高嵐嵐，劉怡靜，劉 然，樂 劍，黃 婧

（軍事科學(xué)院，北京 100091）

0 引言

在大融合的信息化時(shí)代，原本較為獨(dú)立的系統(tǒng)在特定的環(huán)境中需要經(jīng)過結(jié)構(gòu)重組，生成新型關(guān)系，這樣就出現(xiàn)了多系統(tǒng)之間的矛盾、沖突、聚合、協(xié)作、演化等復(fù)雜情況，眾多目標(biāo)和訴求使巨型系統(tǒng)呈現(xiàn)出一種混沌狀態(tài)，也出現(xiàn)了建設(shè)、集成，再建設(shè)、再集成的惡性循環(huán)現(xiàn)象。對(duì)此，系統(tǒng)工程界提出了“體系工程”的構(gòu)想，指出體系是由若干有著獨(dú)立性、自主性、異構(gòu)性、分布性的使命共同體構(gòu)成的多系統(tǒng)之系統(tǒng)［1-3］。面向體系構(gòu)建，需要探討新型頂層設(shè)計(jì)方法，將體系設(shè)計(jì)的目光放在建設(shè)和運(yùn)作的前面［4］。

針對(duì)現(xiàn)有方法不能支持信息活動(dòng)過程設(shè)計(jì)的問題，本文在剖析和分析體系運(yùn)作基本原理基礎(chǔ)上，提出了一種面向體系的信息活動(dòng)過程設(shè)計(jì)方法，以信息活動(dòng)過程作為主體勾畫出體系的運(yùn)作結(jié)構(gòu)，適用于全面地理解體系、設(shè)計(jì)體系和依據(jù)使命引導(dǎo)體系的演進(jìn)。

1 體系運(yùn)作基本原理

體系有其特定的產(chǎn)生背景，體系運(yùn)作原理是對(duì)已有知識(shí)的歸納，是理論研究和方法創(chuàng)新的依據(jù)，本章介紹體系運(yùn)作的基本原理。

1.1 信息主導(dǎo)原理

信息是事物意義的表述，有信號(hào)、符號(hào)、知識(shí)和定勢(shì)4 種形態(tài)［5］，如圖1 所示。信息的初始形態(tài)是信號(hào)，是信息的物理形態(tài)，存在于能量活動(dòng)的波形震蕩中［5］。人類通過數(shù)據(jù)等形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，稱之為符號(hào)，符號(hào)是信息活動(dòng)的基礎(chǔ)。人對(duì)事物運(yùn)作規(guī)律的認(rèn)知，稱之為知識(shí)，知識(shí)是動(dòng)態(tài)構(gòu)建并用符號(hào)進(jìn)行表征的。人類思維活動(dòng)的一種固有狀態(tài)，稱之為定勢(shì)，定勢(shì)是利用知識(shí)自組織創(chuàng)建的信息形態(tài)，文化、規(guī)則、價(jià)值觀等都是定勢(shì)的一種具體體現(xiàn)［6］。

圖1 信息形態(tài)示意圖Fig.1 Schematic diagram of information form

信息的4 種形態(tài)貫穿于物理域、認(rèn)知域和社會(huì)域，信息形態(tài)的有序轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)了物理域、認(rèn)知域和社會(huì)域的行為活動(dòng)，稱為信息主導(dǎo)原理［7］。假設(shè)如果沒有信息形態(tài)轉(zhuǎn)換的鏈接作用，物理域僅僅是能量的活動(dòng)，根本不存在認(rèn)識(shí)域和社會(huì)域；如果沒有符號(hào)、知識(shí)這類高級(jí)信息形態(tài)的轉(zhuǎn)換，認(rèn)知域與社會(huì)域之間無法形成互動(dòng)關(guān)系，認(rèn)知也就無法成為社會(huì)行為的基礎(chǔ)，也就沒有人類文化的誕生。信息主導(dǎo)原理貫穿于體系設(shè)計(jì)、構(gòu)建和運(yùn)作的整個(gè)過程，體系設(shè)計(jì)需要充分考慮信息主導(dǎo)原理，全面考慮4 個(gè)域的活動(dòng)和相互關(guān)系，把握住體系的實(shí)質(zhì)［7-9］。

