基于UML的戰(zhàn)時裝備維修保障行動建模研究

李　雄，蒲　瑋，唐亞林

(1.裝甲兵工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，北京　100072； 2.中國人民解放軍95942部隊，武漢　430313)

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基于UML的戰(zhàn)時裝備維修保障行動建模研究

李雄1，蒲瑋1，唐亞林2

(1.裝甲兵工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，北京100072； 2.中國人民解放軍95942部隊，武漢430313)

針對戰(zhàn)時裝備維修保障行動建模仿真與優(yōu)化分析對軍事概念模型的需求，提出了一種面向保障力量運用的戰(zhàn)時裝備維修保障行動概念建模方法，分別從保障指揮行動和保障分隊行動兩個方面，運用統(tǒng)一建模語言，將組織結(jié)構(gòu)靜態(tài)建模與行為過程動態(tài)建模相結(jié)合，構(gòu)建了戰(zhàn)時裝備維修保障行動概念模型體系，為下一步開展仿真實驗分析奠定了軍事概念模型基礎(chǔ)。

戰(zhàn)時裝備維修保障；維修保障行動；建模；統(tǒng)一建模語言

0　引言

裝備維修保障行動是裝備維修保障的核心內(nèi)容，是武器裝備形成和保持作戰(zhàn)能力的重要保證。建立科學(xué)準(zhǔn)確的戰(zhàn)時裝備維修保障行動概念模型，對于進行戰(zhàn)時裝備維修保障行動仿真實驗及保障體系優(yōu)化分析，具有重要的基礎(chǔ)作用。

統(tǒng)一建模語言UML(unified modeling language)是一種面向?qū)ο?、易于表達(dá)、功能強大、可視化的標(biāo)準(zhǔn)建模語言，主要用于系統(tǒng)的面向?qū)ο蠼1]，可為建模對象從設(shè)計到實施各個階段提供統(tǒng)一、靈活的圖形表示，在軍事理論與仿真實驗之間搭建了橋梁。運用UML建立裝備維修保障行動模型，能夠較好反映出裝備維修保障任務(wù)、指揮機構(gòu)、行動過程以及行為對象間的交互作用和內(nèi)在邏輯，在內(nèi)容上，可更加清楚地描述裝備維修保障力量的操作流程，給出較為合理的裝備維修保障實現(xiàn)方法；在形式上，可使裝備維修保障的各個階段更加直觀、易于理解，為指揮員實施裝備維修保障活動提供理論支持；在研究方法上，可為進行裝備維修保障仿真實驗提供模型支撐。

就UML在系統(tǒng)建模領(lǐng)域的應(yīng)用方面，文獻[2]提出了一種將UML與有色Petri網(wǎng)結(jié)合使用進行系統(tǒng)建模的方法。就UML在裝備維修保障模型應(yīng)用方面，文獻[3]、文獻[4]、文獻[5]將UML方法分別應(yīng)用于飛機維修保障過程、天基信息支援下裝備保障過程和航空裝備維修人員決策過程建模；文獻[6]利用UML圖研究了軟件維修問題；文獻[7]將UML與BPMN(一種業(yè)務(wù)過程建模方法)相結(jié)合，構(gòu)建了計算機化維修管理系統(tǒng)(computerized maintenance management systems)模型。目前，在裝備維修保障行動的建模方面，還缺乏從戰(zhàn)時裝備維修保障力量運用這種特定的角度，建立一種符合戰(zhàn)時裝備維修保障特點，能客觀描述戰(zhàn)時裝備維修保障行動組織及過程的模型。本文圍繞戰(zhàn)時裝備維修保障行動問題，區(qū)分保障指揮行動及保障分隊行動，采用UML建模方法，將組織結(jié)構(gòu)靜態(tài)建模和行為過程動態(tài)建模兩項工作有機結(jié)合起來，建立戰(zhàn)時裝備維修保障行動模型。

