OPM 模型到DoDAF 作戰(zhàn)視圖的轉(zhuǎn)換方法

劉志琦，曹 江，葉雄兵

（軍事科學院戰(zhàn)爭研究院聯(lián)合作戰(zhàn)實驗中心，北京 100091）

0 引言

近十年來，基于美國國防部體系架構(gòu)（DoDAF）作戰(zhàn)視圖（Operational View，OV）開展軍事概念模型開發(fā)得到了廣泛應用。DoDAF 是一種系統(tǒng)工程方法，提供了描述和開發(fā)體系架構(gòu)的規(guī)范。其最新版本是2010 年發(fā)布的DoDAF 2.02，包含全視圖、數(shù)據(jù)和信息視圖、標準視圖、能力視圖、作戰(zhàn)視圖、服務視圖、系統(tǒng)視圖和項目視圖共8 個視圖［1］。大量基于DoDAF 作戰(zhàn)視圖開發(fā)軍事概念模型的相關文獻［2-4］給出了作戰(zhàn)視圖各模型的開發(fā)順序，并按需給出部分模型。DoDAF 作戰(zhàn)視圖的優(yōu)點在于為軍事概念模型開發(fā)提供了規(guī)范，通過多個模型從不同側(cè)面描述整個軍事概念模型中各要素之間的關系。但是，DoDAF 只給出開發(fā)規(guī)范而缺少開發(fā)方法的描述，同時直接開發(fā)作戰(zhàn)視圖的各模型也不利于從整體上描述軍事概念模型，而且在開發(fā)過程中容易出現(xiàn)模型不一致的問題，導致需要在各模型中反復修改，從而降低開發(fā)效率。

直接開發(fā)DoDAF 作戰(zhàn)視圖各模型容易產(chǎn)生不一致的缺點源自DoDAF 的基礎——統(tǒng)一建模語言（Unified Modeling Language，UML）/ 系統(tǒng)建模語言（System Modeling Language，SysML）的多視圖描述方法，SysML 也以UML 為基礎。UML/SysML 通過多個視圖描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為，包括用例圖、活動圖、狀態(tài)圖和序列圖等。實際上，使用UML/SysML描述DoDAF 各視圖恰好就是UPDM（Unified Profile for DoDAF and MoDAF）。使用UPDM 作戰(zhàn)視圖開發(fā)軍事概念模型也已經(jīng)有不少成果［5-7］，但同樣存在直接開發(fā)各模型容易產(chǎn)生不一致的問題。而Dori 在2002 年提出的對象過程方法論（Object-Process Methodology，OPM）［8］恰好解決了模型不一致的缺點。OPM 是基于模型的系統(tǒng)工程（Model Based System Engineering，MBSE）方法論之一，它用一個視圖描述體系結(jié)構(gòu)、功能和行為，有利于建模人員從整體上開展軍事概念模型開發(fā)，并取得了一些成果［9-11］，但沒有同DoDAF 相應的視圖結(jié)合起來。

之前的工作改進了基于OPM 的軍事概念模型，突出了現(xiàn)代戰(zhàn)爭中信息力量與物理力量整合運用的特征，建立了近距空中支援案例的OPM 軍事概念模型。此基礎上，本文建立了將基于OPM 開發(fā)的軍事概念模型轉(zhuǎn)換為DoDAF 作戰(zhàn)視圖的方法，并以之前建立的近距空中支援案例OPM 模型為例，演示了這一方法的有效性。創(chuàng)新在于利用OPM解決模型一致性的同時，增強了軍事概念模型的規(guī)范性，提高了開發(fā)效率。

1 OPM 模型與DoDAF 作戰(zhàn)視圖各模型的關系

DoDAF 作戰(zhàn)視圖描述了作戰(zhàn)所需的作戰(zhàn)力量、任務和活動以及資源流交換。包含表1 所示的9 個模型［1］。DoDAF 作戰(zhàn)視圖能夠同OPM 的軍事概念模型建立聯(lián)系的理論基礎是OPM 與SysML 之間的聯(lián)系。Dori 于2016 年出版的書中闡述了這一聯(lián)系，該書在國內(nèi)由楊峰等翻譯出版［12］。

表1 9 個模型

之前的工作改進了基于OPM 的軍事概念模型，新增了作戰(zhàn)力量的狀態(tài)和信息（或能量），突出了作戰(zhàn)活動對信息的處理以及對作戰(zhàn)力量狀態(tài)的改變。盡管軍事概念模型中還包含其他要素，而且OPM 與SysML 的關系也很多，但本文突出作戰(zhàn)力量及其狀態(tài)、作戰(zhàn)活動、信息（或能量）以及它們之間的關系，構(gòu)成如圖1 所示的OPM 軍事概念模型中的要素與DoDAF 作戰(zhàn)視圖各模型的關系。這些要素按照某種形式組織，或者要素之間的兩兩關系構(gòu)成了DoDAF 作戰(zhàn)視圖中的不同模型。其中作戰(zhàn)力量、信息（或能量）對應OPM 中的對象；作戰(zhàn)活動對應OPM 中的活動；作戰(zhàn)力量的狀態(tài)對應OPM 中的狀態(tài)。

