引言

國(guó)防建設(shè)和重大科研生產(chǎn)建設(shè)任務(wù)需要多系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作，表現(xiàn)出復(fù)雜性和涌現(xiàn)性等體系特征［1］。體系架構(gòu)建模是體系工程建設(shè)的重要方法。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外重視體系架構(gòu)建模牽引下的工程建設(shè)，為此提出一系列體系設(shè)計(jì)方法論和設(shè)計(jì)工具。從DODAF(Department of Defense Architecture Framework，美國(guó)國(guó)防部架構(gòu)框架)到UAF(Unified Architecture Framework，統(tǒng)一架構(gòu)框架)，業(yè)界逐步構(gòu)建了一套完整的體系設(shè)計(jì)架構(gòu)［2］。體系設(shè)計(jì)架構(gòu)包含了從高級(jí)概念到能力、業(yè)務(wù)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)等一系列視圖，從而形成了一套完整復(fù)雜的設(shè)計(jì)流程。這種復(fù)雜性反映了體系本身的特點(diǎn)，有利于人們從各個(gè)側(cè)面充分描述體系的復(fù)雜交互、信息傳遞和能力涌現(xiàn)，一段時(shí)期內(nèi)吸引了大量的研究和實(shí)踐投入，促進(jìn)了體系設(shè)計(jì)思想的落地。同時(shí)，體系設(shè)計(jì)元模型的引入，使得視圖數(shù)據(jù)化，使其可以以XML或其他格式導(dǎo)出。體系設(shè)計(jì)本身產(chǎn)生的視圖顆粒度通常停留在系統(tǒng)級(jí)，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)之間的聯(lián)系，系統(tǒng)內(nèi)部功能和運(yùn)行實(shí)際成效并不是體系設(shè)計(jì)關(guān)心的重點(diǎn)，而是由后續(xù)的系統(tǒng)研發(fā)試驗(yàn)或者系統(tǒng)仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)。從這個(gè)角度來(lái)看，體系設(shè)計(jì)本身還不能產(chǎn)生生產(chǎn)力，必須將體系設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真等結(jié)合起來(lái)，才能體現(xiàn)體系設(shè)計(jì)的功效。作為工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié),利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開(kāi)展復(fù)雜系統(tǒng)和體系仿真的研究越來(lái)越受到重視。通過(guò)對(duì)真實(shí)環(huán)境中的過(guò)程、實(shí)體、環(huán)境因素的計(jì)算機(jī)模擬，仿真技術(shù)可以快速驗(yàn)證系統(tǒng)在應(yīng)用場(chǎng)景下的效能。長(zhǎng)期以來(lái)，人在回路仿真需要操作人員通過(guò)人機(jī)交互建立想定，并在作戰(zhàn)單元或裝備靜態(tài)性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立復(fù)雜的行為模型。想定和模型建立之后可以以內(nèi)部數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)下來(lái)，便于重復(fù)利用。仿真想定建立在地理信息系統(tǒng)和作戰(zhàn)單元標(biāo)繪基礎(chǔ)上，形態(tài)直觀，但相比體系設(shè)計(jì)視圖，在對(duì)作戰(zhàn)流程、系統(tǒng)間信息流等的描述方面不全面不規(guī)范。人機(jī)交互輸入方式取決于仿真系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)，缺乏抽象。因此，對(duì)于復(fù)雜的體系仿真，應(yīng)當(dāng)以體系設(shè)計(jì)為牽引，將體系設(shè)計(jì)結(jié)果輸入給仿真系統(tǒng)，將仿真評(píng)估結(jié)果反饋到體系設(shè)計(jì)，形成完整閉環(huán)。2007年，國(guó)際系統(tǒng)工程協(xié)會(huì)提出基于模型的系統(tǒng)工程(ModelBased Systems Engineering, MBSE)概念，將系統(tǒng)工程從原有的以文檔為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅Ｐ蜑橹行模瑢?duì)于復(fù)雜交互下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)飛躍。體系設(shè)計(jì)與仿真是其中的重要組成［3］。在工程級(jí)仿真領(lǐng)域，IBM的Harmony(集成的系統(tǒng)/嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程)系統(tǒng)工程方法得到了廣泛應(yīng)用，它依托SysML模型定義，使用Rhapsody設(shè)計(jì)工具，可以與STK仿真對(duì)接。這套系統(tǒng)工程方法對(duì)于體系設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真的接口有比較清晰的定義。Harmony系統(tǒng)工程方法對(duì)于體系設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)的貫通有重要的參考作用，但也存在明顯區(qū)別：Rhapsody設(shè)計(jì)工具與STK仿真工具都出自IBM，可以保持互聯(lián)互通的設(shè)計(jì)一致性；而軍事仿真系統(tǒng)是獨(dú)立建設(shè)的，長(zhǎng)期以來(lái)也不考慮和體系設(shè)計(jì)的聯(lián)通，仿真參數(shù)大多是依靠自身系統(tǒng)輸入，和體系設(shè)計(jì)系統(tǒng)的聯(lián)通意味著傳統(tǒng)軍事仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的轉(zhuǎn)變。

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作者信息：

盧峰, 張?zhí)炀S, 劉根旺

(華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京100083)