复杂电子信息系统仿真理论方法体系探讨

王积鹏 李伯虎，2

（1.北京航空航天大学，北京100191；2.北京仿真中心，北京100854）

引 言

复杂电子信息系统仿真作为仿真科学与技术学科的一个重要分支，是直接与工程应用紧密联系的仿真实践活动，它不仅要认识和把握仿真科学与技术的一般规律，更要在认识的基础上去指导具体的仿真工程实践.目前，复杂电子信息系统仿真技术发展远远领先于理论方法的研究，所涉及的相关知识尚处于不断创新发展之中，有关理论方法呈现了与多种学科理论交叉、融合与汇聚的发展形态［1-5］，尚未形成体系.为此，本文基于多年研究工作，提出了复杂电子信息系统仿真理论方法框架，如图1所示，分析了理论方法在仿真工程中的应用模式，目的在于为该领域研究工作提供技术支撑.

1 基础理论

复杂电子信息系统仿真涉及的基础理论主要指适用于不同应用领域复杂性问题研究的普适性科学理论，包括：系统科学理论、信息科学理论、管理科学理论等.

系统科学作为现代科学技术体系一个大的门类，是以系统为研究对象、面向系统应用开发的基础理论，是一门从整体上研究各种系统共同运动规律的科学［6］.

信息科学是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机等技术为主要研究工具，以扩展人类的信息功能和智力功能为主要目标的一门新兴的综合性学科.电子信息技术发展速度远快于信息科学理论的发展，电子信息技术、信息革命、信息化、信息社会的互动发展形态，促进了信息科学理论完善和快速发展.

管理科学与系统科学、信息科学一样，是一门由许多学科交叉融合形成的综合性科学，其研究通常采用历史分析法、比较分析法、案例分析法、归纳演绎法等.

图1 复杂电子信息系统仿真理论方法框架示意图

2 学科理论

复杂电子信息系统仿真涉及的学科理论，主要指适用于仿真科学与技术的共用理论，包括：相似理论、仿真建模理论、仿真系统理论、仿真应用理论等.这些理论是开展复杂电子信息系统仿真研究的重要基础［7-9］.

2.1 相似理论

相似理论是论述自然界和工程中各种事物相似条件和相似现象性质的学说.仿真领域所研究的相似理论，是针对仿真目的，为寻找仿真模型与研究对象之间的相似特性；对不同事物、系统、信息的相似性进行描述的基本概念和理论，包括：相似、相似域、相似规则、强相似、弱相似、相似性度量等［10-12］.

复杂系统的相似理论，主要研究由众多异构系统组成的复杂系统在适应性、不确定性、涌现性等方面的相似性质.目前，复杂系统的相似问题研究主要包括：复杂系统的非线性相似、涌现性相似、不确定性相似、突变型相似、不可逆和不可重复性相似、自治性相似、自组织性相似等.由于复杂系统不可以用还原论进行描述，因此，其相似理论研究目前仅仅处于初步探索阶段.

2.2 仿真建模理论

仿真建模理论是对仿真研究对象进行抽象描述，形成仿真模型的理论和方法.其主要任务是对客观实体、运用环境、人类行为等进行抽象描述，为各类仿真应用奠定模型基础.通常认为，仿真是一种基于模型的活动，建立系统模型并通过模型的运行进行研究和试验，是仿真研究的主要目的.目前，仿真建模理论研究主要包括：模型的一般理论、构建模型的理论、复杂性建模理论等.

模型的一般理论主要研究模型分析、设计、构建、验证、管理的共性原理和方法.复杂性建模理论，是将复杂性科学的相关理论和研究方法应用到仿真建模，建立符合复杂性仿真应用模型、以及验证模型正确性和可信性的理论方法［13-15］.

复杂环境建模理论是对地形地貌、海洋、空间、大气、电磁等环境的建模仿真，重点是对实体运行和决策行为直接产生影响的环境进行仿真，实现使人能有身临其境的仿真效果；目前研究热点主要集中在电磁环境效应建模方法、光学环境建模方法、可视化建模方法、混合现实建模方法，其发展方向为标准化、多学科融合、实时动态化和分布式协同化.

