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(guó)人民解放軍95942部隊(duì)，武漢　430313)

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基于UML的戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)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(guó)人民解放軍95942部隊(duì)，武漢430313)

針對(duì)戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)建模仿真與優(yōu)化分析對(duì)軍事概念模型的需求，提出了一種面向保障力量運(yùn)用的戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)概念建模方法，分別從保障指揮行動(dòng)和保障分隊(duì)行動(dòng)兩個(gè)方面，運(yùn)用統(tǒng)一建模語(yǔ)言，將組織結(jié)構(gòu)靜態(tài)建模與行為過(guò)程動(dòng)態(tài)建模相結(jié)合，構(gòu)建了戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)概念模型體系，為下一步開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)分析奠定了軍事概念模型基礎(chǔ)。

戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障；維修保障行動(dòng)；建模；統(tǒng)一建模語(yǔ)言

0　引言

裝備維修保障行動(dòng)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(shí)裝備維修保障行動(dòng)概念模型，對(duì)于進(jìn)行戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)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(yǔ)言UML(unified modeling language)是一種面向?qū)ο?、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大、可視化的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言，主要用于系統(tǒng)的面向?qū)ο蠼1]，可為建模對(duì)象從設(shè)計(jì)到實(shí)施各個(gè)階段提供統(tǒng)一、靈活的圖形表示，在軍事理論與仿真實(shí)驗(yàn)之間搭建了橋梁。運(yùn)用UML建立裝備維修保障行動(dòng)模型，能夠較好反映出裝備維修保障任務(wù)、指揮機(jī)構(gòu)、行動(dòng)過(guò)程以及行為對(duì)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(shí)現(xiàn)方法；在形式上，可使裝備維修保障的各個(gè)階段更加直觀、易于理解，為指揮員實(shí)施裝備維修保障活動(dòng)提供理論支持；在研究方法上，可為進(jìn)行裝備維修保障仿真實(shí)驗(yàn)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(xiàn)[2]提出了一種將UML與有色Petri網(wǎng)結(jié)合使用進(jìn)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(xiàn)[3]、文獻(xiàn)[4]、文獻(xiàn)[5]將UML方法分別應(yīng)用于飛機(jī)維修保障過(guò)程、天基信息支援下裝備保障過(guò)程和航空裝備維修人員決策過(guò)程建模；文獻(xiàn)[6]利用UML圖研究了軟件維修問(wèn)題；文獻(xiàn)[7]將UML與BPMN(一種業(yè)務(wù)過(guò)程建模方法)相結(jié)合，構(gòu)建了計(jì)算機(jī)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(dòng)的建模方面，還缺乏從戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障力量運(yùn)用這種特定的角度，建立一種符合戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障特點(diǎn)，能客觀描述戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)組織及過(guò)程的模型。本文圍繞戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)問(wèn)題，區(qū)分保障指揮行動(dòng)及保障分隊(duì)行動(dòng)，采用UML建模方法，將組織結(jié)構(gòu)靜態(tài)建模和行為過(guò)程動(dòng)態(tài)建模兩項(xiàng)工作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)模型。

1　戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮行動(dòng)模型

1.1裝備維修保障指揮行動(dòng)組織結(jié)構(gòu)模型

裝備維修保障力量科學(xué)運(yùn)用需要通過(guò)合理的組織結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。組織機(jī)構(gòu)一般由組織單元構(gòu)成，組織單元一般指機(jī)構(gòu)中的各個(gè)部門或科室，可以包含下級(jí)組織單元；每個(gè)組織單元配置有若干崗位，每個(gè)崗位有明確的崗位職責(zé)；戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)中的各類人員通過(guò)崗位從屬于某個(gè)組織單元。

根據(jù)UML中“類”和“對(duì)象”的概念，將指揮機(jī)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(duì)象來(lái)描述裝備保障指揮機(jī)構(gòu)，并分別賦予類和對(duì)象不同的屬性和操作。圖1為戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮行動(dòng)組織結(jié)構(gòu)的類圖，可以看出：組織單元是構(gòu)成組織機(jī)構(gòu)的基石。組織單元包含各種業(yè)務(wù)角色的實(shí)例，也可以包含其他的組織單元，戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障力量通過(guò)業(yè)務(wù)角色定位到組織單元上，每一個(gè)保障力量可以關(guān)聯(lián)到多個(gè)業(yè)務(wù)角色上，同時(shí)角色有明確的權(quán)利和義務(wù)定義。

