第4卷第1期 智能系统学报 Vol 4 Na 1 2009年2月 CAA I Transactions on Intelligent Systems Feb 2009 虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 冯珊'，郭四海2周凯波 (1华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉430074,2武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070) 摘要：基于仿真的采办系统复杂性决定了它对全系统、全寿命、全方位系统管理的需求.为了开发这样一种复杂管 理系统，首先应将管理需求转换成相应的功能，使预期采办对象系统的全寿命过程得以有效实现.为此，对描述问题 域的使命空间概念模型QMMS,及对数据、信息、知识、模型进行一体化描述的可扩展标记语言ML和支持组件按需 组合型应用开发的可扩展建模与仿真框架MSF技术体系结构进行了综合论述.详细给出了QMMS的定义、意义、 形成、性能要求，并与用户空间概念模型QMUS和综合表示概念模型QMRS一起，通过软件开发过程模型SDP实现 开发与验证的方法.随后，以QMM$产生初始能力文件的过程为例进行了应用分析.在总结了已完成的各项系统前 期开发工作基础上，指出为达到可组合性需进一步研究建模与仿真的技术基础，并应将人工智能与计算智能嵌入建 模与仿真的应用系统中 关键词：复杂性：需求分析：使命空间概念模型：基于仿真的采办；决策与控制：人工智能与计算智能：可组合性 中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1673-4785(2009)01-0030-14 Technolog ical requirements for a simula tion-ba sed acqu isition system to manage all aspects of a total system's life cycle FENG Shan',GUO Si-hai2,ZHOU Kai-bo (1.Institute of Systems Engineering.Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China;2 School of Automa- tion,Wuhan University of Technobgy,Wuhan 430070,China) Abstract:This paper proposes that the complexity of a smulation-based acquisition system depends on the manage- ment requirements of total system,including all aspects of its whole life cycle To deve bp such a complex manage- ment system,the first step is to transfer the management requirements into corresponding functions,by which the targeted life cycle procedure of the whole objective system can be carried out effectively The conceptual model of m ission space (CMMS)was applied to problem area description;extensible markup language(XML)was used as a data,infomation,knowledge and model integrated descriptive standard;the extensible modeling and smulation framework (XMSF)was used for a component-based,requirements guided system.Composition styles were fully discussed The research focus was on CMMS and the paper introduces its definition,meaning,fomation,perfom- ance requirements and applications in detail Next,a conceptual model of user space (CMUS)and a conceptual model synthetic representation (CMSR),through a sofware devebpment process (SDP)model,were used along with CMMS to fom a devebpment baseline Afterwards,a case study of CMMS used for producing the initial capa- bility documentwas evaluated and conclusionsmade The technical background ofmodeling and smulaton (M&S) should be further studied for composability access and it was shown thatA I and CI capabilities should be embedded into app lied M&S systems Keywords:complexity,requirement analysis conceptual model of m ission space;smulation based acquisition; decision and control artificial Intelligence and computational intelligence;composability 军事装备建设的规模与质量历来衡量一国的国防能力，关系国之安危.现代高科技军事装备日趋复 杂多变，是一国通过多部门协作甚至国际合作综合 收稿日期：200807-10 运用各种最新科学技术获得的成果，常被认定为国 基金项目：“十一五国家部委预研资助项目(4130400501)：国家部 委预研重点基金资助项目(40A04050707):国家自然科学 家综合国力的具体体现，其重要性不言而喻，军事装 重大基金资助项目(79990580). 通信作者：冯珊.Emai止scng@mail hust edu cn 备采办概指军事装备的获得过程，为了界定论域便 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved htp://www.cnki.net
第 4卷第 1期 智 能 系 统 学 报 Vol. 4 №. 1 2009年 2月 CAA I Transactions on Intelligent System s Feb. 2009 虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 冯 珊 1 ,郭四海 1, 2 ,周凯波 1 (1. 华中科技大学 控制科学与工程系 ,湖北 武汉 430074; 2. 武汉理工大学 自动化学院 ,湖北 武汉 430070) 摘 要 :基于仿真的采办系统复杂性决定了它对全系统、全寿命、全方位系统管理的需求. 为了开发这样一种复杂管 理系统 ,首先应将管理需求转换成相应的功能 ,使预期采办对象系统的全寿命过程得以有效实现. 为此 ,对描述问题 域的使命空间概念模型 CMMS,及对数据、信息、知识、模型进行一体化描述的可扩展标记语言 XML和支持组件按需 组合型应用开发的可扩展建模与仿真框架 XMSF技术体系结构进行了综合论述. 详细给出了 CMMS的定义、意义、 形成、性能要求 ,并与用户空间概念模型 CMUS和综合表示概念模型 CMRS一起 , 通过软件开发过程模型 SDP实现 开发与验证的方法. 随后 ,以 CMMS产生初始能力文件的过程为例进行了应用分析. 在总结了已完成的各项系统前 期开发工作基础上 ,指出为达到可组合性需进一步研究建模与仿真的技术基础 ,并应将人工智能与计算智能嵌入建 模与仿真的应用系统中. 关键词 :复杂性 ;需求分析 ;使命空间概念模型 ;基于仿真的采办 ;决策与控制 ;人工智能与计算智能 ;可组合性 中图分类号 : TP391 文献标识码 : A 文章编号 : 167324785 (2009) 0120030214 Technological requirements for a simulation2based acquisition system to manage all aspects of a total system ’ s life cycle FENG Shan 1 , GUO Si2hai 1, 2 , ZHOU Kai2bo 1 (1. Institute of System s Engineering, Huazhong University of Science and Technology, W uhan 430074, China; 2. School of Automa2 tion, W uhan University of Technology, W uhan 430070, China) Abstract: This paper p roposes that the comp lexity of a simulation2based acquisition system depends on the manage2 ment requirements of total system, including all aspects of itswhole life cycle. To develop such a comp lex manage2 ment system, the first step is to transfer the management requirements into corresponding functions, by which the targeted life cycle p rocedure of the whole objective system can be carried out