基于设计数据与实验数据的体系结构评估方法及其系统与流程

本发明涉及体系结构领域，具体公开了一种基于设计数据与实验数据的体系结构评估方法及其系统。
背景技术：
：体系结构是各系统组成部分的结构、组成部分之间的关系、以及制约其设计与演化的指南。作为指导军事信息系统建设的蓝图，为系统各类利益相关者认识和理解现有系统提供途径，为军事信息系统的分析、设计、实施、和维护提供全程指导。体系结构设计有助于促进各类人员的沟通和理解、辅助支持系统的设计决策、指导系统的开发集成、以及指导系统的演化。体系结构处于体系建设的早期阶段，是梳理体系设计要素、衡量未来体系建设好坏的关键。对体系结构设计成果的高效评价有助于下一步的体系建设与演化。然而，当前对体系结构设计成果的评价往往通过人为判断或者主观决策的方法实现，虽然近些年强调采用以数据为中心的体系结构设计思想，但是设计的体系结构数据常用来进行体系结构静态分析，说服力不强。另外，当前体系结构设计成果难以有效指导实践，难以与实验仿真相结合，因此难以提供合理有效的体系结构评估数据，导致体系结构评估工作难以有效展开。体系成熟度可以作为衡量体系结构设计成果的关键指标，通过分析体系结构能力视角中的能力指标来判断。如果一个体系结构设计方案满足各项能力指标效果较好，则可认为该方案的体系成熟度较高。当前对体系成熟度的计算多基于具体体系建设成果展开，如武器装备体系中各项武器对作战体系的支撑。而现在并没有在体系规划的体系结构设计阶段就对体系成熟度展开分析技术。技术实现要素：本发明目的在提供一种基于设计数据与实验数据的体系结构评估方法及其系统，以解决现有技术中存在的体系结构设计成果难以有效指导实践，难以与实验仿真相结合的技术缺陷。为实现上述目的，本发明首先提供了基于设计数据与实验数据的体系结构评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取体系结构设计数据和实验数据；根据体系结构设计数据构建能力指标体系；将实验数据导入能力指标体系，确定能力指标等级；根据能力指标等级计算体系成熟度从而根据体系成熟度对体系结构进行评估。依托于上述进化算法，本发明还提供了基于设计数据与实验数据的体系结构评估系统，其特征在于，包括：第一模块：用于获取体系结构设计数据和实验数据；第二模块：用于根据体系结构设计数据构建能力指标体系；第三模块：用于将实验数据导入能力指标体系，确定能力指标等级；第四模块：用于根据能力指标等级计算体系成熟度从而根据体系成熟度对体系结构进行评估。本发明具有以下有益效果：本发明选择基于体系结构设计数据与仿真实验数据相结合的体系成熟度评估，旨在根据体系结构设计数据(如能力、能力指标、能力衡量标准)、实验数据(如活动属性实验因子水平、能力指标仿真结果)，分析体系结构各项能力指标的成熟度，进而得到体系结构设计方案的成熟度，作为体系成熟度的度量依据。因此，该发明可突破体系结构评估缺乏实验数据、评估结果说服力不强的传统弊端，并与体系结构实验方案相结合，达到体系结构设计落地与体系结构分析的闭环，具有突破性意义。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明提出的基于设计数据与实验数据的体系结构评估方法流程图；图2为本发明优选实施例的能力分解关系示意图；图3为本发明提出的基于设计数据与实验数据的体系结构评估系统框架图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本实施例首先提出了基于设计数据与实验数据的体系结构评估方法，参见图1，包括以下步骤：s1：获取体系结构设计数据和实验数据。体系结构设计数据包括以下步骤。：s101：按照能力对体系结构进行分解得到体系结构的能力分解关系。能力分解关系表示体系结构完成各项能力之间的分解关系，参见图2，例如搜索救援能力可以分为援助能力、搜索能力、指挥控制能力、以及救援能力。s102：设置能力分解关系中各项能力的能力效果指标以及设置能力分解关系中各项能力的能力关联活动。能力效果指标描述完成各项能力需要达到的指标，是能力度量粗粒度的表达，需要进一步通过其他因素或者属性来分析度量。