圖1 OPM 模型的要素與OV 各模型的關系

2 OPM 模型轉(zhuǎn)換為DoDAF 作戰(zhàn)視圖各模型的步驟

OPM 模型到DoDAF 作戰(zhàn)視圖的轉(zhuǎn)換基本可以歸納成將多層級單視圖模型拆分簡化為多個側(cè)面的過程。特殊的有OV-1 高級作戰(zhàn)概念圖，要以圖形和文本形式描述整個作戰(zhàn)場景。另一個特殊的是相對獨立的OV-6a 作戰(zhàn)規(guī)則模型，本文暫不考慮。對照圖1，作戰(zhàn)視圖其余模型的獲取步驟如下。

將OPM 模型中的作戰(zhàn)力量、信息（或能量）以及兩者的關系提取出來構(gòu)成OV-2 作戰(zhàn)資源流描述。在OV-2 的基礎上，進一步提取OPM 模型中的信息內(nèi)容和作戰(zhàn)活動，構(gòu)成OV-3 作戰(zhàn)資源流矩陣。將OPM 模型中作戰(zhàn)力量及它們之間的連接提取出來，構(gòu)成了OV-4 組織關系圖。將OPM 模型中的作戰(zhàn)活動按照層級組織為樹形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了OV-5a 作戰(zhàn)活動分解樹。將OPM 模型中的作戰(zhàn)活動、信息（或能量）及兩者關系提取出來，構(gòu)成OV-5b 作戰(zhàn)活動模型。將作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)力量的狀態(tài)及兩者關系提取出來，構(gòu)成OV-6b 狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述。將作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)力量及兩者關系按照時間線排列，構(gòu)成OV-6c 事件追蹤描述。

3 近距空中支援案例OPM 模型向DoDAF 作戰(zhàn)視圖轉(zhuǎn)換

本文選取之前工作完成的近距空中支援案例的OPM 模型［13］。案例來自2014 版美國聯(lián)合條令JP3-09.3 附錄E 第4 個案例［14］。受限于篇幅，以攻擊控制階段為例演示OPM 模型到作戰(zhàn)視圖的轉(zhuǎn)換方法。

3.1 OV-1 高級作戰(zhàn)概念圖

根據(jù)文獻［13］中飛機與聯(lián)合終端攻擊控制員（JTAC）的通信內(nèi)容，可以繪制如圖2 所示的作戰(zhàn)場景。目標在一個十字路口，十字路口的東北角有一個L 形建筑，其短邊指向東部，在短邊的東部有兩輛BTR-90 步兵戰(zhàn)車，從東向西兩輛車分別是1 號機和2 號機的目標。相對于名稱為Moon 的起始點（Initial Point，IP），目標相對方位030，距離9.2 n mile，友軍位于目標南部900 m，當飛機完成攻擊后，要返回名稱分別為Moon 和Charger 的起始點。JTAC 要求飛機的攻擊航向為300～325。而1 號機和2 號機的最終攻擊航向分別是325 和317。飛機將投放GBU-12激光制導炸彈。由于沒有提及地面激光照射，可以推測兩架飛機分別照射引導了自己投放的炸彈。

圖2 OV-1 高級作戰(zhàn)概念圖

3.2 OV-2 作戰(zhàn)資源流描述

將OPM 模型中的作戰(zhàn)力量、信息（或能量）及兩者的連接提取出來重新組織，即形成如下頁圖3 所示的作戰(zhàn)資源流描述。注意有些作戰(zhàn)力量之間存在聯(lián)系，但并沒有給出相應的資源流，例如偵察兵和JTAC 之間，在案例中，JTAC 通過偵察兵獲得目標實時信息，因此，它們之間的資源流是偵察兵向JTAC的信息流。又比如1 號機和目標#1 BTR-90 之間，既有1 號機瞄準目標的信息流，又有1 號機發(fā)射編碼激光照射目標的能量流。

