中国指挥与控制学会会刊 
统一体系架构框架UAF(Unified Architecture Framework)[1]是对象管理组织OMG于2017年10月发布的体系架构标准,是体系架构领域创新性方法,兼容现有DoDAF、MODAF、NAF、AGATE等各种体系架构框架,能够认识、构建、分析包括人员、软硬件资源等各类要素在内的复杂组织体,提供从战略目标、业务支撑到技术实现的一体化解决方案[2],并提供了统一的架构语言、规范和方法,解决现有各体系架构框架中概念不能完全互通、元模型难于匹配及架构工具无法灵活交互等问题[3]。
UAF提供视图矩阵是Zachman框架结构,具体建模步骤及视图选取要根据实际的架构需要具体分析。本文主要探讨复杂组织体主干框架的架构设计思路及步骤方法,基于UAF架构重大灾难救援体系并进行典型视图的绘制。
1 UAF简介
UAF以贯穿系统全生命周期需求为驱动、以体系架构为主导、以域元模型为支撑、依靠统一建模语言UML/SysML,进行顶层面向对象设计,综合考虑系统、人员、产品、流程、资源等要素及其相互关系。
采用UAF进行体系架构体现了多视图的分析思路,不仅将复杂系统问题简单化,从各个方面建立模型,对系统各特征进行详细刻画,以便准确、全面描述系统,而且通过“分而治之”,将复杂组织体分解为反映不同领域人员视角相对独立的视图,这些视图一方面反映各类人员的要求和愿望,另一方面也共同构成了对体系的整体描述,为认识、构建、分析复杂组织体,提供了科学通用的建模方法[4]。
2 应用UAF的架构设计思路
应用UAF,可以采用经典体系架构框架,尽量覆盖主要的体系架构视图与产品,也可以根据实际需要,进行剪裁、改造与组合。
复杂组织体主干框架,主要涉及UAF视图矩阵中13个领域7个,各领域的视图可以根据实际需要进行选取。应用UAF的架构设计思路及步骤如图2 所示。
1)在架构工作开始时编制字典,即术语集,并在架构过程中不断迭代完善,其对应视图矩阵“字典”领域。
2)业务(作战)背景总体概述,在管理领域,称之为业务背景,在作战指挥领域,称之为作战背景。其对应UAF视图矩阵“总结和概述”领域。
3)分析架构复杂组织体需求,其对应视图矩阵“需求”领域。
4)将需求细化落地为具体的能力,对应“战略”领域(UAF标准文档中这一领域的英文名称为“Strategic”,但描述的是复杂组织体在需求牵引下应具备的能力,与“战略方针”是两个概念)。
5)架构业务(作战)体系,分析复杂组织体能力的业务(作战)活动支撑者,对应“业务”领域。
6)分析业务(作战)活动的组织者,岗位执行者和所担负的职责,构建复杂组织体的人员体系,对应 “人员”领域。
7)进行软、硬件资源配置,架构资源体系,对应 “资源”领域。
3 重大灾害救援体系架构设计[4]
基于UAF进行重大灾害军地联合救援体系的架构设计如下所述。
实例描述如下:受灾人员发出求救信号被监测中心监测到发给救援指控中心;指控中心向卫星请求相关受灾环境信息,并协同军队救援指控中心派遣军用直升机、海军军舰、救援队、医疗队等实施救援。这个案例虽然看起来比较简单,但它涉及陆、海、空三域,以及人员、软件、硬件及军地协同等多方面的问题,可以扩展为更复杂的军民融合、跨域协作问题。此次分析,将实例适度简化,更多关注如何通过它理解、掌握UAF使用方法。
3.1 编制字典
字典是体系架构使用的术语,建议实现形式有:表格,SysML块定义图。
在架构开始后即编制字典,并在架构过程中迭代完善,规范各领域人员表达,定义关键词,确保模型可读性、规范性、通用性。一般采用表格形式,其中包括术语名称、全域名称、定义、别称等要素[5],救援体业的业务活动字典如表1 所示。
表1 业务活动字典 |
| 业务活动 | |||
|---|---|---|---|
| 名称 | 全域名称 | 定义 | 别称 |
| 搜索 | 联合救援架构::业务领域::活动::搜索 | 仔细查找受灾人员 | 搜寻 |
