CN107194029A - 一种基于体系结构框架的标准视图建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于体系结构框架的标准视图建模方法，包含以下步骤：步骤一：根据用户提供的装备研制性能和技术需求指标，将装备研制需求指标逐条分解，并与系统功能相关联，进而建立系统功能与系统组成的关联，开展系统视图构建；步骤二：依据DoDAF体系结构框架，结合装备的产品分解结构PBS，分析系统组成应遵循的现有标准和应编的缺项标准，并依此开展标准视图建模，包括标准配置模型StdV‑1和标准预测模型StdV‑2；步骤三：设定装备研制全寿命期的标准视图应用流程，明确设计、制造、标准化专业的标准视图建模过程，将标准视图建模过程转化为可执行的动态模型，进行仿真模拟，验证标准视图模型对装备研制的支撑作用。

Description

一种基于体系结构框架的标准视图建模方法

技术领域

本发明是一种基于体系结构框架的标准视图建模方法，属于体系结构建模技术领域。

背景技术

装备的体系结构是指应用系统工程的方法，从总体上描述装备的构成要素、各要素的地位与相互联系，以及制约它们的原则和指南，用以指导装备的研制和采购。

装备体系结构研究最早起源于美国，2003年美国在《C⁴ISR体系结构框架》基础上出台了《国防部体系结构框架(DoDAF)》1.0版，DoDAF是一种通用的体系结构，是体系结构设计的指南，是体系结构开发的顶层概念模型。经过十几年的研究和发展，DoDAF已经成为各国竞相学习和借鉴的事实标准，英国、北约都参照DoDAF体系结构框架，分别公布了英国国防部体系结构框架MODAF和北约体系结构框架NAF。2009年，美国防部颁布《国防部体系结构框架(DoDAF)》2.0版，共包括八类视图：全景视图、能力视图、运行视图、服务视图、系统视图、数据和信息视图、标准视图和项目视图。

DoDAF 2.0中的标准视图主要用来表述业务、技术等方面的标准、指南、约束条件，及其预期会发生的变化。标准视图提供了体系结构开发的两个模型StdV-1(标准配置)和StdV-2(标准预测)，用于为整个装备体系结构的构建提供约束和指引。但是，DoDAF体系结构框架理论只提供了标准视图的基本概念，并没有为装备研制过程中标准视图的构建提供具体的方法学和详细过程。

基于体系结构框架的标准视图建模方法致力于从DoDAF中规定的标准视图出发描述装备的体系结构，实现与能力视图和运行视图，以及参研单位系统视图等的紧密关联和动态映射，使得装备研制过程中不同的利益攸关方能够通过一套结构化的建模平台进行无障碍和深层次的数据交流，提升装备标准化工作的数字化和信息化水平，提高装备研制效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决从体系结构角度实现装备研制需求向标准化要求的映射问题，通过在标准视图建模过程中建立标准元素与装备能力、使用活动、系统功能、系统组成等体系结构元素的数据关联，并以模型的形式进行可视化展示，增强标准化工作对装备研制的支撑作用，有效保证装备的标准符合性，提高装备研制质量。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

该种基于体系结构框架的标准视图建模方法，其特征在于：该方法是基于国际广泛应用的DoDAF体系结构框架理论，建立标准视图与DoDAF体系结构框架中能力视图、运行视图和系统视图的数据关联和映射关系，增强标准对装备研制的支撑作用，该方法的步骤如下：

步骤一：根据用户提供的装备研制需求指标，该装备研制需求指标包括装备的性能和技术指标，将装备研制需求指标逐条分解，并与系统功能相关联，进而建立系统功能与系统组成的关联，开展系统视图构建，具体方式如下：

1.1根据装备研制需求指标中执行某项活动时应满足的需求指标，将需求指标逐条分解，得出支撑该项活动的系统功能，建立系统功能描述模型SV-4和装备的活动与系统功能的映射矩阵SV-5a；

1.2建立与上述系统功能相应的系统组成，以产品分解结构PBS的形式构建系统接口描述模型SV-1，并建立装备的活动与系统追溯矩阵SV-5b；

1.3依据装备研制过程中采用的新技术的发展和应用情况，采用DoDAF体系结构框架提供的方法，建立系统演进描述模型SV-8和系统技术预测SV-9。

步骤二：依据DoDAF体系结构框架，结合系统视图中装备的产品分解结构PBS，分析系统组成应遵循的现有标准和应编的缺项标准，开展标准视图建模，包括标准配置模型StdV-1和标准预测模型StdV-2，具体方式如下：

