基于DoDAF的装备保障远程技术支援体系结构模型研究*

邱卫新

(驻南京地区雷达系统军事代表室，南京 210037)

1 引言

随着高新技术在军事装备中的广泛应用，军事装备的信息化程度和科技含量的比重也不断提高。这一方面极大地提高了装备的作战能力，但另一方面也增加了装备的后续技术保障工作的难度。远程技术支援是一种切实有效的装备保障的创新手段。它利用强大的网络通过信息的互联互通，将各种保障资源紧密结合形成无缝链接的保障网络，使远在后方的技术专家能够对前方提供直接的技术支援；通过合理使用和管理，使各种技术保障资源的效能最大化，切实提高装备保障能力。

体系结构方法从多个角度将复杂系统需求进行分解，提出需要建模的内容，使不同的使用人员关注于自己所需的内容，促进人员间的相互沟通，有效提高系统的开发效率，确保系统设计的完整性和一致性，因而成为目前广泛采用的对复杂系统进行分析建模的方法。美军提出的国防部体系结构框架(DoDAF）是目前最为成熟的指导军事信息系统体系结构开发的规范和指南。本文依照DoDAF的规范要求，对装备保障远程技术支援进行了分析，并从作战使用角度建立了相关体系结构模型。

2 装备保障远程技术支援与DoDAF

2.1 装备保障远程技术支援

“装备保障远程技术支援”是指将安装在不同装备保障部门的远程技术支持系统，通过网络互联，使装备保障技术人员可以从多个网络数据库中获取数字化图纸资料、工程数据、维修辅助决策信息和技术培训等信息；通过音频、视频会议系统和数字传输技术，使现场技术人员能够同专家进行交互通信，在装备保障疑难问题方面得到帮助，从而有效提高现场技术人员的装备保障能力［1］。

一个典型的装备保障远程技术的展开过程如下:首先由用户发出远程支援请求，帮助中心对支援请求作出响应，随后建立支援任务，建立任务后进行分布式查询或将任务分派到相关技术保障部门。相关技术保障部门在接收到帮助中心分派的远程技术支援任务后，通过分析研究制定保障方案并上传给帮助中心，由帮助中心将保障方案反馈给对应的用户。在远程技术支援任务实施的活动中还会出现以下两种情况:

(1）专家就用户遇到的技术保障难题直接与用户进行沟通并进行远程指导；

(2）多个专家之间通过会商进行远程多方协同支援。在远程技术支援的实施过程中需要进行全程跟踪，任务完成后还需要对任务的完成情况作出评价。帮助中心分派任务后对各保障部门提供任务提醒服务、查看任务进程、对用户进行回访。在每次技术保障过程结束后需要进行评价，对取得的经验需要保存在技术保障知识库中，这样用户在今后遇到类似的保障问题可以直接在技术保障知识库中查询得到帮助。

2.2 国防部体系结构框架DoDAF

体系结构是系统各组成单元的结构、关系以及制约它们设计的原则和指南，是系统人员对系统进行设计和实现的依据。体系结构设计方法是目前公认的一种重要系统顶层设计方法，它从多个角度全面描述系统，展现不同系统组成间的相互关系，帮助人们理解系统，促进人员间的沟通。

DoDAF 是美军为规范其军事信息系统体系结构开发而推出的一套体系结构开发规范，最早称为C4ISR体系结构框架，是美军国防部为了解决各军兵种所建各类C4ISR信息系统之间无法互连、互通、互操作的问题而在1996年10 月提出的，后陆续改进升级，相继推出《国防部体系结构框架》1.0、1.5和2.0 版本，目前广泛使用的是《国防部体系结构框架》1.5 版本，其主要思想是:提出从作战、系统和技术三种角度，采用格式化的文本和图形(框架中称为产品）完整描述军事系统的作战需求、系统总体方案和采用的技术标准。在DoDAF1.5 版本中，规定了全局视图(AV）、作战视图(OV）、系统服务视图(SV）和技术视图(TV）共四类视图，以及每类视图中需要描述的内容，DoDAF1.5 版本中将这些描述内容称之为产品，如图1所示［2］。

