C2组织结构设计方法及其鲁棒性、适应性分析

论文摘要

如何建立起信息化战争条件下高效的指挥控制体系,形成与使命环境适应的兵力组织是目前指挥信息化领域研究的重难点之一。从目前的实验研究来看,只依赖静态视图不足以完整的描述C2组织,计算组织理论认为最成功的组织应趋向于高灵活性。另外,目前的基于系统工程技术的组织结构设计方法还存在很大的不足,效果并不理想。对处在信息网络下多变环境中的组织来说,其组织结构需要具有鲁棒性和适应性。论文的研究集中在C2组织的适应性模型,组织结构设计以及鲁棒性和适应性分析、设计等方面,做了以下几个方面的工作:1.提出了适应性C2组织模型　针对动态的使命环境,提出了适应性C2组织模型,包含状态模型,结构模型和转移方程,分别给出了它们的描述和定义,并给出了组织转移方程的形式化表示。详细讨论了适应性C2组织模型的重构触发条件。讨论了组织设计问题,包括使命规划和组织结构设计。2.提出了基于粒度计算的C2组织结构设计方法粒度计算理论已经成为计算科学、逻辑、人工智能、哲学和其他领域的研究热点之一。通过引入问题论域的粒度计算,提出了基于粒度计算的C2组织结构设计方法OSDBGC。设计过程包括了三个阶段,自顶向下地将组织结构设计问题分成了三个不同的优化子问题。第一个阶段（组织协作网-任务集和平台集粒化）完成组织协作网的设计,决定了每个决策实体拥有哪些平台和需要执行哪些任务,这个阶段提出了任务集和平台集的粒化方法,其中平台集粒化采用遗传算法进行求解。第二个阶段（粒内任务规划）将具有大量平台和任务的规划问题分解为一些独立的具有少量平台和任务的子规划问题,决定了平台粒和任务粒中平台到任务的具体配置,从而实现了所有平台到任务的指派,这个阶段提出了粒内规划分解方法。第三个阶段（组织决策树-决策分层）通过指定通信结构和决策分层来优化决策实体的责任分配和决策实体间的控制协作,给出了这个阶段的问题描述和数学模型,在决策实体的工作负载的定义中考虑了任务执行的时间消耗,以最小化组织决策树中所有节点的总的工作负载为目标给出了组织决策树的求解方法。案例分析和对比试验表明,基于粒度计算的组织结构设计方法可以在不同的论域层次上尽可能的实现多个目标的同时优化。3.分析了C2组织结构的鲁棒性,提出了C2组织结构的鲁棒性设计方法讨论了不确定使命参数的设计,考虑的使命参数的不确定性包括:任务参数变化,任务间依赖关系变化,以及任务分解变化。根据初始使命和不确定参数的设计提出了使命邻域的概念,用来描述使命的不确定性。然后,分析了C2组织结构的鲁棒性,提出了C2组织结构的一种鲁棒性度量,该度量一定程度上反映了组织结构在任务资源分配上的冗余程度。最后,以OSDBGC方法为基础,通过扩展第一个阶段和第三个阶段的设计方法,提出了C2组织结构的鲁棒性设计方法。通过案例分析和对比试验,说明了设计鲁棒性组织结构的意义和其良好的性能。一个设计良好的鲁棒的组织结构可以很好地执行一定范围内的使命,而不是对某一特定使命有效。虽然对每一个特定的使命,可能会带来轻微的性能降低,但却可以最小化组织结构的脆性。4.分析了C2组织结构的适应性代价,提出了C2组织结构的适应性设计方法讨论了动态使命参数的设计,考虑的使命参数的动态变化包括:任务参数变化,任务间依赖关系变化,任务分解变化,平台实体和决策实体的参数变化,以及平台实体和决策实体的加入或离开。分析了C2组织结构适应性的代价计算,主要由两个方面决定:一个是组织实体的重新配置即结构重构的代价;另一个是组织结构适应性变化后造成的组织性能代价。分别给出了结构重构代价、组织性能代价和结构适应性代价的度量方法。最后,以OSDBGC方法为基础,通过扩展第一个阶段的设计方法,提出了C2组织结构的适应性设计方法。案例分析说明了组织结构适应性的必要性和本文方法的良好性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 课题研究背景与意义
• 1.1.2 论文研究的项目支撑
• 1.2 相关领域及其国内外研究现状
• 1.2.1 计算数学组织理论
• 1.2.2 组织设计的系统工程技术
• 1.2.3 组织分析设计的实验研究
• 1.2.4 组织的Petri网建模与分析
• 1.2.5 多Agent 系统中的组织研究
• 1.2.6 组织适应性研究的基本观点和理论
• 1.3 论文的主要创新点
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 C2 组织的适应性模型
• 2.1 C2 组织的概念定义
• 2.1.1 C2 组织的实体和任务模型
• 2.1.2 C2 组织的分层描述
• 2.2 适应性C2 组织模型
• 2.2.1 组织状态模型
• 2.2.2 组织结构模型
• 2.2.3 组织转移方程
• 2.2.4 重构触发条件
• 2.3 C2 组织设计
• 2.3.1 使命规划
• 2.3.2 组织结构设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于粒度计算的C2 组织结构设计方法
• 3.1 粒度计算与组织结构设计
• 3.1.1 粒度计算
• 3.1.2 组织结构设计中的粒度原理
• 3.2 基于粒度计算的C2 组织结构设计过程
• 3.3 阶段Ⅰ：组织协作网－任务集和平台集粒化
• 3.3.1 问题描述
• 3.3.2 基于平台集粒度的任务集粒化
• 3.3.3 平台集粒化
• 3.4 阶段Ⅱ：粒内任务规划
• 3.4.1 规划分解
• 3.4.2 粒内规划算法
• 3.5 阶段Ⅲ：组织决策树－决策分层
• 3.5.1 问题描述
• 3.5.2 组织决策树生成算法
• 3.6 案例分析
• 3.6.1 使命实现：设计最优组织结构
• 3.6.2 本文方法和现有方法的比较
• 3.6.3 讨论
• 3.7 本章小结
• 第四章 C2 组织结构的鲁棒性分析及设计方法
• 4.1 不确定使命参数设计
• 4.2 C2 组织结构的鲁棒性分析
• 4.2.1 C2 组织结构的鲁棒性度量
• 4.2.2 实例分析
• 4.3 C2 组织结构的鲁棒性设计方法
• 4.3.1 阶段Ⅰ：平台集粒化
• 4.3.2 阶段Ⅲ：决策分层
• 4.4 案例分析
• 4.4.1 非鲁棒性组织结构的性能
• 4.4.2 鲁棒性组织结构的性能
• 4.4.3 鲁棒性组织结构的鲁棒性度量
• 4.5 本章小结
• 第五章 C2 组织结构的适应性分析及设计方法
• 5.1 动态使命参数设计
• 5.2 结构适应性的代价
• 5.2.1 结构重构代价的计算
• 5.2.2 组织性能代价的计算
• 5.2.3 结构适应性代价的计算
• 5.3 C2 组织结构的适应性设计方法
• 5.4 案例分析
• 5.4.1 组织结构适应性的必要性
• 5.4.2 组织结构适应性的性能
• 5.5 本章小结
• 结束语
• （一） 本文的主要贡献
• （二） 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果