1　戰(zhàn)時裝備維修保障指揮行動模型

1.1裝備維修保障指揮行動組織結(jié)構(gòu)模型

裝備維修保障力量科學(xué)運用需要通過合理的組織結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。組織機構(gòu)一般由組織單元構(gòu)成，組織單元一般指機構(gòu)中的各個部門或科室，可以包含下級組織單元；每個組織單元配置有若干崗位，每個崗位有明確的崗位職責(zé)；戰(zhàn)時裝備維修保障指揮機構(gòu)中的各類人員通過崗位從屬于某個組織單元。

根據(jù)UML中“類”和“對象”的概念，將指揮機構(gòu)的整體和各組織單元(業(yè)務(wù)部門)看作是不同的類，將組織中的業(yè)務(wù)角色(裝備指揮員、參謀、業(yè)務(wù)助理人員)看作對象來描述裝備保障指揮機構(gòu)，并分別賦予類和對象不同的屬性和操作。圖1為戰(zhàn)時裝備維修保障指揮行動組織結(jié)構(gòu)的類圖，可以看出：組織單元是構(gòu)成組織機構(gòu)的基石。組織單元包含各種業(yè)務(wù)角色的實例，也可以包含其他的組織單元，戰(zhàn)時裝備維修保障力量通過業(yè)務(wù)角色定位到組織單元上，每一個保障力量可以關(guān)聯(lián)到多個業(yè)務(wù)角色上，同時角色有明確的權(quán)利和義務(wù)定義。

圖1戰(zhàn)時裝備維修保障指揮行動組織結(jié)構(gòu)的類圖

戰(zhàn)時裝備維修保障指揮行動組織結(jié)構(gòu)，是由領(lǐng)導(dǎo)層、中間層、基層作業(yè)層組成的3級管理模式，領(lǐng)導(dǎo)層以裝備維修保障指揮員為中心是指揮機構(gòu)的核心；中間層組織單元根據(jù)指揮機構(gòu)的組織形式不同而不同，主要是以裝備部門的各個業(yè)務(wù)部門指揮員為核心配置各種相應(yīng)業(yè)務(wù)的技術(shù)助理員和負(fù)責(zé)裝備管理工作的專職人員；基層作業(yè)層主要是指直屬修理分隊的各班(組)和各類庫(所)，主要以各個分隊負(fù)責(zé)人為核心。每個組織單元需要配置所需要的崗位，每個崗位都有明確的職責(zé)。崗位的職責(zé)在基于UML與工作流技術(shù)的模型中，通過過程模型(活動圖)泳道給出，但是泳道對崗位職責(zé)的描述并不詳盡。利用UML中的標(biāo)簽對其進行補充說明。以裝備維修保障指揮機構(gòu)下屬的指揮計劃組為例，裝備保障指揮機構(gòu)的組織單元與崗位配置的關(guān)系，每個崗位的職責(zé)，如圖2所示。

圖2戰(zhàn)時裝備維修保障組織單元與崗位配置的關(guān)系

1.2裝備維修保障指揮行動過程模型

戰(zhàn)時裝備維修保障的指揮流程為指揮機構(gòu)受領(lǐng)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)內(nèi)容進行指揮決策活動，形成保障方案，下達(dá)指令給保障分隊，展開裝備維修保障行動。戰(zhàn)時裝備維修保障指揮行動過程如圖3所示。

圖3　戰(zhàn)時裝備維修保障指揮行動交互圖

2　戰(zhàn)時裝備維修保障分隊行動模型

過程模型能夠描述戰(zhàn)時裝備維修保障指揮機構(gòu)的業(yè)務(wù)流程，定義指揮機構(gòu)和保障機構(gòu)業(yè)務(wù)過程中包含的活動以及活動之間的邏輯關(guān)系，描述活動的基本屬性，如活動由誰來執(zhí)行、由哪些部門參與和負(fù)責(zé)、活動執(zhí)行需要什么設(shè)備或信息等。過程模型可以運用UML的行為視圖如活動圖、狀態(tài)圖、順序圖和協(xié)作圖來表示，利用這些圖可構(gòu)建戰(zhàn)時裝備維修保障力量運用模型。

