丁 茜,王躍利,葛 亮

(中國人民解放軍軍事科學(xué)院,北京 100091)

統(tǒng)一體系架構(gòu)框架UAF(Unified Architecture Framework)[1]是對象管理組織OMG于2017年10月發(fā)布的體系架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn),是體系架構(gòu)領(lǐng)域創(chuàng)新性方法,兼容現(xiàn)有DoDAF、MODAF、NAF、AGATE等各種體系架構(gòu)框架,能夠認(rèn)識、構(gòu)建、分析包括人員、軟硬件資源等各類要素在內(nèi)的復(fù)雜組織體,提供從戰(zhàn)略目標(biāo)、業(yè)務(wù)支撐到技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一體化解決方案[2],并提供了統(tǒng)一的架構(gòu)語言、規(guī)范和方法,解決現(xiàn)有各體系架構(gòu)框架中概念不能完全互通、元模型難于匹配及架構(gòu)工具無法靈活交互等問題[3]。

UAF提供視圖矩陣是Zachman框架結(jié)構(gòu),具體建模步驟及視圖選取要根據(jù)實(shí)際的架構(gòu)需要具體分析。本文主要探討復(fù)雜組織體主干框架的架構(gòu)設(shè)計思路及步驟方法,基于UAF架構(gòu)重大災(zāi)難救援體系并進(jìn)行典型視圖的繪制。

1 UAF簡介

UAF以貫穿系統(tǒng)全生命周期需求為驅(qū)動、以體系架構(gòu)為主導(dǎo)、以域元模型為支撐、依靠統(tǒng)一建模語言UML/SysML,進(jìn)行頂層面向?qū)ο笤O(shè)計,綜合考慮系統(tǒng)、人員、產(chǎn)品、流程、資源等要素及其相互關(guān)系。

圖1是UAF提供支撐復(fù)雜組織體架構(gòu)建模的視圖矩陣,其采用面向?qū)ο蠓椒?。在縱向,從戰(zhàn)略目標(biāo)，業(yè)務(wù)支撐到技術(shù)實(shí)現(xiàn)三個層面,將復(fù)雜組織體劃分為元數(shù)據(jù)、戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))、服務(wù)、人員、資源、安全、項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)實(shí)資源、需求、總結(jié)和概述、字典等13個領(lǐng)域。在橫向,每個領(lǐng)域可以從靜態(tài)結(jié)構(gòu)、動態(tài)交互、標(biāo)準(zhǔn)支撐等方面進(jìn)行細(xì)化描述,從分類、結(jié)構(gòu)、聯(lián)系、流程、狀態(tài)、交互場景、信息、參數(shù)、約束、路線圖、可追溯性等11個視角進(jìn)行分析,這就形成了UAF的視圖矩陣[1]。矩陣內(nèi)的每一個視圖都有一個或一組域元模型支撐、規(guī)范相應(yīng)的建?；顒覽2]。

采用UAF進(jìn)行體系架構(gòu)體現(xiàn)了多視圖的分析思路,不僅將復(fù)雜系統(tǒng)問題簡單化,從各個方面建立模型,對系統(tǒng)各特征進(jìn)行詳細(xì)刻畫,以便準(zhǔn)確、全面描述系統(tǒng),而且通過“分而治之”,將復(fù)雜組織體分解為反映不同領(lǐng)域人員視角相對獨(dú)立的視圖,這些視圖一方面反映各類人員的要求和愿望,另一方面也共同構(gòu)成了對體系的整體描述,為認(rèn)識、構(gòu)建、分析復(fù)雜組織體,提供了科學(xué)通用的建模方法[4]。

2 應(yīng)用UAF的架構(gòu)設(shè)計思路

應(yīng)用UAF,可以采用經(jīng)典體系架構(gòu)框架,盡量覆蓋主要的體系架構(gòu)視圖與產(chǎn)品,也可以根據(jù)實(shí)際需要,進(jìn)行剪裁、改造與組合。

復(fù)雜組織體主干框架,主要涉及UAF視圖矩陣中13個領(lǐng)域7個,各領(lǐng)域的視圖可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選取。應(yīng)用UAF的架構(gòu)設(shè)計思路及步驟如圖2所示。

