基于IDEF5陸軍部隊級裝備維修保障業務流程建模研究

李黎明，古 平，王 巍，朱常安

（陸軍工程大學石家莊校區，河北 石家莊 050003）

我軍建設不但基本實現了機械化，而且在信息化建設方面也取得了很大進展。尤其在信息時代的陸軍裝備保障研究中，在研究復雜裝備保障工程方面，仿真已成為研究該領域的關鍵路徑，如果把軍事系統層面上升到仿真系統層面，要建立被仿真的軍事系統，就必須對它有深刻的認識和理解，才能建立它的軍事概念模型。這是建立軍事系統之后的第一次抽象，是連接真實軍事系統及其仿真系統的紐帶[1]。因此該活動的成功與否，在一定程度上是由軍事概念模型的質量所決定的。當前我軍信息化保障的總體水平有了明顯提高，然而，制約軍隊裝備維修保障業務流程發展的因素依然存在。如自動化程度不高，有些信息還需要手工填寫；標準化不強，容易報錯；信息不易共享，存在內容不一致等問題。在了解和分析軍隊裝備維修保障業務流程相關內容的基礎上，采用IDEF5實現其概念建模，采用形式化的方式對其本體進行描述，主要是借助Protégé這種媒介軟件工具對其進行本體建模，以此來解決其領域信息不易共享、格式不一致的問題。

1 本體論

1.1 本體論含義

本體論原本是哲學范圍內的術語。本體論就是關于對有關事物的概念的本質和關系的抽象描述。如果把它應用于工程領域中，那它是對該領域客觀存在概念化的描述[2]。目前，對本體論的研究在各個領域正在不斷地深入以及完善，比如：圖書情報、信息集成、人工智能以及語義Web等領域。它可以用來解決知識的表示和共享方面的問題。所以，在軍事領域進行概念建模具有較強的現實意義，針對該領域的研究深入拓展，在技術方面上，可以支持此領域知識在計算機上實現共享。

1.2 IDEF5本體模型的優勢

采用本體建模的優勢體現在本體論過程分析和其開發得到的結果，如表1所示。

表1 本體模型的優勢

1.3 IDEF5本體的基本要素

根據佩雷斯等人使用分類，在新體制下陸軍部隊級裝備維修保障業務流程本體開發過程中，構成本體的4個基本元素為：類、關系、公理和實例[3]。

（1）類（Classes）。該元素含義很寬泛，描述客觀世界對象的類型，用于表達其概念和內涵。如軍事裝備維修領域的裝備維修和裝備實施。（2）關系（Relations）。該要素描述類之間、個體之間、類和個體之間的相互作用，表達概念之間的關系。如表達概念與個體之間的關系就可以用Part-of來表示，Part-of（裝備送修，作業前準備）表示裝備送修是作業前準備的一個組成部分。（3）斷言或公理。公理是大家公認的基本命題，不需要再證明了。（4）實例。實例是指客觀世界中存在的客觀例子。

1.4 新體制下陸軍部隊級裝備維修保障業務流程本體的構建

部隊級裝備維修保障業務流程要達到快速、全面、連續、準確的保障能力目標。把它的組織體系、崗位職責和標準規范等作為基礎，通過采取一系列有規律的活動和方法，促進各單位和各要素能夠順利、高效地開展它的保障工作，為陸軍部隊級裝備維修保障業務工作的開展提供了依據[4]，挖掘它的本體模型的構建過程主要步驟如圖1所示。

圖1 陸軍部隊級裝備維修業務流程（過程）本體構建步驟

第一步：收集其本體時所需的維修業務相關的原始數據以及信息等。這里就需要有關專家的協作，來獲取有關它的知識。如：它在此領域內的概念和組成此業務流程的有關要素，此外還應該使用該領域專業知識作為其數據源。

第二步：新體制下陸軍部隊級裝備業務流程相關的核心概念、關系與活動的提取。分析數據進行本體抽象。根據所獲得的數據分析業務流程中涉及的概念、關系和活動，提取它的語義信息，然后對其概念之間的層次關系和活動之間的關系進行界定。

它的業務流程主要包括3個相互關聯的活動：作業前準備、作業實施和作業完成。作業前準備由裝備維修部門根據送修單位提交的裝備維修申請表進行審核，經審核批準后，開具維修憑證給送修單位，對于無法現場接收文件的單位，裝備維修部門將維修憑證傳真件或掃描件電子版傳至送修單位，而后送修單位將待修裝備和維修憑證交接給承修機構進行作業實施即完成作業前準備。

承修機構的作業實施根據接到維修憑證和送修裝備后及時安排修理人員對待修裝備進行檢測，確定故障并制定合理高效的維修計劃，填寫設備維修鑒定表，對設備進行維修。操作完成后，上級業務部門應當及時通知送修單位對送修裝備修竣后進行驗收，修竣驗收完畢后辦理好有關手續，而后做好交接。

第三步：新體制下建立陸軍部隊級裝備維修保障業務流程圖的表格本體模型，形式語義描述。構建它的核心模型，需要利用IDEF5技術方法提取構建其本體模型的關鍵概念和屬性。在利用邏輯關系的基礎上建立起它們的概念關系，本文重點介紹待修復裝備的維護。

