基于体系结构框架的精确保障体系构建研究*

刘婧婷，郭继坤，邵 芳

（1.陆军勤务学院军事设施系，重庆 401311；2.陆军勤务学院勤务指挥系，重庆 401311；3.解放军31007 部队，北京 100038）

0 引言

后勤伴随着战争的产生而产生，又因战争的需要而发展。当今“精确化”保障已成为战争谋划的重要内容，成为我军此次改革发展后勤的主要方向，研究联合作战背景下的精确保障问题是做好军事斗争准备的一项重要课题。现代信息化战争中，精确保障已成为涉及众多空间领域、人员力量、指挥活动、参数要素的复杂巨系统，使用无法提供系统、科学的后勤保障理论支持。因此，亟需采用体系化的建设思想，科学分析体系结构框架在国内外相关领域的应用成果及经验，以此深入系统地分析精确保障的内在逻辑结构，全面合理地构建精确保障体系构架，把握精确保障演化规律。结合精确保障体系需求，重点研究如何利用体系结构框架理论特点，全面科学地认知体系范畴、科学有序地构建体系框架，以及深入系统地分析体系瓶颈，以此指导精确保障体系的集成统一化构建，推动后勤科学转型。

1 相关概念及内涵界定

1.1 精确保障

精确保障是当今世界各国军队作战保障需求的共同目标，是后勤保障领域的热点研究问题之一。各界虽对精确保障的表述略有不同，但对其内涵本质界定基本一致，我军认为该理论是在特定的时代背景、特定的保障需求及特定的技术条件下的保障理论要求，即精确保障是为满足信息化战争对后勤保障的新需求，充分运用以信息化为核心的高技术手段，精细而准确地组织与实施后勤保障，使后勤保障的时间、空间、数量、质量要求尽可能达到精确的程度，最大限度地节约后勤保障资源，提高后勤保障效益。结合此次军改对作战保障三大内容的最新分类，将后勤保障与装备保障统筹考虑为后装保障，精确保障涵盖的内容范围进一步扩大。

1.2 体系

体系SoS（System of System）则是系统的系统，主流界定为巨大的、复杂的、持久的独立系统的集成，是随着时间发展通过各自的权威提供各自的能力以支持总体使命而形成，在系统联接的体系中允许系统间进行相互协同与协作的有机系统或整体［1］。体系中各系统具备独立运作、独立维护管理、区域分布性、“涌现”行为和演化发展这5 种基本特征，体系的基本元素主要包括环境、使命、实体、结构（关系）和过程［2］。

1.3 体系结构框架

体系结构框架是体系结构设计的基本原则和方法，是体系结构设计方法学的别名。“框架”一词主要用于描述事物的基本组成结构，既有“框”的约束性也有“架”的支撑性，主要为构建体系各组成单元的结构及其有序组合的相互关系，即按照确定的规则把各个组成单元集成在一起而形成的有机整体服务［3-4］。体系结构框架是体系开发的顶层通用指导性文件，“分而视之，统而治之”是其核心方法理念。其中，“分而视之”是体系结构框架理论的精髓，将同一个复杂事物根据不同领域人员需求进行不同视角维度的拆分，形成相对独立完整的单维表述，使复杂事物的本质更为清晰、透彻地呈现。“统而治之”则是将模型内涵所包含的实体、属性及关系需要统一数据元素来进行数据化的语义规范描述，这对体系所有视角模型的统一化定义，对于深入剖析单维度内容要素及维度间本质联系，进而达成各领域的统一认知有及其重要的作用［5］。

综上，结合精确保障、体系及体系结构框架内涵可知，基于体系结构框架的精确保障体系构建，是利用体系结构框架理论具备的科学、系统的构建思想及构建方法，结合精确保障的理论特点及要求，对我军后勤与装备保障这一高层次、大规模复杂体系进行顶层设计，对构成体系的子系统包含的内在逻辑关系及要素内容进行研究及确定，以此形成可密切协调配合的后勤与装备保障的有机整体的过程。

