基于IDEF的使用階段裝備保障方案評價模型

繩 慧，張 柳，李季穎，孫 媛

(1.軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003；2.海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺 264001)

使用階段的裝備保障方案能否滿足作戰(zhàn)任務(wù)對于裝備保障的需求，如何最大限度地發(fā)揮保障系統(tǒng)的效能，是當(dāng)前裝備質(zhì)量建設(shè)中迫切需要解決的現(xiàn)實問題。近年來，國內(nèi)外裝備保障領(lǐng)域的相關(guān)研究主要集中在裝備保障資源或裝備保障能力的評估方面，關(guān)注定量評價模型[1-2]和仿真評估模型[3-4]的建立，但對于評價裝備保障方案整體性能的研究較少，缺乏對方案進(jìn)行整體評價的手段。

裝備保障方案類型多樣，構(gòu)成要素多元，各層次保障方案之間存在復(fù)雜的層次關(guān)系，為了克服單一評價方法的局限性，必須從作戰(zhàn)任務(wù)對裝備保障的要求出發(fā)，分層次分析裝備保障方案及其評價任務(wù)。認(rèn)清裝備保障方案評價過程中各要素的職能作用，理清評價過程中信息的傳遞過程，明確系統(tǒng)用戶在評價過程中的職責(zé)，建立起保障方案綜合評價的功能模型和過程模型。

本文基于這種需求，分析IDEF0方法和IDEF3方法的特點，探討采用兩種方法分別建立保障方案評價系統(tǒng)的功能模型和過程模型，以此來描述保障方案評價系統(tǒng)的功能、信息之間的相關(guān)性，達(dá)到系統(tǒng)、規(guī)范地梳理裝備保障方案評價實施過程的目的，為科學(xué)設(shè)計裝備保障方案評價系統(tǒng)提供依據(jù)。

1 裝備保障方案評價建模方法分析

國內(nèi)外在過程建模方面取得許了多研究成果，較著名的有CIM-OSA方法、IDEF方法、ARIS體系結(jié)構(gòu)、PER方法與Petri網(wǎng)方法。IDEF方法是美國空軍設(shè)計ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程時首先采用的。其主要特點是該方法是一個較為完備的、開放的系統(tǒng)[5]。目前該體系有IDEF0、IDEF1、IDEF2、IDEF3，…，IDEF14，且體系還在不斷完善發(fā)展中。該方法能從復(fù)雜系統(tǒng)的功能、信息、對象等不同角度進(jìn)行建模分析，抓住了復(fù)雜系統(tǒng)的主要特征，舍去次要細(xì)節(jié)信息。

其中，IDEF0方法和IDEF3方法采用自頂向下、逐層分解的方法建立復(fù)雜任務(wù)過程模型，十分適合于描述具有層次分解特征的系統(tǒng)。IDEF0方法主要描述系統(tǒng)的功能活動和聯(lián)系，利用簡單的語法和語義能同時表達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)本身屬性信息；IDEF3借助于類型多樣的交匯點描述方案評價任務(wù)之間的邏輯和時序關(guān)系，是一種強有力的可視化建模工具[6-9]。從上面分析可知，由于保障方案評價具有明顯的層次化特征以及評價主體的行為具有典型的邏輯關(guān)系，因此，在評價系統(tǒng)設(shè)計初期選擇語法簡單、易于操作和理解的IDEF0和IDEF3建模方法較為適合。

2 建立裝備保障方案評價模型

2.1 基于IDEF0的裝備保障方案評價功能模型

IDEF0是一種用于產(chǎn)生功能模型的方法。該方法以結(jié)構(gòu)化的方法、階層式地表現(xiàn)系統(tǒng)功能（Function）、信息（Information）及對象（Object）三者彼此的相關(guān)性，進(jìn)而表達(dá)一個符合需求及能完成功能的實現(xiàn)，適合于對頂層和較高層抽象系統(tǒng)的描述。IDEF0中的基本模型是活動，用一個方框表示，一個活動的輸入可分為三類：輸入輸出、控制和機制。輸入、控制、輸出和機制共同稱為ICOMs。IDEF0模型利用ICOMs能同時表達(dá)評價任務(wù)（用活動表示）、評價任務(wù)的輸入/輸出信息（用輸入/輸出表示）、評價任務(wù)的執(zhí)行主體（用機制表示）、評價任務(wù)的控制條件（用控制表示），所以采用 IDEF0模型能全面地描述評價過程中各任務(wù)屬性信息。圖1表示對應(yīng)于某個評價研討任務(wù)的輸入，在控制條件和機制的作用下，產(chǎn)生輸出。