图1 DoDAF1.5 版本中的产品

2.3 体系结构建模方法

在DoDAF中只对体系结构建模的内容提出了要求，却并未硬性规定开发体系结构视图产品模型的方法。目前常采用的体系结建模方法有3 种，分别是结构化建模方法、面向对象的建模方法和基于活动的建模方法。

结构化建模方法是一种较为成熟的过程驱动建模方法。它的出发点是系统需要执行的功能或活动，基于功能的不断分解得到系统层次结构图。它的特点是面向数据流，自顶向下核逐步求精，通常采用IDEF0、IDEF1、E-R 图等常用工具。结构化建模方法理论较成熟，应用广泛，支撑产品和技术多。但是，在结构化建模中，体系结构包含的模型比较多，主要涉及过程或活动模型、数据模型、规则模型以及动态模型等［3］。

面向对象的建模方法起源于软件工程领域，是一种围绕真实世界的概念来组织模型的新的思考方式，是一种自底向上归纳和自顶向下分解相结合的方法。其特点是对问题空间进行自然分割，以更接近人类的思维方式建立问题域模型，从而使设计的系统尽可能直接地描述现实世界，通常采用统一建模语言(UML），但不足之处是互操作性差，设计过程中过于依赖经验，工程性不够强。

基于活动的建模方法(Activity Based Methodology，简称ABM）最早由Steven J.R 等人提出［4］，依据是体系结构数据和产品中存在跨产品的关联，可以自动产生某些体系结构产品。ABM 指出作战活动、作战节点、信息、角色、系统功能、系统节点、数据、系统等实体是体系结构设计的核心实体，作战节点—活动—角色、系统功能—系统节点—系统和组织单元—角色—系统形成了设计体系结构的主线，其他体系结构设计内容都必须和它们相对应。ABM 建模方法需要遵循以下5个原则:(1）作战视图中的活动、作战节点、信息以及组织角色等实体和系统视图中的功能、系统节点、系统和数据等实体是彼此分布对称的；(2）4个OV 产品和SV产品是完整体系结构的基本组件；(3）核心体系结构数据需要手动输入；(4）部分产品自动从核心体系结构数据中生成；(5）部分产品会被自动补充完整(例如OV-2、SV-1），自动产生报告文件(OV-3、SV-6）。

3 装备保障远程技术支援建模

本文中采用ABM方法设计了装备保障远程技术体系结构作战视图产品，建模工具选用的是由IBM 公司出品的能够支持ABM 设计方法的System Architect(SA）软件。具体步骤是:首先，设计作战活动模型；其次根据作战任务分析和作战活动模型列出作战节点以及执行作战活动的组织角色；再次，建立作战活动、作战节点和组织角色之间的跟踪关系描述，生成信息交换需求描述和需求线；最后，利用开发工具自动生成作战节点连接线，形成完整的作战节点与连接描述，自动生成信息交换矩阵。

3.1 OV-1 高级作战概念图模型

OV-1 是对体系结构作战方面能力的整体反映，通常以图表的形式描述体系结构承担的作战任务和责任，主要的作战节点分布、给出体系结构和环境以及外部系统间的相互作用。OV-1 可以用于确定细节讨论的方向和重点，它主要的用途是方便人们之间的交流沟通，通常为高层决策者准备［5］。

图2 高级作战概念图模型

3.2 OV-5 作战活动模型

OV-5 是体系结构中最重要的模型之一，描述了在达成作战任务或业务能力过程中所执行的各种作战活动，包括能力、作战行动(或工作）、活动间的输入输出信息流、体系结构范围以外活动之间的输入输出信息流等。将OV-5与OV-2 结合，可以清晰地描述活动所承担的各项责任，揭示不必要的作战行动冗余，发现问题和机会。OV-5分为作战活动节点树图和作战活动模型图，前者是对活动层次的描述，而后者则具体描述活动间的信息流。

构成装备保障远程技术支援体系结构作战活动树图模型的主要活动可以概括为知识库操作、支援请求处理、支援任务实施、活动跟踪和用户管理5 大类，其中每类活动还可进一步细分为多个子活动，如图3所示。