effectively. The concep tual model of m ission space (CMMS) was app lied to p roblem area descrip tion; extensible markup language (XML) was used as a data, information, knowledge and model integrated descrip tive standard; the extensible modeling and simulation framework (XMSF) was used for a component2based, requirements guided system. Composition styles were fully discussed. The research focuswas on CMMS and the paper introduces its definition, meaning, formation, perform2 ance requirements and app lications in detail. Next, a concep tual model of user space (CMUS) and a concep tual model synthetic rep resentation (CMSR) , through a software development p rocess (SDP) model, were used along with CMMS to form a development baseline. Afterwards, a case study of CMMS used for p roducing the initial capa2 bility documentwas evaluated and conclusionsmade. The technical background ofmodeling and simulation (M&S) should be further studied for composability access and itwas shown thatA I and C I capabilities should be embedded into app lied M&S system s. Keywords: comp lexity; requirement analysis; concep tual model of m ission space; simulation based acquisition; decision and control; artificial Intelligence and computational intelligence; composability 收稿日期 : 2008207210. 基金项目 :“十一五 ”国家部委预研资助项目 ( 4130400501 ) ;国家部 委预研重点基金资助项目 ( 40A04050707) ;国家自然科学 重大基金资助项目 (79990580). 通信作者 :冯 珊. E2mail: sfeng@mail. hust. edu. cn. 军事装备建设的规模与质量历来衡量一国的国 防能力 ,关系国之安危. 现代高科技军事装备日趋复 杂多变 ,是一国通过多部门协作甚至国际合作综合 运用各种最新科学技术获得的成果 ,常被认定为国 家综合国力的具体体现 ,其重要性不言而喻. 军事装 备采办概指军事装备的获得过程 ,为了界定论域便 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第1期 冯珊，等：虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·31· 于分析，参照英国防部国防采办手册（第5版）的定 过SBA系统中的管理策略仿真试验可给真实采办 义：国防采办是应用全系统全寿命管理方法进行 提供最优的管理解决方案.又因为两者在采办管理 国防能力的确定，并实施采购管理、保障管理和退 决策问题、决策者和决策环境上的一致性，SBA采 役处置的过程.国防能力指军费使用者或军种需要 办目标附象系统的成长过程是伴随SBA全寿命管 实现的作战效果”该定义的优点在于对装备采办 理决策过程一起发展的.一个BA项目最终获得预 的解释与我军的现行采办管理概念相吻合，而且在 期的理想目标附象系统时，也应是全寿命优化管理 定义中明确了全系统全寿命管理方法是装备采办的 基于阶段决策优化积累形成的结果.本节从采办客 固有属性.现代武器装备的高新科技含量大、复杂度 体、主体和M&S技术多侧面阐明真实采办和SBA 高、采办周期长、采办进度远赶不上作战需求和技术 的系统复杂性及相应的管理功能需求 进步的变动速度).基于仿真的采办SBA(smula~ 11采办目标附象系统复杂 tion based acquisition)应运而生，对应于真实世界的 为适应信息时代高技术战争的作战需要，采办 实物采办，称数字世界中的SBA为虚拟采办.自 目标系统多属功能、结构和行为复杂的技术密集型 1997年美国国防部建模与仿真委员会首次提出基 产品.例如需要具有精确打击、隐形、自愈、自我生存 于仿真的采办SBA概念到2006年国防部颁布“采 能力和适应各种自然人工环境的功能，其结构涉及 办建模与仿真主计划”，10年的SBA实践，已经基 机械、电子控制、液压、气动、材料、计算机软硬件多 本改变了实物采办所面临的技术困境，起到了缩短 种学科的技术类别，其行为应表现为用各种性能指 采办周期降低成本，有效规避风险.提高装备质量 标度量的整体性能，如作为飞行器的发现、跟踪和摧 的显著效果.然而，SBA面临的复杂性挑战，不仅来 毁敌方目标的能力，目标系统可以是由各种功能单 自被仿真的具体装备系统及其采办过程的固有复杂 元构成的具有独立外部行为的单一种武器装备系 性，更来自应用M&S(model&smulation)技术进行统，也包括由自治的、相互交互的、可互操作的多种 采办复杂大系统全系统、全寿命过程仿真和管理决装备集成的系统的系统SOS(system of systems).本 策时所面临的技术挑战.虽然M&S技术是决策者获 质上，SOS属不同时空和作战需求条件下可提供不 取尚未出现而当前又必须加以考虑的态势的经验和 同能力的动态多装备系统之集合.全系统管理也就 直觉的惟一手段，但因其技术水平相对于待求解的 是管理全系统的内部结构与外部功能和行为 复杂决策问题而言尚不足以单独当此重任，因此， 1.2采办过程复杂 SBA亟需全系统、全寿命、全方位优化管理支持其有 采办目标系统的全生命周期亦称全寿命周期， 效完成使命.该管理系统的建立属于时间尺度大、空 概指为响应未来作战需求而提出适用新型系统的创 间分布广、决策主体与客体关联交互多，而信息知 新要求或研发设想开始，到该新型系统停止装备使 识资源相对有限的非常复杂的问题，既涉及一些新 用或退役为止的全过程.全寿命过程常需持续数年 理论方法和技术，又要在系统规范、协议和使能工具 至数十年，包括需求定义、方案论证、技术开发与演 等多方面集成当今前沿成果.特别是采办立项前期 示、生产与部署、使用与保障、退役与处理各个特征 的需求工程中，如何将军事需求正确体现为采办目 属性不同的阶段.从采办系统工程的角度，有必要按 标系统的效能问题，一直是关注的焦点，本文试图以 具体系统特点和管理体制划分采办阶段，方便安排、 使命空间概念模型QMMS(conceptual model of m is- 组织、管理各阶段任务，制定科学的程序并实施具体 sion space)、基于可扩展标记语言ML(extensible 的工作纲要.更重要的是阶段划分有利于设定具体 markup language)和可扩展建模与仿真框架MMSF 阶段目标和阶段任务的入口和出口标准，实现渐进 (extensible modeling and smulation framework) 式开发策略和螺旋上升式技术能力增长策略，使采 术支撑，迈开SBA全寿命、全系统、全方位管理（以 办工程在低风险条件下有序完成.采办全寿命管理， 下简称三全管理)系统研究与开发的第一步 就是实现目标系统的生命周期管理，也就是全过程 分阶段优化管理 1SBA三全管理复杂性分析 1.3采办主体复杂 在采办项目范围内，以合适的逼真度和实用的 采办活动的运行管理是由政府主管部门、相关 精度在数字世界中实现采办全系统的发展或成长过 军兵种、科研院所、参与活动的企业事业单位等多层 程，即刻划采办对象系统全寿命过程，是SBA的基 次的多个机构组成的综合组织来完成的.采办管理 本任务.虚拟采办SBA是真实采办的支持系统，通 体制就体现在采办组织机构和采办运行的有机结合 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
于分析 ,参照英国防部国防采办手册 (第 5版 )的定 义 :“国防采办是应用全系统全寿命管理方法进行 国防能力的确定 ,并实施采购管理、保障管理和退 役 /处置的过程. 国防能力指军费使用者或军种需要 实现的作战效果 ”. 该定义的优点在于对装备采办 的解释与我军的现行采办管理概念相吻合 ,而且在 定义中明确了全系统全寿命管理方法是装备采办的 固有属性. 现代武器装备的高新科技含量大、复杂度 高、采办周期长、采办进度远赶不上作战需求和技术 进步的变动速度 [ 1 ] . 基于仿真的采办 SBA ( simula2 tion based acquisition)应运而生 ,对应于真实世界的 实物采办 ,称数字世界中的 SBA 为虚拟采办. 自 1997年美国国防部建模与仿真委员会首次提出基 于仿真的采办 SBA概念到 2006年国防部颁布“采 办建模与仿真主计划 ”, 10年的 SBA 实践 ,已经基 本改变了实物采办所面临的技术困境 ,起到了缩短 采办周期 ,降低成本 ,有效规避风险 ,提高装备质量 的显著效果. 然而 , SBA面临的复杂性挑战 ,不仅来 自被仿真的具体装备系统及其采办过程的固有复杂 性 ,更来自应用 M&S(model & simulation)技术进行 采办复杂大系统全系统、全寿命过程仿真和管理决 策时所面临的技术挑战. 虽然 M&S技术是决策者获 取尚未出现而当前又必须加以考虑的态势的经验和 直觉的惟一手段 ,但因其技术水平相对于待求解的 复杂决策问题而言尚不足以单独当此重任 ,因此 , SBA亟需全系统、全寿命、全方位优化管理支持其有 效完成使命. 该管理系统的建立属于时间尺度大、空 间分布广、决策主体与客体关联交互多 ,而信息 /知 识 /资源相对有限的非常复杂的问题 ,既涉及一些新 理论方法和技术 ,又要在系统规范、协议和使能工具 等多方面集成当今前沿成果. 