1.2 活動(dòng)原理

活動(dòng)是人類與周圍客觀事物交流與改變物質(zhì)環(huán)境的過程，是人類進(jìn)化和社會(huì)發(fā)展的“隱動(dòng)力”，其本質(zhì)是利用信息獲取利益，包括探測(cè)、識(shí)別、傳輸、表示、存儲(chǔ)（記憶）、控制、構(gòu)造、傳播、思維、決策等［10］。以軍事活動(dòng)為例，其活動(dòng)范圍涵蓋物理域、認(rèn)知域、社會(huì)域和信息域構(gòu)成的世界，包括觀察、感知、判斷、決策、計(jì)劃、施控、機(jī)動(dòng)和打擊一系列行為的循環(huán)過程，其中，軍事信息活動(dòng)與軍事活動(dòng)相互滲透、相互融合，信息形態(tài)轉(zhuǎn)換和鏈接構(gòu)成了一體化的作戰(zhàn)空間，產(chǎn)生了軍事活動(dòng)的循環(huán)過程，如圖2所示。信號(hào)、符號(hào)、知識(shí)和定勢(shì)的橫向交互產(chǎn)生了群體和組織行為，形成了軍事組織內(nèi)個(gè)體、要素、機(jī)構(gòu)之間的互動(dòng)協(xié)作關(guān)系。觀察、認(rèn)識(shí)、設(shè)計(jì)、構(gòu)建和運(yùn)作體系，必須從信息活動(dòng)入手，根據(jù)信息活動(dòng)的規(guī)則對(duì)社會(huì)活動(dòng)再設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)人（組織、管理）、業(yè)務(wù)與信息技術(shù)的融合，對(duì)承載信息活動(dòng)的信息系統(tǒng)提出需求、規(guī)則、功能和技術(shù)要求。

圖2 軍事活動(dòng)與軍事信息活動(dòng)的映射關(guān)系Fig.2 Mapping relationship between military activities and military information activities

2 復(fù)雜系統(tǒng)建模分析方法簡(jiǎn)介

分析復(fù)雜系統(tǒng)的常用方法有GRAI2Nets（graphs with results&activities interrelated 2 Nets）、MERIS［11］及IDEF［12］（ICAM DEF ignition methods）方法。GRAI 2Nets 是1977 年由法國(guó)Bordeaux 大學(xué)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的，主要用于描述系統(tǒng)間相關(guān)活動(dòng)的轉(zhuǎn)換；MERIS 是在1978 年和1979 年，由法國(guó)工業(yè)部和科研機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，用于描述系統(tǒng)多活動(dòng)間的轉(zhuǎn)換；IDEF 是在1981 年，由美國(guó)空軍設(shè)計(jì)ICAM（Integrated Computer Aided Manufacturing）工程時(shí)發(fā)布的。IDEF 相比前兩種方法更加成熟和完備，目前該體系從IDEF0 到IDEF14 共有16 套方法，還在不斷發(fā)展完善中。該套方法能從復(fù)雜系統(tǒng)的功能、信息、對(duì)象等多角度進(jìn)行建模，通過建模程序獲取不同類型的信息，用于創(chuàng)建系統(tǒng)圖像表達(dá)、分析系統(tǒng)模塊和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換，最廣為人知的是IDEF0～I(xiàn)DEF4。

1）IDEF0：功能建模

以圖形化和結(jié)構(gòu)化的方式，將系統(tǒng)中的功能、功能間的限制、功能間關(guān)系、相關(guān)信息與對(duì)象表達(dá)出來，使系統(tǒng)開發(fā)人員得以藉由圖形便可清楚知道系統(tǒng)的運(yùn)作方式及功能實(shí)現(xiàn)所需的各項(xiàng)資源，并為開發(fā)人員及用戶提供一種標(biāo)準(zhǔn)化與一致性的語言。

2）IDEF1：信息建模

在需求分析時(shí)對(duì)系統(tǒng)的信息資源進(jìn)行分析和交流，用來確定組織中的管理信息，分析哪些問題是由缺乏合適的信息引起的，哪些信息需要管理等。

3）IDEF1X：數(shù)據(jù)建模

IDEF1X 是IDEF1 的延伸版本，差異在于IDEF1用來描述系統(tǒng)中信息的存儲(chǔ)及信息之間的關(guān)系，IDEF1X 側(cè)重于實(shí)體屬性和實(shí)體關(guān)系之間的數(shù)據(jù)模型。

