装备保障数据需求分析方法与建模

2018-07-31卜昭锋

兵器装备工程学报 2018年7期

王健，古平，卜昭锋,赵铭

(1.陆军工程大学石家庄校区，石家庄 050003; 2.陆军炮兵防空兵学院，沈阳 110000)

随着“大数据”时代的到来，装备保障数据呈现爆发增长、海量聚集的特点，对装备保障数据资源建设提出了更高要求。全面深入地了解领域内所有数据的组成、结构及作用，是数据资源建设后续设计工作的前提和基础，地位作用十分重要。当前，装备保障领域的许多专家学者依据专业领域的特点，结合信息系统建设经验，提出了面向实体、面向系统、面向业务等思想[1-3]，分析并构建了领域的数据需求，满足了一定时期相关领域信息系统和业务工作需要。然而，当实体、系统、业务工作发生变化时，数据需要重新规划，既费时费力，又耗费大量费用。这就需要探索一种新的数据需求分析方法。

考虑到装备保障活动是为完成保障任务而履行的最基本、不可再分的最小单元，具有独立功能。虽然装备保障的组织机构、运作流程、运行方式等是变化的，但是深入分析装备保障活动可以发现：这些活动实质上是在装备保障的任务指导下，对人员、物质、信息等资源的操作。换言之，施加于人员、物质、信息等资源的操作是依赖于装备保障任务的，故装备保障活动具有一定的稳定性。本文从分析装备保障活动出发，采用“围绕活动，面向过程”的思路，提取并整合数据需求。

1 装备保障活动识别

目前，常用的活动识别方法有组织系统规划法(BSP)、企业功能分解法、基于CIMOSA功能视图的活动识别方法等[4-6]。这些方法或分解粗糙，没有深入到具体活动；或缺乏明确目标取向，操作过程随意性很大；或分析过程复杂，实用性较差。为了克服以上方法存在的弊端，需要寻找一种新方法来识别装备保障活动。通过分析装备保障活动的特点，从装备保障机构执行装备保障任务、履行装备保障功能的视角着手，确定装备保障活动。

1.1 装备保障任务、功能与活动的关系

装备保障任务是与整个装备保障系统密切相关的保障机构所必须达到的目标，对于不同的保障机构而言，它所分配的任务是不同的；装备保障功能是保障机构本身所具备的能力，不同的保障机构具有不同的保障功能；装备保障活动是保障机构履行有一定目的的行为和动作。通常情况下，由于不同的保障机构对应不同的任务，其所采取的活动是不一样的[7]。

装备保障任务是保障机构执行保障活动的原因和目的。保障任务是赋予保障机构的一个保障目标，这个目标可以经过保障机构执行一定的行为、动作来具体完成。保障机构之所以履行保障活动，就是因为只有执行保障活动，才能够完成保障任务。换言之，保障机构执行保障活动的目的就是为了完成保障任务，达到保障目标。

装备保障功能是保障机构具备的履行保障活动的能力。一个保障机构之所以能够完成某一项任务、工作，归根结底是因为这个保障机构具备一种保障能力，这种保障能力就是保障机构的保障功能。

装备保障活动是完成所赋予保障任务的具体实现方式。一个装备保障机构是由若干个装备保障要素组成的，每一个要素都具有一定的功能属性，要通过一系列的行为和动作来具体实现。可以认为，装备保障功能就是由装备保障要素有机结合在一起的产物，构成一个装备保障机构的所有装备保障要素的整体行为和动作就是装备保障机构执行的保障活动。

综上所述，装备保障功能决定装备保障活动，装备保障活动是保障功能的具体表现形式，但完成不同的装备保障任务，会使用不同的装备保障功能，执行不同的装备保障活动。通过执行装备保障活动，具有一定保障功能的保障机构完成其保障任务，三者之间的具体关系如图1所示。

图1 装备保障任务、功能与活动之间的关系

1.2 装备保障活动模型

通过上文对装备保障任务、功能和活动的关系分析，可知装备机构履行的保障活动是由装备保障机构的功能属性和需要完成的任务共同决定的，可以用函数关系表示。为了便于表达，引入符号如表1所示。

表1 装备保障活动分析引入符号

因此，装备保障任务、功能与活动三者之间的函数关系表达式为：

A=G(T,F)

(1)

a=G(t,f)t⊆T，f⊆F

(2)