2.1基于系统接口描述模型SV-1中装备的产品分解结构，得出产品在研制过程中遵循的现有标准的约束，通过与现有标准的数据库的关联、检索和查看，建立系统组成与现有标准的条目关联，生成标准配置模型StdV-1；

2.2建立需求指标和现有标准的条目的双向追溯关系，即，装备研制需求指标中执行某项活动时应满足的需求指标的改变能够映射到与之相关的现有标准的条目上，而现有标准的条目的调整也能追溯到与之关联的需求指标上；

2.3将系统演进描述模型SV-8和系统技术预测SV-9得出的缺项标准，采用DoDAF体系结构框架提供的方法，形成标准预测模型StdV-2，在标准预测模型StdV-2的基础上，编制缺项标准的需求规格说明，列出缺项标准的纲条、内容要点和参考的国内外资料，规范缺项标准的编制过程。

步骤三：设定装备研制全寿命期的标准视图应用流程，明确设计、制造、标准化专业的标准视图建模过程，将标准视图建模过程转化为可执行的动态模型，进行仿真模拟，验证标准视图模型对装备研制的支撑作用，具体方式如下：

3.1根据参与装备研制过程的设计、制造和标准化专业在标准视图应用流程中承担的任务，明确任务间的输入输出关系；

3.2采用业务流程建模方法将上述任务的运行视图转化为可执行的动态模型，验证标准视图建模过程和模型的完整性与合理性，所述完整性与合理性是指确保所有的系统组成都有标准条目的支撑，标准视图应用流程运行顺畅、高效；

3.3进行标准视图应用流程仿真，将标准视图模型中的标准化活动与装备研制活动相匹配，使需求指标都得到标准条目的支撑；

上述系统功能、系统组成、系统接口描述模型SV-1、系统功能描述模型SV-4、活动与系统功能追溯矩阵SV-5a、活动与系统追溯矩阵SV-5b、系统演进描述模型SV-8、系统技术预测SV-9、标准配置模型StdV-1和标准预测模型StdV-2均定义于DoDAF体系结构框架理论。

本发明的有益效果为：提出了一种基于体系结构框架的标准视图建模方法，从体系角度实现了装备研制需求向系统组成的标准化要求的映射，建立了标准与相关体系结构元素的结构化关联，提升了装备标准化工作的数字化和信息化水平，有助于提高装备研制的标准符合性。

附图说明

图1为本发明方法基于体系结构框架的标准视图建模分析方法的流程示意图；

图2为本发明方法中需求指标分解和装备系统视图构建的流程示意图；

图3为本发明方法中基于DoDAF体系结构框架的装备标准视图建模的流程示意图；

图4为本发明方法中基于可执行模型的标准视图应用流程仿真分析的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施方式，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，该种基于体系结构框架的标准视图建模方法基于国际广泛应用的DoDAF体系结构框架理论，建立标准视图与DoDAF体系结构框架中能力视图、运行视图和系统视图的数据关联和映射关系，增强标准对装备研制的支撑作用，该方法的步骤如下：

步骤一：根据用户提供的装备研制需求指标，该装备研制需求指标包括装备的性能和技术指标，将装备研制需求指标逐条分解，并与系统功能相关联，进而建立系统功能与系统组成的关联，开展系统视图构建，具体方式如下：

1.1根据装备研制需求指标中执行某项活动时应满足的需求指标，将需求指标逐条分解，以某型警用无人侦察机研制为例，其典型使用活动包括：管理无人机任务列表、侦察任务分配、侦察目标、目标数据处理。以执行“侦察目标”活动为例，与该活动相关的用户需求指标可分解为：长航时、高有效载荷、抗风性能、侦察能力、通信协同和快速机动。为支撑“侦察目标”活动的实现，该型无人机应具备地面控制、发射与回收、飞行侦察、数据传输4项系统功能，其中，飞行侦察功能需求又可进一步分解为机上综合管理、导航定位、拍照、侦察设备管理与控制4项子功能。依次列出无人机各项使用活动分别对应的系统功能，即可形成系统功能描述模型SV-4和该型无人机的使用活动与系统功能映射矩阵SV-5a；

