系架構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)對象相關(guān)理論與架構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)循環(huán)迭代的過程，由于設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、領(lǐng)域?qū)拸V、方法多樣，因此對體系架構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高。目前，在工程實(shí)踐中，國內(nèi)尚未形成一套規(guī)范、完整的理論與方法體系。亟需結(jié)合復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程實(shí)踐，固化體系架構(gòu)設(shè)計(jì)知識，通過構(gòu)建頂層設(shè)計(jì)、分項(xiàng)研究、循環(huán)迭代的機(jī)制，提高體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的可實(shí)施性、可復(fù)用性和可迭代性，促進(jìn)先進(jìn)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法在我軍體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程實(shí)踐中“落地”，實(shí)現(xiàn)其“中國化”“工程化”。

2 復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化理論分析

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化理論分析主要包括相關(guān)概念、基本原理、主要特征、工作模式等，旨在系統(tǒng)地描述什么是復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化，怎樣指導(dǎo)工程實(shí)踐等問題，為復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化提供基本理論依據(jù)。

2.1 相關(guān)概念

裝備系統(tǒng)是指能完成一定的軍事任務(wù)，由相互配合的武器和技術(shù)裝備組成并具有一定作戰(zhàn)功能的有機(jī)整體。一般包括武器本身及其發(fā)射或投擲的各種運(yùn)載工具、觀瞄裝置和指揮、控制通信等技術(shù)裝備[5]。裝備體系是指由功能上相互聯(lián)系的各類、各系列裝備構(gòu)成的有機(jī)整體，通常包括戰(zhàn)斗裝備、綜合電子信息系統(tǒng)、保障裝備[11]。由于裝備體系是一類特殊的復(fù)雜巨系統(tǒng)，因此本文所研究的“復(fù)雜裝備系統(tǒng)”包括裝備系統(tǒng)和裝備體系2方面。

體系架構(gòu)是復(fù)雜系統(tǒng)的組成部分，其相互關(guān)系以及隨時(shí)間演化的結(jié)構(gòu)化過程與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化屬性相關(guān)聯(lián)[12-13]。復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)是以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求目標(biāo)為目的，綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)知識和基本規(guī)律，將分散的復(fù)雜裝備系統(tǒng)知識轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化描述的過程，簡言之，就是一個(gè)從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程，其概念模型如圖2所示。

“工程化”已在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在不同領(lǐng)域中其內(nèi)涵也各不相同?？店籟14]對“工程化”進(jìn)行了概念辨析；郭齊勝等[15]提出“工程化”是在認(rèn)識論、方法論、系統(tǒng)論、信息論、控制論與運(yùn)籌學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，是對復(fù)雜問題的規(guī)律、原則和方法的科學(xué)認(rèn)識；秦永剛[16]提出可用“工程化”反映正規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和效率。因此，從內(nèi)涵上看，“工程化”所指的“工程”具有系統(tǒng)工程的思想和方法。本文中，“工程化”是指綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程、體系工程、軟件工程、管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識，為解決復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題提供一套完整的科學(xué)方法論。

綜上所述，復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化是指以系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo)，以復(fù)雜裝備系統(tǒng)為研究對象，綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程和體系工程理論與技術(shù)、軟件工程技術(shù)以及流程優(yōu)化技術(shù)等，建立一套能夠科學(xué)、規(guī)范、完整地描述復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)的科學(xué)方法論，以實(shí)現(xiàn)過程流程化、方法模型化、手段工具化、信息數(shù)據(jù)化。其本質(zhì)就是通過一套擁有模型、工具、數(shù)據(jù)有效支撐的流程化體系架構(gòu)設(shè)計(jì)過程，最終實(shí)現(xiàn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)知識認(rèn)知與經(jīng)驗(yàn)的有效迭代。

2.2 基本原理

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化的基本原理即復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系認(rèn)知方法，其設(shè)計(jì)過程是不同設(shè)計(jì)主體(各領(lǐng)域?qū)＜摇④娛伦鲬?zhàn)人員、裝備研究人員、架構(gòu)設(shè)計(jì)人員等)之間知識流動的過程，實(shí)現(xiàn)由思維向文檔再到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化的基本原理如圖3所示?？梢钥闯觯簭?fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化是按照“查找本質(zhì)問題，剖析分解問題，構(gòu)建定性、定量模型，形成問題反饋”的過程，通過“明確目標(biāo)、確定范圍、形成初步設(shè)計(jì)方案、模型構(gòu)建、分析與評估、生成結(jié)果文件”的步驟，進(jìn)行要素分解、功能解構(gòu)，并在“問題分析域、認(rèn)知解構(gòu)域、架構(gòu)設(shè)計(jì)域”之間進(jìn)行循環(huán)迭代來實(shí)現(xiàn)的。

