王 健，古 平，卜昭鋒,趙 銘

(1.陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)， 石家莊 050003; 2.陸軍炮兵防空兵學(xué)院， 沈陽 110000)

隨著“大數(shù)據(jù)”時代的到來，裝備保障數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)增長、海量聚集的特點，對裝備保障數(shù)據(jù)資源建設(shè)提出了更高要求。全面深入地了解領(lǐng)域內(nèi)所有數(shù)據(jù)的組成、結(jié)構(gòu)及作用，是數(shù)據(jù)資源建設(shè)后續(xù)設(shè)計工作的前提和基礎(chǔ)，地位作用十分重要。當(dāng)前，裝備保障領(lǐng)域的許多專家學(xué)者依據(jù)專業(yè)領(lǐng)域的特點，結(jié)合信息系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，提出了面向?qū)嶓w、面向系統(tǒng)、面向業(yè)務(wù)等思想[1-3]，分析并構(gòu)建了領(lǐng)域的數(shù)據(jù)需求，滿足了一定時期相關(guān)領(lǐng)域信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)工作需要。然而，當(dāng)實體、系統(tǒng)、業(yè)務(wù)工作發(fā)生變化時，數(shù)據(jù)需要重新規(guī)劃，既費時費力，又耗費大量費用。這就需要探索一種新的數(shù)據(jù)需求分析方法。

考慮到裝備保障活動是為完成保障任務(wù)而履行的最基本、不可再分的最小單元，具有獨立功能。雖然裝備保障的組織機構(gòu)、運作流程、運行方式等是變化的，但是深入分析裝備保障活動可以發(fā)現(xiàn)：這些活動實質(zhì)上是在裝備保障的任務(wù)指導(dǎo)下，對人員、物質(zhì)、信息等資源的操作。換言之，施加于人員、物質(zhì)、信息等資源的操作是依賴于裝備保障任務(wù)的，故裝備保障活動具有一定的穩(wěn)定性。本文從分析裝備保障活動出發(fā)，采用“圍繞活動，面向過程”的思路，提取并整合數(shù)據(jù)需求。

1 裝備保障活動識別

目前，常用的活動識別方法有組織系統(tǒng)規(guī)劃法(BSP)、企業(yè)功能分解法、基于CIMOSA功能視圖的活動識別方法等[4-6]。這些方法或分解粗糙，沒有深入到具體活動；或缺乏明確目標(biāo)取向，操作過程隨意性很大；或分析過程復(fù)雜，實用性較差。為了克服以上方法存在的弊端，需要尋找一種新方法來識別裝備保障活動。通過分析裝備保障活動的特點，從裝備保障機構(gòu)執(zhí)行裝備保障任務(wù)、履行裝備保障功能的視角著手，確定裝備保障活動。

1.1 裝備保障任務(wù)、功能與活動的關(guān)系

裝備保障任務(wù)是與整個裝備保障系統(tǒng)密切相關(guān)的保障機構(gòu)所必須達到的目標(biāo)，對于不同的保障機構(gòu)而言，它所分配的任務(wù)是不同的；裝備保障功能是保障機構(gòu)本身所具備的能力，不同的保障機構(gòu)具有不同的保障功能；裝備保障活動是保障機構(gòu)履行有一定目的的行為和動作。通常情況下，由于不同的保障機構(gòu)對應(yīng)不同的任務(wù)，其所采取的活動是不一樣的[7]。

裝備保障任務(wù)是保障機構(gòu)執(zhí)行保障活動的原因和目的。保障任務(wù)是賦予保障機構(gòu)的一個保障目標(biāo)，這個目標(biāo)可以經(jīng)過保障機構(gòu)執(zhí)行一定的行為、動作來具體完成。保障機構(gòu)之所以履行保障活動，就是因為只有執(zhí)行保障活動，才能夠完成保障任務(wù)。換言之，保障機構(gòu)執(zhí)行保障活動的目的就是為了完成保障任務(wù)，達到保障目標(biāo)。

