大规模复杂系统的能力需求分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大规模复杂系统的能力需求分析方法，该方法包括以下步骤：建立领域知识和领域概念框架、获取用户需求、验证能力需求和解决方案生成，即通过建立领域知识和领域概念框架、获取用户需求、验证能力需求三个核心子过程的循环迭代和一个解决方案生成子过程收尾组成。本发明专利技术所述的方法有效规范和方便了大规模复杂系统的总体分析和一体化设计，在理论方法体系上，突破了传统的软件需求的概念，是新一代大规模复杂系统集成分析与设计的重要支撑手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能力需求分析方法，尤其是涉及一种大规模复杂系统的需求获取、分析与验证的方法与技术。
技术介绍
大规模复杂系统的研制往往涉及较长周期的应用开发和系统集成，比如军事电子 信息系统(外军称为指挥与控制、通信与计算、情报、侦察与监视系统，英文縮写为C4ISR 系统)是一种集成了无线和有线等通信网构成的大规模分布式复杂系统，该系统中的每个 网络节点都是一个人机交互系统，从技术角度看整个系统就是以软件为核心的信息处理系 统，因此这类系统的研制必须通过完善的顶层分析和设计的方法和技术，才能实现各分系 统(子系统)的互操作，避免"烟囱式系统"的现象。目前，国际上流行的方法是引入体系结 构框架标准，统一需求设计的过程和产品，如美军的《国防部体系结构框架(DoD AFl.O)》、 英军的《国防部体系结构框架(MOD AF1.0)》等。 但是，如何有效获取这类复杂系统的需求仍然是一个难题，其主要问题是，客户 (使用方和管理方)关心的是信息系统能否提高武器装备系统的能力(功能和效能)，能否 帮助他们完成使命任务，提出准确、细致的系统需求，而开发商由于缺乏部队经验，对系统 的应用背景了解甚少，难以真正理解和把握项目需求的目标，时常出现系统研制偏离应用 需求。目前，西方发达国家普遍认为，这类系统的策划和研制必须与部队的使命任务紧密联 系，从充分发挥武器装备的功能和效能、提高部队作战能力出发，才能获得满足用户需要的 需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种突破传统、且能有效规范 和方便了大规模复杂系统的总体分析和一体化设计的大规模复杂系统的能力需求分析方 法。 本专利技术是通过以下技术方案来实现的 —种，包括以下步骤 (1)建立领域知识和领域概念框架 根据大规模复杂系统的体系结构框架及相关领域的应用术语，建立领域知识，所述的领域知识是一种通用概念，是对大规模复杂系统体系结构框架中各种抽象概念的具体说明，通过重点分析知识的内涵和外延，并以图形方式展现知识的结构，而所述的领域概念框架指的是大规模复杂系统应用领域内通用概念之间的关系及语义约束，领域专家通过对领域知识建模形成领域概念框架； (2)获取能力需求 大规模复杂系统采取领域知识引导获取能力需求的方法，该方法从系统的使命任 务出发，分析使命任务所需完成的目标、实现目标的任务场景以及开展的活动方式，最终从活动中获取复杂系统的能力需求，即从领域概念框架出发，进行自上而下分析，对已有的抽 象的领域概念逐步具体化，直至形成完整的用户需求规约，初始的领域概念由领域专家给 定，并且在工程中不断完善，而系统用户在领域概念框架引导下理解领域概念，并根据自己 的应用需要对每个概念的相关细节进行具体说明，进而产生能力需求概念模型。 (3)验证能力需求 所述的验证用户需求即全面检验第步骤(2)中产生的能力需求是否满足领域概 念框架的语义约束，是否存在与领域概念及其逻辑关系相矛盾的错误，如果验证通过就可 以进行下一步骤，如果不通过，则返回步骤(2)重新进行需求获取，或者返回步骤(1)完善 领域概念框架后再获取能力需求； (4)生成解决方案 从能力需求模型中构造符合体系结构框架标准的视图产品，进而实现大规模复杂 系统从需求分析到概念设计的无缝衔接。 步骤(2)所述的能力需求概念包括元概念层、领域特定概念层和应用概念层，其 中元概念层为顶层概念，属于定于领域特定概念的基本概念，领域特定概念层的领域特定 概念为特定领域中约定俗成的抽象概念，而应用概念层的应用概念则为领域特定概念定义 和约束的用于描述某个具体应用的概念。 本专利技术的有益效果是本专利技术所述的方法有效规范和方便了大规模复杂系统的总 体分析和一体化设计，在理论方法体系上，突破了传统的软件需求的概念，是新一代大规模 复杂系统集成分析与设计的重要支撑手段。附图说明 图1为本专利技术一实施例的流程图； 图2为本专利技术所述的领域概念框架的抽象层次示意图； 图3为本专利技术所述的能力概念的元概念框架示意图； 图4为本专利技术一实施例的联合火力打击的领域概念模型示意图； 图5为本专利技术所述的能力需求分析框架示意图； 图6为本专利技术一实施例的"纵深打击"使命任务的应用模型示意图； 图7为本专利技术所述的概念的一致性检验原理示意图。