2 精确保障体系化研究现状及需求

美军作为世界军事强国，历来十分重视后勤理论的发展研究。美军后勤理论发展主要经历了大规模“集结式”后勤、“聚焦后勤”以及“感知与反应后勤”3 个阶段。“集结式”后勤阶段，主要为冷战时期美军后勤组织方式，是近现代后勤发展较快的阶段。“聚焦后勤”阶段是冷战结束后提出的全新后勤理论，该理论首次提出将信息、后勤和运输技术融为一体，以便对危机作出迅速反应，跟踪并转移包括在途中的人员与物资，为战略、战役和战术级军事行动提供特定的后勤部队和直接保障，这也是精确保障的“雏形”［6］。“感知与反应后勤”是作为“新鲜血液”注入“聚焦后勤”框架中而提出的，其核心要义为针对作战部队趋向小型化、一体化、模块化，作战保障空间趋向广域、透明、分散、非线性的特点，通过强化战场感知，强化灵活调整后勤资源和保障力量的能力［7-8］。与此同时，在精确保障理论下，利用体系结构框架理论开展了一系列体系集成设计并取得良好效益：美海军陆战队在2002 年5月宣布后勤作战体系结构开发完成，该体系结构详细描述未来后勤的功能、程序以及能力，为作战服务相关的需求管理、订单管理、能力管理等提供有力指导［9-10］。美国国防部于2004 年5 月颁布了后勤体系结构，该体系将国防部后勤部门的3 000 多个系统紧密联系起来，使后勤体系运行更为顺畅［11］。2004 年6 月，美国国防部进行“国防部后勤一体化数据环境”系统开发，该系统作为后勤体系结构的数据支撑，通过统一通用接口将美军后勤管理部门与作战部队紧密连接。另外，2013 年10 月，美军提出的《联合后勤》这一体系化解决方案中正式提出，“联合后勤体系”概念是指全球后勤提供者为实现共同目标而合作构建的多行列矩阵式组合体。该条令作为美军2016 年-2028 年的联合后勤行动指南，遵循《联合作战顶层概念》总体框架的设计［12］，系统整合美国国防部与跨部门的、多国的、非政府的和商业领域的能力，指导未来后勤能力、条令、部队构架的开发。

我军的精确保障理论正是以美军“聚焦后勤”理论为基础发展而来。经过众多学者的长期研究探索，产生了很多适应我军精确保障发展的代表性成果。概念内涵方面：徐克洲［13］、曹廷泽［14］、周碧松等［15］对精确保障、集成保障、集约保障、敏捷保障、可靠保障、聚焦保障、精确后勤一系列相关概念深入辨析，认为从大领域来讲精确后勤包含精确保障，精确后勤是后勤建设和后勤保障各个方面的精确化，精确保障既是精确后勤一个重要方面和落脚点，也是精确后勤的基本特征之一。彭呈仓［16］提出了精确作战后勤保障的概念，将精确保障与精确作战紧密联系在一起。徐航，陈春良［17］对装备精确保障进行精准定义，即在传统装备保障理论的基础上与信息网络技术、资源重组技术、系统集成技术有机地结合。精确保障内涵特征的研究相对较多，后勤精确保障的特征研究主要集中在保障行动、信息建设、运输投送等3 个方面，具体的精确保障研究主要围绕实现筹划精准、掌控精细、力量精干、手段精良、时机精准等目标展开。系统构建方面研究相对有限，主要围绕对物资需求预测［18］、物资储备优化［19］、物资库存管理［20］、物资运输优化［21］等分系统方面的模型构建研究；阮光珍，谈贵军［22］和陈奇伟等［23］利用体系工程的相关思想，分别对军队后勤社会化保障及装备保障建设的概念模型进行了初步研究探索。

总体而言，我军持续地研究探索后勤理论，为的就是向一体化转型，以实现精确保障的总体意图，同时也暴露出当前严重研究不足之处与未来探索的空间，主要体现在以下3 个方面：

