基于UML的機(jī)動工程保障決策支持系統(tǒng)概念建模

孟慶振，王世云

（工程兵指揮學(xué)院，江蘇 徐州221004）

1 引 言

信息化條件下作戰(zhàn)，參戰(zhàn)的軍兵種增多，對工程保障的需求增加，從而導(dǎo)致工程兵業(yè)務(wù)部門參謀人員在工程保障決策時，工程情報(bào)信息復(fù)雜、制約因素多、需要采取的工程措施種類多，定量分析困難。由于工程保障決策時間短，因而在對影響工程保障決策的各種因素進(jìn)行分析、進(jìn)行工程保障措施的籌劃、確定工程保障力量使用方案時，就需要先進(jìn)的手段予以快速有效的支持。有效地構(gòu)建機(jī)動工程保障決策支持系統(tǒng)的概念模型，是系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)和前提。為了準(zhǔn)確清晰地構(gòu)建機(jī)動工程保障決策支持系統(tǒng)的概念模型，增加系統(tǒng)開發(fā)過程概念和表示方法的連貫性，可以運(yùn)用UML描述支持工程保障決策過程所需要的功能、決策過程所涉及的實(shí)體及其關(guān)系，以及為實(shí)現(xiàn)工程保障決策支持功能系統(tǒng)中各類實(shí)體之間的“互動”。

2 以用例圖描述機(jī)動工程保障決策的功能需求

在需求分析階段，通過分析機(jī)動工程保障決策問題，確定機(jī)動工程保障決策內(nèi)容，以及所需要的功能、用戶，以及相互關(guān)系，并對其進(jìn)行清晰、正確的描述。目前，運(yùn)用UML的用例圖來描述軍事需求是一種有效的途徑：可以使用用例清晰地描述系統(tǒng)功能；使用UML的執(zhí)行者來描述與系統(tǒng)交互用戶的角色；使用UML中用例之間的關(guān)系描述系統(tǒng)功能之間的相互關(guān)系。通過對機(jī)動工程保障決策支持系統(tǒng)典型的功能需求及其用戶進(jìn)行分析，可以確定系統(tǒng)主要使用者有作為合成（聯(lián)合）軍隊(duì)指揮員及其司令部機(jī)關(guān)參謀人員的系統(tǒng)用戶，系統(tǒng)管理員。系統(tǒng)用戶需要作戰(zhàn)數(shù)據(jù)查詢、任務(wù)與工程措施分析、重點(diǎn)任務(wù)分析、工程保障能力分析、任務(wù)計(jì)劃等功能；系統(tǒng)管理員需要用戶管理、系統(tǒng)設(shè)置和數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)管理功能。由此，可得到系統(tǒng)用例圖，如圖1所示。

2.1 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢包括靜態(tài)信息查詢和動態(tài)信息查詢。靜態(tài)信息查詢主要查詢工程作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、部（分）隊(duì)編制、裝備性能，敵軍工程兵部（分）隊(duì)的編制、裝備性能，作戰(zhàn)環(huán)境等靜態(tài)信息。動態(tài)信息查詢主要查詢工程保障組織指揮、工程作業(yè)所需要的動態(tài)工程信息，如作戰(zhàn)態(tài)勢、敵障礙物的設(shè)置、部隊(duì)裝備和物資的配置、武器和設(shè)備的數(shù)量等多種大量信息。在工程保障決策支持系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)既是數(shù)據(jù)查詢基礎(chǔ)，也是進(jìn)行各種分析的依據(jù)。

2.2 任務(wù)與工程措施分析

根據(jù)上級下達(dá)的任務(wù)，明確當(dāng)前任務(wù)和后續(xù)任務(wù)；遂行作戰(zhàn)工程保障任務(wù)的措施。

2.2.1 橋梁分析

根據(jù)偵察獲取的大量情報(bào)可以列出沿主要保障通路和預(yù)選保障通路上的橋梁，為通路選擇及其維護(hù)提供可能的參考方案。

2.2.2 渡河分析

根據(jù)數(shù)字地圖中的水文要素圖提供的有關(guān)河流的寬度、深度、流速、河底構(gòu)造和岸邊坡度，通過對河流作全面分析，同時不能忽視干涸河道、溝渠或其它妨礙部隊(duì)機(jī)動的干溝，建立架橋地點(diǎn)和涉水地點(diǎn)分析表，推薦架橋裝備或涉水裝備的可能使用場地。

2.2.3 道路網(wǎng)分析

以道路網(wǎng)要素圖顯示架橋和徒涉場的位置及橋梁的長度、寬度、車輪式荷載、履帶式荷載等級和兩岸的道路條件。通過對機(jī)動部隊(duì)的自身機(jī)動保障能力和需要的機(jī)動保障能力相比較，可以確定為了便于部隊(duì)機(jī)動，哪個架橋和徒涉點(diǎn)需要工程兵保障。此外道路網(wǎng)要素圖還要向指揮人員提供：在不可能或難于通行的道路上的架橋位置；在作戰(zhàn)行動區(qū)域內(nèi)比現(xiàn)有橋梁裝備架設(shè)能力還要長的橋跨；在專用道路網(wǎng)中損壞的橋梁。

2.2.4 障礙物預(yù)測分析

為了預(yù)先知道敵人可能采取的行動的整個過程，使指揮人員能夠周密計(jì)劃，避免對敵人的行動感到意外，需要預(yù)測并顯示未知的、可能存在的雷場和其它障礙物，并根據(jù)下級偵察中收集的情報(bào)對預(yù)測的障礙物數(shù)據(jù)進(jìn)行確定或否定。