特别是采办立项前期 的需求工程中 ,如何将军事需求正确体现为采办目 标系统的效能问题 ,一直是关注的焦点 ,本文试图以 使命空间概念模型 CMMS( concep tual model of m is2 sion space)、基于可扩展标记语言 XML ( extensible markup language)和可扩展建模与仿真框架 XMSF ( extensible modeling and simulation framework)为技 术支撑 ,迈开 SBA全寿命、全系统、全方位管理 (以 下简称三全管理 )系统研究与开发的第一步. 1 SBA三全管理复杂性分析 在采办项目范围内 ,以合适的逼真度和实用的 精度在数字世界中实现采办全系统的发展或成长过 程 ,即刻划采办对象系统全寿命过程 ,是 SBA 的基 本任务. 虚拟采办 SBA是真实采办的支持系统 ,通 过 SBA系统中的管理策略仿真试验可给真实采办 提供最优的管理解决方案. 又因为两者在采办管理 决策问题、决策者和决策环境上的一致性 , SBA采 办目标 /对象系统的成长过程是伴随 SBA全寿命管 理决策过程一起发展的. 一个 SBA项目最终获得预 期的理想目标 /对象系统时 ,也应是全寿命优化管理 基于阶段决策优化积累形成的结果. 本节从采办客 体、主体和 M&S技术多侧面阐明真实采办和 SBA 的系统复杂性及相应的管理功能需求. 1. 1 采办目标 /对象系统复杂 为适应信息时代高技术战争的作战需要 ,采办 目标系统多属功能、结构和行为复杂的技术密集型 产品. 例如需要具有精确打击、隐形、自愈、自我生存 能力和适应各种自然 /人工环境的功能 ,其结构涉及 机械、电子、控制、液压、气动、材料、计算机软硬件多 种学科的技术类别 ,其行为应表现为用各种性能指 标度量的整体性能 ,如作为飞行器的发现、跟踪和摧 毁敌方目标的能力. 目标系统可以是由各种功能单 元构成的具有独立外部行为的单一种武器装备系 统 ,也包括由自治的、相互交互的、可互操作的多种 装备集成的系统的系统 SOS( system of system s). 本 质上 , SOS属不同时空和作战需求条件下可提供不 同能力的动态多装备系统之集合. 全系统管理也就 是管理全系统的内部结构与外部功能和行为. 1. 2 采办过程复杂 采办目标系统的全生命周期亦称全寿命周期 , 概指为响应未来作战需求而提出适用新型系统的创 新要求或研发设想开始 ,到该新型系统停止装备使 用或退役为止的全过程. 全寿命过程常需持续数年 至数十年 ,包括需求定义、方案论证、技术开发与演 示、生产与部署、使用与保障、退役与处理各个特征 属性不同的阶段. 从采办系统工程的角度 ,有必要按 具体系统特点和管理体制划分采办阶段 ,方便安排、 组织、管理各阶段任务 ,制定科学的程序并实施具体 的工作纲要. 更重要的是阶段划分有利于设定具体 阶段目标和阶段任务的入口和出口标准 ,实现渐进 式开发策略和螺旋上升式技术能力增长策略 ,使采 办工程在低风险条件下有序完成. 采办全寿命管理 , 就是实现目标系统的生命周期管理 ,也就是全过程 分阶段优化管理. 1. 3 采办主体复杂 采办活动的运行管理是由政府主管部门、相关 军兵种、科研院所、参与活动的企业事业单位等多层 次的多个机构组成的综合组织来完成的. 采办管理 体制就体现在采办组织机构和采办运行的有机结合 第 1期 冯 珊 ,等 :虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·31· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
·32 智能系统学报 第4卷 上.其中既包含内部组织的人员间的责权分工、相互 种决策资源，分处各地的决策者在网上同步或异步 合作与配合，也包括内部与外部环境有制约的协调 完成决策，所以它是分布决策方式.又如采办周期长 关系等.由于各采办参与主体在不同采办阶段的角 导致的技术风险，需通过分时序阶段决策来降低，以 色重要性不同，在制定具体决策时，常处于合作、竞 保证采办到该时段的成熟技术，并达到阶段出口目 争乃至冲突相交织的状态.冲突是管理决策面临的 标要求，但同时保证阶段间系统行为的连贯性，所以 客观环境，而总体利益和目标的一致又使合作成为 它支持动态优化决策.然而，单一的动态规划和多人 解决冲突获取一致性决策的有效方法.在全寿命管 多目标决策模型都不适用.另外，阶段决策目标是总 理决策过程中，不失时机地保持各采办参与主体行 目标体系下的综合目标，各种子目标间还存在着纵 为的目标一致性是获取高效率采办的关键.我国采 向和横向的联系等，这些复杂性都不是传统MS/ 办主管部门倡导在采办全系统、全寿命管理原则上 DSS/ERP和已有运筹学工具己经具有的性能.另 增加全方位管理，总称三全管理.主要在于强调发挥 外，系统决策主体，需要在各个决策节点上，都能方 各决策主体的主动性和行为协调一致性，以保证最 便地获得己经嵌入系统管理流程中的决策支持技 优采办策略的实施.实施强有力的监管控制机制是 术.所以，从决策视图看，决策流程提供的决策支持 成功采办的保证，世界各国多采取统一指挥、集中监 功能，应是实时按需调用功能组件灵活组合而成的， 控、分散决策的采办策略，我国也不例外 是工作系统嵌入式的支持方法B1.据此，SBA三全 1.4SBA的综合复杂性 管理软件系统应设计为网络环境下基于Web组件 现实世界采办系统的复杂性必然导致SBA系 的体系结构，以满足按管理决策需求由组件链接实 统的复杂性.在数字世界中，基于M&S技术本质再 现具体的功能流程的要求 现实际采办过程，是用复杂模型系统模拟实际采办 22综合优化管理快策功能的使能技术 复杂大系统，是用一种SOS解释描述和模拟另一种 在1.1小节已阐明的系统复杂性中，还说明复 SOS的仿真试验.这是一项十分复杂的任务，既涉及 杂装备体系中整体系统性的重要性，如SS是按作 一些理论方法问题，又要突破一些关键技术，还要关 战需求动态组合的能力系统，这个能力系统的战斗 注规范、协议和多种工具的突破性进展.进入21世 力发挥就取决于其外部行为表现的整体性.整体性 纪后，SBA系统体系结构己经由集中式、封闭式发展 的获得又基于多重一体化技术管理手段，如CSR 到分布式、开放式和交互式，并期望构成可互操作、 系统中信息系统与主战武器装备系统的一体化，将 可重用、可移植、可拓展及具有强交互能力的对等式 作战人员、作战平台和装备系统纳入统一网络系统 协同仿真体系结构，但其中有不少关键技术仍在攻 环境等，本节讨论拟试用的促进达到一体化管理的 关中.为了发挥BA对真实采办的有效支持作用， 基本使能技术 在采办应用开发中，应强化控制与决策理论、方法与 221促进M&S技术网络化的使能技术 技术，并将之嵌入SBA工作系统作为有机组成部 2000年以后，基于M&S与Web/MML技术的结 分21.用软科学弱方法与M&S技术互补的解题策 合，促进了MSF技术的形成.由于MSF体系结构 略，是一种可行的选择 所具备的使M&S技术网络化的优点和在可组合性 方面的创意和功能，提供了解决SBA复杂工程技术 2 SBA三全管理的功能需求分析 问题的多种可能性，.如可以设计具体模型仿真 21多人多目标分布式动态优化决策功能 应用软件的包装器，使之兼具语法可组合和语义可 根据1.1~1.4小节阐述的复杂性，相应的SBA 组合的功能，成为在网上可以重新按需配置的计算 全系统、全寿命、全方位管理决策是一套复杂的决策 单元，达到按需构建组合件的目标.但只有形式化方 功能体系，是和现存的任何一种管理信息系统MS 法没有基本理论的支持模型与仿真的可重用和可 (management infomation system)、决策支持系统DSS 互操作性问题还是不能彻底解决的.为了迎接更高 (decision support system)执行信息系统ES(execu- 复杂度仿真的挑战，必须研究模型抽象描述，快速建 tive infomation system)乃至企业资源规划系统ERP 模、柔性组合和自动部署的仿真方法论及使能技术 (enterprise resource planning)不同的综合管理决策 工具 系统.例如，就决策主体而言，它既支持高层领导或 222评估时空和逻辑的一致性的支持工具 一般采办人员的个人决策，也支持组织机构决策和 SBA及SBA三全管理系统是在数字世界中再 委员会式多人研讨决策.它可以运用网络分布的各 现真实世界采办及其管理活动的复杂模型体系行为 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.net
上. 其中既包含内部组织的人员间的责权分工、相互 合作与配合 ,也包括内部与外部环境有制约的协调 关系等. 由于各采办参与主体在不同采办阶段的角 色重要性不同 ,在制定具体决策时 ,常处于合作、竞 争乃至冲突相交织的状态. 冲突是管理决策面临的 客观环境 ,而总体利益和目标的一致又使合作成为 解决冲突获取一致性决策的有效方法. 在全寿命管 理决策过程中 ,不失时机地保持各采办参与主体行 为的目标一致性是获取高效率采办的关键. 我国采 办主管部门倡导在采办全系统、全寿命管理原则上 增加全方位管理 ,总称三全管理. 主要在于强调发挥 各决策主体的主动性和行为协调一致性 ,以保证最 优采办策略的实施. 实施强有力的监管控制机制是 成功采办的保证 ,世界各国多采取统一指挥、集中监 控、分散决策的采办策略 ,我国也不例外. 1. 4 SBA的综合复杂性 现实世界采办系统的复杂性必然导致 SBA 系 统的复杂性. 在数字世界中 ,基于 M&S技术本质再 现实际采办过程 ,是用复杂模型系统模拟实际采办 复杂大系统 ,是用一种 SOS解释描述和模拟另一种 SOS的仿真试验. 这是一项十分复杂的任务 ,既涉及 一些理论方法问题 ,又要突破一些关键技术 ,还要关 注规范、协议和多种工具的突破性进展. 进入 21世 纪后 , SBA系统体系结构已经由集中式、封闭式发展 到分布式、开放式和交互式 ,并期望构成可互操作、 可重用、可移植、可拓展及具有强交互能力的对等式 协同仿真体系结构 ,但其中有不少关键技术仍在攻 关中. 为了发挥 SBA对真实采办的有效支持作用 , 在采办应用开发中 ,应强化控制与决策理论、方法与 技术 ,并将之嵌入 SBA 工作系统作为有机组成部 分 [ 2 ] . 用软科学、弱方法与 M&S技术互补的解题策 略 ,是一种可行的选择. 2 SBA三全管理的功能需求分析 2. 1 多人多目标分布式动态优化决策功能 根据 1. 1～1. 