1）在内容方法层面，缺乏对精确保障体系的宏观顶层设计及系统深入研究，大多研究主要为模块研究、分系统建模，针对新体制下的精确保障整体内涵范畴的体系化研究比较少，相关适用的顶层架构等理论方法亟待发掘创新。

2）在理论逻辑层面，对精确保障的研究大多停留在宏观理论层面，主要集中在概念内涵、特征、对策建议等方面，随着精确保障的复杂体系化发展趋势，传统文字阐述式的研究容易形成认知差异且难以满足科学要求，缺乏深度的要素逻辑联系机理分析。

3）在数理集成层面，现代战争精确保障贵在“精确”，精确保障体系涉及大量的人、事、物等要素的合理应用及演化发展，有效解决以上问题需要科学的数据管理集成理论方法。

3 体系结构框架技术要点发展现状

体系结构框架是一种规范的复杂体系开发及描述方法，其总体发展历程大致可划分为以产品为中心的视角开发阶段和以数据为中心的元模型发展阶段。

3.1 以产品为中心的视角开发阶段

最早Zachman 框架的提出提供了描述复杂事物的具体方法，该框架提出了六大基本沟通问题，即谁、什么、何时、何处、为什么、如何（“5W1H”）来描述复杂事物，并设置了管理者、设计者、建构者、运行用户等不同视角，这是体系结构框架的最原始形态。以此为基础，美国国防部首先意识到在Zachman 框架思路基础上，可以找到新办法来解决当时十分棘手的“烟囱式”信息系统问题，以此来统一构建指挥、控制、通信、计算、情报等复杂体系结构。因此，1996 年7 月美军发布C4ISR，这是首部具有军事应用背景和目标的体系结构框架，代表着军事体系结构框架的研究正式拉开帷幕，创新构建了作战体系结构、系统体系结构、技术体系结构等产品。2004 年2 月美国国防部正式颁布的DoDAF1.0版本，将体系结构框架的适用范围扩大到了作战、后勤、网络系统构建等整个国防部业务领域，不再局限于C4ISR 领域［24］，主要包含全景、作战、系统、标准4 个视角共计26 个产品，并初次给出了核心数据逻辑模型CADM（Core Architecture Data Model），这是目前元模型的最初形态，成为较为完整的体系结构方法学。2007 年4 月美国国防部正式颁布的DoDAF1.5 版本将系统视图扩增为系统与服务视图，同时增加“以数据为中心”的思想，在CADM 的基础上提出了概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型，使元模型又向前发展了一步。

3.2 以数据为中心的元模型发展阶段

2009 年5 月美国国防部正式推出DoDAF2.0 版本，该版本正式提出“以数据为基础，以元模型为中心”的建模思想，产品视图也扩增为包含全景、能力、数据信心、作战、计划、服务、标准、系统在内的八大视角52 个模型产品，同时正式提出基本数据要素元模型（DoDAF Metal-Model，DMM） 取代CADM，使模型构建的精确度上升到数学级。与此同时，受美军的影响，北约、加拿大、英国等分别提出适合本国国情的体系结构框架。我军在“十五”期间开展了对体系结构技术的研究，2011 年1 月发布了我国首部《军事电子信息系统体系结构设计指南》，填补了我军在体系结构框架领域的空白，此后的“810”工程陆续又对架构要求进行细化研究［25-27］。由于体系结构框架种类众多，各种视角模型及元模型的内涵差异导致不同体系沟通交互困难，对象管理组织OMG（Object Management Group）在融合各类型架构优势的基础上，于2017 年10 月发布了统一架构框架UAF（Unified Architecture Frame）。该框架在保留全视角、作战、能力、服务和系统视角等核心内容的基础上［28-29］，结合现代复杂体系发展需求进一步将体系模型细化为包含战略（Strategic，St）、业务（Operational，Op）、人力（Personnel，Pr）、资源（Resource，Rs）、服务（Services，Sv）、标准（Standards，Sd）、安防（Security，Sc）、项目（Projects，Pj）、总结和概述（Summary & Overview，Sm-Ov）、需求（Requirements，Rq）等在内的13 个领域，共计约80 余个视角模型，丰富了架构内容［30-31］，并且将DoDAF 的10个基本数据要素组扩展为针对每个领域模型的元模型，架构师可按需裁剪、融合。