1)在架構(gòu)工作開始時編制字典,即術(shù)語集,并在架構(gòu)過程中不斷迭代完善,其對應(yīng)視圖矩陣“字典”領(lǐng)域。

2)業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))背景總體概述,在管理領(lǐng)域,稱之為業(yè)務(wù)背景,在作戰(zhàn)指揮領(lǐng)域,稱之為作戰(zhàn)背景。其對應(yīng)UAF視圖矩陣“總結(jié)和概述”領(lǐng)域。

3)分析架構(gòu)復(fù)雜組織體需求,其對應(yīng)視圖矩陣“需求”領(lǐng)域。

4)將需求細(xì)化落地為具體的能力,對應(yīng)“戰(zhàn)略”領(lǐng)域(UAF標(biāo)準(zhǔn)文檔中這一領(lǐng)域的英文名稱為“Strategic”,但描述的是復(fù)雜組織體在需求牽引下應(yīng)具備的能力,與“戰(zhàn)略方針”是兩個概念)。

5)架構(gòu)業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))體系,分析復(fù)雜組織體能力的業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))活動支撐者,對應(yīng)“業(yè)務(wù)”領(lǐng)域。

6)分析業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))活動的組織者，崗位執(zhí)行者和所擔(dān)負(fù)的職責(zé),構(gòu)建復(fù)雜組織體的人員體系,對應(yīng) “人員”領(lǐng)域。

7)進(jìn)行軟、硬件資源配置,架構(gòu)資源體系,對應(yīng) “資源”領(lǐng)域。

3 重大災(zāi)害救援體系架構(gòu)設(shè)計[4]

基于UAF進(jìn)行重大災(zāi)害軍地聯(lián)合救援體系的架構(gòu)設(shè)計如下所述。

實(shí)例描述如下:受災(zāi)人員發(fā)出求救信號被監(jiān)測中心監(jiān)測到發(fā)給救援指控中心;指控中心向衛(wèi)星請求相關(guān)受災(zāi)環(huán)境信息,并協(xié)同軍隊救援指控中心派遣軍用直升機(jī)、海軍軍艦、救援隊、醫(yī)療隊等實(shí)施救援。這個案例雖然看起來比較簡單,但它涉及陸、海、空三域,以及人員、軟件、硬件及軍地協(xié)同等多方面的問題,可以擴(kuò)展為更復(fù)雜的軍民融合、跨域協(xié)作問題。此次分析,將實(shí)例適度簡化,更多關(guān)注如何通過它理解、掌握UAF使用方法。

3.1 編制字典

字典是體系架構(gòu)使用的術(shù)語,建議實(shí)現(xiàn)形式有:表格，SysML塊定義圖。

在架構(gòu)開始后即編制字典,并在架構(gòu)過程中迭代完善,規(guī)范各領(lǐng)域人員表達(dá),定義關(guān)鍵詞,確保模型可讀性、規(guī)范性、通用性。一般采用表格形式,其中包括術(shù)語名稱、全域名稱、定義、別稱等要素[5]，救援體業(yè)的業(yè)務(wù)活動字典如表1所示。

表1 業(yè)務(wù)活動字典

3.2 業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))背景概述

業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))背景總體概述是概括描述高層級業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))背景、概念,及其相互關(guān)系。描述方式有多種:可以采用形象直觀圖形背景,利于與不熟悉架構(gòu)框架的其他領(lǐng)域人員交流;可以用文字形式描述,一般用于補(bǔ)充說明;也可以用SysML內(nèi)部模塊圖形式,用圖形化的建模語言描述。應(yīng)用時可以選擇其中的一種或多種。圖3是救援體系業(yè)務(wù)背景概述圖,采用內(nèi)部模塊圖形式。

3.3 需求域建模

需求域分析復(fù)雜組織體架構(gòu)需求,并將其細(xì)化落實(shí)為復(fù)雜組織體應(yīng)具備哪些能力、需進(jìn)行什么業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))活動、配置哪些人員及資源等,建議的實(shí)現(xiàn)形式有:SysML需求圖、表格、矩陣等。

對比現(xiàn)有的體系架構(gòu)框架,UAF首次使用SysML需求圖,強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)過程中需求分析的重要性。分析時可以自頂向下分解需求,也可以自底向上收集用戶實(shí)際需求,進(jìn)行多輪次綜合分析,構(gòu)建符合實(shí)際并可落地為能力的需求體系。