4小节阐述的复杂性 ,相应的 SBA 全系统、全寿命、全方位管理决策是一套复杂的决策 功能体系 ,是和现存的任何一种管理信息系统 M IS (management information system)、决策支持系统 DSS ( decision support system)、执行信息系统 EIS( execu2 tive information system)乃至企业资源规划系统 ERP ( enterp rise resource p lanning)不同的综合管理决策 系统. 例如 ,就决策主体而言 ,它既支持高层领导或 一般采办人员的个人决策 ,也支持组织机构决策和 委员会式多人研讨决策. 它可以运用网络分布的各 种决策资源 ,分处各地的决策者在网上同步或异步 完成决策 ,所以它是分布决策方式. 又如采办周期长 导致的技术风险 ,需通过分时序阶段决策来降低 ,以 保证采办到该时段的成熟技术 ,并达到阶段出口目 标要求 ,但同时保证阶段间系统行为的连贯性 ,所以 它支持动态优化决策. 然而 ,单一的动态规划和多人 多目标决策模型都不适用. 另外 ,阶段决策目标是总 目标体系下的综合目标 ,各种子目标间还存在着纵 向和横向的联系等 ,这些复杂性都不是传统 M IS/ DSS/ERP和已有运筹学工具已经具有的性能. 另 外 ,系统决策主体 ,需要在各个决策节点上 ,都能方 便地获得已经嵌入系统管理流程中的决策支持技 术. 所以 ,从决策视图看 ,决策流程提供的决策支持 功能 ,应是实时按需调用功能组件灵活组合而成的 , 是工作系统嵌入式的支持方法 [ 3 ] . 据此 , SBA 三全 管理软件系统应设计为网络环境下基于 W eb组件 的体系结构 ,以满足按管理决策需求由组件链接实 现具体的功能流程的要求. 2. 2 综合优化管理决策功能的使能技术 在 1. 1小节已阐明的系统复杂性中 ,还说明复 杂装备体系中整体系统性的重要性 ,如 SOS是按作 战需求动态组合的能力系统 ,这个能力系统的战斗 力发挥就取决于其外部行为表现的整体性. 整体性 的获得又基于多重一体化技术管理手段 ,如 C 4 ISR 系统中信息系统与主战武器装备系统的一体化 ,将 作战人员、作战平台和装备系统纳入统一网络系统 环境等 ,本节讨论拟试用的促进达到一体化管理的 基本使能技术. 2. 2. 1 促进 M&S技术网络化的使能技术 2000年以后 ,基于 M&S与 W eb /XML技术的结 合 ,促进了 XMSF技术的形成. 由于 XMSF体系结构 所具备的使 M&S技术网络化的优点和在可组合性 方面的创意和功能 ,提供了解决 SBA复杂工程技术 问题的多种可能性 [ 4 ] . 如可以设计具体模型 /仿真 应用软件的包装器 ,使之兼具语法可组合和语义可 组合的功能 ,成为在网上可以重新按需配置的计算 单元 ,达到按需构建组合件的目标. 但只有形式化方 法 ,没有基本理论的支持 ,模型与仿真的可重用和可 互操作性问题还是不能彻底解决的. 为了迎接更高 复杂度仿真的挑战 ,必须研究模型抽象描述 ,快速建 模、柔性组合和自动部署的仿真方法论及使能技术 工具. 2. 2. 2 评估时空和逻辑的一致性的支持工具 SBA及 SBA三全管理系统是在数字世界中再 现真实世界采办及其管理活动的复杂模型体系行为 ·32· 智 能 系 统 学 报 第 4卷 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第1期 冯珊，等：虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·33。 仿真系统.在过程仿真中要求仿真对象的状态和行 知模型开始，通过仿真迭代循环、渐次逼近的问题求 为必须和实际对象的状态和行为保持所需的一致 解弱方法应经常使用：又由于外部影响因素的不确 性.当目标系统尚未物理实现时，如何检验和评估仿 定，动态适应性建模方法与技术也是必要的手 真过程行为符合客观世界的时序和因果关系，这些 段56).例如图1表明渐进式采办策略中，合理划分 一致性要求应如何掌握尚未形成实用的技术标准， 采办阶段，设置阶段性的能力增长目标，使技术按阶 这些都是SBA研究中值得重视的基本技术问题. 段呈螺旋上升态势，并分段实现具体性能指标和放 23在不确知和不确定条件下进行决策 行出口标准.这样采办的成功取决于始终如一地和 上述复杂性要求在实施SBA工程中，始终以决 不断的确定军事需求和技术成熟度，争取当期以成 策与控制手段保证基于各个基本采办流程的优化决 熟技术达到阶段出口标准.再由之促使装备研制与 策自底向上逐级促使上层节点目标的优化.但由于 生产稳步前进并逐步实现装备能力递增.相应的决 军事需求变动导致目标体系不确知，所以从初始认 策仿真工具系统由图示的功能组件组合而成， 再分析 再设计 再决策 再执行 入口 处理需求 流程设计 想定产生 仿真执行 检测结果出口 标淮 问题P 机制M 决策D 仿真S 鉴别T 标准 认识 方案 选择 实验 测试 图1采办阶段决策仿真执行过程示意图 Fig 1 Smulation executing of the acquisition stage decision making 24模型与信息的一体化表征 和QM都不是通用术语.本节分定义、意义、性能要 SBA的本质在于利用模型系统的运行来考察实 求等方面论述 际采办过程，模型的准确性是仿真的质量保证.而 3.1定义 SBA的表达对象种类繁多又各处于不同空间节点 概念模型QM对一种具体仿真模型的非软件式 上，各自描述不同的实体，但却要求模型概念一致， 一致性描述通过采用独立于任何仿真实现的语法、 信息相容等.在采办全寿命周期内，各采办主体，不 语义或图表等工具，说明该仿真模型表征什么和如 论其组织归属、角色和专业归属如何，对同一事件/何表征.概念模型为仿真模型的开发奠定基础，由之 客体，有一致理解，必须基于共享信息数据知识， 确定仿真什么和如何进行仿真，用以缩小问题和题 按同一规范下的结构化描述.而对整个采办对象系 解之间的概念差距，为问题的解决和系统的研制提 统及其构成部分则应按统一的综合结构化规范描述 供一致性基础，是一切系统开发的起点[割 模型来理解其结构归属和演化过程.前者由基于 使命空间概念模型QMMS用于复杂大型军事 ML信息交换与集成支持环境与工具承担，后者由 仿真系统的分析阶段，常是多个概念模型的集合，除 使命空间概念模型QMMS完成.与面向仿真开发的 了具备QM的描述特质外，被认为是现实世界最初 体系结构MMSF一起构成面向SBA分析、设计与仿 抽象和高层元模型.它的建立与特定的军事使命范 真应用系统开发的基本支撑技术 围有关，它与用户空间概念模型QMUS(concep tual 3使命空间概念模型与概念模型 model of user space)和综合表示概念模型QMSR (concep tual model of synthetic representations)一起称 在建模与仿真技术领域，概念模型QM(concep- 作支持性概念模型 tual model)是通用术语，通常指仿真建模前的技术 复杂大型装备虚拟采办系统三全管理系统研发 准备工作，包括自然语言表述的模型需求，将之结构 过程中，称全系统顶层概念模型为使命空间概念模 化，再进而形式化表述为概念模型.而使命空间概念 型QMMS它独立于SBA的具体仿真实现，并由多 模型却是军用建模与仿真技术领域的专用术语，特 个概念模型QMs(conceptual models)构成.它根据用 指基于高层体系结构的仿真开发中对被仿真的系统 户空间概念模型给出的用户需求，采集信息，进行数 全局的宏观抽象表征，该表征与系统实现无关). 据形式化处理和各QMs建模等，进而构建系统全局 本文的主题是军事装备采办，因此，以下所论QMS 概念或设想，重点在于明确军事采办使命.而用户空 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
仿真系统. 在过程仿真中要求仿真对象的状态和行 为必须和实际对象的状态和行为保持所需的一致 性. 当目标系统尚未物理实现时 ,如何检验和评估仿 真过程行为符合客观世界的时序和因果关系 ,这些 一致性要求应如何掌握 ,尚未形成实用的技术标准 , 这些都是 SBA研究中值得重视的基本技术问题. 2. 3 在不确知和不确定条件下进行决策 上述复杂性要求在实施 SBA工程中 ,始终以决 策与控制手段保证基于各个基本采办流程的优化决 策自底向上逐级促使上层节点目标的优化. 但由于 军事需求变动导致目标体系不确知 ,所以从初始认 知模型开始 ,通过仿真迭代循环、渐次逼近的问题求 解弱方法应经常使用 ;又由于外部影响因素的不确 定 ,动态适应性建模方法与技术也是必要的手 段 [ 526 ] . 例如图 1表明渐进式采办策略中 ,合理划分 采办阶段 ,设置阶段性的能力增长目标 ,使技术按阶 段呈螺旋上升态势 ,并分段实现具体性能指标和放 行出口标准. 这样采办的成功取决于始终如一地和 不断的确定军事需求和技术成熟度 ,争取当期以成 熟技术达到阶段出口标准. 再由之促使装备研制与 生产稳步前进并逐步实现装备能力递增. 相应的决 策仿真工具系统由图示的功能组件组合而成. 图 1 采办阶段决策仿真执行过程示意图 Fig. 1 Simulation executing of the acquisition stage decision making 2. 4 模型与信息的一体化表征 SBA的本质在于利用模型系统的运行来考察实 际采办过程 ,模型的准确性是仿真的质量保证. 而 SBA的表达对象种类繁多又各处于不同空间节点 上 ,各自描述不同的实体 ,但却要求模型概念一致 , 信息相容等. 在采办全寿命周期内 ,各采办主体 ,不 论其组织归属、角色和专业归属如何 ,对同一事件 / 客体 ,有一致理解 ,必须基于共享信息 /数据 /知识 , 按同一规范下的结构化描述. 而对整个采办对象系 统及其构成部分则应按统一的综合结构化规范描述 模型来理解其结构归属和演化过程. 前者由基于 XML信息交换与集成支持环境与工具承担 ,后者由 使命空间概念模型 CMMS完成. 与面向仿真开发的 体系结构 XMSF一起构成面向 SBA分析、设计与仿 真应用系统开发的基本支撑技术. 3 使命空间概念模型与概念模型 在建模与仿真技术领域 ,概念模型 CM ( concep2 tual model)是通用术语 ,通常指仿真建模前的技术 准备工作 ,包括自然语言表述的模型需求 ,将之结构 化 ,再进而形式化表述为概念模型. 而使命空间概念 模型却是军用建模与仿真技术领域的专用术语 ,特 指基于高层体系结构的仿真开发中对被仿真的系统 全局的宏观抽象表征 ,该表征与系统实现无关 [ 7 ] . 本文的主题是军事装备采办 ,因此 ,以下所论 CMMS 和 CM都不是通用术语. 本节分定义、意义、性能要 求等方面论述. 3. 1 定义 概念模型 CM对一种具体仿真模型的非软件式 一致性描述 ,通过采用独立于任何仿真实现的语法、 语义或图表等工具 ,说明该仿真模型表征什么和如 何表征. 概念模型为仿真模型的开发奠定基础 ,由之 确定仿真什么和如何进行仿真 ,用以缩小问题和题 解之间的概念差距 ,为问题的解决和系统的研制提 供一致性基础 ,是一切系统开发的起点 [ 8 ] . 使命空间概念模型 CMMS用于复杂大型军事 仿真系统的分析阶段 ,常是多个概念模型的集合 ,除 了具备 CM的描述特质外 ,被认为是现实世界最初 抽象和高层元模型. 它的建立与特定的军事使命范 围有关 ,它与用户空间概念模型 CMUS ( concep tual model of user space )和综合表示概念模型 CMSR ( concep tualmodel of synthetic rep resentations)一起称 作支持性概念模型. 复杂大型装备虚拟采办系统三全管理系统研发 过程中 ,称全系统顶层概念模型为使命空间概念模 型 CMMS. 它独立于 SBA 的具体仿真实现 ,并由多 个概念模型 CM s( concep tual models)构成. 它根据用 户空间概念模型给出的用户需求 ,采集信息 ,进行数 据形式化处理和各 CM s建模等 ,进而构建系统全局 概念或设想 ,重点在于明确军事采办使命. 而用户空 第 1期 冯 珊 ,等 :虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·33· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