圖1戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮行動(dòng)組織結(jié)構(gòu)的類圖

戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮行動(dòng)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(jí)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(jī)構(gòu)的核心；中間層組織單元根據(jù)指揮機(jī)構(gòu)的組織形式不同而不同，主要是以裝備部門的各個(gè)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(duì)的各班(組)和各類庫(kù)(所)，主要以各個(gè)分隊(duì)負(fù)責(zé)人為核心。每個(gè)組織單元需要配置所需要的崗位，每個(gè)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(guò)過(guò)程模型(活動(dòng)圖)泳道給出，但是泳道對(duì)崗位職責(zé)的描述并不詳盡。利用UML中的標(biāo)簽對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。以裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)下屬的指揮計(jì)劃組為例，裝備保障指揮機(jī)構(gòu)的組織單元與崗位配置的關(guān)系，每個(gè)崗位的職責(zé)，如圖2所示。

圖2戰(zhàn)時(shí)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(dòng)過(guò)程模型

戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障的指揮流程為指揮機(jī)構(gòu)受領(lǐng)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行指揮決策活動(dòng)，形成保障方案，下達(dá)指令給保障分隊(duì)，展開(kāi)裝備維修保障行動(dòng)。戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮行動(dòng)過(guò)程如圖3所示。

圖3　戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮行動(dòng)交互圖

2　戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障分隊(duì)行動(dòng)模型

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

2.1裝備維修保障分隊(duì)的典型運(yùn)用結(jié)構(gòu)模型

過(guò)程建模是基于UML與工作流技術(shù)的戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障力量運(yùn)用建模的主要內(nèi)容，戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)通過(guò)維修保障分隊(duì)運(yùn)用模型把指揮機(jī)構(gòu)資源、目標(biāo)、執(zhí)行者、規(guī)則等眾多對(duì)象聯(lián)系起來(lái)。戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障分隊(duì)的運(yùn)用一般是連續(xù)循環(huán)進(jìn)行的，為了管理方便，將裝備維修保障分隊(duì)的運(yùn)用分解為多個(gè)離散的業(yè)務(wù)步驟(Process Step)。業(yè)務(wù)步驟是工作流過(guò)程的最小單元，代表一個(gè)工作單元，一個(gè)完整動(dòng)作的業(yè)務(wù)步驟唯一地確定一個(gè)裝備維修保障分隊(duì)運(yùn)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(duì)運(yùn)用的工作流程，決定裝備維修保障力量運(yùn)用工作步驟的前后次序，工作流程的活動(dòng)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(duì)運(yùn)用工作流程由業(yè)務(wù)步驟構(gòu)成，同時(shí)也可以包含其他的工作流程；步驟的執(zhí)行會(huì)改變裝備維修保障分隊(duì)運(yùn)用工作流程的狀態(tài)；在實(shí)施時(shí)，裝備維修保障分隊(duì)運(yùn)用工作流程，可能會(huì)用到或改變裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)中的相關(guān)資源，工作執(zhí)行者通過(guò)業(yè)務(wù)角色與過(guò)程進(jìn)行信息交互。裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)和分隊(duì)的一般工作流程結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　戰(zhàn)時(shí)維修保障指揮機(jī)構(gòu)和分隊(duì)的一般工作流程結(jié)構(gòu)