第四步：分別對新體制下的陸軍部隊級裝備維修保障業務流程本體進行驗證、改進和確認，并保存到相應的本體數據庫中。利用相關推理工具Protégé對語義信息進行推理和論證，并對構建的模型進行細化和確認，以保證實體抽取建模的合理性。

2 對其流程本體構建的實例

基于IDEF5的圖表語言在本體的開發上支持可視化服務，這種方法的采用對于無論是業務開發者、使用者或者交流者，都非常容易理解，人們容易采納它。OWL作為一種描述語義的本體，對其在語法、語義和推理等方面具有輔助或者支持的作用，并且基于Web的本體表示語言方面也是它的首要選擇。在用戶的領域模型編寫清晰、正式的概念性描述方面，它是被允許的。所以，本文把IDEF5和WL語言相結合，描述了新體制下部隊級裝備維修保障業務流程本體。在IDEF5可視化的基礎上，OWL語言既可以精確定義其語法，也可以精確定義其形式語義。

基于IDEF5方法，如圖2所示，以新體制下陸軍部隊級裝備維修保障業務流程本體模型的構建為例。裝備維修申請到裝備修竣驗收的業務流程為核心，它的流程主要包括作業前準備、作業實施、裝備維修和待修裝備等類，并且以它們之間的關系建立聯系。下面具體分析主要的類和關系。

圖2 新體制下陸軍部隊級裝備維修保障流程本體

（1）裝備維修類。裝備維修類使用硬件或者軟件的方式對待修的機械類、電子信息類、軟件類和油液類4種裝備進行維修，裝備維修類在維修操作前接收該類提供的信息，在作業實施類的指揮下對待修裝備進行裝備維護和修理。設備、裝備維修類是二元關系Work-in和Completion of job作業的值域，是二元關系Maintenance的自變量，Pre-work preparation約束其作業準備情況，Completion of job約束其作業完成情況，Subkind-of約束其待修裝備類型。

（2）作業前準備類。利用裝備維修申請表、維修憑證和裝備送修設備等手段和方式，確定和跟蹤待修裝備的類型等，為其業務提供有益的信息服務的類。作業前準備類是二元關系Part-of和Activity-of的值域，是Pre-work preparation和Sequntial-Connection的自變量。Part-of約束其組成部分，Activity-of約束其活動的內容。維修作業前準備實施的對象，由Pre-work preparation對其進行約束，Sequntial-Connectionn約束它們順序活動的內容。

（3）作業實施類。根據鑒定結果，負責此項維護、維修任務的機構，按照方案和規定時限內對送修裝備進行修理的一系列活動，確保對故障進行徹底排除以及提升其修復效率。作業實施類應根據作業前準備類提供的信息和送修裝備，管理和控制作業前準備類，通過協調和控制、指揮裝備維修類來實施裝備維修保障業務活動。作業實施類的核心功能主要是對待修裝備進行檢驗鑒定、請領器材和組織修理。Activity-of,Sequntial-Connection的值域是作業實施類，它是Sequntial-Connection和Work in的自變量，Work in約束其下級對象。

（4）待修裝備類。待修類別包括新體制下待修的各類裝備，主要由4種裝備構成，分別為機械類、電子信息類、軟件類和油液類。之所以這樣區分是因為無論是何種裝備或何種分類，隨著陸軍武器裝備趨向于標準化、組合化、模塊化和系列化發展，裝備的技術構成逐漸趨于相似，機電液技術橫向一體化特征愈加明顯。因此，可以將裝備構成劃分為機械類、電子信息類、軟件類和油液類4種[5]。例如，在同樣的維修情況下，一般油液類的陸軍裝備比機械類、電子信息類和軟件類維修保障的時間要長。由于油液類是僅能使用一次的消耗品，維修問題在很多情況下是不存在的，主要是采取更換的方法進行維修或維護。因此在這里將待修裝備的對象區分為機械類、電子信息類、軟件類和油液類4種。不僅Subkind-of的值域是待修裝備類，而且也是Maintenance的值域，約束其子類的構成是Subkind-of，Maintenance約束對其進行維修的新體制下陸軍部隊級裝備維修保障業務流程。

根據圖2所示的模型，第一，把它轉化成OWL文件；第二，完成OWL文件在過程本體數據庫中的存儲。OWL語言轉換描述部分如下：

因此，可以得出具有普遍性和適用性的流程本體模型，對于新體制下陸軍部隊級裝備維修保障業務流程的映射，就可以根據它來實現。

3 結束語

本文對新體制下陸軍部隊級裝備維修保障業務領域存在信息難以“共享”和“重復”等問題，構建其本體模型，采用IDEF5圖形表達與OWL語言相結合的方法來實現其目的。把圖表式和細化語義結合使用，滿足它在不同的應用場景中互相補充，不僅能夠快速直觀地構建本體模型，而且它的語義信息能夠被準確地描述和推理。利用推理工具Protégé對語義信息的推理進行了驗證，表明新系統下的軍級裝備維修保障業務流程本體的語義一致性得到了顯著提高。為其軍事概念模型的語義一致性和信息化、智能化處理打下良好的基礎。