综上梳理分析可以看出，体系结构框架发展演化起始于C4ISR，而后依托于DoDAF、NAF 兼容发展至UAF，其根本目标始终在于围绕解决体系的“5W1H”进行。重点的改革进化路径则主要围绕视角模型的细化、扩增和元模型的不断统一化、精确化进行，逐步从以产品为中心发展为以数据为中心，深化利用也由最初的指挥控制领域辐射延伸到作战、后勤等整体国防领域，这为军事复杂体系外部实体要素开发和内部本质联系剖析提供了强有力的科学依据，为精确保障体系化构建创造了良好的基础借鉴。

4 构建精确保障体系适用性分析

结合上述对体系结构框架作用本质及技术发展分析发现，该方法具有对复杂体系进行外部内容规范划分和呈现以及内在逻辑破析和数据集成的技术特点。因此，充分考虑当前精确保障体系研究缺陷及未来体系发展需求，体系结构框架支持针对该复杂体系从方法维、表现维、逻辑维、数据维4 个层面进行由表及里、层层递进的体系结构完整构建分析。

首先，从方法维度来看利用体系结构框架对精确保障体系进行复杂层次关系识别及划分。目前研究中，我军对于精确保障体系层次架构研究还存在空缺，体系结构框架构建的基本目的在于回答“5W1H”问题，这为划分精确保障体系逻辑层级带来重要思路，即复杂体系的层次划分始终围绕主观人因逻辑关系及客观实体物理关系产生。同时，结合Schekkermann［32］与Schonherr［33］对现存的体系结构框架进行的详细分析，Buckl［34］与Weller［35］等对不同体系结构框架的展开比较，以及我军在军事武器装备［36］、作战［37］、灾害救援［38］、对抗训练［39］等多方面的体系结构框架应用成果可以发现，所有体系构建的中心思想都基本围绕体系需求域、认知域、信息域、物理域等要素，这可以作为层次选取划分的关键。

同样，作为复杂体系的精确保障体系集成化构建的首要关键是找到合理的层次划分方法，为形成合理的多视角领域观察研究奠定理论依据。如下页图1 所示，精确保障体系概念构想层作为总体需求要素集成层面，主要围绕解决“5W1H”中的“WHY”，即对体系存在的根本意义及愿景进行描述刻画，针对“WHO”、“WHERE”、“WHEN”、“WHAT”、“HOW”等则主要在下属逻辑层及物理层进行细化。其中，认知交互层属于逻辑内容的关键，主要用于研究人力因素即精确保障指挥机构、人员等的职能关系，是体系的主观能动因素，对活动实现和物理支撑有绝对的决定作用。而活动实现层则是关键的中间支撑层，对上反映人力因素的外在行为机制，对下则是物理资源布置实施的关键驱动依据，即主要依靠精确保障活动的态势感知、组织筹划、行动调控、支援协调等活动功能需求进行信息资源布设。由此，形成由概念构想层牵引，认知交互层能动，活动实现层实施，物理实现层支撑的精确保障有机整体。

图1 精确保障体系关系层次示意图

其次，从表现维度来看体系结构框架理论领域模型涉及内容与精确保障体系构建内容需求存在高度契合。根据对精确保障体系的概念界定及层次划分，该体系是以作战使命为牵引，由组织结构、指挥活动、网信资源、标准规则等子模块形成的具有演化特性的有机整体，具体如图2 所示。

图2 精确保障体系概念模型

而最新发布的UAF 包含13 个领域共计80 余个模型，为精确保障体系的全方位、多角度呈现带来可能：概念构想层架构可通过Sm-Ov 对精确保障体系环境条件影响进行充分描述，利用Rq 及St 提出对保障体系人力、活动、资源建设总体需求，进行自顶向下的系统牵引；其次，逻辑运行层重点包含的组织结构认知交互及指挥活动行为实现内容，可分别利用Pr 和Op 领域模型，对具体的人力资源配置及对应的业务流程和接入机制进行规范明确；最后针对物理实现层面主要通过Rs、Sv 进行设计配套，用以支持保障活动的信息化控制实施，Sd、Sc 领域模型则可对系统资源配置、服务分类的标准、安防构建提供策略依据。关键层次对应领域模型如图3 所示。

