基于GIS的武器裝備管理DSS分析與設(shè)計(jì)

武器裝備足構(gòu)成部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的物資基礎(chǔ)。武器裝備管理工作是促進(jìn)戰(zhàn)斗力生成的重要前提，是加強(qiáng)我軍現(xiàn)代化建設(shè)的基本要求。新形勢下我軍武器裝備管理工作面臨的復(fù)雜情況和艱巨任務(wù)，要求我們加強(qiáng)武器裝備管理，做好部隊(duì)武器裝備建設(shè)的各項(xiàng)工作。

GIS這一空間信息處理與分析技術(shù)，對具有空間特性的分析型決策信息系統(tǒng)的巨大貞獻(xiàn)已引起人們的關(guān)注。近年來，GIS技術(shù)應(yīng)用己為政府部門提供管理和決策服務(wù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的深入，GIS技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏娱_闊。GIS應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，為GIS技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的機(jī)遇。盡快尋找GIS技術(shù)在武器裝備中應(yīng)用的切人點(diǎn)是推動我軍武器裝備管理事業(yè)進(jìn)步的強(qiáng)動力。

毋庸置疑，針對武器裝備管理的特點(diǎn)，引入DSS的慨念和模式，結(jié)合GIS技術(shù)，開發(fā)并研制基于GIS的武器裝備管理的綜合決策支持系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)武器裝備管理的模擬、分忻、預(yù)測、評價和決策的嶄新途徑。

1 相關(guān)理論

1.1 武器裝備核心管理思想

武器裝備管理有廣義與狹義之分。廣義的管理是指對武器裝備全系統(tǒng)、全壽命的管理，是對武器裝備從"生"到"死"各個環(huán)節(jié)一系列管理活動的總稱，包括對武器裝備發(fā)展的預(yù)測決策、規(guī)劃計(jì)劃、科研試驗(yàn)、生產(chǎn)制造、訂購采購、調(diào)配動用、存儲保管、技術(shù)保障、退役報廢等活動的管理。狹義的武器裝備管理是指武器裝備列裝部隊(duì)以后的管理活動的總稱，包括武器裝備的申請、補(bǔ)充、動用、封存、保管、維修、轉(zhuǎn)級、退役和報廢等內(nèi)容。簡言之，武器裝備管理就是使武器裝備時刻處于良好的技術(shù)狀態(tài)，時刻保持遂行部隊(duì)訓(xùn)練與作戰(zhàn)仟務(wù)的能力而進(jìn)行的一系列活動。 及時了解、分析判斷情況是組織實(shí)施武器裝備管埋的前提，管理者在戰(zhàn)役的各個階段及時準(zhǔn)確的獲取與武器裝備有關(guān)的信息是做好裝備組織指揮的關(guān)鍵。特別是跟蹤戰(zhàn)場空間地理數(shù)據(jù)變化情況、迅速及時地更新數(shù)據(jù)庫、隨時提供最新的要素地圖、輔助參謀人員處理大量空間數(shù)據(jù)均可為軍事指抨及武器裝備組織指揮所用，并在提供方便快捷準(zhǔn)確的信息查詢同時提供輔助決策方案。 1.2 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，是通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為各管理部門提供新知識以及輔助決策的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。己被各國廣泛應(yīng)用于軍事戰(zhàn)場仿真、后勤物資保障、軍事培訓(xùn)等幾乎所有軍事領(lǐng)域，越來越顯示出其在軍事戰(zhàn)爭中處理相關(guān)地埋空間數(shù)據(jù)的重要作用。GIS特點(diǎn)是可以將空間數(shù)據(jù)信息(地圖)及社會屬性信息(數(shù)據(jù)庫)結(jié)合起來，通過分層技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖和數(shù)據(jù)庫的共同處理和查詢分析，圖文并茂、形象直觀?？臻g信息的查詢和分析是GIS與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要區(qū)別，而迅速、及時地更新數(shù)據(jù)庫，大規(guī)模、綜合性地管理與地琿分布相關(guān)的信息則是其最典型的特點(diǎn)。

1.3 綜合決策支持系統(tǒng)

決策支持系統(tǒng)(DSS)是以管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、拎制論和行為科學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)和信息技術(shù)為手段，綜合利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、信息和模型，輔助決策解決半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的決策問題的具有一定人工智能的人機(jī)交互系統(tǒng)。

傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)主要以模型庫系統(tǒng)為主體，通過定量分析進(jìn)行輔助決策，模型庫中的模型有數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)處理模型、圖形模型等，這是DSS分析與求解問題的核心部分。在上世紀(jì)90年代初期，決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)結(jié)合起來，形成了智能決策支持系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是定性分析輔助決策，它和以定量分析輔助決策的決策支持系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)一步提高了輔助決策能力。