圖3 OV-2 攻擊控制過程的OV-2 作戰(zhàn)資源流描述

3.3 OV-3 作戰(zhàn)資源流矩陣

OV-3 作為OV-2 的進一步詳細描述，需要給出需求線名稱、資源流、資源流內(nèi)容、產(chǎn)生節(jié)點、產(chǎn)生任務、消耗節(jié)點和消耗任務等。資源流內(nèi)容是通信內(nèi)容。資源流是信息（或能量）的名稱。需求線是兩個作戰(zhàn)力量資源流的方向。產(chǎn)生和消耗節(jié)點分別為生成和消耗資源流的作戰(zhàn)力量，產(chǎn)生和消耗任務分別是生成和消耗的作戰(zhàn)活動。注意由于OPM 模型中沒有對應項，因此，導致下頁表2 中有一些內(nèi)容沒有填寫。實際上，序號為30A 和30B 行的資源流內(nèi)容是1 號機的編碼激光。序號為30B 行的資源流是從#1 BTR-90 反射的編碼激光。攻擊控制這一活動中的作戰(zhàn)資源流矩陣如表2 所示。

表2 攻擊控制過程中的OV-3 作戰(zhàn)資源流矩陣

3.4 OV-4 組織關系圖

續(xù)表2

OPM 模型中的結(jié)構(gòu)鏈接給出了作戰(zhàn)力量之間的關系。即JTAC、1 號機和2 號機均屬于戰(zhàn)區(qū)空地系統(tǒng)，如第124 頁圖4 所示。實際上，美軍的戰(zhàn)區(qū)空地系統(tǒng)包含空軍戰(zhàn)區(qū)空中控制系統(tǒng)、陸軍空地系統(tǒng)、海軍戰(zhàn)術(shù)空中控制系統(tǒng)、陸戰(zhàn)隊空中指揮控制系統(tǒng)和特種作戰(zhàn)空地系統(tǒng)。其中，JTAC 可能來自美國空軍、海軍、陸戰(zhàn)隊和特種部隊，飛機各軍種都有。所以在組織關系上取決于飛機和聯(lián)合終端攻擊控制員的所屬軍種，這里只能說明它們都屬于整個戰(zhàn)區(qū)空地系統(tǒng)［13］。

圖4 OV-4 組織關系圖

3.5 OV-5a 作戰(zhàn)活動分解樹

將OPM 模型中的作戰(zhàn)活動按層級提取并組織，即構(gòu)成了如下頁圖5 所示的作戰(zhàn)活動分解樹。

圖5 攻擊控制過程中的OV-5a 作戰(zhàn)活動分解樹

3.6 OV-5b 作戰(zhàn)活動模型

將OPM 模型中的作戰(zhàn)活動、信息（或能量）及兩者的關系提取出來重新組織，即可形成如圖6 所示的作戰(zhàn)活動模型。

圖6 攻擊控制過程中的OV-5b 作戰(zhàn)活動模型

3.7 OV-6b 狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述

將OPM 模型中的作戰(zhàn)活動、狀態(tài)及兩者的關系提取出來重新組織，就形成了如圖7 所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述。

圖7 攻擊控制過程中的OV-6b 狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述

3.8 OV-6c 事件追蹤描述

提取OPM 模型中的作戰(zhàn)力量，將作戰(zhàn)活動保持縱向順序不變從上到下排列，并連接作戰(zhàn)活動關聯(lián)的兩個作戰(zhàn)力量，就形成了如下頁圖8 所示的事件追蹤描述。因為OPM 模型中的作戰(zhàn)活動從時間順序上是從上到下排列的，所以在轉(zhuǎn)換時無需改變順序。

圖8 攻擊控制過程中的OV-6c 事件追蹤描述

與OPM 模型相比，作戰(zhàn)視圖的各個模型突出表現(xiàn)作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)活動、信息（或能量）和狀態(tài)之間的兩兩關系，優(yōu)點是能夠從不同側(cè)面描述軍事概念模型。從結(jié)果來看，作戰(zhàn)視圖各模型中的要素通常只有兩個，無論是模型排版還是展現(xiàn)都更加簡潔明了。從OPM 模型到作戰(zhàn)視圖的轉(zhuǎn)換，通常是提取要素及其關系并重新整理的過程，這一簡單的過程無需關注各模型之間一致性問題，因為一致性在OPM 模型中已經(jīng)得到了保證。從OPM 模型到作戰(zhàn)視圖的轉(zhuǎn)換方法搭起了一座橋梁，利用了兩者的優(yōu)點，提高了作戰(zhàn)視圖的開發(fā)效率，避免了直接建立作戰(zhàn)視圖各模型容易出現(xiàn)的一致性問題。

4 結(jié)論

本文建立了從OPM 模型到DoDAF 作戰(zhàn)視圖各個模型的轉(zhuǎn)換方法。通過轉(zhuǎn)換近距空中支援案例的OPM 模型，演示了這一方法的有效性。該轉(zhuǎn)換方法是簡單的要素和關系重新整理的過程。與直接開發(fā)作戰(zhàn)視圖相比，利用了OPM 單一視圖的優(yōu)點，無需關注模型的一致性問題，提高了作戰(zhàn)視圖開發(fā)效率，同時發(fā)揮了作戰(zhàn)視圖在描述軍事概念模型中規(guī)范的優(yōu)點。