·34· 智能系统学报 第4卷 间概念模型QMUS,主要描述用户的各种需求，包括 在QMUS,QMMS和QMSR支持下，产生描述各具体 系统子系统规范SSS(system/subsystem specifica~ 任务实例的功能概念模型FQMs(function conceptual tion),接口需求规范RS(interface requirements pec- models)和相应的实例仿真概念模型SQMs(smula- ification),软件需求规范SRS(sofwware requirements tion conceptual models),再根据具体FCM建立对象 pec ification)等.完备的QMUS是构建CMMS的先 模型FOM和相应的仿真对象模型SOM及对象实现 决条件，如它按用户需求定义了QMMS的仿真范围 模型DM(mp lementation object model).如图2所 (scope)、逼真度(fidelity)和分辨率(resolution).而 示，开发工作顺序为QMUS→QMS→QMSR→FQM 这些定义对QMSR也是必要的，QMSR为QMMS引 一→FOM→SOM→DM这是以功能实例概念模型为 导的系统开发中的各QMs提供综合表示支持，包括 主创建仿真对象模型的情况.若以仿真概念模型修 算法、公式和其他科学技术基础知识等，作为QMMS 正功能对象模型，则SDP模型的工作顺序将是 描述模型中知识层面的补充.据此，以集合结构化描 QMUS·QMMS→OMSR→SOM·DM→SOM→ 述所述概念模型的内涵及其间关联： FQM→DM 1)CMMS(CMs,CMUS,CMSR,etc); 0 CMUS CMMS CMSR 2)Cs(Entity,Actions,Process,Tasks,Interac- tion,Enviromment): 3)CMUS(SSS.RS,SRS,Scope,fidelity,resolu- FCMs FCM SCMs SCMs tion): 4)CMSR (A lgorithm,Fommula,Knowledge,etc). FOMs SOM IOMs 3.2意义 QMMS是一种鸟瞰全局的任务顶层抽象描述 图2SBA模型的软件开发过程 可以由许多子系统概念模型组成，从系统仿真实现 Fig 2 Software development process of SBA model 视图，QMMS是SBA采办对象系统的全局粗粒度模 34SBA三全管理系统中QMMS的作用 型或顶层模型.从SBA全寿命全系统、全方位管理 1)使命和共识基础.展示采办主持者（里程碑 视图，它是决策问题层次结构化的总描述，它的意义 决策者)在理解和分析军事战略的作战能力需求基 表现在3个方面： 础上所提出的功能解决方案与实施方略.并给出采 1)从系统仿真开发的角度，QMs和QMMS引导 办任务全寿命、全系统全方位管理的概念定义，作为 具体建模的作用，为系统开发作构思准备 采办参与者对使命概念模型QMs元模型和模型管 2)从问题求解的视角，在系统分析阶段，研究 理理解和共识的基础， 者主要面对问题空间”，所建对象系统的模型是通 2)概念模型的元模型.各概念模型QMs以实 用视图的概念模型.复杂系统的构思用单一概念模 体、动作过程、任务、交互条件、环境因素等作统一 型不足以概括全局，使命空间概念模型就起到表征 结构化描述，这种描述亦称元模型，各描述因素解释 系统全局的作用」 如下： 3)QMMS、QMUS、CMSR是应用软件系统设计 a)实体(Entity):包括系统中涉及的各类实体， 与开发的权威依据，是已知需求的表述，也是问题求 包括人员组织结构、装备及其组成部分、信息及其 解的己知条件和约束条件，题解的产生从这里开始， 它资源 如据以产生需求向功能转换的任务功能概念模型 b)动作(Actons):不可再分的实体行为 FQM(function conceptual model))和任务仿真概念模 c)过程(Process):相关联的动作集合 型SCM(smulation concep tual model)乃至基于FQM d)任务Mission./Tasks).任务定义为旨在完成 和SQM迈向具体系统建模与仿真对象模型FOM 特定目标的多个过程序列，有初始（入口）条件和终 function object model)SOM siulation object 结（出口）条件，并可测量验证.过程组合称任务，一 mode)的实现」 项复杂系统的采办总任务亦称使命(M isson),可按 3.3软件开发过程模型SDP 时序分为阶段，各阶段又可分解为多个具体任务称 SBA及其三全管理系统，作为复杂应用软件系 Tasks 统，其各组分软件开发过程分别用具体的S①P(0ft e)交互条件(Interact conditions).指QM与QM ware development process)模型表述.其过程简述为： 间或与QMS间的相互作用. 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
间概念模型 CMUS,主要描述用户的各种需求 ,包括 系统 /子系统规范 SSS ( system /subsystem specifica2 tion) ,接口需求规范 IRS( interface requirements spec2 ification) ,软件需求规范 SRS ( software requirements specification)等. 完备的 CMUS是构建 CMMS的先 决条件 ,如它按用户需求定义了 CMMS的仿真范围 ( scope)、逼真度 ( fidelity)和分辨率 ( resolution). 而 这些定义对 CMSR也是必要的 , CMSR为 CMMS引 导的系统开发中的各 CM s提供综合表示支持 ,包括 算法、公式和其他科学技术基础知识等 ,作为 CMMS 描述模型中知识层面的补充. 据此 ,以集合结构化描 述所述概念模型的内涵及其间关联 : 1) CMMS(CM s, CMUS, CMSR, etc) ; 2) CM s ( Entity, Actions, Process, Tasks, Interac2 tion, Environment) ; 3) CMUS(SSS, IRS, SRS, Scope, fidelity, resolu2 tion) ; 4) CMSR (A lgorithm, Formula, Knowledge, etc). 3. 2 意义 CMMS是一种鸟瞰全局的任务顶层抽象描述 , 可以由许多子系统概念模型组成 ,从系统仿真实现 视图 , CMMS是 SBA采办对象系统的全局粗粒度模 型或顶层模型. 从 SBA全寿命、全系统、全方位管理 视图 ,它是决策问题层次结构化的总描述 ,它的意义 表现在 3个方面 : 1)从系统仿真开发的角度 , CM s和 CMMS引导 具体建模的作用 ,为系统开发作构思准备. 2)从问题求解的视角 ,在系统分析阶段 ,研究 者主要面对“问题空间 ”,所建对象系统的模型是通 用视图的概念模型. 复杂系统的构思用单一概念模 型不足以概括全局 ,使命空间概念模型就起到表征 系统全局的作用. 3) CMMS、CMUS、CMSR 是应用软件系统设计 与开发的权威依据 ,是已知需求的表述 ,也是问题求 解的已知条件和约束条件 ,题解的产生从这里开始. 如据以产生需求向功能转换的任务功能概念模型 FCM (function concep tual model)和任务仿真概念模 型 SCM ( simulation concep tual model)乃至基于 FCM 和 SCM迈向具体系统建模与仿真对象模型 FOM ( function object model) 和 SOM ( simulation object model)的实现. 3. 3 软件开发过程模型 SDP SBA及其三全管理系统 ,作为复杂应用软件系 统 ,其各组分软件开发过程分别用具体的 SDP( soft2 ware development p rocess)模型表述. 其过程简述为 : 在 CMUS, CMMS和 CMSR支持下 ,产生描述各具体 任务实例的功能概念模型 FCM s( function concep tual models)和相应的实例仿真概念模型 SCM s( simula2 tion concep tual models) ,再根据具体 FCM建立对象 模型 FOM和相应的仿真对象模型 SOM及对象实现 模型 IOM ( imp lementation object model). 如图 2 所 示 ,开发工作顺序为 CMUS→CMMS→CMSR →FCM →FOM→SOM → IOM. 这是以功能实例概念模型为 主创建仿真对象模型的情况. 若以仿真概念模型修 正功能对象模型 ,则 SDP 模型的工作顺序将是 CMUS→ CMMS → CMSR → SCM → IOM → SOM → FCM→IOM. 图 2 SBA模型的软件开发过程 Fig. 2 Software development p rocess of SBA model 3. 4 SBA三全管理系统中 CMMS的作用 1)使命和共识基础. 展示采办主持者 (里程碑 决策者 )在理解和分析军事战略的作战能力需求基 础上所提出的功能解决方案与实施方略. 