2.3 仿真系统理论

仿真系统理论主要研究仿真系统及其支撑环境设计、构建、运行管理，它包括一般理论、领域理论、支撑技术等.

仿真系统的一般理论是指导仿真系统构建与运行的共性理论，包括：仿真系统体系结构、设计和全寿命管理等.

仿真系统的领域理论是指导特定领域仿真系统研制的理论，包括：仿真系统的超现实性理论、时空一致性理论、实时性理论等.

仿真系统的支撑技术，主要研究构建仿真系统所采用的一系列技术与工具，包括：仿真系统开发支撑技术、系统运行支撑技术、系统标准规范等.

2.4 仿真应用理论

仿真应用理论主要研究各个仿真应用领域共有的普适性规律，包括可信性理论、仿真试验设计原理与方法、仿真可视化原理与方法、仿真结果分析与评估方法、虚拟样机工程方法等.

仿真应用的可信性理论包括仿真可信性的基本理论、影响因素的分析、控制方法等.其中，仿真可信性的基本理论，主要研究仿真可信性的概念、度量方法、分析与评估等；仿真可信性是指相对于特定应用目的、正确反映原系统客观规律的程度，通常包括数据可信性、模型可信性、仿真系统可信性、仿真实验可信性等；目前，仿真可信性的定量度量方法大多是基于误差理论进行研究，而仿真可信性的定性度量方法主要基于仿真各个环节和仿真结果；仿真可信性的分析与评估采用定量与定性相结合的方法进行综合研究；但是，对于复杂系统仿真的可信性分析与评估，现在经常采用的层次分析和模糊评判等方法仍有很大的局限性.

仿真试验设计原理与方法，是依托仿真系统，根据研究目的，制定试验大纲、确定试验项目、开展试验设计、整合仿真资源、运行仿真系统、获取仿真数据、分析试验结果、形成评估结论的完整过程.仿真试验设计的主要目的是利用相关的原理和方法，对仿真试验进行优化设计，期望以较小的试验规模和次数，达到试验目的，获取必须的试验结果.

仿真可视化原理与方法，是将仿真活动中的过程、现象、事物用人们视觉可以观察的方式表现出来，包括：仿真建模的过程、仿真运行的过程、仿真结果的可视化等，在各类仿真活动中均有应用.仿真可视化采用基于地理信息系统的二维可视化和视景技术的三维可视化，应用仿真初始条件的可视化、仿真模型的可视化、仿真试验的可视化、仿真评估的可视化、仿真环境的可视化、人机交互的可视化、仿真不可见信息的可视化等方面.

仿真结果分析与评估方法，主要包括仿真试验数据处理分析、仿真结果评估、综合评估的结果分析等.

虚拟样机工程方法，是一种基于计算机仿真的数字化复杂产品工程支持技术，它利用建模仿真技术构造数字化复杂产品（虚拟样机），并将建模仿真技术鲁棒、协同、集成化地应用于复杂产品采办的全生命周期；以虚拟样机为核心，合理组织复杂产品开发全过程的三要素（团队、管理、技术），有机集成三类技术（工程设计、建模仿真、项目管理），促进复杂产品开发过程中各类活动的集成优化运行，以达到提升复杂产品开发效率和质量、提高企业创新能力与市场竞争力的目的.目前，虚拟样机工程方法的研究热点包括：复杂产品多域多维多尺度动态演进的建模，复杂产品设计知识的物化，多学科设计优化理论与方法，复杂产品虚拟样机工程全生命周期管理，网络化虚拟制造平台，基于知识的产品多学科、异地、协同建模仿真，建模仿真与数字化设计制造技术的集成，基于仿真的采办（Simulation Based Acquisition，SBA）和面向各领域、各层次的参数化、组件化、通用化的产品与环境模型库技术等.

3 仿真方法论

复杂电子信息系统仿真的方法论，是研究和解决仿真工程问题的一般规律和模式.它不仅要考虑方法论的共性特点，综合采用演绎逻辑、归纳逻辑、概率统计、试验验证等思维模式；更要针对领域特点，采用系统工程方法论、体系工程方法论、仿真工程方法论，具体解决复杂电子信息系统仿真工程问题.

