体系结构框架与评估方法研究

1体系结构框架与评估方法研究目录2目录目录........................................................................................................................21体系结构框架..............................................................................................41.1基本概念..................................................................................................41.1.1体系结构定义.............................................................................41.1.2体系结构描述.............................................................................41.1.3体系结构框架.............................................................................41.1.4体系结构建模的意义.................................................................51.2体系结构框架研究现状..........................................................................51.2.1DoDAF..........................................................................................61.2.2UPDM...........................................................................................81.2.3我国的体系结构框架................................................................131.3体系结构设计方法................................................................................161.3.1DODAF框架指导下的体系结构建模方法学..........................161.3.2体系结构设计方法学................................................................171.4体系结构开发工具................................................................................181.4.1支持DoDAF的工具..................................................................181.4.2支持UPDM的工具...................................................................201.5体系结构框架的应用............................................................................212体系结构论证............................................................................................222.1装备体系结构评估指标........................................................................222.2评估方法................................................................................................232.2.1语法层.........................................................................................232.2.2语义层.........................................................................................242.2.3语用层.........................................................................................243总结............................................................................................................263.1优秀团队................................................................................................263.2国内成熟工具.......................................................................................26341体系结构框架1.1基本概念1.1.1体系结构定义体系结构(Architecture)一词最早用于建筑业，表示建筑学、建筑式样、建筑物设计与建造的艺术和科学或方式和方法等。后来，计算机硬件、软件工程和系统工程等领域也借鉴建筑学中的思想，提出了计算机体系结构、软件体系结构和系统体系结构等概念。体系结构是一种实用的、有条理的部件集合的结构形式，该结构通过对部件集合多视角精确描述结果的集成对用户愿景提供支持，因此，体系结构是按照确定的规则把各组成单元集成在一起而形成的有机整体。1990年，IEEESTD610.12把体系结构定义为“系统或其组成部分的组织结构”。1995年，美国国防部集成体系结构专家组在IEEESTD610.12定义的基础上将其定义为“各组成单元的结构、它们之间的关系以及制约它们设计和随时间演进的原则与指南”。2000年，IEEESTD1471-2000对体系结构的定义又进行了修订，新定义为：定义1.2：体系结构是描述一个系统的组成单元的基本结构、它们彼此之间和与环境之间的关系以及指导系统设计与扩展的原则。不管体系结构定义如何细微变化，但其始终包含三个核心要素，即组成单元的结构、相互关系、制约它们的原则与指南。1.1.2体系结构描述体系结构描述是对被定义域的当前或未来、域内的各组成单元、单元的作用和相互关系，以及运行规则和约束条件的表示。体系结构是抽象的，但是体系结构描述是具体的实物，是体系结构的形象表现。不论是否描述，体系结构都存在。1.1.3体系结构框架体系结构框架，是一种规范化的体系结构建模过程，主要研究如何规范地表示体系结构建模的内容，研究构建体系结构框架的规则和指南，制定进行体系结构建模时需要使用的统一术语和参考材料等，确保对体系结构的理解、比较和集5成有一个统一的标准。体系结构框架研究是体系结构建模研究的一项基础工作，是进行体系结构开发的前提条件。在对体系结构框架描述和开发的过程中，涉及到和体系结构相关的概念，简单介绍如下：视角/视图：观察、分析与描述体系结构的历程、观点与角度。一个体系结构可以根据观察者的不同有多个视角，也可是一个观察者从多个角度观察，而形成多个视角。模型：体系结构模型主要用来组织和显示体系结构数据，模型用体系结构数据填充后称为产品。产品：每个视角包含多个产品，每个产品表示一个视角中最具有特色的最值得关注和描述的一个特征量。1.1.4体系结构建模的意义有效的体系结构建模在体系建设和体系结构研究中起着重要作用。体系结构建模利用科学规范的方法对体系进行高层抽象，重点关注体系中重要、关键的因素以及影响体系的主要因素，隐藏了体系底层大量的细节信息，提供了一种理解、管理体系的机制，简化了庞大复杂的体系的结构，并通过对体系结构建模过程的描述，使与体系相关的各类人员能够在体系建设过程中就体系的有关问题进行交流与沟通，确保形成对体系的统一认识，从而为后续研究奠定基础；体系结构建模科学地勾画了体系的建设蓝图，集中体现了体系目前和未来的需求，通过在体系结构建模过程中进行体系能力与效能的分析与评估，确定体系建设过程中的能力差距与冗余，能有效地指导体系结构的设计与开发，实现体系组成元素的综合集成，提高组成元素之间的互操作性；同时，通过体系结构建模，将体系建设和体系结构设计中的重要内容以数据和模型的形式进行存储与展示，有助于数据和模型的重用，从而提高体系结构设计效率，缩短体系开发周期，节约开发成本。1.2体系结构框架研究现状目前国内外对体系结构建模框架的研究主要分为两类：一类是企业信息系统的体系结构框架，比较流行的框架包括Zachman框架、联邦企业体系结构框架6FEAF、财政部企业体系结构框架TEAF等；另一类是军事领域的体系结构框架，比较有影响的有美军的C4ISR体系结构框架和国防部体系结构框架DoDAF，以及英军的国防部体系结构框架MoDAF等。军用体系结构框架以美国国防部的DoDAF和英国国防部的MODAF为代表。1.2.1DoDAF为了在C4ISR体系结构框架基础上进一步开发国防部所有领域使用的体系结构框架，美国国防部又成立了体系结构工作组专门负责此项工作。2004年2月正式颁布了美国《国防部体系结构框架》1.0版（Departmentofdefensearchitectureframework，DoDAF）。又经过3年左右的修改，到2007年4月，美国国防部颁布了《国防部体系结构框架》1.5版，DoDAF1.5版是1.0版的演进，反映和考虑了美国国防部在开发和使用体系结构描述中所获得的经验。美国国防部首席信息官与2009年5月正式颁布了《国防部体系结构框架》2.0版，要求从颁布之日起立即执行。2010年8月颁布了《国防部体系结构框架》2.02版，该版与2.0相比，没有根本性的变化，可以看成是DoDAF2.0版本的编辑和内容阐述的改进版。美国的体系结构框架发展历程图如图1.1所示。图1.1美国的体系结构框架发展历程图(1)体系结构产品DoDAF是为满足国防领域特定的业务和作战需求而开发的。DoDAF的首要目标之一就是为支持使命任务而参与能力开发、交付及维护的各利益相关方提供可理解的信息。为此，根据各利益相关方的视角，将问题空间分解成可管理、可描述的模块。新版DoDAF用推荐使用的各种描述模型组成了8种视角。DoDAF的8个视角及视角下的52个模型如图1.2所示。7全景视角：描述与所有视角有关的体系结构背景方面的顶层信息。能力视角：阐述能力要求、交付时间以及部署的能力。数据和信息视角：阐述体系结构中有关能力和作战要求、系统工程过程、系统和服务方面等方面内容中的数据关系和排列结构。作战视角：描述包括支持作战能力的作战想定、过程、活动和需求。计划视角：描述作战要求和能力要求与正在实施的各项计划之间的关系。服务视角：提供用于阐述执行者、活动、服务和他们之间交换的多种解决方案的设计，提供或支持作