90年代后，信息技術(shù)界悄然掀起數(shù)據(jù)倉庫和OLAP技術(shù)及數(shù)據(jù)采拋技術(shù)的研究和開發(fā)熱潮，形成了基于數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的DSS，稱為綜合DSS，它是以數(shù)據(jù)倉庫(datawarehouse)技術(shù)為基礎(chǔ)，以聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)和數(shù)據(jù)采掘(data mining)工具為手段進(jìn)行實(shí)施的一整套解決方案。 2 基于GIS的武器裝備管理DSS總體設(shè)計(jì)

2 武器裝備管理DSS框架

綜合決策支持系統(tǒng)是用來支持決策行為的，以計(jì)算機(jī)為主的信息系統(tǒng)，可以幫助決策人完成半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的決策任務(wù)，能將模型和分析技術(shù)與數(shù)據(jù)存取和檢索功能結(jié)合起來，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。但它不能直觀、精確而靈活地描述組織對象的位置、空間分布等地理信息。兇此，針對武器裝備管理的特點(diǎn)，將GIS和DSS結(jié)合起來，輔助武器裝備管理的決策分析是很有必要的。關(guān)于GIS和DSS的結(jié)合，日前主要有以下三種模式：(1)集成DSS開發(fā)模式。該模式將裝有各分析模型的DSS部件和GIS軟件包集成為一個統(tǒng)一的支持功能；(2)GIS內(nèi)部建模模式。利用GIS本身的一些建模功能建立數(shù)值分析模型，使系統(tǒng)具有有限的決策支持功能；(3)模型與GIS之間文件連接模式。通過數(shù)據(jù)文件將DSS和GIS結(jié)合起來。

毫無疑問，一方面，從裝備使用方的角度來說，第一種模式是一種功能全面、決策支持效果又好的開發(fā)模式，但其開發(fā)難度大，因此，選擇合適的開發(fā)模式，是成功開發(fā)基于GIS的武器裝備管理的DSS的關(guān)鍵。另一方面，從GIS的功能分析來看，可以得出以下兩點(diǎn)：

(1) GIS作為一個獨(dú)立系統(tǒng)時，它具有完整的功能結(jié)構(gòu)，而當(dāng)它作為DSS的一部分時，主要目的在于為決策者提供決策對象及有效環(huán)境的空間狀態(tài)演變的地圖以及基于地圖的各種圖形操作和信息處理，因此，此時只需要GIS的部分功能；

(2) GIS的一些功能如查詢、分析等，在DSS中存在類似的模塊，查詢功能可以利用數(shù)據(jù)庫管理的功能，分析模塊則可將一個或多個模型加入到模型庫中，由模型管理子系統(tǒng)統(tǒng)一管理，這樣可以減少系統(tǒng)功能的冗余，提高系統(tǒng)的一致性。目前GIS軟件的數(shù)據(jù)格式均遵循某種標(biāo)準(zhǔn)，因此，只要系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換接口，即可將其他GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為DSS使用。

綜上所述，基于GIS的DSS的最佳組成模式是以現(xiàn)有DSS為核心，擴(kuò)展其支持圖形查詢和空間分析的能力，并增加圖形管理功能。 2.2 客戶關(guān)系管理DSS結(jié)構(gòu)框架

針對武器裝備管理的要求及其特點(diǎn)，本文提出基于GIS的戰(zhàn)區(qū)關(guān)系管理DSS結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1描述了基于GIS的武器裝備管理綜合決策支持系統(tǒng)的框架。該系統(tǒng)結(jié)合了地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫、OLAP、數(shù)據(jù)挖掘、模型庫及知識庫等技術(shù)。地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空間武器裝備管理信息的空間分析和空間可視化，數(shù)據(jù)倉庫實(shí)現(xiàn)對決策主題的存儲和綜合，OLAP實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)挖掘用以挖掘數(shù)據(jù)中的知識，預(yù)測裝備使用方的行為，模型庫實(shí)現(xiàn)多個廣義模型的組合輔助一決策，知識庫存貯用于模擬人類決策過程中的某些智能行為的規(guī)則、模式、規(guī)律等。

 

3 系統(tǒng)分析

3.1 地理信息子系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)用于存儲、表達(dá)與分析武器裝備管理所涉及到的地理位置、裝備類別、裝備品種、裝備規(guī)格、裝備數(shù)量等許多與空間分布有關(guān)的信息。借助于GIS可幫助裝備部進(jìn)行裝備存儲結(jié)構(gòu)的調(diào)整：

(1) 根據(jù)不同戰(zhàn)區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。在認(rèn)真分析不同戰(zhàn)區(qū)和潛在敵方的作戰(zhàn)式樣、兵力部署、裝備的應(yīng)用、消耗的規(guī)律等情況后，分別確定不同戰(zhàn)區(qū)的儲備結(jié)構(gòu)，并在現(xiàn)有儲備的基礎(chǔ)上盡快做出調(diào)整。