3.1 系统工程方法论

系统工程方法论是围绕特定目的研究开发人工系统和复合系统、从整体上研究和解决问题的总称.具有代表性的系统工程方法论，包括近半个世纪以来发展起来的霍尔和切克兰德的系统工程方法论、并行工程方法论、物理-事理-人理（Wuli-Shili-Renli，WSR）系统方法论.

系统工程方法论是1968年美国贝尔电话公司工程师霍尔最早提出的，其核心内容是时间维、逻辑维、知识维的系统工程三维结构模型.英国学者切克兰德把霍尔提出的方法论称为硬系统方法论，他自己则在此基础上提出了软系统方法论.霍尔的三维结构模型中，时间维表示从系统工程规划到更新的全过程，分为规划、方案、研制、生产、运行、更新等6个阶段；逻辑维是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题时应遵循的程序，它将每个阶段所要进行的工作分为明确问题、选择目标、系统综合、系统分析、方案优化、做出决策、付诸实施等7个步骤；知识维是指在完成上述各种步骤所需要的各种专业知识和管理知识.运用系统工程知识把时间维和逻辑维结合起来，便形成一个二维结构的系统工程活动矩阵，活动矩阵在应用于复杂电子信息系统仿真时，可有效解决仿真工程的管理问题，减少决策上的失误和计划实施过程中的困难.切克兰德的软系统方法论的核心思路不是寻求最优化，而是调查、比较、学习，从系统现状和模型比较中，学习改善现存系统的途径.其方法流程主要包括问题现状说明、弄清关联因素、建立概念模型、改善概念模型、将概念模型与现状比较、实施系统改革方案等6个步骤.

并行工程是美国国防分析研究所在20世纪80年代提出、在计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）和系统工程中发展起来的工程方法论，已经成为美国国防部21世纪发展武器装备系统的基本管理指南.并行工程是对系统产品及相关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法论，它力图使系统开发者从一开始就考虑系统全生命周期的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求.并行工程强调的四大要素是加速开发周期、提高系统质量、降低系统成本、提供优质服务.作为系统工程原理的深入和应用，并行工程是一种更为广义的优化设计，更加注重集成性、协同性、并行性、科学性.并行工程的组织管理模式采用信息系统支持下的柔性化组织，强调缩短信息传递途径、加强不同领域间的融合与协作，对组织结构的影响表现为向扁平化组织结构演化的趋势.按照并行工程管理技术和方法组织实施，包括：制定并行工程实施计划、确定明确的开发目标、进行并行工程培训和基础设施准备、分析现有过程、按照重组原则改进现有过程模型、实施新的过程、评价结果并改进.

物理-事理-人理系统方法论是1995年由中科院顾基发研究员和英国Hull大学朱志昌博士共同提出的［16］.该方法论认为，在处理复杂系统问题时，既要考虑对象系统的物的方面（物理），又要考虑如何更好使用这些物的方面，即事的方面（事理），还要考虑由于认识问题、处理问题、实施管理与决策都离不开的人的方面（人理）.把这三方面结合起来，利用人的理性思维的逻辑性和形象思维的综合性与创造性，组织实践活动，以产生最大的效益和效率.任何复杂系统不仅涉及物、事、人，而且涉及它们三者之间动态、交互的过程.物理、事理、人理三要素是不可分割的，它们共同构成了关于世界的知识，包括是什么、为什么、怎么做、谁去做，所有的要素都是不可或缺的.缺少、忽略了某个要素，对复杂系统的研究是不完整的.WSR系统方法论的运用包括：理解意图、调查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议6个步骤.在系统综合集成实施过程中，上述这些步骤有时需要反复进行，也可以将有些步骤提前进行.

3.2 体系工程方法论

体系工程与系统工程的主要不同点是作用对象不同，体系工程的对象是多个系统组成的大型复杂系统.除此之外，二者的主要区别在于四个方面：一是追求的目标不同，系统工程将系统整体最优作为追求目标，体系工程将用户满意作为追求目标；二是作用对象的组成机制不同，系统工程强调系统组分之间的有机联系，体系工程强调各个组分开发运行的相对独立性；三是对环境因素的考虑不同，系统工程强调系统与运行环境是相互独立的，体系工程强调体系背景复杂、与运行环境不可分割；四是推进方法不同，系统工程强调系统建设是实现设计目标的过程，体系工程强调体系建设是逐步演化的动态进化过程［16］.