2.2裝備維修保障分隊(duì)行動(dòng)過(guò)程模型

戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)首先應(yīng)接受基本指揮所的直接領(lǐng)導(dǎo)，并對(duì)直屬保障分隊(duì)行使指揮控制職能；同時(shí)要接受上級(jí)裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)，并對(duì)所屬部隊(duì)的裝備維修保障機(jī)構(gòu)進(jìn)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(jī)構(gòu)有時(shí)需要借助或幫助友鄰部隊(duì)的裝備維修保障力量，與友鄰部隊(duì)裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)形成協(xié)同、協(xié)調(diào)行動(dòng)等方面的信息交互。另外，還需要與后勤指揮機(jī)構(gòu)就一些具體事項(xiàng)進(jìn)行協(xié)同或協(xié)調(diào)。保障分隊(duì)作為實(shí)施裝備維修保障行動(dòng)的主要實(shí)體，也是裝備維修保障指揮機(jī)構(gòu)的主要指控對(duì)象，戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障分隊(duì)的業(yè)務(wù)活動(dòng)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(xiàng)活動(dòng)，其對(duì)應(yīng)的UML活動(dòng)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(shí)裝備維修保障分隊(duì)行動(dòng)過(guò)程模型

2.2.1技術(shù)偵察行動(dòng)過(guò)程模型

技術(shù)偵察行動(dòng)過(guò)程模型可以描述為技術(shù)偵察組受領(lǐng)偵察任務(wù)后開(kāi)始對(duì)戰(zhàn)損裝備進(jìn)行搜索。搜索可分為有具體目標(biāo)的偵察(即直接對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)裝備進(jìn)行技術(shù)偵察)和無(wú)具體目標(biāo)(即首先受領(lǐng)任務(wù)之后組織前出)的戰(zhàn)場(chǎng)偵察，這兩個(gè)過(guò)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(gè)過(guò)程同時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)。

2.2.2器材保障行動(dòng)過(guò)程模型

戰(zhàn)時(shí)器材保障的行動(dòng)過(guò)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(duì)受領(lǐng)保障任務(wù)；在對(duì)任務(wù)進(jìn)行區(qū)分的基礎(chǔ)上，制定器材保障方案，組織力量前出；實(shí)施器材供應(yīng)，將情況反饋上報(bào)；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(gè)過(guò)程處于并行活動(dòng)狀態(tài)可同時(shí)進(jìn)行，因此將這兩個(gè)活動(dòng)設(shè)為并行結(jié)構(gòu)執(zhí)行。

2.2.3搶救(后送)行動(dòng)過(guò)程模型

戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)裝備搶救(后送)行動(dòng)過(guò)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(jī)構(gòu)受領(lǐng)搶救或后送任務(wù)；搶救搶修機(jī)構(gòu)在對(duì)任務(wù)進(jìn)行區(qū)分的基礎(chǔ)上，制定搶救搶修方案，組織力量前出；實(shí)施搶救(后送)；將情況反饋上報(bào)；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(gè)過(guò)程沒(méi)有邏輯先后順序，且可處于并行活動(dòng)狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行，因此，這兩個(gè)過(guò)程可設(shè)為并行結(jié)構(gòu)執(zhí)行。2.2.4裝備維修行動(dòng)過(guò)程模型

戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)裝備維修行動(dòng)的過(guò)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(duì)受領(lǐng)維修任務(wù)；維修分隊(duì)在對(duì)任務(wù)進(jìn)行區(qū)分的基礎(chǔ)上，制定維修方案，組織力量前出；實(shí)施修理；組織修竣裝備歸隊(duì)；將情況反饋上報(bào)；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(gè)過(guò)程沒(méi)有邏輯先后順序，且可處于并行活動(dòng)狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行，因此將兩個(gè)過(guò)程可設(shè)為并行結(jié)構(gòu)執(zhí)行。組織修竣裝備歸隊(duì)和反饋情況上報(bào)這兩個(gè)過(guò)程與之類似。

3　結(jié)論

本文以戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)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(yùn)用角度出發(fā)的維修保障行動(dòng)概念建模方法，運(yùn)用UML建立了戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)組織結(jié)構(gòu)模型、維修保障指揮行動(dòng)過(guò)程模型、維修保障分隊(duì)行動(dòng)過(guò)程模型等行動(dòng)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(dòng)的組織及過(guò)程，對(duì)戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)的相關(guān)軍事概念和理論問(wèn)題進(jìn)行了形式化的表述，提高了軍事知識(shí)表述的科學(xué)性，為改善戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障行動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61473311)；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(9142017)；軍隊(duì)計(jì)劃科研項(xiàng)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