图3 精确保障体系构建层次与视角模型间关系

第三，从逻辑维度来看，体系结构框架提供的领域模型对应元模型，可对复杂体系关键要素及关系本质进行高度凝练和规范表达，为体系构建提供了深层次的要素关联依据。UAF 是目前领域模型最细致且对应元模型兼容性最强的体系结构框架，其本质上类似于抽象的Zachman 框架结构［40］，因此，元模型所含基本数据元素遵循：基于Zachman 体系结构理论框架，紧紧围绕以解决“5W1H”这个思想进行选取构建，具体可选用Web（Ontology Web Language，OWL），并利用“骨架法”进行元模型构架。本体建模平台采用Protégé，而针对元模型本身的逻辑矛盾以及和对应领域模型存在的遗漏、冗余问题，则采用基本逻辑描述语言进行体系内逻辑检查及验证，以此完成主要领域模型对应元模型的构建。针对图2 精确保障体系概念模型研究范畴及图3 的领域选取，进一步扩展延伸出描述该体系的主要基本元素数据，即在元模型层面实现体系集成：Rq 包含作战使命、能力、任务、环境、生成机理等；Pr包含人力、人员、部门、机构、职责范围及权重、信息交互等；Op 包含指挥活动、信息产品、功能、时序、内容方法等；Rs 及Sv 包含系统功能、系统结构、数据、网络、设施、服务、成员服务、服务群、标准协议等。总的模型遴选及构建目的应以精确保障体系能力使命为牵引，以组织结构为主观能动核心，通过指挥信息驱动指挥流程，依据指挥流程功能需求构建满足需求的网信系统功能及相关服务行为。精确保障体系结构基本元素关系概念数据模型如图4 所示。

图4 精确保障体系结构基本数据元素关系

最后，根据体系结构框架元模型要素及关系发展出的相关数据存储规范，为精确保障体系的集成及演化带来了可能。复杂体系要素众多、内容庞杂，目前通过元模型对体系关键要素及关系进行逻辑规范表达。而将元模型要素及关系转化为计算机通用交换语言，为体系数学级的高效管理存储奠定了基础［41］。当前主要采用可扩展标记语言（eXtensible Markup Language，XML）、超文本标记语言（Hyper-Text Markup Language，HTML） 进行数据规范及存储，这对体系要素集成、重用、演化扩展大有裨益，同时也避免了数据的混乱、冗余。如下页图5 所示，依据前述精确保障体系层次特点选取领域模型分解体系要素，可构建对应逻辑元模型要素及交互关系，用以提炼体系逻辑，并通过定义数据格式，规范构建可扩展的数据存储及交换格式，即将该复杂体系本体要素及联系全部数据化转换为个体、类型、元组［42］，最终对应形成ID、名称、关联对象、始端、终端等信息符号，以此实现对于要素、联系乃至体系的“精确”管理［43］。

图5 精确保障体系要素数据化示意

5 体系结构框架构建精确保障体系及可行验证

依据前述体系结构构建机理及精确保障体系重要需求，可以从需求域、认知域、信息域、物理域进行贯通的集成构建并进行动态需求验证。

精确保障体系构建主要围绕解决“5W1H”重点选取：1）通过总结概述模型Sm-Ov，形成对精确保障的使命任务执行的科学规划及合理愿景，同时形成任务触发机制；2）通过Pr 接受任务触发形成明确的组织结构、责权任务、部门部署、信息交互关系；3）Op 则是活动时序模型，在Pr 基础上对应任务分解具体活动过程、流程转换及时序的详细描述；4）通过Rs-Func 重点形成活动任务触发系统功能机制，形成系统资源调动指令；5）Rs-Sv 为系统资源-服务模型，系统资源调令通过相应系统服务技术完成；6）Rs-Comm 代表的系统通信是精确保障具体执行的基础保障，同时新的保障态势也由此反馈，从而不断更新精确保障总体规划直至目标达成。具体模型构建关系及运行过程如图6 所示。

