论文摘要
体系结构是组成部件的结构,它们之间的关系以及制约其设计和随时间演进的原则和指南。它是系统开发早期的一种决策,对系统设计、开发、维护具有重要作用。体系结构为处理复杂问题提供了一种机制。当前为描述和使用体系结构,相关机构和组织提出了基于特定领域的体系结构框架,如美国国防部体系结构框架(DoDAF)、联邦企业体系结构框架(FEAF)、财政部企业体系结构框架(TEAF)、Zachman企业体系结构框架(ZEAF)等。这些框架在某种程度上规范了体系结构的开发、比较和集成,并为相关机构和组织使用体系结构提供了规范与指南。但基于这些框架开发的体系结构也存在一定问题,主要有:(1)无法验证业务概念各体系结构框架描述了为开发体系结构而必须使用的相关体系结构产品,每个产品从某个特定角度描述了体系结构,所有产品从整体上形成了体系结构描述。这些产品描述了相关业务概念,但无法验证这些概念以及它们之间的相互关系。(2)无法进行体系结构数据分析基于体系结构框架的产品设计与开发没有兼顾到体系结构数据的分析,如数据的完整性、合法性、一致性。这三者缺一不可,否则设计出的体系结构产品难以指导实践。(3)无法验证体系结构设计的合理性体系结构包含信息量较大,各体系结构产品设计是否合理,难以从体系结构产品设计中获得,必须提供合理性检验机制,以确保体系结构设计是合理的,并能正确指导实践。(4)无法动态观察业务流程以及系统对业务的支持设计出的体系结构产品表达的业务流程是否合理,是否存在资源竞争、冲突等现象,业务过程能否得到相关系统功能的支持,这些问题静态的体系结构产品是无法回答的。(5)难以实现对资源、人力、资金的控制基于体系结构开发的系统在运行时需要的资源、人力和资金都难以控制。静态的体系结构产品只能说明整个系统的大体资源需求,无法控制动态运行时需要的相关资源、人力和资金。(6)无法进行定量的辅助决策体系结构提供了系统早期开发的相关决策,但这些决策难以定量到具体的需求,特别是随着时间的推移,相关决策更难以制定。基于此,本文在详细研究了体系结构概念体系的基础上,提出了可执行体系结构概念体系,说明了可执行体系结构所必须的核心元素以及它们之间的关系,为可执行体系结构描述框架的提出奠定基础。可执行体系结构指可以执行的体系结构,它强调组成部件的可执行特征以及相互之间的关系,强调业务过程执行对系统功能执行的驱动,并且需要相关资源、技术和标准的支持,从而在整体上形成一个执行体。可执行体系结构在体系结构的基础上强调了组成部件的可执行特性以及执行关系,因此可执行体系结构描述必须反映其执行特性与关系。在可执行体系结构概念体系的基础上,根据体系结构从任务想定开始执行、任务想定驱动业务活动执行、业务活动驱动系统执行的原则,将可执行体系结构描述框架分为任务想定视图、业务视图和系统视图。任务想定视图描述为完成使命必须进行的相关任务以及它们之间的关系、参与任务执行的各种对象和资源等。业务视图描述业务需求以及任务想定对业务活动时序图执行的驱动,业务活动时序图对业务过程模型执行的驱动。系统视图描述系统功能对业务活动过程执行的支持情况以及系统功能所属系统、系统必须达到的性能要求和系统之间进行的通信描述。可执行体系结构描述框架为体系结构分析、设计与执行提供基础,同时还讨论了与其它体系结构框架的关系。本文详细说明了可执行体系结构产品的执行过程、执行结果分析以及所有体系结构产品作为整体的执行和执行结果分析。为了验证可执行体系结构理论,结合具体的体系结构框架研究其可执行的扩展方法具有重要意义。本文结合可执行体系结构理论详细讨论了DoDAF的可执行化扩展方法,说明了DoDAF中哪些产品是可执行的,如何对其进行扩展以及如何对DoD体系结构执行结果进行分析。为了支持可执行体系结构分析与设计,本文提出了基于SVG和元模型机制的体系结构开发工具设计。SVG是新一代图形存储、表示标准,具有很多其它图形不具备的优势,将其应用于体系结构开发工具设计具有灵活扩展、易于发布等优势。元模型机制是灵活扩展体系结构产品模型及元素的有效方法,可以提供扩展、定制功能。为了更灵活地支持可执行体系结构执行,本文设计了基于模块化设计思想和元模型机制的可执行体系结构执行支持环境。元模型机制提供了操作体系结构产品数据的机制,在此基础上可以设计操作不同体系结构产品执行的执行模块,从而达到体系结构执行的目的。本文还讨论了可执行体系结构执行框架,其目的是为兼容各种可执行体系结构产品模块,提供更灵活的扩展机制和执行机制。为了验证可执行体系结构以及DoDAF的可执行化方法,本文研究了基于DoDAF开发的联合登陆作战体系结构,对其进行可执行化扩展,并根据可执行体系结构执行过程讨论了联合登陆作战体系结构的执行情况,并对其结果进行分析。可执行体系结构理论与方法很好地解决了当前体系结构研究中存在的诸多问题,并为体系结构验证与评估开辟了一条新的途径,为定量的辅助决策提供依据。
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