体系工程方法论源于对体系现象与问题的研究，是21世纪初人们在研究复杂大系统工程问题时探索形成的.尽管目前学术界对体系工程方法论还没有形成统一的认识，但是它在体系描述、体系设计、体系集成、体系演化、体系测度等方面探索提出的方法，已经成为学术研究的热点领域.

体系描述法，涉及体系工程的需求描述、目标设定等，目前主要研究：综合采用复杂网络分析法、复杂系统分析法、信息系统分析法、建模分析等手段，对体系的功能、流程、演化等进行分析描述［3，17］.

体系设计法，主要是对体系建设与体系演化进行总体设计，对发展战略在时间、空间的展现形态和发展路线的整体设计，不仅取决于技术，更取决于理念.采用的方法主要有能力分解法、发展路线图、体系结构法、风险矩阵等.

体系集成法，涉及体系建设全过程的技术集成、管理集成等.其中，技术集成研究主要采用共性技术体制的体系资源集成法，体系行动规划分析的体系资源配置法，体系协作和体系编成计划的信息资源共享法等.管理集成主要是采用管理科学理论的现代项目管理方法，对人力、物资和各类资源进行综合管理.

体系演化法，主要涉及体系的渐进演化模式和激进演化模式，在大多数情况下，体系建设往往采用渐进演化模式，包括体系构建、流程重组、体系再造等过程，而每一个过程又要涉及概念分析、结构设计、运行实现等阶段.体系演化方法研究包括体系演化分析法、体系演化设计法、体系协同演化法、资源配置演化法、体系静态演化与动态演化法等，有进一步向体系演化工程发展的趋势.

体系测度法，主要涉及体系有效测度、体系效能评价、体系探索分析等.目前，体系有效测度与体系效能评价研究主要包括体系效能测度建模、体系鲁棒性测度、体系动态适应性测度、体系涌现性测度、体系建模与仿真验证等；体系探索分析研究主要包括探索性分析理论、探索性分析框架、探索性分析建模、关键技术实现等方法手段研究.

3.3 仿真工程方法论

仿真工程方法论，是借鉴相关学科理论研究成果，研究仿真科学技术的工程方法论［7-8，18］.通常，仿真工程方法论涉及“仿真建模、仿真运行、仿真应用”等，包括抽象映射的仿真建模、模型试验的仿真运行、目标牵引的仿真应用方法论等.

基于抽象映射的仿真建模方法论，核心思想是抽象与映射，即对仿真对象的主要特性进行抽象提取，建立相应的概念模型；进而对概念模型进行形式化表述和数学转换，将其映射为可计算的仿真模型.这一过程是基于相似理论实现的，不仅涉及对仿真对象的感性认识和理性抽象，也涉及到对模型进行形式化映射和验证等一系列活动.

模型试验的仿真运行方法论，认为仿真活动的本质是对仿真模型进行试验，在有序的模型组织体系下，设计、控制、管理仿真系统运行的过程.当前，系统仿真正在向“数字化、虚拟化、智能化、网络化、服务化、普适化”为特征的现代化方向发展，在网络环境下构造、运行、管理仿真系统，实现仿真系统与研究对象的在线同步运行试验，将大大提升仿真系统的运行效率，扩展仿真系统的作用范围.

目标牵引的仿真应用方法论.现行的仿真应用都是围绕预定目标展开的，目标牵引是仿真应用方法论的重要前提.利用仿真手段开展复杂系统和工程应用的“全系统、全过程、全方位”研究，根据不同应用领域的特定任务要求，从仿真对象的不同角度、不同层次进行系统整体和全过程的仿真应用研究，解决不同应用领域的特定问题，是现代仿真工程的主要使命.

4 仿真工程方法

复杂电子信息系统仿真的工程方法，是为了获取满足应用领域要求的仿真系统产品，支持仿真工程开发、技术实现、综合集成、评估分析的规则、技术和工具的集合.与信息系统开发的工程方法类似，系统仿真的工程方法大多脱胎软件工程方法，而且往往比软件开发方法的成熟期滞后一个阶段.目前，复杂电子信息系统仿真工程方法主要包括：复杂系统仿真的过程模型、复杂系统仿真的开发方法、复杂系统仿真的通用方法、复杂系统仿真的评估方法等［4，14-15］.