裝備保障功能是保障機構(gòu)具備的履行保障活動的能力。一個保障機構(gòu)之所以能夠完成某一項任務(wù)、工作，歸根結(jié)底是因為這個保障機構(gòu)具備一種保障能力，這種保障能力就是保障機構(gòu)的保障功能。

裝備保障活動是完成所賦予保障任務(wù)的具體實現(xiàn)方式。一個裝備保障機構(gòu)是由若干個裝備保障要素組成的，每一個要素都具有一定的功能屬性， 要通過一系列的行為和動作來具體實現(xiàn)?？梢哉J為，裝備保障功能就是由裝備保障要素有機結(jié)合在一起的產(chǎn)物，構(gòu)成一個裝備保障機構(gòu)的所有裝備保障要素的整體行為和動作就是裝備保障機構(gòu)執(zhí)行的保障活動。

綜上所述，裝備保障功能決定裝備保障活動，裝備保障活動是保障功能的具體表現(xiàn)形式，但完成不同的裝備保障任務(wù)，會使用不同的裝備保障功能，執(zhí)行不同的裝備保障活動。通過執(zhí)行裝備保障活動，具有一定保障功能的保障機構(gòu)完成其保障任務(wù)，三者之間的具體關(guān)系如圖1所示。

圖1 裝備保障任務(wù)、功能與活動之間的關(guān)系

1.2 裝備保障活動模型

通過上文對裝備保障任務(wù)、功能和活動的關(guān)系分析，可知裝備機構(gòu)履行的保障活動是由裝備保障機構(gòu)的功能屬性和需要完成的任務(wù)共同決定的，可以用函數(shù)關(guān)系表示。為了便于表達，引入符號如表1所示。

表1 裝備保障活動分析引入符號

因此，裝備保障任務(wù)、功能與活動三者之間的函數(shù)關(guān)系表達式為：

A=G(T,F)

(1)

a=G(t,f)t?T，f?F

(2)

經(jīng)分析可知，a是活動集合A的子集，即a?A。

下面結(jié)合實際情況，對公式(1)的幾種情況進行說明：

①T=F。表明：裝備保障功能所能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)集合與裝備保障任務(wù)所需達到的目標(biāo)集合一致，剛好支持全部裝備保障任務(wù)完成。

②T?F。表明：裝備保障功能所能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)集合大于裝備保障任務(wù)所需達到的目標(biāo)集合，除能夠支持裝備保障任務(wù)完成外，還有部分功能未使用。

③F?T。裝備保障功能所能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)集合小于裝備保障任務(wù)所需達到的目標(biāo)集合，只能支持部分裝備保障任務(wù)完成，仍有部分不能實現(xiàn)。

④T∩F=Φ。裝備保障功能所能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)集合與裝備保障任務(wù)所需達到的目標(biāo)集合完全無關(guān)，不支持任何裝備保障任務(wù)完成。

⑤T∩F≠Φ，且T?F，F(xiàn)?T。裝備保障功能所能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)集合與裝備保障任務(wù)所需達到的目標(biāo)集合部分相關(guān)，支持部分裝備保障任務(wù)完成。

1.3 裝備保障活動與任務(wù)、功能關(guān)系矩陣

裝備保障任務(wù)T可以分解為若干個相對獨立的子任務(wù)，如t1、t2等。裝備保障機構(gòu)N是由若干個裝備保障要素構(gòu)成，如E1、E2等，而每一個裝備保障要素都具有一定的功能，比如裝備保障要素E1具有功能f(E1)1、f(E1)2等。另外，由于裝備保障機構(gòu)是由裝備保障要素組成有機整體，根據(jù)系統(tǒng)涌現(xiàn)性原理，裝備保障機構(gòu)整體功能大于其所有構(gòu)成組件的功能和，具有各裝備保障要素所沒有的新功能，在此用f(N)1、f(N)2等表示。所以，裝備保障活動與任務(wù)、功能的關(guān)系可以用矩陣的形式來表示，具體如表2所示。