1) 問題分析域，包括明確目標(biāo)和確定范圍2個(gè)步驟。各領(lǐng)域?qū)＜揖C合考慮國家安全戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、裝備系統(tǒng)建設(shè)要求、技術(shù)發(fā)展趨勢等因素，采用集成研討、文獻(xiàn)調(diào)研等方法，按照復(fù)雜裝備系統(tǒng)建設(shè)要求，明確復(fù)雜裝備系統(tǒng)建設(shè)的目的和預(yù)期的用途，確定復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及相互關(guān)系，使各方建設(shè)人員在“問題分析”上對復(fù)雜裝備系統(tǒng)的描述達(dá)成一致。簡言之，問題分析域就是由識別問題到提煉出有價(jià)值的問題，使各利益攸關(guān)方達(dá)成共識的過程。

2) 認(rèn)知解構(gòu)域，是形成初步設(shè)計(jì)方案的重要步驟。其在問題分析域研究的基礎(chǔ)上，將問題逐層細(xì)化分解：軍事作戰(zhàn)人員通過設(shè)計(jì)未來戰(zhàn)爭，提出軍事需求，形成以文本為主要形式的研究報(bào)告；裝備研究人員根據(jù)軍事作戰(zhàn)人員提供的軍事需求研究報(bào)告，進(jìn)行裝備系統(tǒng)的能力需求分析、體系需求分析、裝備需求分析等，形成結(jié)構(gòu)化描述的研究報(bào)告；架構(gòu)設(shè)計(jì)人員從不同視角(如作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)任務(wù)、系統(tǒng)功能等)提出裝備系統(tǒng)體系描述所需的數(shù)據(jù)需求，完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。認(rèn)知結(jié)構(gòu)域就是將各領(lǐng)域?qū)＜业乃季S知識轉(zhuǎn)換成分項(xiàng)文檔描述，并完成架構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集的過程。

3) 架構(gòu)設(shè)計(jì)域，包括模型構(gòu)建、分析與評估、生成結(jié)果文件3個(gè)步驟。由架構(gòu)設(shè)計(jì)人員牽頭，按照體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，將采集的非結(jié)構(gòu)化文本形式的復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化架構(gòu)數(shù)據(jù)，通過建立相關(guān)分析模型，最終形成基于模型描述的復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)，為復(fù)雜裝備系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)決策提供定性、定量的模型支撐。

2.3 主要特征

實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化的目的在于探索一種將現(xiàn)有體系架構(gòu)設(shè)計(jì)知識與工程實(shí)踐有機(jī)融合的理論與方法。通過工程化的技術(shù)途徑，形成詳細(xì)、完整的設(shè)計(jì)內(nèi)容，構(gòu)建模型方法庫和架構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，以適應(yīng)設(shè)計(jì)對象的復(fù)雜性，并兼顧多方利益、便于分析評估和完成反饋迭代，提出規(guī)范的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，使各領(lǐng)域人員在統(tǒng)一的規(guī)范下完成體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工作。其主要特征如下：

1) 可實(shí)施性。通過分解工作流程，規(guī)范設(shè)計(jì)內(nèi)容，建立規(guī)范化的設(shè)計(jì)流程，明確各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法，便于經(jīng)驗(yàn)較少的架構(gòu)設(shè)計(jì)人員操作使用，實(shí)現(xiàn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的可實(shí)施性。

2) 可復(fù)用性。通過信息數(shù)據(jù)化的方法，構(gòu)建可擴(kuò)充、可修改、可再用、兼容性高的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)模型及數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)知識的整合與共享，提高體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的可復(fù)用性。

3) 可迭代性。復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化應(yīng)采用開放的、可循環(huán)迭代的設(shè)計(jì)方式，便于先進(jìn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法的修改和擴(kuò)充。同時(shí)，通過體系架構(gòu)工程化的實(shí)施形成相對固化的設(shè)計(jì)知識，便于軍事作戰(zhàn)人員、裝備研究人員、架構(gòu)設(shè)計(jì)人員繼承現(xiàn)有設(shè)計(jì)知識，從而降低設(shè)計(jì)難度、提高工作效率，使相關(guān)參與人員有更多的時(shí)間進(jìn)行科研創(chuàng)新工作，進(jìn)一步促進(jìn)復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。