4.1 仿真的过程模型

复杂电子信息系统仿真的过程模型，是跨越仿真系统开发期的全部“过程、活动、任务”的结构框架，它能够清晰、直观地表达复杂电子信息系统仿真开发过程要完成的主要活动和任务，可以作为复杂电子信息系统仿真的工作基础.过程模型应能支持复杂系统仿真的开发、保障、组织过程，历史上主要出现过三类过程模型：线性模型、原型模型和演化模型.

线性模型，包括瀑布模型和快速应用开发模型应用于系统需求比较清晰、项目边界比较明确的项目，常规武器装备研制大多采用这类模型.

原型模型，是对线性模型的改良，一般应用于通过原型试验后逐步确定系统发展模式的项目，对需要探索试验的项目，例如战略武器装备研制大多采用这种模型.

演化模型，是对原型模型的进一步改进，应用于系统需求是在整个开发过程中逐步明晰的项目，强调系统建设是一个动态、渐进、分阶段发展完善的过程，比较适合复杂电子信息系统仿真这类项目的开发；演化模型的实现类型又包括增量模型、螺旋模型、双螺旋模型、基于构件的开发模型、喷泉模型、智能模型等.

4.2 仿真的开发方法

对于复杂电子信息系统仿真开发而言，目前具备理论和技术支持发展比较成熟的工程方法有：结构化方法、面向对象方法、基于构件方法、基于Agent方法.这些方法的共同特点是，可以在形式化或非形式化的理论和技术支持下，为复杂电子信息系统仿真开发提供全过程支持.

结构化方法，源于20世纪70年代的结构化分析与设计技术，已经被广泛地应用于系统定义、需求分析、系统设计中.其主要特征是面向过程和功能分解.面向过程体现在它是一种面向信息流的分析与设计，自始至终“以信息流”为主线，清晰地表达了信息的流向.功能分解体现在以“自顶向下、逐步求精”作为核心，其过程是一个由抽象到具体的基于功能的模块划分过程.结构化方法一般包括四个步骤：结构化分析、结构化设计、结构化实现、结构化测试.该方法的优点是简单、易于掌握，按功能进行分解和集成的理论方法比较成熟，具有完善的标准规范、配套的工具环境支持.缺点是开发效率较低，难以适应需求变化，系统各组成部分的重用性较差.结构化方法应用过程主要指分析阶段和设计阶段.分析阶段的主要阶段成果是建立数据模型、过程模型、规则模型、动态模型、综合字典；设计阶段的主要阶段成果体现为功能建模和信息建模.

面向对象方法，顾名思义就是以对象观点来分析现实系统中的问题.采用自然的思维方式，把事物归类、综合，提取共性并加以描述；面向对象方法是一种分析、设计、思维、综合方法.它是一种应用对象、类、继承、聚合、消息传递和多态性等构造系统的综合集成方法.包括面向对象的系统分析、面向对象的系统设计、面向对象的系统实现、面向对象的系统测试.它在系统开发过程中采用了一致的模型，可支持各个阶段之间的回溯.对象技术反映了对世界的自然视图.对象按类和类层次被分类，封装了数据和处理.类定义一旦完成，形成了在建模、设计和实现不同级别上重用的基础.新对象可从类中通过实例化产生.目前，面向对象的方法已经在工程开发中得到普遍采用，其优点是建立的模型接近自然描述，对象的层次嵌套结构便于对复杂系统的描述，便于形成可重用的模块，有统一建模语言和配套工具支持面向对象的开发和推广应用.

基于构件方法，采用了一种简单的构件化思想.在传统的建筑学领域，建筑物设计与建造采用的就是基于构件的方法，包括建筑尺度的标准化、不同建筑物中都用大量的相同构件、构件的粒度可大可小、外购标准构件与建筑物本体有机地综合等；基于构件方法可以看成是在系统构件的基础上增加了许多“使能机制”，支持快速地构造系统，完成系统综合集成的使命.基于构件方法是在面向对象方法的基础上，根据软件重用的技术需求逐步发展起来的，强调使用“构件”来设计和构造系统.构件方法通常包括二个子过程：领域工程和应用工程.领域工程的目的是在特定的应用领域中标识、构造、分类和传播一组产品；应用工程可在应用系统开发或者再工程中选取这些产品进行重用.通常，可重用构件的分析、设计技术可采用传统的方法；但是，可重用构件应该在特定的应用领域中进行设计，建立应用领域的标准数据结构、接口协议和系统体系结构［18-19］.