4）IDEF2：仿真建模

該內(nèi)容已被廣泛應(yīng)用的仿真軟件SLAM 和SIMAN 所覆蓋，已被自然淘汰。

5）IDEF3：過程建模

解決了IDEF0 不能反映時(shí)間和時(shí)序的問題，可以和仿真軟件相結(jié)合，用來檢驗(yàn)過程的合理性并指導(dǎo)過程重構(gòu)，為描述系統(tǒng)的過程提供一種結(jié)構(gòu)化的優(yōu)化方法。

6）IDEF4：對(duì)象建模

采用圖形化的語法和圖示，將面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)作為系統(tǒng)開發(fā)框架的一部分，而不是相隔離的兩個(gè)過程。

3 面向體系的信息活動(dòng)設(shè)計(jì)過程

針對(duì)體系不斷演進(jìn)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)系統(tǒng)工程分析方法已難以適用于體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要在理論和方法上有進(jìn)一步的發(fā)展和創(chuàng)新。本文提出一種面向體系的信息活動(dòng)過程設(shè)計(jì)方法，該方法為跨領(lǐng)域、跨部門的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供持續(xù)性細(xì)化的方法指導(dǎo)，通過多次迭代逐步細(xì)化，最終接近可操作的實(shí)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程分為5 個(gè)步驟。

1）構(gòu)建活動(dòng)模型。要進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要把一個(gè)大的體系或系統(tǒng)分解成若干項(xiàng)活動(dòng)，形成體系運(yùn)作的整體架構(gòu)，若活動(dòng)較多，則采用從大到小多次活動(dòng)迭代的方式展開活動(dòng)過程設(shè)計(jì)，包括活動(dòng)模式、活動(dòng)流程和活動(dòng)的交互方式等。通過構(gòu)建活動(dòng)模型和活動(dòng)過程模型，將若干相關(guān)活動(dòng)關(guān)聯(lián)集成為一體，得到活動(dòng)的行為模式表達(dá)。2）描述協(xié)作關(guān)系?；顒?dòng)模型和活動(dòng)過程模型構(gòu)建之后，需要對(duì)信息活動(dòng)跨域、跨部門的協(xié)作關(guān)系進(jìn)行判斷，避免在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中造成活動(dòng)模型構(gòu)建冗余、信息資源調(diào)度和系統(tǒng)部署配置不合理。3）定義接口關(guān)系。以活動(dòng)為索引，定義活動(dòng)模型的接口屬性關(guān)系，方法是把接口關(guān)系從邏輯概念向物理實(shí)現(xiàn)逐步細(xì)化，將輸入輸出連接形成輸入、輸出屬性值。4）分類信息結(jié)構(gòu)。信息結(jié)構(gòu)分類是體系設(shè)計(jì)的重要組成部分，用于指導(dǎo)信息格式標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，分析標(biāo)準(zhǔn)的完備程度。方法是通過構(gòu)建信息分類模型，描述活動(dòng)產(chǎn)生的信息以及信息的來源，形成以信息處理過程為分類的樹狀結(jié)構(gòu)。5）活動(dòng)迭代。綜合上述4 個(gè)步驟，進(jìn)行活動(dòng)迭代，將每一個(gè)信息活動(dòng)過程迭代細(xì)化為若干個(gè)自定義的迭代，經(jīng)過多次反復(fù)迭代，逐步細(xì)化，最終使體系設(shè)計(jì)接近于可操作的實(shí)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)施流程圖，如圖3 所示。

圖3 面向體系的信息活動(dòng)設(shè)計(jì)方法流程圖Fig.3 Flow chart of system-oriented information activity design method

4 應(yīng)用實(shí)例

下面以人事管理活動(dòng)設(shè)計(jì)為例，描述面向體系的信息活動(dòng)過程設(shè)計(jì)方法實(shí)施過程。

4.1 構(gòu)建活動(dòng)模型

人事管理活動(dòng)過程如下頁圖4 所示，包括“數(shù)據(jù)采集”“檔案管理”等共9 個(gè)活動(dòng)，每個(gè)活動(dòng)包括一個(gè)輸入界面和一個(gè)輸出界面，通過信息流表明活動(dòng)之間的信息傳遞關(guān)系。信息流上描述了兩個(gè)活動(dòng)之間傳遞的信息，如“數(shù)據(jù)采集”和“檔案管理”兩個(gè)活動(dòng)之間轉(zhuǎn)換的信息為“人員基本數(shù)據(jù)”，該信息包括“姓名”“出生年月”“職務(wù)”等屬性。

