基于IDEF的使用阶段装备保障方案评价模型

绳 慧，张 柳，李季颖，孙 媛

(1.军械工程学院，河北 石家庄 050003；2.海军航空工程学院，山东 烟台 264001)

使用阶段的装备保障方案能否满足作战任务对于装备保障的需求，如何最大限度地发挥保障系统的效能，是当前装备质量建设中迫切需要解决的现实问题。近年来，国内外装备保障领域的相关研究主要集中在装备保障资源或装备保障能力的评估方面，关注定量评价模型[1-2]和仿真评估模型[3-4]的建立，但对于评价装备保障方案整体性能的研究较少，缺乏对方案进行整体评价的手段。

装备保障方案类型多样，构成要素多元，各层次保障方案之间存在复杂的层次关系，为了克服单一评价方法的局限性，必须从作战任务对装备保障的要求出发，分层次分析装备保障方案及其评价任务。认清装备保障方案评价过程中各要素的职能作用，理清评价过程中信息的传递过程，明确系统用户在评价过程中的职责，建立起保障方案综合评价的功能模型和过程模型。

本文基于这种需求，分析IDEF0方法和IDEF3方法的特点，探讨采用两种方法分别建立保障方案评价系统的功能模型和过程模型，以此来描述保障方案评价系统的功能、信息之间的相关性，达到系统、规范地梳理装备保障方案评价实施过程的目的，为科学设计装备保障方案评价系统提供依据。

1 装备保障方案评价建模方法分析

国内外在过程建模方面取得许了多研究成果，较著名的有CIM-OSA方法、IDEF方法、ARIS体系结构、PER方法与Petri网方法。IDEF方法是美国空军设计ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程时首先采用的。其主要特点是该方法是一个较为完备的、开放的系统[5]。目前该体系有IDEF0、IDEF1、IDEF2、IDEF3，…，IDEF14，且体系还在不断完善发展中。该方法能从复杂系统的功能、信息、对象等不同角度进行建模分析，抓住了复杂系统的主要特征，舍去次要细节信息。

其中，IDEF0方法和IDEF3方法采用自顶向下、逐层分解的方法建立复杂任务过程模型，十分适合于描述具有层次分解特征的系统。IDEF0方法主要描述系统的功能活动和联系，利用简单的语法和语义能同时表达作战任务本身属性信息；IDEF3借助于类型多样的交汇点描述方案评价任务之间的逻辑和时序关系，是一种强有力的可视化建模工具[6-9]。从上面分析可知，由于保障方案评价具有明显的层次化特征以及评价主体的行为具有典型的逻辑关系，因此，在评价系统设计初期选择语法简单、易于操作和理解的IDEF0和IDEF3建模方法较为适合。

2 建立装备保障方案评价模型

2.1 基于IDEF0的装备保障方案评价功能模型

IDEF0是一种用于产生功能模型的方法。该方法以结构化的方法、阶层式地表现系统功能（Function）、信息（Information）及对象（Object）三者彼此的相关性，进而表达一个符合需求及能完成功能的实现，适合于对顶层和较高层抽象系统的描述。IDEF0中的基本模型是活动，用一个方框表示，一个活动的输入可分为三类：输入输出、控制和机制。输入、控制、输出和机制共同称为ICOMs。IDEF0模型利用ICOMs能同时表达评价任务（用活动表示）、评价任务的输入/输出信息（用输入/输出表示）、评价任务的执行主体（用机制表示）、评价任务的控制条件（用控制表示），所以采用 IDEF0模型能全面地描述评价过程中各任务属性信息。图1表示对应于某个评价研讨任务的输入，在控制条件和机制的作用下，产生输出。

图1 IDEF0表示某个研讨任务信息

本文建立装备保障方案评价系统的总体IDEF0功能模型，从功能上对评价过程进行描述。图2显示了装备保障方案评价系统的功能由创建保障方案评价项目、研讨会议申请、方案评价研讨、仿真验证和评价工作总结组成。控制来自保障方案评价之前的保障方案评价需求，输入是初始保障方案和作战任务背景，超级管理员用户、研讨主持人、研讨秘书、领域专家、模型专家等人员，他们在保障方案评价的不同功能活动之中发挥主导作用。

另外，对于保障方案评价而言，其得到的任何结论只有与实际的保障要求进行对比才有相对的优劣之分，因此，在评价开始时，保障要求必须作为一项输入提供给评价系统。这里的保障要求是指装备作战单元在完成训练任务和作战任务的过程中，与装备保障相关的定性和定量要求。定量要求包括综合参数、可靠性参数、维修性参数、测试性参数、保障系统参数和保障资源参数等，同时在保障要求随装备作战单元的组成、所执行的任务的不同发生显著变化时进行。