基于Agent方法，源于20世纪70年代末发展起来的Agent理论和技术，由于它可以用于解决开放、复杂、异构、大型分布式系统的信息处理要求，因此，引起了众多研究人员的关注.目前，基于Agent方法研究分为形式化的方法和非形式化的方法.形式化方法主要包括系统规范、系统实现、系统验证等.非形式化方法主要研究基于Agent的分析与设计方法学，主要包括扩充面向对象建模技术或方法学的适用性来设计Agent系统，扩展知识工程的方法学和建模技术，利用形式化方法和语言提供定义框架以支持Agent或Agent系统规范，支持特定的Agent系统开发等.与构件相比，Agent增加了自动化处理分布式系统问题必须解决的技术关键.随着网络技术的发展，基于Agent方法必将成为未来网络环境下复杂系统开发的主流方法之一.

4.3 仿真的通用方法

针对不同应用目的，复杂电子信息系统仿真的对象规模、对象特性、应用范围是不同的，因此，所采用的仿真方法也表现出了多样性特征，形成了丰富的仿真方法集合.通常，复杂电子信息系统仿真的通用方法主要有以下分类：

依据仿真对象规模和复杂程度，可以划分为简单系统仿真方法和复杂系统仿真方法.简单系统仿真方法多采用成熟的数学建模方法，包括机理分析法、直接相似法、概率统计法、层次分析法、图论方法、蒙特卡洛法、模糊集论法等；复杂系统仿真主要采用简化仿真、智能仿真、构造人工系统等方法.

依据系统模型性质，可以划分为定量仿真方法和定性仿真方法.定量仿真方法包括：连续系统仿真、控制系统仿真、离散事件系统仿真；定性仿真方法主要有模糊仿真法、归纳推理仿真法、非因果关系推理法等.

依据仿真系统实现手段，可以划分为物理仿真法、数学仿真法、半实物仿真法（实物在回路仿真法）、人在回路仿真法、软件在回路仿真法（嵌入式仿真法）等.

依据仿真系统结构，可以划分为集中式仿真法和分布式仿真法.分布交互式仿真法是复杂系统仿真采用的主流方法，目前正随着信息技术环境的变革，向网络化仿真演进.

依据仿真时钟与实际时钟关系，可以划分为实时仿真法、亚实时仿真法、超实时仿真法.实时仿真法采用的仿真时钟与实际时钟完全一致，也称为在线仿真；亚实时和超实时仿真中的仿真时钟分别慢于或快于实际时钟.

依据复杂系统仿真建模方法，可以划分为理论仿真、实验仿真和混合仿真.复杂系统理论仿真中，基于系统辨识的建模和复杂网络的建模方法、基于灰色系统理论的建模和系统动力学的建模方法比较常用；复杂系统混合仿真方法中，LVC（实体Live、虚拟Virtual、构造Constructive）的混合仿真方法近年来比较常用.

依据构建仿真系统的方法，可以划分为仿真系统设计法、仿真系统开发管理法、仿真时间管理法、仿真数据管理法等.值得指出的是，近年来大数据技术的发展，使得构建仿真系统的方法面临颠覆性的变革，基于非结构数据分析和模糊匹配的搜索式仿真将成为一种全新的仿真方法流派.

依据仿真试验方法，可以划分为仿真试验组织和仿真数据分析评估方法、仿真可视化分析和仿真应用的可信性分析方法等.

4.4 仿真的评估方法

复杂电子信息系统仿真的评估方法主要包括仿真系统可信性评估、仿真结果评估［20-21］、仿真对象能力评估等.20世纪90年代开始，一些新的综合分析方法成为新的研究热点，包括探索性分析方法、复杂网络分析方法、体系重心分析方法等.