例如，救援能力可以通过救援成功率指标来衡量，搜索能力可以通过搜索成功率指标来衡量，指挥控制能力可以通过指控时效性来衡量。体系设计过程中需要设置能力指标的衡量标准，一般分为4个标准等级，例如对于救援成功率来说，标准一为40％，标准2为60％，标准三为80％，标准四为100％，这些数据是用户在体系结构设计过程中设置的，是衡量体系成熟度的关键指标。下表1为能力效果指标表。表1能力效果指标表能力与活动映射关系表示作战活动对能力的支撑关系，可以是多对多的关系，常采用表格或者矩阵的形式描述，例如救援能力关联的活动包括定位受害人、监测身体、接收救援信息、搜索活动、以及转至安全区等活动。下表2为能力与活动映射关系，即能力关联活动。表2能力与活动映射关系s103：设置能力关联活动的相关指标。活动效果属性表示活动执行的相关指标，是通过确定作战活动模型的每一项活动的效果属性得到的，常采用表格的形式描述，例如定位受害人的效果属性为定位受害人时间，监测身体的效果属性为身体状况等。下表3为活动效果属性，即能力关联活动的相关指标。表3活动效果属性活动效果属性定位受害人定位受害人时间监测身体身体状况接收救援信息信号传输时间转至安全区转至安全区时间地方援助地方援助概率下达搜索计划信号传输时间执行搜索执行搜索时间地方援助地方援助概率执行搜索执行搜索时间发射警报命令信号传输时间分析警报信号目标探测时间制定搜索计划制定搜索计划时间指控活动指控活动处理时间s104：将所述能力效果指标、所述能力关联活动、所述能力关联活动作为所述体系结构设计数据。获取体系结构实验数据包括以下步骤：s111：将所述能力关联活动的相关指标作为实验因子构成实验方案。s112：对每一个实验因子确定其实验水平。s113：根据所述实验方案和实验水平生成实验样本。每个能力指标关联的试验方案对应若干个试验样本，每个试验样本是对多个试验因子不同水平的组合。对于每一个试验方案，选择对应的任一试验样本，作为需要分析评估的能力指标。得到多个试验方案的试验样本的组合即为该场景下体系结构的设计方案。上述两个步骤是基于体系结构设计数据的试验方案执行结果的导出，是对体系结构仿真试验结果的分析评估。s114：根据实验样本得出实验结构从而作为所述体系结构实验数据。对于选择的试验样本的组合，可以得到每个样本的试验结果。将该试验结果与体系结构数据中能力指标的衡量标准对比，即可得到每项能力指标的实际等级值，作为衡量体系成熟度的底层输入。该步骤是本发明的关键内容，通过对比体系结构设计数据与体系试验数据，得到能力指标的度量结果，作为体系分析的依据，实现了基于试验的体系分析技术，区别与传统对体系效果属性的定性与静态分析。该步骤再一次利用体系结构设计数据作为分析依据，说明体系结构设计数据可以有效支撑实践。本实施例所指的实验方案是指为度量每项能力指标所设定的方案，例如对于表2中的救援成功率，设定实验方案，把救援能力对应的活动属性做为实验因子，通过确定不同的实验水平设定实验方案，分析每种实验水平组合情况下救援成功率。实验方案的设置过程如下所述，通过对实验方案的执行可以输出得到能力指标的结果，作为本发明体系成熟度度量的一项输入。在实验方案设置过程中，把每个能力指标作为一项实验方案，然后根据能力与活动的映射关系确定与每项能力指标关联的活动属性集合，把这些活动属性作为该项能力指标的实验因子，其他活动属性作为不可控变量，在实验过程中进行赋值。如表4所示，以每项能力指标为实验方案，以该项能力指标对应的活动属性为实验因子，形成实验方案。表4实验方案然后对于每一个实验方案关联的实验因子，确定其实验水平，主要包括该项实验因子的水平数、水平设置方式、最小值、最大值、单位等内容，如表5所示。表5设置实验水平然后根据确定的实验方案以及实验因子的水平值，可以按照不同的实验样本生成方法生成实验样本，如表6所示。例如对于实验方案1，按照正交设计生成9个实验样本，这些实验样本作为实验的输入，通过实验执行确定能力指标值。表6生成实验样本整个步骤s1主要是根据体系结构描述模型以及设计数据，导入体系成熟度评估需要的能力、能力分解关系、能力指标等数据，按照xml的格式进行导入。s2：根据体系结构设计数据构建能力指标体系。