基于UML的裝備保障指揮決策信息流模型

（空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院，陜西 西安 710051）

1 引言

信息化的戰(zhàn)爭(zhēng)，必然要求信息化的裝備保障，而裝備保障信息化的關(guān)鍵是保障指揮手段的自動(dòng)化[1]。地空導(dǎo)彈裝備保障指揮自動(dòng)化主要是指裝備保障人員在戰(zhàn)前、戰(zhàn)時(shí)按照上級(jí)、本級(jí)的作戰(zhàn)要求利用有效的輔助決策手段，制定保障計(jì)劃和各種應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的預(yù)案，運(yùn)用保障力量，保障防空戰(zhàn)役作戰(zhàn)行動(dòng)順利進(jìn)行[2-3]。而其中有效的輔助決策手段是以數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)、模型庫(kù)為基礎(chǔ)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、推理等手段為一定問(wèn)題給出一定條件下的決策信息或決策方案。因此，準(zhǔn)確建立地空導(dǎo)彈裝備保障指揮決策模型就顯得非常重要。

地空導(dǎo)彈裝備保障指揮決策的內(nèi)容復(fù)雜，涉及的實(shí)體多，既需要描述決策主體之間的關(guān)系，又需要描述主體之間的先后關(guān)系和活動(dòng)過(guò)程，統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）不但具有描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的功能，還能從不同的角度為系統(tǒng)建模，并形成不同視圖[4]。因此，本文對(duì)于體系的概念建模采用UML的建模方法，從不同角度描述系統(tǒng)的功能、組成和運(yùn)行，選用UML從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面建立保障指揮決策模型。

2 地空導(dǎo)彈裝備保障指揮決策流程

裝備保障決策的輸入主要是裝備的需求信息和裝備環(huán)境信息，它輸出的是保障資源的種類、數(shù)量，保障活動(dòng)的序列、保障方案等信息，其信息流程圖如圖1所示。

圖1 信息流程圖

地空導(dǎo)彈裝備保障指揮員在進(jìn)行決策時(shí)，需要兩方面的信息：一是需求信息，二是資源信息[5]。當(dāng)需求信息（器材、維修信息、受損裝備后送等）隨著從供應(yīng)方（維修保障分隊(duì)、保障倉(cāng)庫(kù)等）流動(dòng)時(shí)，便引起了資源的流動(dòng)，到達(dá)需要保障方時(shí)，便完成了保障任務(wù)，即信息完成了一次流程。通過(guò)資源的流動(dòng)，需求得到解決。在實(shí)施防空作戰(zhàn)過(guò)程中信息有：戰(zhàn)役首長(zhǎng)、上級(jí)保障機(jī)關(guān)、裝備保障指揮員發(fā)出的命令、指示、決心、請(qǐng)示、報(bào)告等。為了分析方便，把地空導(dǎo)彈裝備保障指揮自動(dòng)化系統(tǒng)的信息流分為三類：指令信息流、狀態(tài)信息流、協(xié)調(diào)信息流。假設(shè)保障按照三級(jí)進(jìn)行：作戰(zhàn)單元作為下級(jí)保障指揮中心；團(tuán)（旅、師）作為中級(jí)保障指揮中心；軍區(qū)空軍（戰(zhàn)區(qū)綜合保障部門、空軍保障部門）作為上級(jí)保障指揮中心。在對(duì)物資、器材進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，假設(shè)三級(jí)都可以直接與軍工企業(yè)或者供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)調(diào)采購(gòu)。其裝備保障指揮決策流程如圖2所示。

圖2 保障指揮決策流程圖

在圖中，下級(jí)保障指揮中心對(duì)應(yīng)作戰(zhàn)單元，中級(jí)保障指揮中心對(duì)應(yīng)團(tuán)（旅、師）；上級(jí)保障指揮中心則對(duì)應(yīng)軍區(qū)空軍（戰(zhàn)區(qū)綜合保障部門、空軍保障部門），三級(jí)都可以直接與軍工企業(yè)或者供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)調(diào)采購(gòu)?？梢钥闯觯旱乜諏?dǎo)彈保障指揮系統(tǒng)是通過(guò)控制各種信息流，如指令信息流、狀態(tài)信息流、協(xié)調(diào)信息流、物資（人、知識(shí)、器材）流等來(lái)完成防空戰(zhàn)役保障任務(wù)的。戰(zhàn)前作戰(zhàn)單元通過(guò)本級(jí)單位的保障系統(tǒng)結(jié)合所要執(zhí)行的防空戰(zhàn)役任務(wù)對(duì)自身的保障能力進(jìn)行計(jì)算、評(píng)估完成本級(jí)保障方案的生成，中級(jí)保障機(jī)關(guān)得到下級(jí)保障單位送來(lái)的保障方案后，通過(guò)對(duì)本級(jí)的各種現(xiàn)有的保障資源、保障能力進(jìn)行計(jì)算、分析、評(píng)價(jià)、優(yōu)化生成中級(jí)保障方案。中級(jí)保障方案生成以后，可能中級(jí)保障仍然不能保障作戰(zhàn)單元的保障要求，這個(gè)時(shí)候上報(bào)上級(jí)保障指揮中心，通過(guò)上級(jí)保障部門進(jìn)行協(xié)調(diào)解決。