图6 精确保障体系构建及运行过程

精确保障体系的验证主要包含静态语义逻辑验证及动态执行验证，其中，静态语义验证通常采用基本逻辑描述语言（Attributive Concept Description Language with Complements）进行体系内要素逻辑检查及验证，因涉及大量基本描述语言故不详述；而动态执行验证则是由于信息系统资源（Rs）与组织（Pr）、活动过程（Op）存在紧密耦合关系，且信息系统服务（Rs-Sv）是有效利用服务的松耦合特性，实现信息系统资源与活动的动态演化调整，这是精确保障体系构建动态执行验证的核心内容，也是确保体系架构模型质量的关键。具体执行验证原理及基本过程：在前述精确保障体系构建模型基础上可采用基于对象Petri 网（OPN）对系统服务Rs-Sv 进行映射演化描述方法，确保交互正确性同时对其逻辑关系进行有效性验证，而后，在课题组开发OPN 建模仿真环境中，根据前述元模型产品进行基于XML的产品描述BPEL 转化，进而完成仿真执行验证。限于篇幅，主要描述可执行模型产品映射→OPN 交互演化→控制逻辑及BPEL 转化语言描述→执行验证等过程关键步骤，具体按照精确保障组织架构Pr→活动分解Op→系统资源功能Rs→系统服务Rs-Sv模型产品的启动顺序进行执行。经实际案例检验可以顺利完成执行，具体如下页图7 所示。

图7 精确保障体系执行验证原理步骤

6 研究展望

随着改革的深入推进，构建具备精确保障能力的后勤是我军实现后勤转型的根本目标，而军队精确保障体系建设涉及面广、建设周期长、应用技术繁复，亟需指导性强、操作性好、规范标准细的总体规划设计，为精确保障体系建设奠定理论基础和技术指导。结合现有研究及前述分析，我军利用体系相关思想研究构建精确保障体系，具有现实需求迫切性及理论基础可行性，未来利用体系结构框架构建精确保障体系内容还有很大的发展及完善空间。

6.1 完善精确保障体系微观要素关系研究

此次军队改革调整，从人力领域来讲组织机构职能、联系、人员结构、部门设置进行了相当大的调整，从活动领域来讲保障指挥与控制“三阶段五步骤”初步形成，从资源领域来讲保障“网—云—端”信息系统形成初步架设等等。因此，在充分借鉴国外体系结构框架及我军现有军事体系结构设计指南基础上，结合我军精确保障体系具体目标要求，针对以上体系内涵微观要素持续的变更调整及执行运行存在的交联关系，还需展开深入探索。

6.2 丰富精确保障体中观系统层级联系研究

结合前述适应性分析，体系结构框架多视角、全方位、全维度的领域模型表现方法，为精确保障体系的研究开拓提供了可能。除了前述针对人力、活动、系统资源、服务等重点系统层级及关系的研究，还应不断根据军事发展及作战需求加强标准、安防、关键项目建设进度、基础建设等相关系统的研究，同时做好与当前重点建设系统层级的映射联系，使精确保障体系的有机程度不断增强，持续趋近于实际条件。

6.3 拓展精确保障体系宏观演进发展研究

精确保障体系是涉及众多人、事、物要素，同时也伴随作战需求及环境条件不断动态演进的有机整体。当前大数据融合处理、人工智能、深度学习等技术根据精确保障任务需求和外在环境变化不断进行自动分析、自主学习等，进一步推动了精确保障体系的演化发展进程，尤其是在物资供应、卫勤战救、运输投送、装备技术保障等模型推演、任务规划方面应用表现更为突出。在当前体系结构框架主要针对相对固定范畴的层次要素进行架构的基础上，考虑外部动态范畴边界，将动态演进要素纳入体系架构及分析中，是我军精确保障体系构建的重要环节和创新之路。