根据体系结构设计数据，建立能力指标体系，包含能力与能力指标的多层对应关系，其中底层能力指标的成熟度等级需要根据试验结果来确定。能力指标体系的构建便于自底向上汇聚计算体系成熟度。前两个步骤是体系结构设计数据的导出，体现了体系结构设计以数据为中心的思想。s3：将实验数据导入能力指标体系，确定能力指标等级。根据执行能力指标与活动属性构建的试验方案，得到试验方案仿真结果，主要表示为试验方案、对应的试验因子、以及每种试验水平组合情况下的试验结果。试验结果作为分析体系成熟度的依据。s4：根据能力指标等级计算体系成熟度从而根据所述体系成熟度对体系结构进行评估。计算体系成熟度前需要选择成熟度计算方法，成熟度计算方法包括加权求合方法或者水桶法则。加权求和方法按照矩阵方法计算权重或者用户直接输入权重，然后汇聚能力指标的等级的方式得到整体的体系成熟度；水桶法则认为能力指标等级最低的值即为体系的成熟度。根据上述流程的前两个步骤，导入体系结构设计数据并生成能力指标体系，确定需要评估的能力指标，如表7所示。表7能力指标体系然后根据上述流程的第三、四个步骤，按照试验方案名称、能力指标、试验样本、试验因子水平、试验结果等方面导入试验数据，得到每项试验方案关联的多个样本的试验结果，如表8所示。表8试验结果根据上述试验结果，对于每项试验方案选择需要分析的试验样本，如表9所示，表9中的每一行只能有一个选择，表示为该试验方案选择此项试验样本作为能力指标等级确定的依据。表9根据上述选择的试验样本组合，与体系结构设计数据中的能力指标衡量标准进行对应，如表10所示，例如救援成功率对应的试验样本的试验结果为60％，该结果大于等于衡量标准2，则可认为救援成功率的指标等级为2，也可认为该指标的成熟度为2；对于指控时效性，试验结果为75％，大于衡量标准1但小于衡量标准2，则可认为指控时效性的指标等级为1。表10根据得到的每项能力指标的指标等级，进一步确定体系成熟度的计算方法。例如采用水桶法则计算整体的成熟度，对于表7建立的能力指标体系，根据表10的计算结果，指控时效性的指标等级最低，则认为体系成熟度为1。基于上述步骤，实现了体系结构设计数据与体系试验数据相结合的体系成熟度计算方法。该发明可以将体系结构设计数据转化为试验设计与仿真需求，并进一步根据试验结果进行体系能力效能分析，形成体系分析闭环，验证了体系设计的有效性，并且便于体系设计方案的优化。总之，根据该发明，首先在体系结构设计阶段明确了体系结构设计方案的有效性，同时强调体系结构设计与仿真实验结合的关键，可以利用仿真试验结果对比体系结构设计数据，进行体系结构评估，是体系结构评估结果更加有说服力。依托于上述方法，本发明还提供了一种基于设计数据与实验数据的体系结构评估系统，参见图3，包括：第一模块：用于获取体系结构设计数据和实验数据；第二模块：用于根据体系结构设计数据构建能力指标体系；第三模块：用于将实验数据导入能力指标体系，确定能力指标等级；第四模块：用于根据能力指标等级计算体系成熟度从而根据体系成熟度对体系结构进行评估。优选地，第一模块包括以下单元：第一单元；用于按照能力对体系结构进行分解得到体系结构的能力分解关系；第二单元：用于设置能力分解关系中各项能力的能力效果指标以及设置能力分解关系中各项能力的能力关联活动；第三单元：用于设置能力关联活动的相关指标；第四单元：用于将能力效果指标、能力关联活动、能力关联活动作为体系结构设计数据。优选地，第一模块还包括以下单元：第五单元；用于将能力关联活动的相关指标作为实验因子构成实验方案；第六单元：用于对每一个实验因子确定其实验水平；第七单元：用于根据实验方案和实验水平生成实验样本；第八单元：用于根据实验样本得出实验结构从而作为体系结构实验数据。优选地，第四模块计算体系成熟度前还包括成熟度计算方法选择模块，成熟度计算方法选择模块选择的成熟度计算方法包括加权求合方法或者水桶法则。优选地，加权求和方法按照矩阵方法计算权重或者用户直接输入权重，然后汇聚能力指标的等级的方式得到整体的体系成熟度；水桶法则认为能力指标等级最低的值即为体系的成熟度。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12