基于UML的機動工程保障決策支持系統概念建模

孟慶振，王世云

（工程兵指揮學院，江蘇 徐州221004）

1 引 言

信息化條件下作戰，參戰的軍兵種增多，對工程保障的需求增加，從而導致工程兵業務部門參謀人員在工程保障決策時，工程情報信息復雜、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行分析、進行工程保障措施的籌劃、確定工程保障力量使用方案時，就需要先進的手段予以快速有效的支持。有效地構建機動工程保障決策支持系統的概念模型，是系統開發的基礎和前提。為了準確清晰地構建機動工程保障決策支持系統的概念模型，增加系統開發過程概念和表示方法的連貫性，可以運用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體及其關系，以及為實現工程保障決策支持功能系統中各類實體之間的“互動”。

2 以用例圖描述機動工程保障決策的功能需求

在需求分析階段，通過分析機動工程保障決策問題，確定機動工程保障決策內容，以及所需要的功能、用戶，以及相互關系，并對其進行清晰、正確的描述。目前，運用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功能；使用UML的執行者來描述與系統交互用戶的角色；使用UML中用例之間的關系描述系統功能之間的相互關系。通過對機動工程保障決策支持系統典型的功能需求及其用戶進行分析，可以確定系統主要使用者有作為合成（聯合）軍隊指揮員及其司令部機關參謀人員的系統用戶，系統管理員。系統用戶需要作戰數據查詢、任務與工程措施分析、重點任務分析、工程保障能力分析、任務計劃等功能；系統管理員需要用戶管理、系統設置和數據管理等系統管理功能。由此，可得到系統用例圖，如圖1所示。

2.1 數據查詢

數據查詢包括靜態信息查詢和動態信息查詢。靜態信息查詢主要查詢工程作業標準、部（分）隊編制、裝備性能，敵軍工程兵部（分）隊的編制、裝備性能，作戰環境等靜態信息。動態信息查詢主要查詢工程保障組織指揮、工程作業所需要的動態工程信息，如作戰態勢、敵障礙物的設置、部隊裝備和物資的配置、武器和設備的數量等多種大量信息。在工程保障決策支持系統中，這些數據既是數據查詢基礎，也是進行各種分析的依據。

2.2 任務與工程措施分析

根據上級下達的任務，明確當前任務和后續任務；遂行作戰工程保障任務的措施。

2.2.1 橋梁分析

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

2.2.2 渡河分析

根據數字地圖中的水文要素圖提供的有關河流的寬度、深度、流速、河底構造和岸邊坡度，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機動的干溝，建立架橋地點和涉水地點分析表，推薦架橋裝備或涉水裝備的可能使用場地。

2.2.3 道路網分析

以道路網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。通過對機動部隊的自身機動保障能力和需要的機動保障能力相比較，可以確定為了便于部隊機動，哪個架橋和徒涉點需要工程兵保障。此外道路網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；在作戰行動區域內比現有橋梁裝備架設能力還要長的橋跨；在專用道路網中損壞的橋梁。

2.2.4 障礙物預測分析

為了預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劃，避免對敵人的行動感到意外，需要預測并顯示未知的、可能存在的雷場和其它障礙物，并根據下級偵察中收集的情報對預測的障礙物數據進行確定或否定。

2.3 重點任務分析

針對敵情、地形、上級意圖和本部隊將要遂行的工程保障任務在合成軍隊作戰中的地位、作用，作業量、難易程度等因素進行綜合分析，在此基礎上確定部隊重點任務。通常將主要作戰方向上地位重要、時間緊迫、技術復雜、作業艱巨的工程項目，確定為重點任務。

2.4 工程保障能力分析

根據工程兵兵力、部隊的裝備器材、作業標準，分析在特定地形、敵情條件下的工程作業能力，為合理運用兵力提供依據。

2.5 任務計劃

對實施作戰工程保障所需器材和完成用戶指定任務所需作業量進行計算，利用行動數據庫提供的各類基本數據，給出方案中各階段能得到的主要工種裝備器材的數量。

3 以類圖描述機動工程保障決策實體類及其關系

在機動工程保障決策支持概念建模過程中，需要分析和描述機動工程保障決策過程中的各類實體以及它們彼此間的關系。運用UML的類圖可以準確地描述這些實體及其關系。根據系統的用例模型，本系統對與數據查詢用例有關的實體定義了用戶身份、障礙設置、河流、道路、渡場、橋梁、作戰態勢、工程裝備等對象類。這些類及它們之間的關系如圖2所示。

3.1 敵軍的障礙設置情況

根據敵軍設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置情況表，并將每種障礙物編號，把表分解成獨立的作戰行動段。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、發現的時間、敵軍對障礙物地域的火力掩護狀況（包括敵人的兵力、裝備和火力支援狀況）、是否迂回或清除。

障礙物發生變化時，部（分）隊應立即報告，工程兵業務部門根據變化了的情況更新障礙設置情況表，并在規定的時間內向部隊通報障礙設置情況，同時向上級報告變動情況。

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量，包括布雷車、橋梁器材、門橋和挖掘等設備。并依據此表計算出裝備的工作能力，進行工程兵遂行任務能力的評估。

3.3 作戰態勢

建立、修改、查詢作戰態勢，包括敵我雙方的作戰部署、上級的命令、指示，合成軍隊指揮員作戰企圖，生成工程保障決策支持所需的信息。

3.4 作戰環境情況

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

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中各種行為發生的時序狀態和交互關系，從而動態描述系統行為，反映系統內部對象之間的動態關系。UML的動態圖（如順序圖等）可較好地描述系統的動態過程，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節，如圖3為工程保障指揮決策人員進行道路網分析決策過程的順序圖。

5 結束語

通過基于UML的機動工程保障決策支持系統概念建模，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體及其關系信息，準確描述為實現工程保障決策支持功能系統中各類實體之間信息處理“互動”的過程，從而增加系統需求描述的準確性和明確性。運用UML對機動工程保障決策支持系統概念模型進行構建，不僅通過用例建模、結構建模有效地描述了系統的靜態結構；還通過行為建模描述了系統的動態結構，多角度準確地描述系統，而且在系統分析和設計的過程中，可以使用相同的概念和符號，利用迭代原理，自頂向下不斷細化模型，為最終獲得實用有效的系統奠定基礎。

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

2 方紅萍，陳和平.信息系統UML建模研究[J].計算機工程與設計，2006，27（19）：3613—3616.

3 史經舉，陳亮，李紅甫.戰役輔助決策系統功能需求研究[J].軍事運籌與系統工程，2008，22（2）：36—39.