3 保障指揮決策靜態(tài)模型

空戰(zhàn)役指揮中心（SADBCC）、專家遠(yuǎn)程修理支援系統(tǒng)（ELDRS）以及器材供應(yīng)（EP）。用例（Use Case）則包括了計(jì)算庫(kù)存數(shù)量（ELSC）、計(jì)算運(yùn)輸能力（ETC）、計(jì)算隨車庫(kù)存（ESGWTS）、計(jì)算訓(xùn)練損失（ETL）、估算裝備戰(zhàn)損（EELB）、計(jì)算維修保障能力（ERC）、預(yù)測(cè)裝備戰(zhàn)損（FELB）、庫(kù)存管理（SM）、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)估計(jì)（BSE）、生成保障方案（MSS）、計(jì)算保障能力（ESC）。

圖3 保障指揮決策用例圖

3.2 保障指揮決策類圖

所謂類圖（Class Diagram）是指一類或者一組具有類似屬性和共同行為的對(duì)象[7]，任何事物都可以看作是具有某些屬性和動(dòng)態(tài)行為的對(duì)象。一個(gè)系統(tǒng)可以看成是一些不同類型的類組成的，類之間的各種關(guān)系反映了系統(tǒng)內(nèi)部各種成分之間的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。保障指揮決策類圖如圖4所示。圖中的類由分成三層的矩形表示，頂層為類命，中間層存放類屬性，底層存放類操作。在圖4中主要考慮了下級(jí)保障指揮中心在計(jì)算本級(jí)的保障能力后，中級(jí)保障指揮中心根據(jù)自身的保障能力生成保障方案，通過(guò)保障機(jī)構(gòu)實(shí)施。沒(méi)有考慮上級(jí)保障指揮中心，主要的原因是在保障的過(guò)程中，它沒(méi)有直接參與。

圖4 保障指揮決策類圖

3.1 保障指揮決策用例圖

所謂用例是指對(duì)系統(tǒng)提供的、完成功能的一種描述，執(zhí)行者是那些可能使用這些用例的人或者外部的系統(tǒng)[6]。因此，用例圖重點(diǎn)從系統(tǒng)執(zhí)行者的角度描述了系統(tǒng)需要完成什么樣的功能。通過(guò)該圖可以直觀看出系統(tǒng)中保障方案的制定者、執(zhí)行者與保障實(shí)施所要完成一系列功能之間的關(guān)系，如圖3所示。其中，用例角色（Actor）主要包括下級(jí)保障指揮中心(JSCC)、中級(jí)保障指揮中心(ISCC)、上級(jí)保障指揮中心(SSCC)、保障執(zhí)行機(jī)構(gòu)（SEO）、上級(jí)保障部門（SSD）、下級(jí)防空戰(zhàn)役指揮中心（JADBCC）、中級(jí)防空戰(zhàn)役指揮中心（IADBCC）、上級(jí)防

4 保障指揮決策動(dòng)態(tài)模型

圖6 保障指揮決策時(shí)序圖

4.1 保障指揮決策活動(dòng)狀態(tài)圖

在UML中，活動(dòng)圖本質(zhì)上就是流程圖，它描述了系統(tǒng)的活動(dòng)、判定點(diǎn)和分支等，被設(shè)計(jì)用于描述一個(gè)過(guò)程的步驟，以及活動(dòng)中對(duì)象的狀態(tài)以及狀態(tài)的改變。在保障指揮決策中，涉及的活動(dòng)關(guān)系比較多，本文只是對(duì)器材補(bǔ)充的過(guò)程進(jìn)行分析，如圖5所示。

