基于UML的机动工程保障决策支持系统概念建模

孟庆振，王世云

（工程兵指挥学院，江苏 徐州221004）

1 引 言

信息化条件下作战，参战的军兵种增多，对工程保障的需求增加，从而导致工程兵业务部门参谋人员在工程保障决策时，工程情报信息复杂、制约因素多、需要采取的工程措施种类多，定量分析困难。由于工程保障决策时间短，因而在对影响工程保障决策的各种因素进行分析、进行工程保障措施的筹划、确定工程保障力量使用方案时，就需要先进的手段予以快速有效的支持。有效地构建机动工程保障决策支持系统的概念模型，是系统开发的基础和前提。为了准确清晰地构建机动工程保障决策支持系统的概念模型，增加系统开发过程概念和表示方法的连贯性，可以运用UML描述支持工程保障决策过程所需要的功能、决策过程所涉及的实体及其关系，以及为实现工程保障决策支持功能系统中各类实体之间的“互动”。

2 以用例图描述机动工程保障决策的功能需求

在需求分析阶段，通过分析机动工程保障决策问题，确定机动工程保障决策内容，以及所需要的功能、用户，以及相互关系，并对其进行清晰、正确的描述。目前，运用UML的用例图来描述军事需求是一种有效的途径：可以使用用例清晰地描述系统功能；使用UML的执行者来描述与系统交互用户的角色；使用UML中用例之间的关系描述系统功能之间的相互关系。通过对机动工程保障决策支持系统典型的功能需求及其用户进行分析，可以确定系统主要使用者有作为合成（联合）军队指挥员及其司令部机关参谋人员的系统用户，系统管理员。系统用户需要作战数据查询、任务与工程措施分析、重点任务分析、工程保障能力分析、任务计划等功能；系统管理员需要用户管理、系统设置和数据管理等系统管理功能。由此，可得到系统用例图，如图1所示。

2.1 数据查询

数据查询包括静态信息查询和动态信息查询。静态信息查询主要查询工程作业标准、部（分）队编制、装备性能，敌军工程兵部（分）队的编制、装备性能，作战环境等静态信息。动态信息查询主要查询工程保障组织指挥、工程作业所需要的动态工程信息，如作战态势、敌障碍物的设置、部队装备和物资的配置、武器和设备的数量等多种大量信息。在工程保障决策支持系统中，这些数据既是数据查询基础，也是进行各种分析的依据。

2.2 任务与工程措施分析

根据上级下达的任务，明确当前任务和后续任务；遂行作战工程保障任务的措施。

2.2.1 桥梁分析

根据侦察获取的大量情报可以列出沿主要保障通路和预选保障通路上的桥梁，为通路选择及其维护提供可能的参考方案。

2.2.2 渡河分析

根据数字地图中的水文要素图提供的有关河流的宽度、深度、流速、河底构造和岸边坡度，通过对河流作全面分析，同时不能忽视干涸河道、沟渠或其它妨碍部队机动的干沟，建立架桥地点和涉水地点分析表，推荐架桥装备或涉水装备的可能使用场地。

2.2.3 道路网分析

以道路网要素图显示架桥和徒涉场的位置及桥梁的长度、宽度、车轮式荷载、履带式荷载等级和两岸的道路条件。通过对机动部队的自身机动保障能力和需要的机动保障能力相比较，可以确定为了便于部队机动，哪个架桥和徒涉点需要工程兵保障。此外道路网要素图还要向指挥人员提供：在不可能或难于通行的道路上的架桥位置；在作战行动区域内比现有桥梁装备架设能力还要长的桥跨；在专用道路网中损坏的桥梁。

2.2.4 障碍物预测分析

为了预先知道敌人可能采取的行动的整个过程，使指挥人员能够周密计划，避免对敌人的行动感到意外，需要预测并显示未知的、可能存在的雷场和其它障碍物，并根据下级侦察中收集的情报对预测的障碍物数据进行确定或否定。