图3 作战活动节点树图

(1）知识库操作

知识库操作主要是针对用户所遇到的装备保障难题，用户或帮助中心在知识库中进行知识查询得到解决方案，以及对知识库进行维护、评价、导出等一系列活动。它可以进一步分解为本地知识库查询、分布式查询、知识库维护、知识评价以及知识导出等活动。

(2）支援请求处理

支援任务请求处理活动主要针对帮助中心。在接到用户发来的支援请求后，帮助中心首先要对支援请求作出响应，随后要建立支援任务。建立任务后要进行分布式查询或将任务分派到相关保障部门。它可以进一步分解为支援请求响应、支援任务建立和支援任务分派等活动。

(3）支援任务实施

相关装备保障部门在接收到帮助中心分派的支援任务后，通过分析研究制定解决方案并上传给帮助中心，由帮助中心将该解决方案传送至对应的发出支援请求的用户。此外，在支援任务实施的活动中还包括以下两种情况:相关保障部门的专家可以就用户遇到的保障难题直接与用户进行沟通并进行远程指导，或者多个部门的专家之间通过会商进行远程多方协同支援。

(4）活动跟踪

维修远程支援活动跟踪主要是对支援任务的进程进行跟踪，以及对任务完成的情况进行评价，包括帮助中心分派任务后对各保障部门的任务提醒、对任务进程的查看以及对用户的回访。

(5）用户管理

用户管理活动主要是对用户的注册申请、身份验证和权限管理。限于篇幅，具体的作战活动模型只列出其中部分内容，见图4。

图4 作战活动模型

3.3 OV-2 作战节点连接描述模型

作战节点是作战体系结构的一个组成要素，作战节点产生、消耗和处理信息。OV-2 是对不同作战节点间信息交换需求的描述，通常采用图表的形式。作战节点间的有向箭头称为需求线，表示这些作战节点存在信息交换需求，箭头指向代表信息的流动方向，见图5。由前文描述的装备保障远程技术支援典型展开过程可知，装备保障远程技术支援主要是围绕用户对远程保障资源的使用，以及与异地的专家进行交流的过程而展开，主要涉及的人员和部门包括:(1）用户，支援请求的发起者；(2）上级机关，系统的指挥管理者，负责管理、协调保障实施单位之间的活动；(3）帮助中心，专门受理装备保障远程技术支援请求的部门；(4）保障实施单位，主要是各级装备保障部门；(5）专家。

图5 作战节点连接描述模型

3.4 OV-6c 作战事件追踪描述模型

OV-6c 对作战事件进行追踪，提供对作战任务或作战程序中的动态行为的描述。作战程序被定义为一系列的作战行动，并带有相应的活动顺序和时间特性，还应包括完成这些活动所需要的信息。OV-6c 可以对作战程序中作战节点间的信息交换进行时序上的检查，确保特定作战节点在正确的事件完成所赋予的作战活动，见图6。

图6 作战事件追踪描述模型

4 结束语

装备保障远程技术支援是一种切实有效的装备保障手段，可以实现保障资源利用的最大化，切实有效提高装备保障水平和效率。本文应用体系结构建模方法对装备保障远程技术支援进行分析，并建立了模型，对于装备保障远程技术支援的应用和建设具有参考意义。

［1］杨德刚，李实，胡柏青，等.导航系统远程维修决策支持平台的研究［J］.声学与电子工程，2003(3）:33-35.

［2］DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version1.5 ［R］.Washington:U.S.Department of Defense，2007.

［3］丛树学，白弈.基于DoDAF的舰载武器系统体系结构建模［J］.指挥控制与仿真，2008，30(5）:23-26.

［4］Steven J R，Nicholson D，Thilenius J，et al.An Activity-Based Methodology for Development and Analysis of Integrated DoD Architectures［A］.2004 Command and Control Research and Technology Symposium［C］.The MITRE Corporation，2004.

［5］刘小海，田亚飞.C4ISR 体系结构框架及设计方法［J］.火力与指挥控制，2010(1）:6-8.