圖4為救援體系的需求圖,采用SysML需求圖形式。救援行動首先遵守《國際救災(zāi)法》及《全國救災(zāi)防病預(yù)案》;其整體需求分解為三個子需求:援助、營救、報告;每一個子需求再落實(shí)細(xì)化為能力、業(yè)務(wù)活動、人員、資源的具體配置等。需求圖不僅包括頂層的需求分解,也包括需求的落地實(shí)現(xiàn)。

3.4 戰(zhàn)略域建模

明確復(fù)雜組織體架構(gòu)需求后,架構(gòu)“戰(zhàn)略”體系,設(shè)計在需求牽引下其應(yīng)具備的能力。如圖1所示,可以從多方面描述能力體系,本文解析其中3個視圖。

3.4.1 戰(zhàn)略領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖

戰(zhàn)略領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖描述特定時間段內(nèi),復(fù)雜組織體的能力構(gòu)想,包括能力愿景及能力目標(biāo)。能力愿景是能力的宏觀，遠(yuǎn)景構(gòu)想,不考慮具體實(shí)現(xiàn);能力目標(biāo)是更具體化、可落地實(shí)現(xiàn)的階段性目的。建議實(shí)現(xiàn)形式是SysML塊定義圖。

圖5為救援體系的戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)圖,救援體系的架構(gòu)過程可以分為3個階段,每個階段都有不同的愿景及更詳細(xì)目標(biāo)。其能力愿景是在履行救援職責(zé)前提下,分階段逐步提高復(fù)雜組織體提供“面向服務(wù)”能力。愿景再細(xì)化落實(shí)為各階段目標(biāo)。其中第1階段目標(biāo)是履行救援職責(zé)；第2階段目標(biāo)是在救援體系局部使用服務(wù)；第3階段目標(biāo)是在救援體系全局使用服務(wù)。

3.4.2 戰(zhàn)略領(lǐng)域分類視圖

戰(zhàn)略領(lǐng)域分類視圖說明能力層次及分類,明確復(fù)雜組織體需要什么能力實(shí)現(xiàn)目標(biāo),建議實(shí)現(xiàn)形式是SysML塊定義圖。

圖6是救援體系架構(gòu)第1階段戰(zhàn)略分類圖。救援能力可分為陸地救援能力、海上救援能力及空中救援能力。三類能力再細(xì)化為求救信號監(jiān)測能力、救援指控能力、軍事指控能力、搜索能力、生命跡象探測能力、救治能力、援助能力、運(yùn)送能力、補(bǔ)給能力等。

3.4.3 戰(zhàn)略領(lǐng)域可追溯性視圖

戰(zhàn)略領(lǐng)域可追溯性視圖描述能力與業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))活動對應(yīng)關(guān)系,說明業(yè)務(wù)活動如何支持能力實(shí)現(xiàn),建立了戰(zhàn)略領(lǐng)域與業(yè)務(wù)領(lǐng)域連接,建議實(shí)現(xiàn)形式有:SysML塊定義圖，矩陣等。

圖7是救援體系戰(zhàn)略追溯圖,采用SysML塊定義圖形式。“救援指控”能力對應(yīng)于情況分析、任務(wù)決策、任務(wù)下達(dá)、路徑選擇、人力分配等標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)活動;“救治”能力對應(yīng)于健康情況監(jiān)測、現(xiàn)場急救等活動;“援助”能力對應(yīng)于生命跡象探測、運(yùn)送至安全區(qū)等活動。

3.5 業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))域建模

戰(zhàn)略領(lǐng)域構(gòu)建完畢后,在能力需求的牽引下,構(gòu)建業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))領(lǐng)域,架構(gòu)支撐復(fù)雜組織體能力實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)(作戰(zhàn))活動體系,如圖1所示,可對該領(lǐng)域進(jìn)行多視角的建模,本文只解析其中的2種。

3.5.1 業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖

業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖說明如何完成業(yè)務(wù)活動,分解業(yè)務(wù)活動,描述業(yè)務(wù)活動、活動間的關(guān)系、輸入和輸出信息等,建議實(shí)現(xiàn)形式有:SysML活動圖、SysML塊定義圖、BPMN流程圖等。

