OPM 模型到DoDAF 作战视图的转换方法

刘志琦，曹 江，叶雄兵

（军事科学院战争研究院联合作战实验中心，北京 100091）

0 引言

近十年来，基于美国国防部体系架构（DoDAF）作战视图（Operational View，OV）开展军事概念模型开发得到了广泛应用。DoDAF 是一种系统工程方法，提供了描述和开发体系架构的规范。其最新版本是2010 年发布的DoDAF 2.02，包含全视图、数据和信息视图、标准视图、能力视图、作战视图、服务视图、系统视图和项目视图共8 个视图［1］。大量基于DoDAF 作战视图开发军事概念模型的相关文献［2-4］给出了作战视图各模型的开发顺序，并按需给出部分模型。DoDAF 作战视图的优点在于为军事概念模型开发提供了规范，通过多个模型从不同侧面描述整个军事概念模型中各要素之间的关系。但是，DoDAF 只给出开发规范而缺少开发方法的描述，同时直接开发作战视图的各模型也不利于从整体上描述军事概念模型，而且在开发过程中容易出现模型不一致的问题，导致需要在各模型中反复修改，从而降低开发效率。

直接开发DoDAF 作战视图各模型容易产生不一致的缺点源自DoDAF 的基础——统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）/ 系统建模语言（System Modeling Language，SysML）的多视图描述方法，SysML 也以UML 为基础。UML/SysML 通过多个视图描述系统的结构、功能和行为，包括用例图、活动图、状态图和序列图等。实际上，使用UML/SysML描述DoDAF 各视图恰好就是UPDM（Unified Profile for DoDAF and MoDAF）。使用UPDM 作战视图开发军事概念模型也已经有不少成果［5-7］，但同样存在直接开发各模型容易产生不一致的问题。而Dori 在2002 年提出的对象过程方法论（Object-Process Methodology，OPM）［8］恰好解决了模型不一致的缺点。OPM 是基于模型的系统工程（Model Based System Engineering，MBSE）方法论之一，它用一个视图描述体系结构、功能和行为，有利于建模人员从整体上开展军事概念模型开发，并取得了一些成果［9-11］，但没有同DoDAF 相应的视图结合起来。

之前的工作改进了基于OPM 的军事概念模型，突出了现代战争中信息力量与物理力量整合运用的特征，建立了近距空中支援案例的OPM 军事概念模型。此基础上，本文建立了将基于OPM 开发的军事概念模型转换为DoDAF 作战视图的方法，并以之前建立的近距空中支援案例OPM 模型为例，演示了这一方法的有效性。创新在于利用OPM解决模型一致性的同时，增强了军事概念模型的规范性，提高了开发效率。

1 OPM 模型与DoDAF 作战视图各模型的关系

DoDAF 作战视图描述了作战所需的作战力量、任务和活动以及资源流交换。包含表1 所示的9 个模型［1］。DoDAF 作战视图能够同OPM 的军事概念模型建立联系的理论基础是OPM 与SysML 之间的联系。Dori 于2016 年出版的书中阐述了这一联系，该书在国内由杨峰等翻译出版［12］。

表1 9 个模型

之前的工作改进了基于OPM 的军事概念模型，新增了作战力量的状态和信息（或能量），突出了作战活动对信息的处理以及对作战力量状态的改变。尽管军事概念模型中还包含其他要素，而且OPM 与SysML 的关系也很多，但本文突出作战力量及其状态、作战活动、信息（或能量）以及它们之间的关系，构成如图1 所示的OPM 军事概念模型中的要素与DoDAF 作战视图各模型的关系。这些要素按照某种形式组织，或者要素之间的两两关系构成了DoDAF 作战视图中的不同模型。其中作战力量、信息（或能量）对应OPM 中的对象；作战活动对应OPM 中的活动；作战力量的状态对应OPM 中的状态。

图1 OPM 模型的要素与OV 各模型的关系

2 OPM 模型转换为DoDAF 作战视图各模型的步骤

OPM 模型到DoDAF 作战视图的转换基本可以归纳成将多层级单视图模型拆分简化为多个侧面的过程。特殊的有OV-1 高级作战概念图，要以图形和文本形式描述整个作战场景。另一个特殊的是相对独立的OV-6a 作战规则模型，本文暂不考虑。对照图1，作战视图其余模型的获取步骤如下。

将OPM 模型中的作战力量、信息（或能量）以及两者的关系提取出来构成OV-2 作战资源流描述。在OV-2 的基础上，进一步提取OPM 模型中的信息内容和作战活动，构成OV-3 作战资源流矩阵。将OPM 模型中作战力量及它们之间的连接提取出来，构成了OV-4 组织关系图。将OPM 模型中的作战活动按照层级组织为树形结构，构成了OV-5a 作战活动分解树。将OPM 模型中的作战活动、信息（或能量）及两者关系提取出来，构成OV-5b 作战活动模型。将作战活动、作战力量的状态及两者关系提取出来，构成OV-6b 状态转移描述。将作战活动、作战力量及两者关系按照时间线排列，构成OV-6c 事件追踪描述。

3 近距空中支援案例OPM 模型向DoDAF 作战视图转换

本文选取之前工作完成的近距空中支援案例的OPM 模型［13］。案例来自2014 版美国联合条令JP3-09.3 附录E 第4 个案例［14］。受限于篇幅，以攻击控制阶段为例演示OPM 模型到作战视图的转换方法。