圖1 IDEF0表示某個研討任務(wù)信息

本文建立裝備保障方案評價系統(tǒng)的總體IDEF0功能模型，從功能上對評價過程進(jìn)行描述。圖2顯示了裝備保障方案評價系統(tǒng)的功能由創(chuàng)建保障方案評價項目、研討會議申請、方案評價研討、仿真驗證和評價工作總結(jié)組成?？刂苼碜员Ｕ戏桨冈u價之前的保障方案評價需求，輸入是初始保障方案和作戰(zhàn)任務(wù)背景，超級管理員用戶、研討主持人、研討秘書、領(lǐng)域?qū)＜?、模型專家等人員，他們在保障方案評價的不同功能活動之中發(fā)揮主導(dǎo)作用。

另外，對于保障方案評價而言，其得到的任何結(jié)論只有與實際的保障要求進(jìn)行對比才有相對的優(yōu)劣之分，因此，在評價開始時，保障要求必須作為一項輸入提供給評價系統(tǒng)。這里的保障要求是指裝備作戰(zhàn)單元在完成訓(xùn)練任務(wù)和作戰(zhàn)任務(wù)的過程中，與裝備保障相關(guān)的定性和定量要求。定量要求包括綜合參數(shù)、可靠性參數(shù)、維修性參數(shù)、測試性參數(shù)、保障系統(tǒng)參數(shù)和保障資源參數(shù)等，同時在保障要求隨裝備作戰(zhàn)單元的組成、所執(zhí)行的任務(wù)的不同發(fā)生顯著變化時進(jìn)行。

遵循IDEF0方法逐層分解的原則，圖3對 “方案評價研討”在系統(tǒng)總體功能模型的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步地分解。從圖3可以看出，方案評價研討的功能是實現(xiàn)評價任務(wù)的確定、研討任務(wù)劃分及專家分組的確定、子任務(wù)評價準(zhǔn)則的確定、子任務(wù)研討和研討意見匯總。各功能模塊的控制是保障方案的評價需求，在必要的時候使用模型庫、參數(shù)庫輔助任務(wù)的完成；輸入是各模塊所要研討確定的任務(wù)以及研討結(jié)果中需要繼續(xù)研討的輸出內(nèi)容；每一個模塊均需要研討主持人、研討秘書、領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c。

圖2 裝備保障方案評價系統(tǒng)功能建模

從圖4可以看出，評價子任務(wù)研討功能由同步1—異步—同步2三個研討共同完成。其中同步研討1位于較低層次，主要解決對裝備保障方案包含的定性問題的認(rèn)識，異步研討借助仿真評估模型等手段量化評價指標(biāo)，同步研討2將兩者得出的結(jié)論進(jìn)行匯總，其中存在疑問的評價點可進(jìn)行再研討。這個研討過程需要研討主持人、研討秘書、領(lǐng)域?qū)＜业冉巧虆⑴c。圖4中的各功能模塊按需要還可進(jìn)一步分解。

圖3 評價任務(wù)研討功能分解模型

圖4 方案評價任務(wù)研討功能分解模型

應(yīng)用IDEF0方法進(jìn)行裝備保障方案評價的功能建模，可以清楚地反映保障方案評價系統(tǒng)功能、各子功能之間的關(guān)系，以及輸入輸出要素和參與人員情況，使得系統(tǒng)設(shè)計者可以首先對裝備保障方案評價過程中各要素的職能作用有清晰直觀的認(rèn)識。其次，理清評價中信息的傳遞過程，同時明確系統(tǒng)用戶在評價過程中的職責(zé)，以確保后續(xù)評價系統(tǒng)的設(shè)計具有系統(tǒng)性、科學(xué)性和可操作性。由于此方法對各功能內(nèi)部的具體運行過程及信息傳遞過程的表達(dá)能力不強。因此，下一節(jié)利用IDEF0模型中的功能與IDEF3模型中的行為單元之間的對應(yīng)關(guān)系，以IDEF3方法描述方案評價的研討過程。