圖5 器材補(bǔ)充時(shí)的活動(dòng)圖

在圖5中，下級(jí)保障指揮中心、中級(jí)保障指揮中心、保障執(zhí)行結(jié)構(gòu)、器材供應(yīng)商四者發(fā)生了相互的關(guān)系。首先下級(jí)保障指揮中心檢查庫(kù)存情況（隨車庫(kù)存、倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)），發(fā)現(xiàn)不足則上報(bào)中級(jí)保障指揮中心，如果中級(jí)庫(kù)存可以滿足要求則保障機(jī)構(gòu)執(zhí)行保障命令。當(dāng)中級(jí)庫(kù)存不能滿足時(shí)，則讓器材供應(yīng)商直接提供所需的器材，下級(jí)接受器材，則操作完成。

4.2 保障指揮決策時(shí)序圖

時(shí)序圖（Sequence Diagram）描述了對(duì)象隨著時(shí)間的推移相互之間交換信息的過(guò)程。它主要顯示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間的消息發(fā)送的關(guān)系和順序，同時(shí)顯示對(duì)象之間的交互。用時(shí)序圖表示保障方案的生成、執(zhí)行過(guò)程，如圖6所示。

在圖6中，下級(jí)保障指揮中心首先通過(guò)計(jì)算保障能力，而中級(jí)保障指揮中心利用下級(jí)送來(lái)的信息，生成了保障方案并送保障執(zhí)行結(jié)構(gòu)，保障方案在執(zhí)行以后反饋給中級(jí)保障指揮中心和下級(jí)保障指揮中心，利用這些信息生成新的保障方案。

4.3 保障指揮決策協(xié)作關(guān)系圖

協(xié)作圖展現(xiàn)了一組對(duì)象，這組對(duì)象間的連接以及這組對(duì)象收發(fā)的消息。它強(qiáng)調(diào)收發(fā)消息的對(duì)象的結(jié)構(gòu)組織，按組織結(jié)構(gòu)對(duì)控制流建模。協(xié)作圖只對(duì)相互間有交互作用的對(duì)象和這些對(duì)象間的關(guān)系建模，它除了顯示對(duì)象間的關(guān)聯(lián)外，還顯示對(duì)象間事件協(xié)作關(guān)系。

由于篇幅的原因，本文只分析器材補(bǔ)充過(guò)程中相關(guān)對(duì)象的協(xié)作關(guān)系，其它的可以照此方法分析。如圖7所示，表示的是下級(jí)保障指揮中心補(bǔ)充器材時(shí)一系列事件過(guò)程，采用了2種方式：按級(jí)補(bǔ)充和越級(jí)直接補(bǔ)充。涉及到下級(jí)保障指揮中心、中級(jí)保障指揮中心、保障執(zhí)行結(jié)構(gòu)、器材供應(yīng)商，事件主要有：下級(jí)保障指揮中心發(fā)送需求信息，中級(jí)保障指揮中心查詢庫(kù)存，命令保障指揮機(jī)構(gòu)執(zhí)行保障命令，保障指揮機(jī)構(gòu)補(bǔ)充器材，供應(yīng)商提供、補(bǔ)充器材。當(dāng)下級(jí)保障指揮中心發(fā)出器材需求時(shí)，它有兩種選擇：一是直接與器材供應(yīng)商聯(lián)系補(bǔ)充，二是上報(bào)中級(jí)保障指揮中心。中級(jí)保障中心得知需求信息后，查詢庫(kù)存，若可以滿足則命令保障執(zhí)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行器材補(bǔ)充，若發(fā)現(xiàn)不能滿足時(shí)，則通過(guò)供應(yīng)商提供下級(jí)保障指揮中心所需求的器材，同時(shí)也給自己進(jìn)行補(bǔ)充，使庫(kù)存保持一定量。通過(guò)分析可以看出按級(jí)補(bǔ)充的協(xié)作路線是：1→2→3→4→5或者1→2→3→8→7；越級(jí)補(bǔ)充的協(xié)作路線是：6→7。

圖7 器材補(bǔ)充協(xié)作圖

5 結(jié)束語(yǔ)

文中采用UML靜態(tài)視圖和動(dòng)態(tài)視圖對(duì)地空導(dǎo)彈裝備保障指揮決策信息流進(jìn)行了建模分析，解決裝備保障指揮自動(dòng)化中指揮決策建模問(wèn)題。從模型的表達(dá)形式和內(nèi)容來(lái)看，將UML和信息流技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，具有直觀、精確、快速的優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地反映裝備保障指揮決策工作的各個(gè)方面，自動(dòng)生成模型的圖形、連接，提供豐富的生成文檔，能夠被計(jì)算機(jī)執(zhí)行和編譯。文中建立的裝備保障指揮決策的用例圖、類圖、活動(dòng)圖、時(shí)序圖和協(xié)作關(guān)系圖等模型，為地空導(dǎo)彈裝備保障指揮自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模型庫(kù)時(shí)提供一定的參考。

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