(2) 根據(jù)不同儲備層次的要求作調(diào)整。特別是在戰(zhàn)略儲備和戰(zhàn)役儲備這兩個層次上，要使其儲備結(jié)構(gòu)各有側(cè)重，達(dá)到互補(bǔ)。戰(zhàn)略層次應(yīng)強(qiáng)調(diào)儲備結(jié)構(gòu)的群體配套，構(gòu)成強(qiáng)有力的保障基地；戰(zhàn)役層次應(yīng)強(qiáng)調(diào)儲備結(jié)構(gòu)的方向配套，在一些重要的作戰(zhàn)方向上能自成體系，形成獨(dú)立的保障能力。 (3) 根據(jù)不同的儲備條件做出調(diào)整。在一些地理?xiàng)l件優(yōu)越，儲備條件好，交通方便，又便于實(shí)施戰(zhàn)時支援的后方倉庫，側(cè)重儲備那些技術(shù)含量高，生產(chǎn)周期長，價格昂貴，戰(zhàn)時不易籌措的重要裝備，并將在儲的一般裝備從這些倉庫中調(diào)出來，調(diào)整到儲備條件一般的倉庫中去。GIS可將武器裝備所在地與戰(zhàn)區(qū)之間相關(guān)的地理特征以圖形的形式表示出米，清晰的反映出裝備部與戰(zhàn)區(qū)的空間分布、裝備補(bǔ)充等方而的決策。與此相聯(lián)系的是一系列通用數(shù)據(jù)庫文件，它具有常用的狀態(tài)信息，包括各種裝備信息記錄、交通狀況以及存儲狀況等內(nèi)容。這些圖形由許多彩色圖形標(biāo)志，如線段、圓圈組成，這些圖形可與背景地圖疊加，顯示武器裝備管理中有關(guān)區(qū)域的變量之間的分布特征，與此同時，還可以通過地理信息子系統(tǒng)，顯示武器裝備管理配送最佳路線。因此，GIS子系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供了更為直觀、形象的圖形分析、管理和決策的工具。

3.2 模型庫管理子系統(tǒng)

對于武器裝備管理，模型庫中主要包括武器裝備模型、戰(zhàn)區(qū)識別模型及裝備調(diào)配行為判斷等模型。模型庫的管理系統(tǒng)主要是對上述各個模型實(shí)施管理操作，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：動態(tài)建立模型；模型字典的定義、建立、存儲、查詢等；模型與數(shù)據(jù)之間交互機(jī)制。

3.3 知識庫管理子系統(tǒng)

知識庫中的知識主要來源于武器裝備管理方面的專家、專業(yè)文獻(xiàn)等，將這些知識進(jìn)行歸納總結(jié)之后，選擇某種知識表達(dá)方法存放到計(jì)算機(jī)中即形成知識庫。知識庫管理系統(tǒng)主要是通過推理機(jī)對知識庫中的知識進(jìn)行推理分析，為武器裝備管理提供決策方案，從而達(dá)到為決策部門提供輔助決策的目的。

推理機(jī)是根據(jù)知識庫中當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)和知識，按一定的推理策略去解決當(dāng)前問題，在推理機(jī)制中有正向、反向推理以及正反向混合三種機(jī)制。由于武器裝備管理問題的決策從其類型來看，可以認(rèn)為是屬于診斷型，也就是說戰(zhàn)區(qū)須輸入一定的輔助決策條件后，要求系統(tǒng)給出一定的決策方案。因此，該類問題適宜用反向模型。 3.4 人機(jī)接口與總控模塊

人機(jī)接口是整個系統(tǒng)與用戶交互的界面，可以理解用戶以多種形式(菜單選擇、命令語言等)表達(dá)的提問，并將提問轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以理解的形式，在整個系統(tǒng)的運(yùn)行與推理過程中，允許決策者直接干預(yù)并能給出提示和接受決策者的主觀判斷和經(jīng)驗(yàn)信息，可將系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果以決策者熟悉的形式(如表格、曲線、直方圖、電子地圖、文字說明等)顯示，可為用戶進(jìn)行咨詢和對結(jié)果進(jìn)行解釋。系統(tǒng)總控模塊輔助人機(jī)接口對給定問題進(jìn)行目標(biāo)分析和問題分解，協(xié)調(diào)組織系統(tǒng)內(nèi)各模塊。

武器裝備管理著眼作戰(zhàn)，確保安全、質(zhì)量和效率。本文從GIS與DSS相結(jié)合的角度出發(fā)，提出了以DSS為核心，嵌入GIS技術(shù)的開發(fā)模式，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)造了基于GIS的武器裝備管理綜合決策支持系統(tǒng)的總體框架，為系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)與研制奠定了基礎(chǔ)。