2.1裝備維修保障分隊的典型運用結(jié)構(gòu)模型

過程建模是基于UML與工作流技術(shù)的戰(zhàn)時裝備維修保障力量運用建模的主要內(nèi)容，戰(zhàn)時裝備維修保障指揮機構(gòu)通過維修保障分隊運用模型把指揮機構(gòu)資源、目標(biāo)、執(zhí)行者、規(guī)則等眾多對象聯(lián)系起來。戰(zhàn)時裝備維修保障分隊的運用一般是連續(xù)循環(huán)進行的，為了管理方便，將裝備維修保障分隊的運用分解為多個離散的業(yè)務(wù)步驟(Process Step)。業(yè)務(wù)步驟是工作流過程的最小單元，代表一個工作單元，一個完整動作的業(yè)務(wù)步驟唯一地確定一個裝備維修保障分隊運用的工作事件。

業(yè)務(wù)規(guī)則(Business Rule)控制裝備維修保障分隊運用的工作流程，決定裝備維修保障力量運用工作步驟的前后次序，工作流程的活動應(yīng)受到業(yè)務(wù)規(guī)則的約束，其規(guī)則體現(xiàn)在步驟的關(guān)系中[7]。裝備維修保障分隊運用工作流程由業(yè)務(wù)步驟構(gòu)成，同時也可以包含其他的工作流程；步驟的執(zhí)行會改變裝備維修保障分隊運用工作流程的狀態(tài)；在實施時，裝備維修保障分隊運用工作流程，可能會用到或改變裝備維修保障指揮機構(gòu)中的相關(guān)資源，工作執(zhí)行者通過業(yè)務(wù)角色與過程進行信息交互。裝備維修保障指揮機構(gòu)和分隊的一般工作流程結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　戰(zhàn)時維修保障指揮機構(gòu)和分隊的一般工作流程結(jié)構(gòu)

2.2裝備維修保障分隊行動過程模型

戰(zhàn)時裝備維修保障指揮機構(gòu)首先應(yīng)接受基本指揮所的直接領(lǐng)導(dǎo)，并對直屬保障分隊行使指揮控制職能；同時要接受上級裝備維修保障指揮機構(gòu)的指導(dǎo)，并對所屬部隊的裝備維修保障機構(gòu)進行指導(dǎo)協(xié)調(diào)；為了應(yīng)付突發(fā)事件或意外情況，裝備維修保障指揮機構(gòu)有時需要借助或幫助友鄰部隊的裝備維修保障力量，與友鄰部隊裝備維修保障指揮機構(gòu)形成協(xié)同、協(xié)調(diào)行動等方面的信息交互。另外，還需要與后勤指揮機構(gòu)就一些具體事項進行協(xié)同或協(xié)調(diào)。保障分隊作為實施裝備維修保障行動的主要實體，也是裝備維修保障指揮機構(gòu)的主要指控對象，戰(zhàn)時裝備維修保障分隊的業(yè)務(wù)活動按職能劃分應(yīng)包括技術(shù)偵察、器材保障、搶救(后送)、維修4項活動，其對應(yīng)的UML活動圖模型分別如圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)和圖5(d)所示。

圖5　戰(zhàn)時裝備維修保障分隊行動過程模型

2.2.1技術(shù)偵察行動過程模型

技術(shù)偵察行動過程模型可以描述為技術(shù)偵察組受領(lǐng)偵察任務(wù)后開始對戰(zhàn)損裝備進行搜索。搜索可分為有具體目標(biāo)的偵察(即直接對戰(zhàn)場裝備進行技術(shù)偵察)和無具體目標(biāo)(即首先受領(lǐng)任務(wù)之后組織前出)的戰(zhàn)場偵察，這兩個過程互不干擾，可以用“與分支”將其設(shè)立為并行結(jié)構(gòu)，使兩個過程同時處于活動狀態(tài)。