3.1 OV-1 高级作战概念图

根据文献［13］中飞机与联合终端攻击控制员（JTAC）的通信内容，可以绘制如图2 所示的作战场景。目标在一个十字路口，十字路口的东北角有一个L 形建筑，其短边指向东部，在短边的东部有两辆BTR-90 步兵战车，从东向西两辆车分别是1 号机和2 号机的目标。相对于名称为Moon 的起始点（Initial Point，IP），目标相对方位030，距离9.2 n mile，友军位于目标南部900 m，当飞机完成攻击后，要返回名称分别为Moon 和Charger 的起始点。JTAC 要求飞机的攻击航向为300～325。而1 号机和2 号机的最终攻击航向分别是325 和317。飞机将投放GBU-12激光制导炸弹。由于没有提及地面激光照射，可以推测两架飞机分别照射引导了自己投放的炸弹。

图2 OV-1 高级作战概念图

3.2 OV-2 作战资源流描述

将OPM 模型中的作战力量、信息（或能量）及两者的连接提取出来重新组织，即形成如下页图3 所示的作战资源流描述。注意有些作战力量之间存在联系，但并没有给出相应的资源流，例如侦察兵和JTAC 之间，在案例中，JTAC 通过侦察兵获得目标实时信息，因此，它们之间的资源流是侦察兵向JTAC的信息流。又比如1 号机和目标#1 BTR-90 之间，既有1 号机瞄准目标的信息流，又有1 号机发射编码激光照射目标的能量流。

图3 OV-2 攻击控制过程的OV-2 作战资源流描述

3.3 OV-3 作战资源流矩阵

OV-3 作为OV-2 的进一步详细描述，需要给出需求线名称、资源流、资源流内容、产生节点、产生任务、消耗节点和消耗任务等。资源流内容是通信内容。资源流是信息（或能量）的名称。需求线是两个作战力量资源流的方向。产生和消耗节点分别为生成和消耗资源流的作战力量，产生和消耗任务分别是生成和消耗的作战活动。注意由于OPM 模型中没有对应项，因此，导致下页表2 中有一些内容没有填写。实际上，序号为30A 和30B 行的资源流内容是1 号机的编码激光。序号为30B 行的资源流是从#1 BTR-90 反射的编码激光。攻击控制这一活动中的作战资源流矩阵如表2 所示。

表2 攻击控制过程中的OV-3 作战资源流矩阵

3.4 OV-4 组织关系图

续表2

OPM 模型中的结构链接给出了作战力量之间的关系。即JTAC、1 号机和2 号机均属于战区空地系统，如第124 页图4 所示。实际上，美军的战区空地系统包含空军战区空中控制系统、陆军空地系统、海军战术空中控制系统、陆战队空中指挥控制系统和特种作战空地系统。其中，JTAC 可能来自美国空军、海军、陆战队和特种部队，飞机各军种都有。所以在组织关系上取决于飞机和联合终端攻击控制员的所属军种，这里只能说明它们都属于整个战区空地系统［13］。

图4 OV-4 组织关系图

3.5 OV-5a 作战活动分解树

将OPM 模型中的作战活动按层级提取并组织，即构成了如下页图5 所示的作战活动分解树。

图5 攻击控制过程中的OV-5a 作战活动分解树

3.6 OV-5b 作战活动模型

将OPM 模型中的作战活动、信息（或能量）及两者的关系提取出来重新组织，即可形成如图6 所示的作战活动模型。

图6 攻击控制过程中的OV-5b 作战活动模型

3.7 OV-6b 状态转移描述

将OPM 模型中的作战活动、状态及两者的关系提取出来重新组织，就形成了如图7 所示的状态转移描述。

图7 攻击控制过程中的OV-6b 状态转移描述

3.8 OV-6c 事件追踪描述

提取OPM 模型中的作战力量，将作战活动保持纵向顺序不变从上到下排列，并连接作战活动关联的两个作战力量，就形成了如下页图8 所示的事件追踪描述。因为OPM 模型中的作战活动从时间顺序上是从上到下排列的，所以在转换时无需改变顺序。

图8 攻击控制过程中的OV-6c 事件追踪描述

与OPM 模型相比，作战视图的各个模型突出表现作战力量、作战活动、信息（或能量）和状态之间的两两关系，优点是能够从不同侧面描述军事概念模型。从结果来看，作战视图各模型中的要素通常只有两个，无论是模型排版还是展现都更加简洁明了。从OPM 模型到作战视图的转换，通常是提取要素及其关系并重新整理的过程，这一简单的过程无需关注各模型之间一致性问题，因为一致性在OPM 模型中已经得到了保证。从OPM 模型到作战视图的转换方法搭起了一座桥梁，利用了两者的优点，提高了作战视图的开发效率，避免了直接建立作战视图各模型容易出现的一致性问题。

4 结论

本文建立了从OPM 模型到DoDAF 作战视图各个模型的转换方法。通过转换近距空中支援案例的OPM 模型，演示了这一方法的有效性。该转换方法是简单的要素和关系重新整理的过程。与直接开发作战视图相比，利用了OPM 单一视图的优点，无需关注模型的一致性问题，提高了作战视图开发效率，同时发挥了作战视图在描述军事概念模型中规范的优点。