軍事建模與仿真數據質量管理研究

桑作軍，丁國華，吳海東

(總參謀部第六十研究所，南京 210016)

近年來，隨著信息技術的飛速發展，系統建模與仿真已在各個領域得到廣泛應用，而模型與仿真的準確性、真實性、精確性和有效性都依賴于精確的數據，模型與仿真的質量以及全面性、有效性應用也都受到數據的限制［1］。以美國為代表的發達國家較早就重視軍事建模與仿真領域的數據質量管理和應用，并制定了國防部數據質量管理標準，以確保建模與仿真數據的可靠性和有效性。

隨著我軍建模與仿真技術水平的發展和模擬訓練要求的提高，對于支撐軍事建模與仿真的數據質量要求越來越高。為此，應針對數據生產、維護、處理、應用、評估等的全生命周期管理開展研究，建立相關標準體系，以指導和規范軍事建模與仿真數據的管理和應用。

1 數據質量管理

1.1 數據質量管理的目標

數據質量管理的目標主要是對數據的生產、維護、處理、作廢等過程進行控制，提高數據應用的質量，確保為建模與仿真提供高質量、可度量和符合需求的數據。同時，通過評估在實際應用中出現的問題，分析和識別導致數據質量出現問題的根本原因，對數據質量問題采取糾正和預防措施，有效改善數據的質量和效用。

1.2 數據質量管理的內容

數據質量管理是對數據全生命周期的循環管理過程，涵蓋數據的計劃、采集、存儲、處理、分析、維護、應用、評估、作廢等各階段，內容包括對各階段存在的問題進行識別、度量、監控和評價等活動，不僅包含對數據質量的持續改進，同時還包括建立組織數據質量改進目標、評估組織管理流程、制定組織改善計劃、制定組織監督審核機制、實施改進、評價效果等多個環節的持續改進。

2 國內外研究現狀分析

2.1 國外數據質量管理標準現狀

國外研究機構交早就開始了有關數據質量管理的研究，以美國麻省理工學院、美國國防部為代表的研究機構，以ISO9001 全面質量管理原則、方法、指南和技術為基礎，建立用于數據質量評價和管理的綜合數據質量管理(TDQM)體系;以Ryu.K.S 為代表的研究人員以軟件研制能力成熟度模型(CMMI)為基礎，建立了數據質量管理成熟度模型［2］，并由國際信息與質量協會(IAIDQ)發展成為信息質量管理能力成熟度模型(information quality management capability maturity model，IQM-CMM)。

2.1.1 綜合數據質量管理體系(TDQM)

由美國國防部(DoD)借鑒全面質量管理(TQM)的理念和方法，以“計劃(plan)—執行(do)—檢查(check)—處理(act)”(PDCA)管理過程4 階段循環方式為基礎，建立了綜合數據質量管理(TDQM)體系，用于提高包括建模與仿真數據在內的軍事數據的質量。其針對數據質量管理的4 階段持續改進過程(如圖1 所示)［3］。

圖1 DoD 綜合數據質量管理過程

該體系第一步是制定數據質量管理的計劃，提出數據質量管理的總體目標和實現數據質量目標的規劃和計劃;第二步是規定數據質量管理的范圍，并制訂實施計劃;第三步是依據數據質量目標、任務、計劃、交付成果和資源的總體計劃，編制過程文檔并實施計劃;第四步是評估數據質量管理的過程。該四項活動按順序循環實施。

TDQM 的主要特點是專注于數據質量的目標達成和過程控制。基本要求如下:

1)識別數據質量改進項目的可達性。

2)開發每個項目的實施計劃。項目實施計劃是一套管理文檔，描述了項目的目標、任務、計劃、交付成果和資源等內容，主要包括:

· 任務總結:列出項目的目標，范圍和預期效益;

· 任務描述:描述數據質量項目的任務;

· 項目的方法:歸納任務節點，采用工具管理數據質量基線;

· 附表:標識任務開始、完成日期和項目里程碑;

· 成果:列出記錄項目質量的報告或文件，至少包括數據質量基線評估和數據質量改進報告;

· 資源:標識完成數據質量管理項目所需資源。

2.1.2 數據質量管理成熟度模型

數據質量成熟度模型(data quality management maturity model，DQMMM)借鑒軟件研制能力成熟度(CMMI)等級評定方法，將數據質量管理成熟度分為4 個等級:一級為初始數據管理級、二級為已定義數據管理級、三級為已管理數據管理級、四級為優化數據管理級，用于評估數據質量的管理能力，如圖2 所示。

圖2 數據質量管理成熟度模型(DQMMM)

2.2 國內數據質量管理標準現狀

國內一些行業在數據質量管理方面開展了研究，主要集中于經濟領域，用于提升數據在企業管理中的價值，確保為企業管理和運行提供高質量、高可靠的有效數據。特別是隨著企業信息化的普及，來自產品生產、物流、客戶、維保等各層面的數據極具膨脹，部分企業通過制定內部的數據管理規范來提高各自企業的數據質量。此外，在基礎科學領域，“國家基礎科學數據共享網”制定了國家基礎科學數據質量管理的框架，分別就數據生產、數據整編和數據共享3 個階段提出了質量管理和評價標準、過程和方法，并形成了相關的數據質量管理規范標準。