2.2.2器材保障行動過程模型

戰(zhàn)時器材保障的行動過程可描述為：裝備保障指揮員定下決心，下達(dá)器材保障命令(指示)，器材保障分隊受領(lǐng)保障任務(wù)；在對任務(wù)進行區(qū)分的基礎(chǔ)上，制定器材保障方案，組織力量前出；實施器材供應(yīng)，將情況反饋上報；結(jié)束器材保障。制定器材保障方案和組織力量準(zhǔn)備前出兩個過程處于并行活動狀態(tài)可同時進行，因此將這兩個活動設(shè)為并行結(jié)構(gòu)執(zhí)行。

2.2.3搶救(后送)行動過程模型

戰(zhàn)時戰(zhàn)場裝備搶救(后送)行動過程可描述為裝備保障指揮員定下決心，下達(dá)搶救(后送)命令(指示)；搶救搶修機構(gòu)受領(lǐng)搶救或后送任務(wù)；搶救搶修機構(gòu)在對任務(wù)進行區(qū)分的基礎(chǔ)上，制定搶救搶修方案，組織力量前出；實施搶救(后送)；將情況反饋上報；結(jié)束搶救(后送)。制定搶救(后送)方案和組織力量準(zhǔn)備前出兩個過程沒有邏輯先后順序，且可處于并行活動狀態(tài)同時進行，因此，這兩個過程可設(shè)為并行結(jié)構(gòu)執(zhí)行。2.2.4裝備維修行動過程模型

戰(zhàn)時戰(zhàn)場裝備維修行動的過程可描述為裝備保障指揮員定下決心，下達(dá)修理命令(指示)；維修分隊受領(lǐng)維修任務(wù)；維修分隊在對任務(wù)進行區(qū)分的基礎(chǔ)上，制定維修方案，組織力量前出；實施修理；組織修竣裝備歸隊；將情況反饋上報；結(jié)束裝備維修。制定維修方案和組織力量準(zhǔn)備前出兩個過程沒有邏輯先后順序，且可處于并行活動狀態(tài)同時進行，因此將兩個過程可設(shè)為并行結(jié)構(gòu)執(zhí)行。組織修竣裝備歸隊和反饋情況上報這兩個過程與之類似。

3　結(jié)論

本文以戰(zhàn)時裝備維修保障行動建模仿真與優(yōu)化分析為需求牽引，提出了一種從保障力量運用角度出發(fā)的維修保障行動概念建模方法，運用UML建立了戰(zhàn)時裝備維修保障行動組織結(jié)構(gòu)模型、維修保障指揮行動過程模型、維修保障分隊行動過程模型等行動模型，以可視化圖形的方式，直觀、形象地描述了裝備維修保障行動的組織及過程，對戰(zhàn)時裝備維修保障行動的相關(guān)軍事概念和理論問題進行了形式化的表述，提高了軍事知識表述的科學(xué)性，為改善戰(zhàn)時裝備維修保障行動仿真實驗及保障體系優(yōu)化分析方法，提供了有效的軍事概念模型支撐。

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Research on Modeling of Wartime Equipment Maintenance Support Actions Based on UML

Li Xiong1, Pu Wei1, Tang Yalin2

(1.Department of Equipment Command and Administration, Academy of Armored Force Engineering,Beijing100072, China; 2.Unit 95942 of PLA , Wuhan430313, China)

Aiming at the demand of military conceptual model for wartime equipment maintenance support actions modeling, simulation and optimization analysis, in this paper, the conceptual modeling approach of support forces deployment-oriented wartime equipment maintenance support actions is proposed. According to the two aspects of support command actions and support element actions respectively, Unified Modeling Language (UML) is used, and static organization modeling and dynamic behavior modeling is integrated. Thus, the conceptual model system of wartime equipment maintenance support actions is established, which can lay military conceptual model foundation for the simulation and experiment analysis.

wartime equipment maintenance support; maintenance support actions; modeling; UML

2015-07-05；

2015-08-25。

國家自然科學(xué)基金項目(61473311)；北京市自然科學(xué)基金項目(9142017)；軍隊計劃科研項目。

李雄(1975-)，男，湖南湘陰人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事裝備作戰(zhàn)與保障仿真方向的研究。

1671-4598(2016)01-0143-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.01.039

TP391.9; E92

A