探索性分析方法，是针对人们对系统不确定性与整体性重视不够而提出的，过去研究只是在一个预计“最佳”方案的基础上做一些灵敏度分析，进行局部的不确定性分析，很少进行全局的不确定性分析.借助仿真实验手段，探索性分析可以直观、全面地分析了各种不确定性要素对结果的影响.应用研究相比理论研究更是一个热点和亮点，大量有影响的成果不断面世.

复杂网络分析方法，是针对传统图论、数值分析和其它解析方法在应对复杂网络化体系形式的分析能力有限，新兴的复杂网络理论则可能为此方面的研究带来突破而提出的.处理大尺度异质战场通信网络的复杂网络特征要采用符合复杂网络问题的方法.

体系重心分析方法，是针对体系关键节点及脆弱性分析提出的方法.通常，战争体系重心是指支撑参战国家和部队战争意愿、提供战争力量和夺取战争行动优势的关键因素.

5 理论方法应用分析

复杂电子信息系统作为一类面向信息化战争应用的人造系统，具有组成关系复杂、机理复杂、子系统之间以及系统与环境之间交互关系复杂、总体行为具有涌现性和非线性等特征.综合采用上述理论方法对仿真工程进行指导，可以有效提升复杂电子信息系统仿真的开发效率、工程质量和整体水平.

从基础理论的应用角度分析，复杂电子信息系统仿真，比较适合于采用复杂系统理论，对系统的自适应性、不确定性、涌现性等复杂性特征进行模拟，解决其特定问题；在研究对象、内容、方法上，与信息科学理论有大致相同的范畴，可以直接将信息化建设的理论方法应用到复杂电子信息系统仿真工程之中；可以采用项目管理方法，提高对复杂电子信息系统仿真工程各类活动的管控.

从学科理论的应用角度分析，复杂电子信息系统仿真的相似性问题是值得深入探讨的，应兼顾整体与局部的相似，将仿真系统进行层次分解，构建组分的微观行为模型和系统整体结构行为模型，重点关注宏观过程和结果的相似；其建模活动应该综合采用模型的一般理论、构建模型的理论、复杂性建模理论，解决系统不同层面、不同类型、不同应用过程的仿真建模要求；其系统仿真研究，需要全面涉及仿真系统的一般理论、领域理论、支撑技术、嵌入式仿真系统技术等，指导工程实践；其仿真应用，应综合运用仿真可信性理论、仿真试验设计原理与方法、仿真可视化原理与方法、仿真结果分析与评估方法、虚拟样机工程方法等［22］.

从方法论的应用角度分析，三种方法论在解决复杂电子信息系统仿真工程问题时，都可以发挥很大的作用.可以运用霍尔和切克兰德、物理-事理-人理、并行工程等系统工程方法论的基本原理，对复杂电子信息系统仿真工程的实施进行指导；可以采用体系描述、体系设计、体系集成、体系演化、体系测度等体系工程方法，以形成体系能力为目标，具体规范复杂电子信息系统仿真的各项活动；可以直接采用抽象映射的仿真建模方法论、模型试验的仿真运行方法论、基于目标牵引的仿真应用方法论，开展仿真工作，满足不同仿真应用要求.

从工程方法的应用角度分析，复杂电子信息系统仿真工程实施中，可以直接采用演化模型，并在局部选择采用线性模型和原型模型；开发方法应主要采用基于构件的开发，并根据需要采用结构化方法、面向对象方法、基于Agent方法；在通用方法运用中，不仅要考虑适用性问题，更应注重功能维、组织维、指挥级别维、空间维、时间维、使命维的综合集成问题，采用不同的方法解决系统整体和局部仿真不同层面的问题；应综合利用探索性分析、复杂网络分析、体系重心分析等方法，加强系统整体的涌现性评估.

6 结 论

本文梳理了复杂电子信息系统仿真的基础理论、学科理论、方法论、工程方法，分析了各种理论方法在复杂电子信息仿真中的应用方式.相关的理论方法都是针对不同的实践问题研究提出的，不是非此即彼的关系，任何一种理论方法都不是完美无缺和普遍适用的.在复杂电子信息系统仿真工程中，应该根据具体应用项目特点，博采各种理论方法的优点，为形成“整体统一”的复杂电子信息系统仿真理论方法奠定基础.

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