利用式(2)，可以確定每個裝備保障活動，比如a111=G(t1,f(E1)1)，這樣就確定了該裝備保障機構(gòu)的所有活動。

表2 裝備保障活動與任務(wù)、功能關(guān)系矩陣

1.4 裝備保障活動評判模型

在用裝備保障活動與任務(wù)、功能關(guān)系矩陣確定具體活動之后，需要進一步評判所得活動的全面性和合理性，為下一步數(shù)據(jù)需求分析打下良好基礎(chǔ)。通過分析裝備保障的特點規(guī)律，發(fā)現(xiàn)裝備保障活動受多種因素影響，其評判目標(biāo)是由多種因素組成的模糊集合，故采用模糊綜合評判法，具體步驟如下[8]：

① 選取評判裝備保障活動的因素集和評語集。因素集是指能夠全面反映被評價對象特征因素的集合，這些因素通常都具有模糊性。評語集是指在評價對象時，可以將評價結(jié)果分為若干個等級，這些等級組成的集合就是評語集。

在此，定義因素集P為：

P={p1,p2,…,pm}，p1,p2,…,pm為所有反映裝備保障活動特點評判因素。

定義評語集Q為：

Q={q1,q2,…,qn}，q1,q2,…,qn為對裝備保障活動的評價等級。

② 對單個因素進行評價。在進行單因素評價時，采用隸屬函數(shù)的方法確定該因素對評語集中各元素的隸屬度。假設(shè)對因素集P中的第i個因素pi(i=1,2,…,m)進行評價時，它對評語集Q中的第j個評語qj(j=1,2,…,n)的隸屬度為rij，則對因素pi評判的模糊集合Ui可表示為：

Ui={ri1,ri2,…,rin}

這樣，m個因素的評判集就可組成評判矩陣U。

(3)

③ 建立各因素的權(quán)重集。通常情況下，每個因素的重要程度是不一樣的。為了反映不同因素的影響程度，需要對所有因素賦予相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)wi。這樣，由各權(quán)重系數(shù)組成的集合稱為因素的權(quán)重集，記為W。

(4)

④ 綜合評判。從m個因素的評判矩陣可以看出，U的第i行反映了第i個因素對各個評語集的隸屬度，U的第j列反映了所有因素對第j個評語的隸屬度。所以，在評判矩陣U和權(quán)重集W已知時，可對二者進行矩陣乘積運算來進行綜合評判。

(5)

式(5)中，V表示模糊綜合評判集，vj(j=1,2,…,n)表示綜合考慮所有因素時，評判對象對第j個評語的隸屬度。

2 裝備保障數(shù)據(jù)需求建模

經(jīng)過對比分析CIMOSA、IDEF、UML、Petri網(wǎng)等幾種典型的建模方法[9]，可以發(fā)現(xiàn)，IDEF0是一種靜態(tài)的過程描述模型，能夠同時表達系統(tǒng)的活動和數(shù)據(jù)流以及它們之間的關(guān)系，實現(xiàn)對系統(tǒng)全面描述。因此，在分析、確定裝備保障活動的基礎(chǔ)上，可采用IDEF0方法對裝備保障活動進行建模，提取整合裝備保障活動數(shù)據(jù)需求，具體步驟如圖2所示。

由圖2可知，裝備保障數(shù)據(jù)需求建模步驟如下。

1) 分析、確定裝備保障活動。分析各裝備保障機構(gòu)的任務(wù)與功能，將各項任務(wù)、功能分解為子任務(wù)和子功能，通過表2得出各節(jié)點裝備保障活動與任務(wù)、功能關(guān)系矩陣，然后利用公式(2)得出裝備保障活動。

圖2 裝備保障數(shù)據(jù)需求建模步驟

2) 專家評判。專家在充分了解所要評判的裝備保障機構(gòu)任務(wù)、功能、特點、環(huán)境和有關(guān)屬性的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式(5)建立的模糊綜合評判模型，對步驟1)所得的裝備保障活動進行評判，看其是否滿足要求。若滿足要求，則進入下一步；否則，返回步驟1)重新進行裝備保障活動分析，直至滿足要求為止。

