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

使用階段的裝備保障方案能否滿足作戰任務對于裝備保障的需求，如何最大限度地發揮保障系統的效能，是當前裝備質量建設中迫切需要解決的現實問題。近年來，國內外裝備保障領域的相關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，缺乏對方案進行整體評價的手段。

裝備保障方案類型多樣，構成要素多元，各層次保障方案之間存在復雜的層次關系，為了克服單一評價方法的局限性，必須從作戰任務對裝備保障的要求出發，分層次分析裝備保障方案及其評價任務。認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，明確系統用戶在評價過程中的職責，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的功能模型和過程模型，以此來描述保障方案評價系統的功能、信息之間的相關性，達到系統、規范地梳理裝備保障方案評價實施過程的目的，為科學設計裝備保障方案評價系統提供依據。

1 裝備保障方案評價建模方法分析

國內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體系結構、PER方法與Petri網方法。IDEF方法是美國空軍設計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[5]。目前該體系有IDEF0、IDEF1、IDEF2、IDEF3，…，IDEF14，且體系還在不斷完善發展中。該方法能從復雜系統的功能、信息、對象等不同角度進行建模分析，抓住了復雜系統的主要特征，舍去次要細節信息。

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雜任務過程模型，十分適合于描述具有層次分解特征的系統。IDEF0方法主要描述系統的功能活動和聯系，利用簡單的語法和語義能同時表達作戰任務本身屬性信息；IDEF3借助于類型多樣的交匯點描述方案評價任務之間的邏輯和時序關系，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系，因此，在評價系統設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是一種用于產生功能模型的方法。該方法以結構化的方法、階層式地表現系統功能（Function）、信息（Information）及對象（Object）三者彼此的相關性，進而表達一個符合需求及能完成功能的實現，適合于對頂層和較高層抽象系統的描述。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能同時表達評價任務（用活動表示）、評價任務的輸入/輸出信息（用輸入/輸出表示）、評價任務的執行主體（用機制表示）、評價任務的控制條件（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屬性信息。圖1表示對應于某個評價研討任務的輸入，在控制條件和機制的作用下，產生輸出。

圖1 IDEF0表示某個研討任務信息

本文建立裝備保障方案評價系統的總體IDEF0功能模型，從功能上對評價過程進行描述。圖2顯示了裝備保障方案評價系統的功能由創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任務背景，超級管理員用戶、研討主持人、研討秘書、領域專家、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揮主導作用。

另外，對于保障方案評價而言，其得到的任何結論只有與實際的保障要求進行對比才有相對的優劣之分，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。這里的保障要求是指裝備作戰單元在完成訓練任務和作戰任務的過程中，與裝備保障相關的定性和定量要求。定量要求包括綜合參數、可靠性參數、維修性參數、測試性參數、保障系統參數和保障資源參數等，同時在保障要求隨裝備作戰單元的組成、所執行的任務的不同發生顯著變化時進行。

遵循IDEF0方法逐層分解的原則，圖3對 “方案評價研討”在系統總體功能模型的基礎上做進一步地分解。從圖3可以看出，方案評價研討的功能是實現評價任務的確定、研討任務劃分及專家分組的確定、子任務評價準則的確定、子任務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、參數庫輔助任務的完成；輸入是各模塊所要研討確定的任務以及研討結果中需要繼續研討的輸出內容；每一個模塊均需要研討主持人、研討秘書、領域專家的參與。

圖2 裝備保障方案評價系統功能建模

從圖4可以看出，評價子任務研討功能由同步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識，異步研討借助仿真評估模型等手段量化評價指標，同步研討2將兩者得出的結論進行匯總，其中存在疑問的評價點可進行再研討。這個研討過程需要研討主持人、研討秘書、領域專家等角色全程參與。圖4中的各功能模塊按需要還可進一步分解。

圖3 評價任務研討功能分解模型

圖4 方案評價任務研討功能分解模型

應用IDEF0方法進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功能、各子功能之間的關系，以及輸入輸出要素和參與人員情況，使得系統設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識。其次，理清評價中信息的傳遞過程，同時明確系統用戶在評價過程中的職責，以確保后續評價系統的設計具有系統性、科學性和可操作性。由于此方法對各功能內部的具體運行過程及信息傳遞過程的表達能力不強。因此，下一節利用IDEF0模型中的功能與IDEF3模型中的行為單元之間的對應關系，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 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系。

IDEF3提供了細化說明功能幫助建模者對保障方案評價各任務信息進行輔助說明。因此，可以在IDEF3模型中通過細化說明詳細描述評價任務的屬性信息，對應于IDEF0中的ICOMs信息。IDEF3適用于對系統較低層次具體過程邏輯關系的描述。

下面以評價任務研討中裝備器材維修方案研討任務的過程為例，應用IDEF3方法對其進行描述。當評價系統在評價任務研討階段建立了若干個評價任務后，即進入各子任務的評價研討階段。在對裝備器材保障方案進行研討時，當參與此階段研討的相關人員（研討主持人、研討秘書、領域專家、模型專家等）全部登錄準備完畢后，開始在研討主持人的引導下，按同步—異步—同步的順序進行研討工作，且遵循循環上升的原則逐步得到對待評價任務的評價意見，在所有領域專家完成本階段的評價任務后退出此模塊。裝備器材保障方案評價任務的過程模型如圖5所示。

顯然，裝備器材保障方案的評價是一個復雜的任務。在遵循圖 5的方案評價研討過程的基礎上，還需要將其分解為一系列具體的研討任務，如器材保障力量配置、器材保障力量編組、器材保障任務、器材保障關系、器材保障措施與策略。這些任務是器材保障方案的基本成分。同時在研討進行中需要遵循在功能A23中已經研討確定的本子任務的評價準則。IDEF3方法允許對同一個行為單元（UOB）從不同視點進行分解，圖6所示即是將圖5中的行為單元（方案同步研討）從主持人的視點進一步細化得到的。其中符號代表邏輯“與”關系

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分層分解為若干個研討子任務，對于每個子任務，研討專家在主持人的引導下遵循約定評價準則展開研討，整體研討任務在所有子任務的完成并匯總后宣告結束。本節利用IDEF3方法將復雜評價任務逐層轉化為簡單任務并構建過程模型，合理地分析了保障方案評價任務的過程。

3 結束語

IDEF方法體系是一個完備、開放的系統，可以對復雜系統的功能、對象、數據、信息流等多方面進行建模描述。其中，IDEF0和IDEF3對于具有層次分解特征的系統進行過程建模。在研究使用階段裝備保障方案綜合評價系統設計問題的時候，首先要解決的問題是在需求分析的基礎上，對系統整體功能及其實施過程進行規劃的問題。本文應用IDEF0、IDEF3方法分別對裝備保障方案評價系統的功能及其評價過程進行建模，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。若結合完整的評價指標體系應用該方法，可以有針對性地建立起更為詳細的評價過程模型，為后續系統開發打下了良好的基礎。

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