并给出采 办任务全寿命、全系统全方位管理的概念定义 ,作为 采办参与者对使命概念模型 CM s元模型和模型管 理理解和共识的基础. 2)概念模型的元模型. 各概念模型 CM s以实 体、动作、过程、任务、交互条件、环境因素等作统一 结构化描述 ,这种描述亦称元模型 ,各描述因素解释 如下 : a)实体 (Entity) :包括系统中涉及的各类实体 , 包括人员、组织结构、装备及其组成部分、信息及其 它资源. b)动作 (Actions) :不可再分的实体行为. c)过程 (Process) :相关联的动作集合. d)任务 (M ission /Tasks). 任务定义为旨在完成 特定目标的多个过程序列 ,有初始 (入口 )条件和终 结 (出口 )条件 ,并可测量验证. 过程组合称任务 ,一 项复杂系统的采办总任务亦称使命 (M ission) ,可按 时序分为阶段 ,各阶段又可分解为多个具体任务称 Tasks. e)交互条件 ( Interact conditions). 指 CM 与 CM 间或与 CMMS间的相互作用. ·34· 智 能 系 统 学 报 第 4卷 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第1期 冯珊，等：虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·35. )环境因素(Environment facors)).指作为行为 务仿真对象输入输出、内容、仿真建模的假设和简 主体QMMS或QMs自身以外的部分. 化程度等.QMS应作为权威技术档案文件的组成 g)任务分解应用编码(Tasks code).保证每个 部分备查.决策可溯性指采办过程中，任一系统构成 模型和对应的实体的惟一性， 部分的现状，都可以追溯到其生命周期和归属.这一 3)寿命周期阶段划分.明确采办总任务或使命 点在关键决策点对系统进行校核、验证与确认 Mission)由多个完成特定目标的过程序列（阶段） VV&A verification,validation and accreditation), 构成，每个过程阶段可分解为多个子任务(Tasks), 尤为重要 如图3所示 2)进行一致性分析的依据.采办属知识创新过 总任务 阶段1 子任务1 程，是一个集中监控，分散实施的集体知识获取，又 子任务2 是不断验证的过程.科学共识必须建立在统一的数 阶段2 子任务3 据信息知识和模型仿真规范表达与相关过程的 规范表达基础上.前者属对客观事物的静态描述，后 阶段3 者属对客观事物的动态演化过程的描述.在BA三 全管理系统中，前者采用基于ML的数据标准DS 图3采办阶段任务分解 后者采用基于MSF技术体系结构的QMMS,旨在 Fig 3 Acquisition m ission-stage-task decomposition 使BA参与者用同样的语言和判断标准讨论同一 4)工程规划和任务分解.里程碑决策者可按 事物，从而获得协调一致的见解) QMMS和QMs进行使命分析，确定如何按照需求预 3)支持柔性按需组合或集成.因为在SBA开发 定的目标、时间、资源来安排如何进行工程规划， 和管理决策的具体仿真实现中，都统一按QMMS这 图4堤按总使命优化管理目标将采办过程划分为若 个高层元模型的规范进行各个组分的概念模型QMs 干段的构思过程示意 及其间交互关系的设计，并采用模型级别与问题类 使用分析 型等唯一性标注，对各仿真模型加注了旨在支持组 合集成适宜性的标签.所以，在其作为被组合的组 高层组织 任务、行动 分时，会彼此提供相互了解是否适应集成的知识或 选择怎样的接口等技术信息，这些都有利于推进基 于模型与仿真可重用性与互操作性的系统组件可组 结束 需要分解？ 合性柔性按需组合或集成 阶段 子任务 是 3.6QMMS开发与验证 参照系统工程寿命过程国际标准SO/ 时间阶段多 是 EC15288,结合美国联合能力集成与开发系统和英 香 国精明采办的采办经验，列出SBA三全管理系统的 图4虚拟采办任务分解构思示意图 QMMS开发实例. Fig 4 The procedure of SBA m ission-stage-task decomposition 3.61QMMS全局构思图 3.5SBA三全管理对QMMS的性能要求 设想采办项目总决策者，俗称里程碑决策者 以下的性能要求指在采办项目启动后，QMMS MD(m ilestone decision-maker),根据军事需求文件、 对三全管理所起的持续支持作用。 已有经验知识和相关资源对将要进行的采办工程勾 1)决策可溯性.由于采办过程等于采办系统成 画出的一个鸟瞰全景，如图5.图5的外围图像群由 长过程，因而导致了知识和技术探索发现的复杂性 概念开发开始，顺时针方向，依次表征了实际采办过 全过程中问题会不断被发现，继而不断进行问题再 程的关键功能过程链接及其工作内容性质、该项工 诊断，且据之不断修正需求定义达到两相适应的过 作所属组织机构等，而图中间扁圆圈上分列的是与 程.所以，QMS也是一个根据开发者的仿真演示和 各功能过程对应的计算机及应用软件，表征对各过 用户的反馈，不断进行修改完善的模型系统，但它始 程的数字化仿真.计算机围绕的核心部分是仿真的 终保持其权威性和先行性.如其中每个具体决策概 资源库，表征可资用的各种数字化了的各类文件资 念模型QMs都表征一次具体的决策过程，是对系统 料政策、规范、规章、制度等.在总决策者的全局构 组成部分曾做何种决定的明确描述，包括具体子任 思中，现实世界的采办过程和数字世界的仿真采办 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.htp://www.cnki.net
f)环境因素 ( Environment factors). 指作为行为 主体 CMMS或 CM s自身以外的部分. g)任务分解应用编码 ( Tasks code). 保证每个 模型和对应的实体的惟一性. 3)寿命周期阶段划分. 明确采办总任务或使命 (M ission)由多个完成特定目标的过程序列 (阶段 ) 构成 ,每个过程阶段可分解为多个子任务 ( Tasks) , 如图 3所示. 图 3 采办阶段任务分解 Fig. 3 Acquisition m ission2stage2task decomposition 4)工程规划和任务分解. 里程碑决策者可按 CMMS和 CM s进行使命分析 ,确定如何按照需求预 定的目标、时间、资源来安排如何进行工程规划 , 图 4是按总使命优化管理目标将采办过程划分为若 干段的构思过程示意. 图 4 虚拟采办任务分解构思示意图 Fig. 4 The p rocedure of SBA m ission2stage2task decomposition 3. 5 SBA三全管理对 CMMS的性能要求 以下的性能要求指在采办项目启动后 , CMMS 对三全管理所起的持续支持作用. 1)决策可溯性. 由于采办过程等于采办系统成 长过程 ,因而导致了知识和技术探索发现的复杂性. 全过程中问题会不断被发现 ,继而不断进行问题再 诊断 ,且据之不断修正需求定义达到两相适应的过 程. 所以 , CMMS也是一个根据开发者的仿真演示和 用户的反馈 ,不断进行修改完善的模型系统 ,但它始 终保持其权威性和先行性. 如其中每个具体决策概 念模型 CM s都表征一次具体的决策过程 ,是对系统 组成部分曾做何种决定的明确描述 ,包括具体子任 务仿真对象、输入、输出、内容、仿真建模的假设和简 化程度等. CMMS应作为权威技术档案文件的组成 部分备查. 决策可溯性指采办过程中 ,任一系统构成 部分的现状 ,都可以追溯到其生命周期和归属. 这一 点在关键决策点对系统进行校核、验证与确认 VV&A ( verification, validation and accreditation) 时 , 尤为重要. 2)进行一致性分析的依据. 采办属知识创新过 程 ,是一个集中监控 ,分散实施的集体知识获取 ,又 是不断验证的过程. 科学共识必须建立在统一的数 据 /信息 /知识和模型 /仿真规范表达与相关过程的 规范表达基础上. 前者属对客观事物的静态描述 ,后 者属对客观事物的动态演化过程的描述. 在 SBA三 全管理系统中 ,前者采用基于 XML的数据标准 DS, 后者采用基于 XMSF技术体系结构的 CMMS,旨在 使 SBA参与者用同样的语言和判断标准讨论同一 事物 ,从而获得协调一致的见解 [ 9 ] . 3)支持柔性按需组合或集成. 因为在 SBA开发 和管理决策的具体仿真实现中 ,都统一按 CMMS这 个高层元模型的规范进行各个组分的概念模型 CM s 及其间交互关系的设计 ,并采用模型级别与问题类 型等唯一性标注 ,对各仿真模型加注了旨在支持组 合 /集成适宜性的标签. 所以 ,在其作为被组合的组 分时 ,会彼此提供相互了解是否适应集成的知识或 选择怎样的接口等技术信息 ,这些都有利于推进基 于模型与仿真可重用性与互操作性的系统组件可组 合性柔性按需组合或集成. 3. 6 CMMS开发与验证 参照 系 统 工 程 寿 命 过 程 国 际 标 准 ISO / IEC15288,结合美国联合能力集成与开发系统和英 国精明采办的采办经验 ,列出 SBA三全管理系统的 CMMS开发实例. 3. 6. 1 CMMS全局构思图 设想采办项目总决策者 ,俗称里程碑决策者 MD (m ilestone decision2maker) ,根据军事需求文件、 已有经验知识和相关资源对将要进行的采办工程勾 画出的一个鸟瞰全景 ,如图 5. 图 5的外围图像群由 概念开发开始 ,顺时针方向 ,依次表征了实际采办过 程的关键功能过程链接及其工作内容性质、该项工 作所属组织机构等 ,而图中间扁圆圈上分列的是与 各功能过程对应的计算机及应用软件 ,表征对各过 程的数字化仿真. 计算机围绕的核心部分是仿真的 资源库 ,表征可资用的各种数字化了的各类文件资 料、政策、规范、规章、制度等. 在总决策者的全局构 思中 ,现实世界的采办过程和数字世界的仿真采办 第 1期 冯 珊 ,等 :虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·35· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