3) 建立裝備保障活動IDEF0模型。在IDEF0模型中，同時考慮了活動、信息及接口條件，用盒子來表示具體的活動，用箭頭和文字標(biāo)注共同表現(xiàn)盒子的數(shù)據(jù)流(信息)和對象接口，以便清晰、全面地描述輸入、輸出、控制、機制等界面類型，IDEF0盒圖如圖3所示[10]。結(jié)合裝備保障任務(wù)，根據(jù)各個裝備保障活動之間的內(nèi)在聯(lián)系，就可建立裝備保障活動的IDEF0模型。

圖3 IDEF0盒圖

4) 提取整合裝備保障數(shù)據(jù)需求。IDEF0活動模型中的輸入、輸出體現(xiàn)的是數(shù)據(jù)流，具體表現(xiàn)為各種各樣的單證、表格等，也就是數(shù)據(jù)表單。數(shù)據(jù)表單是由若干個數(shù)據(jù)項構(gòu)成，數(shù)據(jù)項是不可分割的最小數(shù)據(jù)單元。因此，應(yīng)該采用實際調(diào)查等方法，將建立的IDEF0模型中的數(shù)據(jù)表單分解為基本數(shù)據(jù)項，制作包含裝備保障領(lǐng)域所有數(shù)據(jù)項和枚舉型數(shù)據(jù)項枚舉值的數(shù)據(jù)名錄與數(shù)據(jù)字典，形成裝備保障數(shù)據(jù)需求全集。

3 實例分析

為了便于理解，以某裝備維修部門為例進行數(shù)據(jù)需求分析與建模。通過對該部門裝備保障任務(wù)、功能的分析，建立了裝備保障活動與任務(wù)、功能關(guān)系矩陣，得出該部門的裝備保障活動有：計劃與經(jīng)費管理、維護與修理管理、器材管理、設(shè)施與設(shè)備管理、科研培訓(xùn)與技術(shù)基礎(chǔ)管理、戰(zhàn)時保障。

為了便于對所得裝備保障活動進行評判，定義因素集P=(p1,p2,p3)，其中：p1表示任務(wù)完成情況，p2表示功能發(fā)揮程度，p3表示活動執(zhí)行效率；評語集Q=(q1,q2,q3,q4)，其中：q1表示好，q2表示較好，q3表示一般，q4表示差?；顒釉u分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示，最終評判結(jié)果大于80分為滿足要求。

表3 活動評分標(biāo)準(zhǔn)

確定權(quán)重和隸屬度的方法有層次分析法、頻數(shù)統(tǒng)計法等，此案例采用專家打分法確定。給每一名專家發(fā)放問卷調(diào)查表，請專家在參考已建立的活動因素集和評語集的基礎(chǔ)上，確定每個因素集的權(quán)重及其對每個評語的隸屬度，最后取算術(shù)平均值，得出相應(yīng)的權(quán)重和隸屬度。表4、表5分別給出了最終確定的權(quán)重和隸屬度向量。

表4 評判因素權(quán)重值

表5 評判因素對評語的隸屬度向量

利用式(5)，求出最終的隸屬度向量為：

對照表4，計算活動分析結(jié)果的評判得分F。

F=100×0.445 8+80×0.383 3+60×0.086 1+

40×0.084 8=83.8

因F>80，故滿足要求。下面就可以對該部門的裝備保障活動進行IDEF0建模(如圖4所示)，然后根據(jù)模型中的數(shù)據(jù)流提取整合出數(shù)據(jù)需求。

圖4 某裝備維修部門裝備保障活動IDEF0模型

4 結(jié)論

通過分析研究，發(fā)現(xiàn)裝備保障活動不依賴于組織結(jié)構(gòu)、運作流程、運行方式等不穩(wěn)定因素，具有相對穩(wěn)定性。本文提出“圍繞活動，面向過程”的裝備保障數(shù)據(jù)需求分析思路，并對這一思路進行了深入分析、研究與實踐，最終得出了比較完整的裝備保障數(shù)據(jù)需求分析方法體系，具有理論與現(xiàn)實意義。