圖4 人事管理信息活動(dòng)過程Fig.4 Personnel management information activity process

將圖4 進(jìn)行抽象和分析后，形成表1 的活動(dòng)過程說明，其中活動(dòng)名稱和標(biāo)識(shí)讀取的是活動(dòng)過程模型中的活動(dòng)信息，在該表中可對(duì)“活動(dòng)說明”進(jìn)行編輯，使每一個(gè)活動(dòng)的作用和意義能夠達(dá)成唯一的理解。

表1 人事管理信息活動(dòng)過程說明Table 1 Process description of personnel management information activities

4.2 描述協(xié)作關(guān)系

圖5 人事管理活動(dòng)的協(xié)作關(guān)系視圖給出了兩個(gè)單位X 和Y 的人事管理協(xié)作關(guān)系，兩個(gè)單位用兩個(gè)泳池表示，每個(gè)泳池各包含兩個(gè)泳道，分別表示X 和Y 的業(yè)務(wù)部門和人事部門，跨部門和跨所的信息流采用虛線表示，如X 的人事部門的“調(diào)出”活動(dòng)經(jīng)過信息流轉(zhuǎn)換到Y(jié) 的業(yè)務(wù)部門的“調(diào)入”活動(dòng)。

圖5 人事管理協(xié)作關(guān)系視圖Fig.5 View of personnel management collaboration relationship

4.3 定義接口關(guān)系

下頁表2 給出了圖5 中活動(dòng)的輸入界面描述，共針對(duì)信息采集等9 個(gè)活動(dòng)，描述了各活動(dòng)的名稱、標(biāo)識(shí)信息，該活動(dòng)對(duì)應(yīng)輸入界面的名稱、標(biāo)識(shí)信息、界面描述，并給出了對(duì)應(yīng)界面的4 種屬性，其中，“方式”屬性包括人機(jī)交互、傳感器接入、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、語音、服務(wù)等，“時(shí)敏性”屬性包括“實(shí)時(shí)”和“非實(shí)時(shí)”，“距離”屬性包括“本地”“異地”“遠(yuǎn)距離”“近距離”，“安全”屬性包括“機(jī)密”“秘密”“內(nèi)部”“非密”。

表2 輸入活動(dòng)界面Table 2 Input activity interface

4.4 分類信息結(jié)構(gòu)

以圖5 中的數(shù)據(jù)采集活動(dòng)為例，給出對(duì)應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換矩陣，如表3 所示。該活動(dòng)對(duì)應(yīng)“人員填報(bào)”“檔案建檔”“批復(fù)文件”3 個(gè)輸入信息，同時(shí)對(duì)應(yīng)“人員基本數(shù)據(jù)”“人員調(diào)配數(shù)據(jù)”“人員培訓(xùn)數(shù)據(jù)”“人員任命數(shù)據(jù)”“人員考評(píng)數(shù)據(jù)”共5 個(gè)輸出信息，每個(gè)信息包括一系列對(duì)應(yīng)屬性。輸出信息和輸入信息屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系采用打鉤的方式，如輸出信息“人員基本數(shù)據(jù)”的屬性“姓名”通過輸入信息“檔案建檔”的屬性“個(gè)人基本情況”轉(zhuǎn)換而來。

表3 數(shù)據(jù)采集活動(dòng)的信息轉(zhuǎn)換模型Table 3 Information conversion model of data acquistion activities

4.5 活動(dòng)迭代

綜合前4 個(gè)步驟，任免活動(dòng)按照活動(dòng)迭代模型，細(xì)分為考核評(píng)價(jià)、后備遴選、選拔配備和免職退休4 個(gè)子活動(dòng)，形成157 頁圖6 任免活動(dòng)迭代視圖。

圖6 任免活動(dòng)迭代視圖Fig.6 Iterative view of appointment and dismissal activities

5 結(jié)論

體系的有效性是由信息活動(dòng)過程的有效性決定的，體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞信息活動(dòng)設(shè)計(jì)展開。本文充分考慮了體系運(yùn)作的基本原理，提出了一種面向體系的信息活動(dòng)過程設(shè)計(jì)方法，把頂層設(shè)計(jì)落實(shí)到每個(gè)領(lǐng)域的系統(tǒng)建設(shè)環(huán)節(jié)，在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性、可操作性等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到減少利益干擾，按照發(fā)展愿景勾畫理想體系結(jié)構(gòu)的目的，為體系持續(xù)發(fā)展、激發(fā)涌現(xiàn)效果打下基礎(chǔ)。