经分析可知，a是活动集合A的子集，即a⊆A。

下面结合实际情况，对公式(1)的几种情况进行说明：

①T=F。表明：装备保障功能所能够实现的目标集合与装备保障任务所需达到的目标集合一致，刚好支持全部装备保障任务完成。

②T⊆F。表明：装备保障功能所能够实现的目标集合大于装备保障任务所需达到的目标集合，除能够支持装备保障任务完成外，还有部分功能未使用。

③F⊆T。装备保障功能所能够实现的目标集合小于装备保障任务所需达到的目标集合，只能支持部分装备保障任务完成，仍有部分不能实现。

④T∩F=Φ。装备保障功能所能够实现的目标集合与装备保障任务所需达到的目标集合完全无关，不支持任何装备保障任务完成。

⑤T∩F≠Φ，且T⊄F，F⊄T。装备保障功能所能够实现的目标集合与装备保障任务所需达到的目标集合部分相关，支持部分装备保障任务完成。

1.3 装备保障活动与任务、功能关系矩阵

装备保障任务T可以分解为若干个相对独立的子任务，如t1、t2等。装备保障机构N是由若干个装备保障要素构成，如E1、E2等，而每一个装备保障要素都具有一定的功能，比如装备保障要素E1具有功能f(E1)1、f(E1)2等。另外，由于装备保障机构是由装备保障要素组成有机整体，根据系统涌现性原理，装备保障机构整体功能大于其所有构成组件的功能和，具有各装备保障要素所没有的新功能，在此用f(N)1、f(N)2等表示。所以，装备保障活动与任务、功能的关系可以用矩阵的形式来表示，具体如表2所示。

利用式(2)，可以确定每个装备保障活动，比如a111=G(t1,f(E1)1)，这样就确定了该装备保障机构的所有活动。

表2 装备保障活动与任务、功能关系矩阵

1.4 装备保障活动评判模型

在用装备保障活动与任务、功能关系矩阵确定具体活动之后，需要进一步评判所得活动的全面性和合理性，为下一步数据需求分析打下良好基础。通过分析装备保障的特点规律，发现装备保障活动受多种因素影响，其评判目标是由多种因素组成的模糊集合，故采用模糊综合评判法，具体步骤如下[8]：

① 选取评判装备保障活动的因素集和评语集。因素集是指能够全面反映被评价对象特征因素的集合，这些因素通常都具有模糊性。评语集是指在评价对象时，可以将评价结果分为若干个等级，这些等级组成的集合就是评语集。

在此，定义因素集P为：

P={p1,p2,…,pm}，p1,p2,…,pm为所有反映装备保障活动特点评判因素。

定义评语集Q为：

Q={q1,q2,…,qn}，q1,q2,…,qn为对装备保障活动的评价等级。

② 对单个因素进行评价。在进行单因素评价时，采用隶属函数的方法确定该因素对评语集中各元素的隶属度。假设对因素集P中的第i个因素pi(i=1,2,…,m)进行评价时，它对评语集Q中的第j个评语qj(j=1,2,…,n)的隶属度为rij，则对因素pi评判的模糊集合Ui可表示为：

Ui={ri1,ri2,…,rin}

这样，m个因素的评判集就可组成评判矩阵U。

(3)

③ 建立各因素的权重集。通常情况下，每个因素的重要程度是不一样的。为了反映不同因素的影响程度，需要对所有因素赋予相应的权重系数wi。这样，由各权重系数组成的集合称为因素的权重集，记为W。

(4)

④ 综合评判。从m个因素的评判矩阵可以看出，U的第i行反映了第i个因素对各个评语集的隶属度，U的第j列反映了所有因素对第j个评语的隶属度。所以，在评判矩阵U和权重集W已知时，可对二者进行矩阵乘积运算来进行综合评判。

(5)

式(5)中，V表示模糊综合评判集，vj(j=1,2,…,n)表示综合考虑所有因素时，评判对象对第j个评语的隶属度。

2 装备保障数据需求建模

经过对比分析CIMOSA、IDEF、UML、Petri网等几种典型的建模方法[9]，可以发现，IDEF0是一种静态的过程描述模型，能够同时表达系统的活动和数据流以及它们之间的关系，实现对系统全面描述。因此，在分析、确定装备保障活动的基础上，可采用IDEF0方法对装备保障活动进行建模，提取整合装备保障活动数据需求，具体步骤如图2所示。

由图2可知，装备保障数据需求建模步骤如下。

1) 分析、确定装备保障活动。分析各装备保障机构的任务与功能，将各项任务、功能分解为子任务和子功能，通过表2得出各节点装备保障活动与任务、功能关系矩阵，然后利用公式(2)得出装备保障活动。

图2 装备保障数据需求建模步骤

2) 专家评判。专家在充分了解所要评判的装备保障机构任务、功能、特点、环境和有关属性的基础上，根据公式(5)建立的模糊综合评判模型，对步骤1)所得的装备保障活动进行评判，看其是否满足要求。若满足要求，则进入下一步；否则，返回步骤1)重新进行装备保障活动分析，直至满足要求为止。

3) 建立装备保障活动IDEF0模型。在IDEF0模型中，同时考虑了活动、信息及接口条件，用盒子来表示具体的活动，用箭头和文字标注共同表现盒子的数据流(信息)和对象接口，以便清晰、全面地描述输入、输出、控制、机制等界面类型，IDEF0盒图如图3所示[10]。结合装备保障任务，根据各个装备保障活动之间的内在联系，就可建立装备保障活动的IDEF0模型。

图3 IDEF0盒图

4) 提取整合装备保障数据需求。IDEF0活动模型中的输入、输出体现的是数据流，具体表现为各种各样的单证、表格等，也就是数据表单。数据表单是由若干个数据项构成，数据项是不可分割的最小数据单元。因此，应该采用实际调查等方法，将建立的IDEF0模型中的数据表单分解为基本数据项，制作包含装备保障领域所有数据项和枚举型数据项枚举值的数据名录与数据字典，形成装备保障数据需求全集。