·36 智能系统学报 第4卷 是共存的，而且通过交互后者支持前者高质量完成 图就是第一个QMMS它是实现采办使命的顶级 采办目标.图中数字世界的标题和现实世界的下标 蓝图，由多个功能过程子概念模型QMs组成.可以 题则分别用MSF技术框架和采办技术目标标志工 按子概念模型分解为任务过程系列： 程的质量目标.在正式组织采办工程项目启动前， 任务空间概念模型全局构思图 概念开发 功能设计 智能体 “●◆服务系统 顶层系统需求 XMSF 基于MDA的可扩展/ 建模与仿真框架 实物和数字系统设计 信总库 分布存储 M&S阵 1 与共享 知识库 成本及 项目调度管理 a ◆其他平台系统◆ 运行、后勤 测试与评价 和训练 工程开发和制造 令 实域 跨采办项目和跨采办阶段的模型与仿真的重用 图5使命空间概念模型全局构思图 Fig 5 A gbbal view of conceptual model ofMission space 图5作为里程碑决策者的第一手采办使命资 3.62QMMS分阶段二维描述 料，支持项目管理办公需要进行的组织管理工作，如 图6是图5的二维文字描述，把形象思维结果 提示以下应列入日程表的工作： 转换成了逻辑思维下的二维表格形式.该图已经能 1)有了对采办任务的全局鸟瞰.已表明要解决 说明采办对象系统整体的全寿命状态是由多个具有 的问题全部和提示研究该如何解决； 显著不同目标和内容的工作阶段按时序塑造而成 2)应向预期的对任务承担者，如仿真开发者， 的.该过程由一种综合的迭代的系统工程管理机制 交流使命和任务使其从中了解自己要建什么模型、 保证其实现.各阶段都设定了输入和输出的量化质 如何建， 量标准，用以表征和管理技术风险.关键进程结点定 3)应确定采办需求方（军方）与采办承办方（项 为里程碑决策点，严格按一定的程序和标准评估，采 目方)进行交流的信息标准； 办对象系统在该决策点是否达到该结点规定的放行 4)应安排对符合军事需求的采办活动进行分 标准，因而可将采办进程推进到下一阶段.图6还体 析、设计、实现以及校核、验证和确认VV&A的基础 现了综合管理特性，全程配合了项目规划、计划和相 和促进这方面的工作准备： 应的工程预算管理，以及技术风险管理.基于图6， 5)QMMS应为模型与仿真的可重用性和互操作 在项目小组主持下，按具体项目要求提出图7的分 性做出贡献；这个QMMS要不断充实和完善，各个 阶段方法技术工具资源等作为综合表达概念空间 QM应纳入QM库 模型QMSR的补充，并以用户需求权威文件格式和 内容，补充用户空间概念模型QMUS 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.net
是共存的 ,而且通过交互后者支持前者高质量完成 采办目标. 图中数字世界的标题和现实世界的下标 题则分别用 XMSF技术框架和采办技术目标标志工 程的质量目标. 在正式组织采办工程项目启动前 , 图 5就是第一个 CMMS. 它是实现采办使命的顶级 蓝图 ,由多个功能过程子概念模型 CM s组成. 可以 按子概念模型分解为任务过程系列. 图 5 使命空间概念模型全局构思图 Fig. 5 A global view of concep tual model ofM ission space 图 5作为里程碑决策者的第一手采办使命资 料 ,支持项目管理办公需要进行的组织管理工作 ,如 提示以下应列入日程表的工作 : 1)有了对采办任务的全局鸟瞰 ,已表明要解决 的问题全部和提示研究该如何解决 ; 2)应向预期的对任务承担者 ,如仿真开发者 , 交流使命和任务使其从中了解自己要建什么模型、 如何建 ; 3)应确定采办需求方 (军方 )与采办承办方 (项 目方 )进行交流的信息标准 ; 4)应安排对符合军事需求的采办活动进行分 析、设计、实现以及校核、验证和确认 VV&A的基础 和促进这方面的工作准备 ; 5) CMMS应为模型与仿真的可重用性和互操作 性做出贡献 ;这个 CMMS要不断充实和完善 ,各个 CM应纳入 CM库. 3. 6. 2 CMMS分阶段二维描述 图 6是图 5的二维文字描述 ,把形象思维结果 转换成了逻辑思维下的二维表格形式. 该图已经能 说明采办对象系统整体的全寿命状态是由多个具有 显著不同目标和内容的工作阶段按时序塑造而成 的. 该过程由一种综合的迭代的系统工程管理机制 保证其实现. 各阶段都设定了输入和输出的量化质 量标准 ,用以表征和管理技术风险. 关键进程结点定 为里程碑决策点 ,严格按一定的程序和标准评估 ,采 办对象系统在该决策点是否达到该结点规定的放行 标准 ,因而可将采办进程推进到下一阶段. 图 6还体 现了综合管理特性 ,全程配合了项目规划、计划和相 应的工程预算管理 ,以及技术风险管理. 基于图 6, 在项目小组主持下 ,按具体项目要求提出图 7的分 阶段方法、技术工具资源等作为综合表达概念空间 模型 CMSR的补充 ,并以用户需求权威文件格式和 内容 ,补充用户空间概念模型 CMUS. ·36· 智 能 系 统 学 报 第 4卷 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第1期 冯珊，等：虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·37· 里程碑决策点 阶段 阶段1 阶段2 阶段3 阶段4 阶段5 军事需求 CDp草案 CD CPD 生产与部署 初选ICD 系统开发与演示验证 初始低速生产 采办工程内容 技术开发 ,设计准备 使用与保障 方案精选 >状态审查 养 全速生产 方案审查 决策审查 活动类别 系统采办前期 系统采办 持续保障 里程碑决策者 里程碑决策者 PPB综合管理者 里程碑决策者 国防后勤责任者 项目设计组 项目生产主任 人员组织 中央用户责任者 项目规划主任 项目保障组 体化顶层小组PT 体化综合层小组西 技术监督组 决策审本组 军种用户责任者 项目计划主任 项目层IPT 项耳层IPT 风险分析 全程进行政策风险、管理风险、进度风险、技术风险和费用风险分析 PPBS管理 按各有关机构协作联合实验采办规划、计划和预算管理，并有制度约束 图6分阶段CMMS Fig 6 (MMS view by stages 阶段 阶段1 阶段2 阶段3 阶段4 阶段5 同行评议法 ·方案比较法 CALS ·工作分解结构 系统工程管理SEMP ·CAMCAPPCAEDEA DELPHT法 ·运筹学 技术 ·CADCAE/DFA/DFM全面质量管理 与 ·群决策方法 ·模拟仿真技术 统计分析 使用 DFTDFC 质量功能布署OFD 层次分析法 ·综合评价方法 ·物流技术 方法 ·寿命周期费用分析 EXP/MRP II/ ·效用函数法 ·效费分析 维修管理信息系统 工具 ·不确定性分析( ·项目风险分析 CALS ,数据挖掘技术 资源 ·相关分析法 包括敏感性分析 ·并行工程CE ,计算机集成制造 ·综合评价法 综合保障工程 模糊综合评价法 和概率分析等) ,持续采办与寿命周 柔性制造系统FMS ,故障模式/影响及 期过程保障CALS 计算机数控CNC ·ACTD 风险评估 危害性分析FMBC 专家评估法 故障树 用户需求 形成CDD草案 形成CDD文件 形成CDD文件 形成持续保障文件 权威文件 能力开发文件草案 能力开发文件 能力生产文件 形成全速生产审查文件 图7QMSR和QMUS补充 Fig 7 Comp lementary contents to CMSR CMUS 3.63汉语文字和ML结构化描述 而可用性较强，但从其所建模型到仿真实现的可转 QMMS(CMs,QMUS,QMSR)在对于SBA开发与 换性考虑，UQM并不比另一种人机可读的多功能描 管理进行支持时，要求其描述的内容可被计算机处 述语言可扩展标记语言ML占优.所以选择了 理，表1所示的ML文件就是符合要求的可计算结 ML技术作为SBA系统数据信息知识模型仿 构化描述文档，详见364小节 真统一描述格式，并采用可扩展建模与仿真框架 3.64QMS和QMs的开发 MSF作为SBA实现的技术体系结构，以支持模型/ 概念模型作为对现实世界的抽象描述，QMMS 仿真的可组合性.因ML为MSF的重要组成部 和它所包含的CMs.CMSR、QMUS都具有模型本质， 分，所以必然用ML技术表征QMs而将QMMS表 其开发可用UML(unified modeling language)、DEF 征为QMs的集合集成.用汉语和ML对照的概念 KCAM definition languages)UCM (unified change 模型描述示例，见表1为采办任务决策目标方案的 management)等图示化规范语言型开发工具进行，其 汉字和ML对照表达， 中UQM以其可读性，描述能力和可计算性相对占优 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
图 6 分阶段 CMMS Fig. 6 CMMS view by stages 图 7 CMSR和 CMUS补充 Fig. 7 Comp lementary contents to CMSR & CMUS 3. 6. 3 汉语文字和 XML结构化描述 CMMS(CM s, CMUS, CMSR)在对于 SBA开发与 管理进行支持时 ,要求其描述的内容可被计算机处 理 ,表 1所示的 XML文件就是符合要求的可计算结 构化描述文档 ,详见 3. 6. 4小节. 3. 6. 4 CMMS和 CM s的开发 概念模型作为对现实世界的抽象描述 , CMMS 和它所包含的 CM s、CMSR、CMUS都具有模型本质 , 其开发可用 UML ( unified modeling language)、IDEF ( ICAM definition languages)及 UCM ( unified change management)等图示化规范语言型开发工具进行 ,其 中 UCM以其可读性、描述能力和可计算性相对占优 而可用性较强 ,但从其所建模型到仿真实现的可转 换性考虑 ,UCM并不比另一种人机可读的多功能描 述语言可扩展标记语言 XML 占优. 所以选择了 XML技术作为 SBA系统数据 /信息 /知识 /模型 /仿 真统一描述格式 ,并采用可扩展建模与仿真框架 XMSF作为 SBA实现的技术体系结构 ,以支持模型 / 仿真的可组合性. 因 XML 为 XMSF的重要组成部 分 ,所以必然用 XML技术表征 CM s,而将 CMMS表 征为 CM s的集合 /集成. 用汉语和 XML对照的概念 模型描述示例 ,见表 1为采办任务决策目标方案的 汉字和 XML对照表达. 第 1期 冯 珊 ,等 :虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·37· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