圖8是搜索活動的BPMN泳道形式的流程圖,能夠清晰地描述業(yè)務(wù)活動的人員分工及處理業(yè)務(wù)順序。

3.5.2 業(yè)務(wù)領(lǐng)域約束視圖

業(yè)務(wù)領(lǐng)域約束視圖描述規(guī)范業(yè)務(wù)活動的準(zhǔn)則,建議的實(shí)現(xiàn)形式有:表格、SysML塊定義圖、SysML參數(shù)圖等。搜救行動的業(yè)務(wù)規(guī)則要素包括:業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)名稱、業(yè)務(wù)規(guī)則的名稱及內(nèi)容等。救援業(yè)務(wù)的規(guī)則表,如表2所示。

表2 業(yè)務(wù)規(guī)則表

3.6 人員域建模

業(yè)務(wù)領(lǐng)域構(gòu)建完畢后,構(gòu)建人員領(lǐng)域,即由什么組織、崗位、人員完成各業(yè)務(wù)活動,各自擔(dān)負(fù)的職責(zé)是什么[6-8]。

3.6.1 人員領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖

人員領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖描述組織、崗位、人員、職責(zé)及其之間的關(guān)系,建議實(shí)現(xiàn)形式有:SysML塊定義圖、SysML內(nèi)部模塊圖等。

圖9是救援體系人員結(jié)構(gòu)圖,采用SysML塊定義圖形式。該圖描述了救援組織機(jī)構(gòu)組成,各機(jī)構(gòu)擔(dān)負(fù)職責(zé);救援組織機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)崗位,各崗位職責(zé)要求和能力要求,以及能夠履行崗位職責(zé)各類人員。

3.6.2 人員領(lǐng)域流程視圖

人員領(lǐng)域交互場景視圖描述組織資源之間交互的時間順序,推薦實(shí)現(xiàn)形式有:SysML序列圖、BPMN協(xié)作圖。

圖10是救援體系人員交互場景圖,采用SysML序列圖形式。受困人員發(fā)出求救信號；救援指控中心操作員接收后,向管理員匯報情況；救援指控中心管理員請求軍隊援助；雙方溝通后,軍地協(xié)同指揮救援隊展開救援；救援隊匯報現(xiàn)場情況后,軍地協(xié)同指揮醫(yī)療隊救治受困人員；救援隊及時匯報救治情況。

3.7 資源域建模

完成人員領(lǐng)域架構(gòu)后,進(jìn)行資源領(lǐng)域的架構(gòu),配置軟硬件資源。

3.7.1 資源領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖

資源領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖描述各類資源間結(jié)構(gòu)關(guān)系及交互的接口,建議實(shí)現(xiàn)形式是SysML內(nèi)部模塊圖。

圖11是救援隊資源結(jié)構(gòu)圖。救援隊成員即組織資源包括探測員、飛行員、駕駛員、挖掘員、通信員等,物理資源包括生命跡象探測設(shè)備、直升機(jī)、救援車船、大型挖掘設(shè)備、無線電通信設(shè)備等,兩類資源間存在資源交互。

3.7.2 資源領(lǐng)域路線圖視圖

資源領(lǐng)域路線視圖描述資源結(jié)構(gòu)如何隨時間變化而變化,既可以是資源的配置隨時間的變化,也可以是對資源的發(fā)展演進(jìn)進(jìn)行預(yù)測,建議實(shí)現(xiàn)形式有:時間軸、表格、SysML塊定義圖、SysML內(nèi)部方框圖等。

圖12是對救援硬件資源的發(fā)展預(yù)測圖,采用了SysML塊定義形式,對各類設(shè)備進(jìn)行了不同期限預(yù)測。

4 結(jié)束語

本文分析UAF的架構(gòu)機(jī)理,從縱向領(lǐng)域，橫向視角兩個維度分析UAF視圖矩陣,提出應(yīng)用UAF架構(gòu)復(fù)雜組織體主干框架的思路及步驟,并構(gòu)建了重大災(zāi)害救援體系主體模型。UAF的提出是全球協(xié)作日益密切，體系架構(gòu)技術(shù)日趨成熟的必然結(jié)果,具備兼容其他體系架構(gòu)框架的強(qiáng)大互通互容能力及開放的架構(gòu)思想。隨著對UAF理解、實(shí)踐的不斷深入,其在各領(lǐng)域的復(fù)雜組織體架構(gòu)中有廣闊的應(yīng)用前景。