2.4 工作模式

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)按照“體系化設(shè)計(jì)、工程化推進(jìn)、基線式管理”的工程實(shí)施方法，使體系建設(shè)和架構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)有序進(jìn)行，通過采用“系統(tǒng)設(shè)計(jì)線-技術(shù)分析線”的雙基線模式，如圖4所示，分工分步推進(jìn)、動態(tài)交互研究。

1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)線。主要是認(rèn)知解構(gòu)域的工作模式，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)“過程流程化”的實(shí)施，使參與架構(gòu)設(shè)計(jì)的各部門、各領(lǐng)域的人員在規(guī)范的設(shè)計(jì)流程下，明確職責(zé)分工及完成時(shí)限，實(shí)現(xiàn)從專家研討成果到建立研究文檔，最終形成體系架構(gòu)研究報(bào)告，完成復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。

2) 技術(shù)分析線。主要是架構(gòu)設(shè)計(jì)域的工作模式，裝備研究人員和架構(gòu)設(shè)計(jì)人員按照技術(shù)分析流程化的設(shè)計(jì)過程，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并分類。采用模型化的設(shè)計(jì)方法，通過架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件平臺完成體系架構(gòu)模型構(gòu)建、元素模型構(gòu)建、模型驗(yàn)證與分析，構(gòu)建定性、定量化的架構(gòu)模型體系。完成體系架構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)設(shè)計(jì)的可分析性和可復(fù)用性，為復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化迭代提供支撐。

3 復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化技術(shù)途徑

復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化技術(shù)途徑包括過程流程化、方法模型化、信息數(shù)據(jù)化、手段工具化。其中：過程流程化是前提，為整個(gè)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供規(guī)范的流程；方法模型化是關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)手段工具化理論與方法的前提，并為信息數(shù)據(jù)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；手段工具化是支撐，是方法模型化、信息數(shù)據(jù)化的實(shí)現(xiàn)手段；信息數(shù)據(jù)化是核心，是確保體系架構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一致性的根本保證。復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化各技術(shù)途徑之間的關(guān)系如圖5所示。

3.1 過程流程化

過程流程化是在系統(tǒng)工程理論的基礎(chǔ)上，通過精簡所有不必要的工作環(huán)節(jié)和內(nèi)容、合并必要的工作、合理重排程序等方式[17]，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，明確計(jì)劃制定、協(xié)同合作、進(jìn)度控制、任務(wù)分解等問題，提高設(shè)計(jì)工作效率。

3.2 方法模型化

方法模型化是采用基于模型的系統(tǒng)工程理論與方法，建立輸出與輸入、約束之間的關(guān)系[15](通常有定量和定性2種形式)，實(shí)現(xiàn)對裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)的完整描述，為后續(xù)的分析、驗(yàn)證和確認(rèn)等工作提供模型基礎(chǔ)。

3.3 手段工具化

手段工具化是在過程流程化、方法模型化的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助手段，應(yīng)用建模準(zhǔn)確地描述復(fù)雜裝備系統(tǒng)，支持體系工程過程的分析、設(shè)計(jì)、優(yōu)化、評估等活動，以滿足架構(gòu)設(shè)計(jì)人員開展架構(gòu)設(shè)計(jì)工作的工具需要。

3.4 信息數(shù)據(jù)化

信息數(shù)據(jù)化就是在各種形式的信息中，對表示實(shí)際對象的元素加以格式化和整合，通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)處理，形成包括構(gòu)成視角、描述模型及產(chǎn)品等內(nèi)容，體系架構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)體、屬性和關(guān)系，以及體系架構(gòu)內(nèi)部的數(shù)據(jù)組織。

4 結(jié)論

筆者將體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究與工程應(yīng)用實(shí)際相結(jié)合，為解決復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題提供了一種可行的方案，通過“過程流程化、方法模型化、信息數(shù)據(jù)化、手段工具化”構(gòu)建了實(shí)用性強(qiáng)的工程化關(guān)鍵技術(shù)，為復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了可實(shí)施、可復(fù)用、可迭代、科學(xué)規(guī)范的理論和方法支撐。目前，復(fù)雜裝備系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化研究還處于初級階段，還需要進(jìn)一步深入研究架構(gòu)設(shè)計(jì)工程化相關(guān)的理論與方法。