·38 智能系统学报 第4卷 表1采办任务决策目标方案 Table 1 Decision schema of acqu isition task 采办任务决策目标方案文字描述 采办任务决策目标方案ML描述 基本信息描述 对应阶段决策模型编号； 对应阶段决策模型名称… 对应采办任务信息 对应采办任务编号； 对应采办任务名称… 对应元模型信息 对应元模型编号； 对应元模型名称；… 决策目标方案内容描述 战术决策 飞行速度：1.0Ma 射程：70km 作战高度：5m 抗干扰能力：高 武器系统可用性：90（百分制） 可信赖性：高 综合作战能力：优 单发毁伤能力：优 </TargetScheme 至于QMMS的ML文档，由于包含QMs多且 逻辑分析的形式分析验证，而只集中在需求满足程 有层次结构，为节省空间此处就不列举了.表1目标 度方面需进行的评估和验证.评估和验证的目的是 方案ML文档是人机可读和可理解的.同时，经 在不断完善QM过程中，寻求更符合需求目标的仿 过转换即成为具有可计算性的软件代码，有利于支 真模型.图8所示QMs验证流程选择了两种模型修 持启动BA的系统设计与开发阶段 正策略，分别依据想定分析修正参数和多分辨率建 3.65QMs的验证 模理论精化模型结构的理论 根据QMMS(QMs,QMUS,QMSR)的定义，应首 修正策略1按不同想定设计仿真实验，观测行为 先验证各具体概念模型QMs是否能以模型的功能、 仿真反映的因果关系据以调整仿真运行的参数， 行为和结构映射出预期的军事需求子目标，再按验 修正策略2按统计分析获得的知识修改仿真 证通过的QMs集合来验证QMMS是否全面而充分 模型结构和分辨率， 地达到概括表征军事需求总目标的要求.因为，最终 思路是先通过想定分析排除可能存在的不确知 用户的给定标准和规范等权威信息，QMUS和QM- 因素，实现模型参数的精化.再用同一粒度最好的参 SR强调表征，所以与QMUS和QMSR的一致性保证 量化模型，进行需求目标导向的模型，结构自优化过 是确立QMs的先决条件.下面举例验证各QM的内 程，逐步修改模型.该验证方法正在试探中，修正策 容时，默认这方面己通过包括时序逻辑分析和结构 略可以有多种组合 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. hp:/小p.cnki.e
表 1 采办任务决策目标方案 Table 1 D ec ision schema of acqu isition ta sk 采办任务决策目标方案文字描述 采办任务决策目标方案 XML描述 基本信息描述 对应阶段决策模型信息 对应阶段决策模型编号 ; 对应阶段决策模型名称 … 对应采办任务信息 对应采办任务编号 ; 对应采办任务名称 … 对应元模型信息 对应元模型编号 ; 对应元模型名称 ; … 决策目标方案内容描述 战术决策 飞行速度 : 1. 0Ma 射程 : 70 km 作战高度 : 5 km 抗干扰能力 :高 武器系统可用性 : 90 (百分制 ) 可信赖性 :高 综合作战能力 :优 单发毁伤能力 :优 … 至于 CMMS的 XML文档 ,由于包含 CM s多且 有层次结构 ,为节省空间此处就不列举了. 表 1目标 方案 XML文档是人 —机可读和可理解的. 同时 ,经 过转换即成为具有可计算性的软件代码 ,有利于支 持启动 SBA的系统设计与开发阶段. 3. 6. 5 CM s的验证 根据 CMMS(CM s, CMUS, CMSR)的定义 ,应首 先验证各具体概念模型 CM s是否能以模型的功能、 行为和结构映射出预期的军事需求子目标 ,再按验 证通过的 CM s集合来验证 CMMS是否全面而充分 地达到概括表征军事需求总目标的要求. 因为 ,最终 用户的给定标准和规范等权威信息 , CMUS和 CM2 SR强调表征 ,所以与 CMUS和 CMSR的一致性保证 是确立 CM s的先决条件. 下面举例验证各 CM的内 容时 ,默认这方面已通过包括时序逻辑分析和结构 逻辑分析的形式分析验证 ,而只集中在需求满足程 度方面需进行的评估和验证. 评估和验证的目的是 在不断完善 CM过程中 ,寻求更符合需求目标的仿 真模型. 图 8所示 CM s验证流程选择了两种模型修 正策略 ,分别依据想定分析修正参数和多分辨率建 模理论精化模型结构的理论. 修正策略 1 按不同想定设计仿真实验 ,观测行为 仿真反映的因果关系 ,据以调整仿真运行的参数. 修正策略 2 按统计分析获得的知识修改仿真 模型结构和分辨率. 思路是先通过想定分析排除可能存在的不确知 因素 ,实现模型参数的精化. 再用同一粒度最好的参 量化模型 ,进行需求目标导向的模型 ,结构自优化过 程 ,逐步修改模型. 该验证方法正在试探中 ,修正策 略可以有多种组合. ·38· 智 能 系 统 学 报 第 4卷 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第1期 冯珊，等：虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·39 待验问题 任务概念棋型 P(ID) CMN) 4一体化描述语言ML XML描述 可 根据BA三全管理的应用需求，采用ML作 想定生成工具 执行飛酒转 为系统人一人、人机、机机的通信技术 少参粗粒度 仿真模型SM(O) 41可扩展标记语言ML技术体系 面向问题 SMO)系列 ML是由互联网联合组织(World W ide Web 想定生成 仿真过程执行 Consortium,W3C)于1998年2月发布的一种通用 分类整理 语言规范，定义了在Intemet.上进行数据表示和数 修正策略！ 数氣 正 据交换的新标准，作为定义和描述信息的标记语言 统计分析结论 略 ML的语法简单但严谨.ML的主要特点是，通过 2 定义语义标记，允许不同专业人员开发与自己特定 否 需求目标分类验证> 领域有关的标记语言，并可以将数据表示成为一种 满意否 文本化的、易于阅读和程序理解的格式，这种数据表 是 示不依赖于具体的硬件和平台.ML还提供了一种 验证目标与结论 对比满意困 可编辑，易解析，并且可以表示为任何类型的结构或 是 半结构化信息的交换模式，非常适合于基于网络的 停止 异构系统间的数据交换」 ML的技术体系包括3个部分：基础标准、编 图8概念模型验证修正流程 辑工具以及相关的编程支持.ML基础标准按其作 Fig 8 A flow chart of validation-revision conceptual model 用可以分为3类，如图9所示。 ofM ission space XML1.1文档标准 XML Catalogs liamespaces XMLPase Xinclude Xml Infoset 校心标准 XMLS chem XP ath XP ointer XL ink 4440e4 XML XSLT SAX DOM XAPI XUpdate SQL/XML 处 XQuery SOAP WSDL XF or ms cSS 淮 XML XHIML XSL/FO RDF SMIL Topic Maps 应 MathML SVG Docbook CML 标 图9ML的技术体系一ML基础标准 Fig 9 Technobgical architecture-fundamental factors of XML standards 42基于MML一体化描述技术的物理模型 43面向SBA的ML应用 在SBA三全管理系统中，基于ML的数据信 SBA中面向采办目标对象系统的仿真开发与全 息知识模型仿真统一描述框架从物理模型上分 系统、全寿命、全方位管理决策属于建模与仿真密集 为3层：数据源层、集成模式层和用户视图层.如图 型活动.完备、一致和权威的输入输出描述至关重 10所示.其中，数据源层可以是遗留关系数据库和 要.由于SBA中使用不同来源的各种数据、信息、知 对象数据库、ML文档、电子表格和文件系统等；集 识、模型通常有各种不同的表达规范，为了达到采办 成模式层包括多数据源的集成的ML文档：用户视 决策主体间基于共享信息的共识和模型与仿真可重 图层包括符合不同阶段采办技术专家或用户以特定 用和互操作的要求，所有SBA的数据信息识/ 设备显示属性需求的视图 模型仿真均采用ML进行统一描述.特别是对于 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved htp://www.cnki.net
图 8 概念模型验证 —修正流程 Fig. 8 A flow chart of validation2revision concep tual model ofM ission space 4 一体化描述语言 XML 根据 SBA 三全管理的应用需求 ,采用 XML 作 为系统人 —人、人 —机、机 —机的通信技术. 4. 1 可扩展标记语言 XML技术体系 XML 是由互联网联合组织 (World W ide W eb Consortium,W3C)于 1998 年 2 月发布的一种通用 语言规范 ,定义了在 Internet上进行数据表示和数 据交换的新标准 ,作为定义和描述信息的标记语言 , XML 的语法简单但严谨. XML 的主要特点是 ,通过 定义语义标记 ,允许不同专业人员开发与自己特定 领域有关的标记语言 ,并可以将数据表示成为一种 文本化的、易于阅读和程序理解的格式 ,这种数据表 示不依赖于具体的硬件和平台. XML还提供了一种 可编辑 ,易解析 ,并且可以表示为任何类型的结构或 半结构化信息的交换模式 ,非常适合于基于网络的 异构系统间的数据交换. XML 的技术体系包括 3个部分 :基础标准、编 辑工具以及相关的编程支持. XML基础标准按其作 用可以分为 3类 ,如图 9所示. 图 9 XML 的技术体系 —XML基础标准 Fig. 9 Technological architecture2fundamental factors of XML standards 4. 2 基于 XML一体化描述技术的物理模型 在 SBA三全管理系统中 ,基于 XML的数据 /信 息 /知识 /模型 /仿真统一描述框架从物理模型上分 为 3层 :数据源层、集成模式层和用户视图层. 如图 10所示. 其中 ,数据源层可以是遗留关系数据库和 对象数据库、XML文档、电子表格和文件系统等 ;集 成模式层包括多数据源的集成的 XML文档 ;用户视 图层包括符合不同阶段采办技术专家或用户以特定 设备显示属性需求的视图. 4. 3 面向 SBA的 XML应用 SBA中面向采办目标对象系统的仿真开发与全 系统、全寿命、全方位管理决策属于建模与仿真密集 型活动. 完备、一致和权威的输入输出描述至关重 要. 由于 SBA中使用不同来源的各种数据、信息、知 识、模型通常有各种不同的表达规范 ,为了达到采办 决策主体间基于共享信息的共识和模型与仿真可重 用和互操作的要求 ,所有 SBA 的数据 /信息 /知识 / 模型 /仿真均采用 XML进行统一描述. 特别是对于 第 1期 冯 珊 ,等 :虚拟采办实施全系统全寿命全方位管理的技术需求 ·39· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