| 救援 协作 | 联合救援架构::业务领域::活动::救援协作 | 跨域展开合作救援 | 救援 协同 |
| … | … | … | … |
3.2 业务(作战)背景概述
业务(作战)背景总体概述是概括描述高层级业务(作战)背景、概念,及其相互关系。描述方式有多种:可以采用形象直观图形背景,利于与不熟悉架构框架的其他领域人员交流;可以用文字形式描述,一般用于补充说明;也可以用SysML内部模块图形式,用图形化的建模语言描述。应用时可以选择其中的一种或多种。图3 是救援体系业务背景概述图,采用内部模块图形式。
3.3 需求域建模
需求域分析复杂组织体架构需求,并将其细化落实为复杂组织体应具备哪些能力、需进行什么业务(作战)活动、配置哪些人员及资源等,建议的实现形式有:SysML需求图、表格、矩阵等。
对比现有的体系架构框架,UAF首次使用SysML需求图,强调系统架构过程中需求分析的重要性。分析时可以自顶向下分解需求,也可以自底向上收集用户实际需求,进行多轮次综合分析,构建符合实际并可落地为能力的需求体系。
3.4 战略域建模
明确复杂组织体架构需求后,架构“战略”体系,设计在需求牵引下其应具备的能力。如图4 所示,可以从多方面描述能力体系,本文解析其中3个视图。
3.4.1 战略领域结构视图
战略领域结构视图描述特定时间段内,复杂组织体的能力构想,包括能力愿景及能力目标。能力愿景是能力的宏观,远景构想,不考虑具体实现;能力目标是更具体化、可落地实现的阶段性目的。建议实现形式是SysML块定义图。
3.4.2 战略领域分类视图
战略领域分类视图说明能力层次及分类,明确复杂组织体需要什么能力实现目标,建议实现形式是SysML块定义图。
3.4.3 战略领域可追溯性视图
3.5 业务(作战)域建模
战略领域构建完毕后,在能力需求的牵引下,构建业务(作战)领域,架构支撑复杂组织体能力实现的业务(作战)活动体系,如图1 所示,可对该领域进行多视角的建模,本文只解析其中的2种。
3.5.1 业务领域流程视图
业务领域流程视图说明如何完成业务活动,分解业务活动,描述业务活动、活动间的关系、输入和输出信息等,建议实现形式有:SysML活动图、SysML块定义图、BPMN流程图等。
3.5.2 业务领域约束视图
业务领域约束视图描述规范业务活动的准则,建议的实现形式有:表格、SysML块定义图、SysML参数图等。搜救行动的业务规则要素包括:业务类型、业务名称、业务规则的名称及内容等。救援业务的规则表,如表2 所示。
表2 业务规则表 |
| 业务元素 | 业务规则 | ||
|---|---|---|---|
| 类型 | 名称 | 名称 | 内容 |
| 《OperationalActivity》 | 监测求 救信号 | 求救信 号监测 | 快速监测求救信号 |
| 《OperationalActivity》 | 发送求 救信号 | 求救信 号范围 | 各端口、终端将求救信号发送至最大范围 |
| … | … | … | … |
3.6 人员域建模
3.6.1 人员领域结构视图
人员领域结构视图描述组织、岗位、人员、职责及其之间的关系,建议实现形式有:SysML块定义图、SysML内部模块图等。
3.6.2 人员领域流程视图
3.7 资源域建模
完成人员领域架构后,进行资源领域的架构,配置软硬件资源。
3.7.1 资源领域结构视图
资源领域结构视图描述各类资源间结构关系及交互的接口,建议实现形式是SysML内部模块图。
3.7.2 资源领域路线图视图
4 结束语
本文分析UAF的架构机理,从纵向领域,横向视角两个维度分析UAF视图矩阵,提出应用UAF架构复杂组织体主干框架的思路及步骤,并构建了重大灾害救援体系主体模型。UAF的提出是全球协作日益密切,体系架构技术日趋成熟的必然结果,具备兼容其他体系架构框架的强大互通互容能力及开放的架构思想。随着对UAF理解、实践的不断深入,其在各领域的复杂组织体架构中有广阔的应用前景。