遵循IDEF0方法逐层分解的原则，图3对 “方案评价研讨”在系统总体功能模型的基础上做进一步地分解。从图3可以看出，方案评价研讨的功能是实现评价任务的确定、研讨任务划分及专家分组的确定、子任务评价准则的确定、子任务研讨和研讨意见汇总。各功能模块的控制是保障方案的评价需求，在必要的时候使用模型库、参数库辅助任务的完成；输入是各模块所要研讨确定的任务以及研讨结果中需要继续研讨的输出内容；每一个模块均需要研讨主持人、研讨秘书、领域专家的参与。

图2 装备保障方案评价系统功能建模

从图4可以看出，评价子任务研讨功能由同步1—异步—同步2三个研讨共同完成。其中同步研讨1位于较低层次，主要解决对装备保障方案包含的定性问题的认识，异步研讨借助仿真评估模型等手段量化评价指标，同步研讨2将两者得出的结论进行汇总，其中存在疑问的评价点可进行再研讨。这个研讨过程需要研讨主持人、研讨秘书、领域专家等角色全程参与。图4中的各功能模块按需要还可进一步分解。

图3 评价任务研讨功能分解模型

图4 方案评价任务研讨功能分解模型

应用IDEF0方法进行装备保障方案评价的功能建模，可以清楚地反映保障方案评价系统功能、各子功能之间的关系，以及输入输出要素和参与人员情况，使得系统设计者可以首先对装备保障方案评价过程中各要素的职能作用有清晰直观的认识。其次，理清评价中信息的传递过程，同时明确系统用户在评价过程中的职责，以确保后续评价系统的设计具有系统性、科学性和可操作性。由于此方法对各功能内部的具体运行过程及信息传递过程的表达能力不强。因此，下一节利用IDEF0模型中的功能与IDEF3模型中的行为单元之间的对应关系，以IDEF3方法描述方案评价的研讨过程。

2.2 基于IDEF3的装备保障方案评价过程模型

IDEF3方法用过程流网 PFN（process flow network）作为获取、管理和显示以过程为中心的知识的主要工具，显示手段为过程流图。它借助于交汇点机制说明各过程分支的逻辑和时序关系。

IDEF3提供了细化说明功能帮助建模者对保障方案评价各任务信息进行辅助说明。因此，可以在IDEF3模型中通过细化说明详细描述评价任务的属性信息，对应于IDEF0中的ICOMs信息。IDEF3适用于对系统较低层次具体过程逻辑关系的描述。

下面以评价任务研讨中装备器材维修方案研讨任务的过程为例，应用IDEF3方法对其进行描述。当评价系统在评价任务研讨阶段建立了若干个评价任务后，即进入各子任务的评价研讨阶段。在对装备器材保障方案进行研讨时，当参与此阶段研讨的相关人员（研讨主持人、研讨秘书、领域专家、模型专家等）全部登录准备完毕后，开始在研讨主持人的引导下，按同步—异步—同步的顺序进行研讨工作，且遵循循环上升的原则逐步得到对待评价任务的评价意见，在所有领域专家完成本阶段的评价任务后退出此模块。装备器材保障方案评价任务的过程模型如图5所示。

显然，装备器材保障方案的评价是一个复杂的任务。在遵循图 5的方案评价研讨过程的基础上，还需要将其分解为一系列具体的研讨任务，如器材保障力量配置、器材保障力量编组、器材保障任务、器材保障关系、器材保障措施与策略。这些任务是器材保障方案的基本成分。同时在研讨进行中需要遵循在功能A23中已经研讨确定的本子任务的评价准则。IDEF3方法允许对同一个行为单元（UOB）从不同视点进行分解，图6所示即是将图5中的行为单元（方案同步研讨）从主持人的视点进一步细化得到的。其中符号代表逻辑“与”关系

图5 装备器材保障方案评价研讨过程

图6 装备器材保障方案同步研讨过程

从上述过程模型可以看出，保障方案评价研讨的研讨过程是将一个保障方案评价任务分层分解为若干个研讨子任务，对于每个子任务，研讨专家在主持人的引导下遵循约定评价准则展开研讨，整体研讨任务在所有子任务的完成并汇总后宣告结束。本节利用IDEF3方法将复杂评价任务逐层转化为简单任务并构建过程模型，合理地分析了保障方案评价任务的过程。

3 结束语

IDEF方法体系是一个完备、开放的系统，可以对复杂系统的功能、对象、数据、信息流等多方面进行建模描述。其中，IDEF0和IDEF3对于具有层次分解特征的系统进行过程建模。在研究使用阶段装备保障方案综合评价系统设计问题的时候，首先要解决的问题是在需求分析的基础上，对系统整体功能及其实施过程进行规划的问题。本文应用IDEF0、IDEF3方法分别对装备保障方案评价系统的功能及其评价过程进行建模，并以装备器材保障方案评价研讨过程为例，建立了其研讨过程模型。若结合完整的评价指标体系应用该方法，可以有针对性地建立起更为详细的评价过程模型，为后续系统开发打下了良好的基础。

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