我軍較早就重視軍事數據的管理和運用，近年來，以軍事信息系統一體化建設和數據中心建設為代表，針對軍事信息系統的技術體制和標準的統一，開展了相關數據標準的建設和制定。如在軍事訓練領域標準體系表中，針對合同戰術訓練領域數據管理要求，提出了合同戰術訓練數據質量管理要求等系列標準的建設，涵蓋訓練數據采集、數據處理、數據存儲、數據發布、數據質量和數據安全等內容。

目前，在軍用建模與仿真領域，有關數據質量管理的相關標準較為欠缺，特別是軍用建模與仿真數據質量管理體系和配套國家軍用標準的建設還處于空白。

3 軍用建模與仿真數據質量管理體系的建設

3.1 建設途徑

3.1.1 經驗借鑒

美國國防部根據美國白宮預算辦公室對數據信息質量的要求，先后制定了一系列相關標準和指南，對數據質量活動和管理加以規范和統一。組織層面上，由美國國防部數據信息管理機構負責，國防部主要機構負責人、職能部門數據管理人員和空軍、海軍、海軍陸戰隊等各軍種數據管理人員共同參與推進TDQM;頂層設計上，從戰略層面規劃數據質量活動，確保質量數據活動的戰略規劃和結構元素的有效性;實施方法上，采用PDCA 方法，形成定義、測量、分析和改進的實施流程，建立對數據質量管理的目標/效益的評價體系。

3.1.2 建設思路

在開展我軍建模與仿真數據質量管理體系建設時，從信息技術發展和軍事需求出發，以我軍軍隊信息化建設規劃和發展路線為指導，結合我軍建模與仿真標準化建設的實際情況與發展，組建建模與仿真數據質量管理職能機構，制定建模與仿真數據質量管理戰略發展規劃，構建具有我軍特色的建模與仿真數據質量管理標準體系。

3.1.3 建設方法

1)明確管理機構

建立以軍用建模與仿真標準化技術委員會為業務歸口的數據質量管理機構，負責制定數據質量管理體系戰略規劃和實施方案，建立數據質量管理工作推進方法和制度，開展標準化體系貫徹和相關業務培訓，跟蹤和評價數據質量管理體系的執行情況。

2)制定戰略規劃

戰略規劃是對長期數據質量管理目標的描述，在數據管理戰略規劃中，規定數據管理質量管理的中長期目標和當前目標，以及為實現這些目標所制定的工作計劃和實施方案，為建立長期推進數據質量管理體系的持續改進提供了堅實的基礎。

3)建立標準體系

圍繞數據的計劃、生產、管理、使用等各階段數據質量問題的識別、度量、監控、評估等活動，構建形成文件的軍事建模與仿真數據質量管理體系標準、規范指南及質量管理等級評價方法，指導全軍范圍內軍用建模與仿真數據質量管理體系的實施。

3.2 建設內容

建設軍事建模與仿真數據質量管理標準體系，應按照國家和軍隊有關質量標準體系建設要求，制定軍事建模與仿真數據質量標準體系表，并通過標準體系表和標準明細表及統計表來描述數據質量標準體系結構和組成要素之間的相互關系。為此，本文針對數據質量全生命周期管理要求，提出一類軍事建模與仿真數據質量標準體系參考架構(如圖3 所示)，用于指導和規范軍事建模與仿真數據的質量管理。

圖3 建模與仿真數據質量管理標準體系

1)數據質量管理體系要求，主要用于規范軍用建模與仿真項目建設的數據質量管理、過程監控、組織實施及持續改進等。

2)基礎標準主要規范建模與仿真領域數據計劃、生產、管理和使用各階段的質量過程管理。其中:

· 數據質量計劃標準包括數據質量計劃、質量改進計劃、質量績效評價計劃等系列標準規范;

· 數據生產質量標準包括數據采集、校驗、驗證、確認等數據生產各階段的質量管理系列標準規范;

· 數據管理質量標準包括數據存儲、處理、分發、維護、作廢等過程的質量管理系列標準規范;

· 數據使用質量標準包括數據獲取、應用、分析、評價等數據使用過程中的質量管理系列標準規范。

3)應用標準主要用于軍用建模與仿真系統項目建設和使用過程中涉及的，與應用系統相關的數據質量標準規范。

4 結論

隨著信息技術的發展及“云計算”、“大數據”的應用需求，針對數據質量管理體系的研究顯得越發重要。為適應信息化條件下軍事數據的生產、校核、驗證與應用的更高要求，應盡早開展符合我軍建模與仿真體系要求的標準化數據質量管理體系的建設，切實提高我軍建模與仿真數據的質量管理水平。

［1］李兆雷，吳曉燕.建模與仿真中數據VV＆C 的研究［J］.計算機仿真，2005(1):64-67.

［2］Ryu KS，Park J S，Park J H. A Data Quality Management Maturity Model［J］.ETRI Joural，2006，28(2):191-204.

［3］DoD. DoD guidelines on data management［R］. USA:DoD，2000.