具体实施例方式下面将结合附图，详细说明本专利技术的具体实施例方式 1、总体实现方案 本专利技术提出了一种新的需求获取过程方法——基于领域知识复用的能力需求获 取过程，实现以问巻引导的需求获取与建模方式，支持领域知识在需求过程中不断积累和 复用，并利用领域知识检验需求的一致性和完整性，分析论证需求的可行性。 图1为本专利技术一实施例的流程图。 如图1所示，上述过程由建立领域知识和领域概念框架、获取能力需求、验证能力需求三个核心子过程的循环迭代和一个解决方案生成的子过程收尾组成。图2为本专利技术所述的领域概念框架的抽象层次示意图。 为了实现引导式需求获取，本专利技术采用三层概念抽象构成一个完整的能力需求概 念，如图2所示能力需求概念分为三个抽象层次元概念、领域特定概念(或领域概念) 和应用概念，其中元概念属于顶层概念，是用于定义领域特定概念的基本概念，如"使命"、 "任务"、"能力"等，领域特定概念是某个特定领域中约定俗成的抽象概念，如"机动作战能 力"(来源于元概念本体中的"能力")，而应用概念则是用领域特定概念定义或语义约束的 用于描述某个具体应用的概念，如由"机动作战能力"导出的具体概念"装甲车作战"。 2、具体实现步骤 (1)领域知识及领域概念框架的建立 图3为本专利技术所述的能力概念的元概念框架示意图；图4为本专利技术一实施例的联 合火力打击的领域概念模型示意图。 根据军事电子信息系统体系结构框架及相关军事应用术语，本专利技术定义了能力、 使命、任务、目标、节点、实体、活动、信息等概念，并建立元概念层框架，如图3所示根据三 层概念抽象结构，将由领域专家在元概念的约束下，构建领域概念框架，域概念实际上就是 元概念的实例化，如图4所示针对一个假设的联合火力打击行动，建立了联合火力打击的 领域概念模型，图4反映了其中部分概念模型，参与该行动的我方包括空军和陆军。另外， 需求分析主要关注的是我方的"机动"、"情报"和"打击"三个能力需求，领域专家通过这三 个类，定义了六个实例，表示六种不同的具体能力，并赋予系统中四种作战资源(轰炸机、 侦察机、火箭炮和步兵营)，此外，专家还定义了我方参战的指挥节点(指挥部、空军部队、 空中侦察部队、炮兵部队和步兵部队)以及它们与作战资源之间的指挥通信关系。 (2)能力需求获取 图5为本专利技术所述的能力需求分析框架示意图；图6为本专利技术一实施例的"纵深 打击"使命任务的应用模型示意图。 本专利技术在理论上采取领域知识引导获取应用需求的方法，该方法从系统的使命任务入手，分析使命任务所需完成的目标、实现目标的任务场景以及开展的活动方式，最终从 活动中获取复杂系统的能力需求，具体实施分为四个步骤，如图5所示 第一步使命和任务分析的目的就是从用户业务角度出发，描述和分析待建系统 应解决的根本问题，它是需求问题的根本点和出发点，而使命和任务分析关键则在于分析 业务目标和系统建设的目标，沿着任务目标线条对能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模复杂系统的能力需求分析方法，包括以下步骤：（１）建立领域知识和领域概念框架根据大规模复杂系统的体系结构框架及相关领域的应用术语，建立领域知识，所述的领域知识是一种通用概念，是对大规模复杂系统体系结构框架中各种抽象概念的具体说明，通过重点分析知识的内涵和外延，并以图形方式展现知识的结构，而所述的领域概念框架指的是大规模复杂系统应用领域内通用概念之间的关系及语义约束，领域专家通过对领域知识建模形成领域概念框架；（２）获取能力需求大规模复杂系统采取领域知识引导获取能力需求的方法，该方法从系统的使命任务出发，分析使命任务所需完成的目标、实现目标的任务场景以及开展的活动方式，最终从活动中获取复杂系统的能力需求，即从领域概念框架出发，进行自上而下分析，对已有的抽象的领域概念逐步具体化，直至形成完整的用户需求规约，初始的领域概念由领域专家给定，并且在工程中不断完善，而系统用户在领域概念框架引导下理解领域概念，并根据自己的应用需要对每个概念的相关细节进行具体说明，进而产生能力需求概念模型。（３）验证能力需求所述的验证用户需求即全面检验第步骤（２）中产生的能力需求是否满足领域概念框架的语义约束，是否存在与领域概念及其逻辑关系相矛盾的错误，如果验证通过就可以进行下一步骤，如果不通过，则返回步骤（２）重新进行需求获取，或者返回步骤（１）完善领域概念框架后再获取能力需求；（４）生成解决方案从能力需求模型中构造符合体系结构框架标准的视图产品，进而实现大规模复杂系统从需求分析到概念设计的无缝衔接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智学，陆建江，刘晓明，陈剑，王聪，董庆超，
申请(专利权)人：王智学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]