2.3 重点任务分析

针对敌情、地形、上级意图和本部队将要遂行的工程保障任务在合成军队作战中的地位、作用，作业量、难易程度等因素进行综合分析，在此基础上确定部队重点任务。通常将主要作战方向上地位重要、时间紧迫、技术复杂、作业艰巨的工程项目，确定为重点任务。

2.4 工程保障能力分析

根据工程兵兵力、部队的装备器材、作业标准，分析在特定地形、敌情条件下的工程作业能力，为合理运用兵力提供依据。

2.5 任务计划

对实施作战工程保障所需器材和完成用户指定任务所需作业量进行计算，利用行动数据库提供的各类基本数据，给出方案中各阶段能得到的主要工种装备器材的数量。

3 以类图描述机动工程保障决策实体类及其关系

在机动工程保障决策支持概念建模过程中，需要分析和描述机动工程保障决策过程中的各类实体以及它们彼此间的关系。运用UML的类图可以准确地描述这些实体及其关系。根据系统的用例模型，本系统对与数据查询用例有关的实体定义了用户身份、障碍设置、河流、道路、渡场、桥梁、作战态势、工程装备等对象类。这些类及它们之间的关系如图2所示。

3.1 敌军的障碍设置情况

根据敌军设置的地雷等障碍物和将拆除或毁坏桥梁的位置和情况建立障碍物设置情况表，并将每种障碍物编号，把表分解成独立的作战行动段。该表记录下列信息：障碍物的位置、障碍物的类型（地雷场中地雷的类型或障碍物的类型）、障碍物的纵深和正面宽度、发现的时间、敌军对障碍物地域的火力掩护状况（包括敌人的兵力、装备和火力支援状况）、是否迂回或清除。

障碍物发生变化时，部（分）队应立即报告，工程兵业务部门根据变化了的情况更新障碍设置情况表，并在规定的时间内向部队通报障碍设置情况，同时向上级报告变动情况。

3.2 工程兵装备表

为了解敌军及我军工程兵遂行工程保障任务的能力，通过敌军、我军工程兵装备表，来显示敌军每个师和我军的工程装备的种类和数量，包括布雷车、桥梁器材、门桥和挖掘等设备。并依据此表计算出装备的工作能力，进行工程兵遂行任务能力的评估。

3.3 作战态势

建立、修改、查询作战态势，包括敌我双方的作战部署、上级的命令、指示，合成军队指挥员作战企图，生成工程保障决策支持所需的信息。

3.4 作战环境情况

通过对战场环境中地形、河流、道路、桥梁、渡场、地质、气象等情况要素的分析，为工程保障决策提供环境信息依据。

4 以顺序图描述工程保障决策过程

在概念建模过程中，需要分析和描述系统中各种行为发生的时序状态和交互关系，从而动态描述系统行为，反映系统内部对象之间的动态关系。UML的动态图（如顺序图等）可较好地描述系统的动态过程，所以使用顺序图能比较清楚地描述出工程保障决策的流程和细节，如图3为工程保障指挥决策人员进行道路网分析决策过程的顺序图。

5 结束语

通过基于UML的机动工程保障决策支持系统概念建模，可以正确地描述工程保障决策过程中涉及的用户及其所需要的功能，清晰地描述决策过程所涉及的实体及其关系信息，准确描述为实现工程保障决策支持功能系统中各类实体之间信息处理“互动”的过程，从而增加系统需求描述的准确性和明确性。运用UML对机动工程保障决策支持系统概念模型进行构建，不仅通过用例建模、结构建模有效地描述了系统的静态结构；还通过行为建模描述了系统的动态结构，多角度准确地描述系统，而且在系统分析和设计的过程中，可以使用相同的概念和符号，利用迭代原理，自顶向下不断细化模型，为最终获得实用有效的系统奠定基础。

1 井祥鹤，周献中，王建宇.基于UML的兵力机动辅助决策软件设计[J].火力与指挥控制，2007，32（3）：94—96.

2 方红萍，陈和平.信息系统UML建模研究[J].计算机工程与设计，2006，27（19）：3613—3616.

3 史经举，陈亮，李红甫.战役辅助决策系统功能需求研究[J].军事运筹与系统工程，2008，22（2）：36—39.