2.2 基于IDEF3的裝備保障方案評價過程模型

IDEF3方法用過程流網(wǎng) PFN（process flow network）作為獲取、管理和顯示以過程為中心的知識的主要工具，顯示手段為過程流圖。它借助于交匯點機制說明各過程分支的邏輯和時序關(guān)系。

IDEF3提供了細(xì)化說明功能幫助建模者對保障方案評價各任務(wù)信息進(jìn)行輔助說明。因此，可以在IDEF3模型中通過細(xì)化說明詳細(xì)描述評價任務(wù)的屬性信息，對應(yīng)于IDEF0中的ICOMs信息。IDEF3適用于對系統(tǒng)較低層次具體過程邏輯關(guān)系的描述。

下面以評價任務(wù)研討中裝備器材維修方案研討任務(wù)的過程為例，應(yīng)用IDEF3方法對其進(jìn)行描述。當(dāng)評價系統(tǒng)在評價任務(wù)研討階段建立了若干個評價任務(wù)后，即進(jìn)入各子任務(wù)的評價研討階段。在對裝備器材保障方案進(jìn)行研討時，當(dāng)參與此階段研討的相關(guān)人員（研討主持人、研討秘書、領(lǐng)域?qū)＜?、模型專家等）全部登錄?zhǔn)備完畢后，開始在研討主持人的引導(dǎo)下，按同步—異步—同步的順序進(jìn)行研討工作，且遵循循環(huán)上升的原則逐步得到對待評價任務(wù)的評價意見，在所有領(lǐng)域?qū)＜彝瓿杀倦A段的評價任務(wù)后退出此模塊。裝備器材保障方案評價任務(wù)的過程模型如圖5所示。

顯然，裝備器材保障方案的評價是一個復(fù)雜的任務(wù)。在遵循圖 5的方案評價研討過程的基礎(chǔ)上，還需要將其分解為一系列具體的研討任務(wù)，如器材保障力量配置、器材保障力量編組、器材保障任務(wù)、器材保障關(guān)系、器材保障措施與策略。這些任務(wù)是器材保障方案的基本成分。同時在研討進(jìn)行中需要遵循在功能A23中已經(jīng)研討確定的本子任務(wù)的評價準(zhǔn)則。IDEF3方法允許對同一個行為單元（UOB）從不同視點進(jìn)行分解，圖6所示即是將圖5中的行為單元（方案同步研討）從主持人的視點進(jìn)一步細(xì)化得到的。其中符號代表邏輯“與”關(guān)系

圖5 裝備器材保障方案評價研討過程

圖6 裝備器材保障方案同步研討過程

從上述過程模型可以看出，保障方案評價研討的研討過程是將一個保障方案評價任務(wù)分層分解為若干個研討子任務(wù)，對于每個子任務(wù)，研討專家在主持人的引導(dǎo)下遵循約定評價準(zhǔn)則展開研討，整體研討任務(wù)在所有子任務(wù)的完成并匯總后宣告結(jié)束。本節(jié)利用IDEF3方法將復(fù)雜評價任務(wù)逐層轉(zhuǎn)化為簡單任務(wù)并構(gòu)建過程模型，合理地分析了保障方案評價任務(wù)的過程。

3 結(jié)束語

IDEF方法體系是一個完備、開放的系統(tǒng)，可以對復(fù)雜系統(tǒng)的功能、對象、數(shù)據(jù)、信息流等多方面進(jìn)行建模描述。其中，IDEF0和IDEF3對于具有層次分解特征的系統(tǒng)進(jìn)行過程建模。在研究使用階段裝備保障方案綜合評價系統(tǒng)設(shè)計問題的時候，首先要解決的問題是在需求分析的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)整體功能及其實施過程進(jìn)行規(guī)劃的問題。本文應(yīng)用IDEF0、IDEF3方法分別對裝備保障方案評價系統(tǒng)的功能及其評價過程進(jìn)行建模，并以裝備器材保障方案評價研討過程為例，建立了其研討過程模型。若結(jié)合完整的評價指標(biāo)體系應(yīng)用該方法，可以有針對性地建立起更為詳細(xì)的評價過程模型，為后續(xù)系統(tǒng)開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。

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