1.2建立与上述系统功能相应的系统组成，以产品分解结构PBS的形式构建系统接口描述模型SV-1，以上述飞行侦察功能分解得出的4项子功能为例，其中机上综合管理功能主要由机电控制与管理系统实现，导航定位功能主要由导航系统实现，拍照功能主要由拍照系统实现，拍照设备管理与控制功能主要由任务管理系统和拍照设备控制系统实现。进而，可以得出与系统功能描述模型SV-4对应的系统接口描述模型SV-1，并进一步建立该型无人机的使用活动与系统的映射矩阵SV-5b；

1.3依据装备研制过程中采用的新技术的发展和应用情况，采用DoDAF体系结构框架提供的方法，建立系统演进描述模型SV-8和系统技术预测SV-9。

步骤二：依据DoDAF体系结构框架，结合系统视图中装备的产品分解结构PBS，分析系统组成应遵循的现有标准和应编的缺项标准，开展标准视图建模，包括标准配置模型StdV-1和标准预测模型StdV-2，具体方式如下：

2.1基于系统接口描述模型SV-1中装备的产品分解结构，得出产品在研制过程中遵循的现有标准的约束，通过与现有标准的数据库的关联、检索和查看，分析上述各系统研制过程中需要用到的国内外相关标准，进行标准的条目化解构，建立标准条目与系统组成的结构化关联，完成标准配置模型StdV-1的构建；

2.2通过“需求指标-系统功能-系统组成-标准条目”的映射关系，建立需求指标和标准化要求变动影响的双向追溯。以“侦察能力”这一需求指标为例，该指标对应的系统功能为“飞行侦察”，支撑该功能实现的系统组成包括：机电控制与管理系统、导航系统、拍照系统、任务管理系统和拍照设备控制系统。其中以导航系统为例，该系统研制过程中需遵循《GJB 1185A-2005机载惯性导航系统通用规范》，标准的“3.8性能”条目分别规定了对导航系统的对准时间、位置精度、速度精度、真航向和姿态精度、高度精度5个方面的要求，与“侦察能力”这一需求指标直接相关；

2.3将系统演进描述模型SV-8和系统技术预测SV-9得出的缺项标准，采用DoDAF体系结构框架提供的方法，形成标准预测模型StdV-2，在标准预测模型StdV-2的基础上，编制缺项标准的需求规格说明，列出缺项标准的纲条、内容要点和参考的国内外资料，规范缺项标准的编制过程。以任务管理系统的研制为例，任务管理与控制技术是该系统研制的关键技术，为规范产品研制过程，需编制《无人机任务系统设备接口要求》，并给出该缺项标准的纲条和内容要点。

步骤三：设定装备研制全寿命期的标准视图应用流程，明确设计、制造、标准化专业的标准视图建模过程，将标准视图建模过程转化为可执行的动态模型，进行仿真模拟，验证标准视图模型对装备研制的支撑作用，具体方式如下：

3.1根据参与装备研制过程的设计、制造和标准化专业在标准视图应用流程中承担的任务，明确任务间的输入输出关系，以无人机为例，确定无人机研制的论证、方案设计、工程研制、设计定型和生产定型等阶段应开展的标准视图构建工作，以及设计、制造和标准化等专业应分别开展的相关活动。以方案设计阶段为例，设计专业初步构建系统的接口描述模型SV-1。标准化专业在设计专业提供的SV-1的基础上，建立系统功能、系统组成和标准化要素之间的数据关联，完成标准视图构建方案的编制，依据构建方案，进行现行标准适用性分析，明确标准选用范围，构建标准配置模型StdV-1，为设计人员开展型号研制提供标准方面的参考和指引。设计人员在StdV-1的约束下开展产品设计，并在具体使用过程中实时反馈标准视图的改进建议，同时分析型号研制的各项关键技术，提出缺项标准的编制建议，通过标准预测的形式反馈给标准化人员。制造专业在该阶段开展新工艺研制需求分析，提出工艺标准制修订建议，反馈给标准化人员。标准化人员结合设计和制造专业提交的标准制修订需求，系统开展缺项标准分析，构建标准预测模型StdV-2；