2.3 重點(diǎn)任務(wù)分析

針對敵情、地形、上級意圖和本部隊(duì)將要遂行的工程保障任務(wù)在合成軍隊(duì)作戰(zhàn)中的地位、作用，作業(yè)量、難易程度等因素進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上確定部隊(duì)重點(diǎn)任務(wù)。通常將主要作戰(zhàn)方向上地位重要、時間緊迫、技術(shù)復(fù)雜、作業(yè)艱巨的工程項(xiàng)目，確定為重點(diǎn)任務(wù)。

2.4 工程保障能力分析

根據(jù)工程兵兵力、部隊(duì)的裝備器材、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分析在特定地形、敵情條件下的工程作業(yè)能力，為合理運(yùn)用兵力提供依據(jù)。

2.5 任務(wù)計(jì)劃

對實(shí)施作戰(zhàn)工程保障所需器材和完成用戶指定任務(wù)所需作業(yè)量進(jìn)行計(jì)算，利用行動數(shù)據(jù)庫提供的各類基本數(shù)據(jù)，給出方案中各階段能得到的主要工種裝備器材的數(shù)量。

3 以類圖描述機(jī)動工程保障決策實(shí)體類及其關(guān)系

在機(jī)動工程保障決策支持概念建模過程中，需要分析和描述機(jī)動工程保障決策過程中的各類實(shí)體以及它們彼此間的關(guān)系。運(yùn)用UML的類圖可以準(zhǔn)確地描述這些實(shí)體及其關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)的用例模型，本系統(tǒng)對與數(shù)據(jù)查詢用例有關(guān)的實(shí)體定義了用戶身份、障礙設(shè)置、河流、道路、渡場、橋梁、作戰(zhàn)態(tài)勢、工程裝備等對象類。這些類及它們之間的關(guān)系如圖2所示。

3.1 敵軍的障礙設(shè)置情況

根據(jù)敵軍設(shè)置的地雷等障礙物和將拆除或毀壞橋梁的位置和情況建立障礙物設(shè)置情況表，并將每種障礙物編號，把表分解成獨(dú)立的作戰(zhàn)行動段。該表記錄下列信息：障礙物的位置、障礙物的類型（地雷場中地雷的類型或障礙物的類型）、障礙物的縱深和正面寬度、發(fā)現(xiàn)的時間、敵軍對障礙物地域的火力掩護(hù)狀況（包括敵人的兵力、裝備和火力支援狀況）、是否迂回或清除。

障礙物發(fā)生變化時，部（分）隊(duì)?wèi)?yīng)立即報(bào)告，工程兵業(yè)務(wù)部門根據(jù)變化了的情況更新障礙設(shè)置情況表，并在規(guī)定的時間內(nèi)向部隊(duì)通報(bào)障礙設(shè)置情況，同時向上級報(bào)告變動情況。

3.2 工程兵裝備表

為了解敵軍及我軍工程兵遂行工程保障任務(wù)的能力，通過敵軍、我軍工程兵裝備表，來顯示敵軍每個師和我軍的工程裝備的種類和數(shù)量，包括布雷車、橋梁器材、門橋和挖掘等設(shè)備。并依據(jù)此表計(jì)算出裝備的工作能力，進(jìn)行工程兵遂行任務(wù)能力的評估。

3.3 作戰(zhàn)態(tài)勢

建立、修改、查詢作戰(zhàn)態(tài)勢，包括敵我雙方的作戰(zhàn)部署、上級的命令、指示，合成軍隊(duì)指揮員作戰(zhàn)企圖，生成工程保障決策支持所需的信息。

3.4 作戰(zhàn)環(huán)境情況

通過對戰(zhàn)場環(huán)境中地形、河流、道路、橋梁、渡場、地質(zhì)、氣象等情況要素的分析，為工程保障決策提供環(huán)境信息依據(jù)。

4 以順序圖描述工程保障決策過程

在概念建模過程中，需要分析和描述系統(tǒng)中各種行為發(fā)生的時序狀態(tài)和交互關(guān)系，從而動態(tài)描述系統(tǒng)行為，反映系統(tǒng)內(nèi)部對象之間的動態(tài)關(guān)系。UML的動態(tài)圖（如順序圖等）可較好地描述系統(tǒng)的動態(tài)過程，所以使用順序圖能比較清楚地描述出工程保障決策的流程和細(xì)節(jié)，如圖3為工程保障指揮決策人員進(jìn)行道路網(wǎng)分析決策過程的順序圖。

5 結(jié)束語

通過基于UML的機(jī)動工程保障決策支持系統(tǒng)概念建模，可以正確地描述工程保障決策過程中涉及的用戶及其所需要的功能，清晰地描述決策過程所涉及的實(shí)體及其關(guān)系信息，準(zhǔn)確描述為實(shí)現(xiàn)工程保障決策支持功能系統(tǒng)中各類實(shí)體之間信息處理“互動”的過程，從而增加系統(tǒng)需求描述的準(zhǔn)確性和明確性。運(yùn)用UML對機(jī)動工程保障決策支持系統(tǒng)概念模型進(jìn)行構(gòu)建，不僅通過用例建模、結(jié)構(gòu)建模有效地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)；還通過行為建模描述了系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)，多角度準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)，而且在系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的過程中，可以使用相同的概念和符號，利用迭代原理，自頂向下不斷細(xì)化模型，為最終獲得實(shí)用有效的系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

1 井祥鶴，周獻(xiàn)中，王建宇.基于UML的兵力機(jī)動輔助決策軟件設(shè)計(jì)[J].火力與指揮控制，2007，32（3）：94—96.

2 方紅萍，陳和平.信息系統(tǒng)UML建模研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2006，27（19）：3613—3616.

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