3.2采用业务流程建模方法将上述任务的运行视图转化为可执行的动态模型，验证标准视图建模过程和模型的完整性与合理性，所述完整性与合理性是指确保所有的系统组成都有标准条目的支撑，标准视图应用流程运行顺畅、高效。以无人机为例，在业务流程静态建模的基础上，形成可执行的数据库脚本文件，进行流程仿真，验证标准视图模型的完整性与合理性，检验标准视图模型对该型无人机研制的支撑作用；

3.3进行标准视图应用流程仿真，将标准视图模型中的标准化活动与装备研制活动相匹配，使需求指标都得到标准条目的支撑。

上述系统功能、系统组成、系统接口描述模型SV-1、系统功能描述模型SV-4、活动与系统功能追溯矩阵SV-5a、活动与系统追溯矩阵SV-5b、系统演进描述模型SV-8、系统技术预测SV-9、标准配置模型StdV-1和标准预测模型StdV-2均定义于DoDAF体系结构框架理论。

Claims (1)

1.一种基于体系结构框架的标准视图建模方法，其特征在于：该方法是基于国际广泛应用的DoDAF体系结构框架理论，建立标准视图与DoDAF体系结构框架中能力视图、运行视图和系统视图的数据关联和映射关系，增强标准对装备研制的支撑作用，该方法的步骤如下：

步骤一：根据用户提供的装备研制需求指标，该装备研制需求指标包括装备的性能和技术指标，将装备研制需求指标逐条分解，并与系统功能相关联，进而建立系统功能与系统组成的关联，开展系统视图构建，具体方式如下：

1.1根据装备研制需求指标中执行某项活动时应满足的需求指标，将需求指标逐条分解，得出支撑该项活动的系统功能，建立系统功能描述模型SV-4和装备的活动与系统功能的映射矩阵SV-5a；

1.2建立与上述系统功能相应的系统组成，以产品分解结构PBS的形式构建系统接口描述模型SV-1，并建立装备的活动与系统追溯矩阵SV-5b；

1.3依据装备研制过程中采用的新技术的发展和应用情况，采用DoDAF体系结构框架提供的方法，建立系统演进描述模型SV-8和系统技术预测SV-9。

步骤二：依据DoDAF体系结构框架，结合系统视图中装备的产品分解结构PBS，得出系统组成应遵循的现有标准和应编的缺项标准，开展标准视图建模，包括标准配置模型StdV-1和标准预测模型StdV-2，具体方式如下：

2.1基于系统接口描述模型SV-1中装备的产品分解结构，得出产品在研制过程中遵循的现有标准的约束，通过与现有标准的数据库的关联、检索和查看，建立系统组成与现有标准的条目关联，生成标准配置模型StdV-1；

2.2建立需求指标和现有标准的条目的双向追溯关系，即，装备研制需求指标中执行某项活动时应满足的需求指标的改变能够映射到与之相关的现有标准的条目上，而现有标准的条目的调整也能追溯到与之关联的需求指标上；

2.3将系统演进描述模型SV-8和系统技术预测SV-9得出的缺项标准，采用DoDAF体系结构框架提供的方法，形成标准预测模型StdV-2，在标准预测模型StdV-2的基础上，编制缺项标准的需求规格说明，列出缺项标准的纲条、内容要点和参考的国内外资料，规范缺项标准的编制过程。

步骤三：设定装备研制全寿命期的标准视图应用流程，明确设计、制造、标准化专业的标准视图建模过程，将标准视图建模过程转化为可执行的动态模型，进行仿真模拟，验证标准视图模型对装备研制的支撑作用，具体方式如下：

3.1根据参与装备研制过程的设计、制造和标准化专业在标准视图应用流程中承担的任务，明确任务间的输入输出关系；

3.2采用业务流程建模方法将上述任务的运行视图转化为可执行的动态模型，验证标准视图建模过程和模型的完整性与合理性，所述完整性与合理性是指确保所有的系统组成都有标准条目的支撑，标准视图应用流程运行顺畅、高效；

3.3进行标准视图应用流程仿真，将标准视图模型中的标准化活动与装备研制活动相匹配，使需求指标都得到标准条目的支撑；

上述系统功能、系统组成、系统接口描述模型SV-1、系统功能描述模型SV-4、活动与系统功能追溯矩阵SV-5a、活动与系统追溯矩阵SV-5b、系统演进描述模型SV-8、系统技术预测SV-9、标准配置模型StdV-1和标准预测模型StdV-2均定义于DoDAF体系结构框架理论。