航空装备采办信息化建设的反馈动态复杂性分析

2015-07-05王振华赵元立滕克难

中国管理信息化 2015年1期

关键词：基模流率复杂性

王振华，赵元立，滕克难

（海军航空工程学院，山东烟台 264001）

航空装备采办信息化建设的反馈动态复杂性分析

王振华，赵元立，滕克难

（海军航空工程学院，山东烟台 264001）

在对航空装备采办信息化建设进行系统分析的基础上，利用系统动力学流率基本入树建模法,构建了整个建设系统的反馈结构模型。运用极小基模生成集法对模型中的反馈环进行了基模分析，提出了相应的管理策略，以期为航空装备采办信息化建设提供有效的理论指导。

采办信息化；反馈动态复杂性；基模

随着军事斗争装备准备不断深化，数字化设计和制造的航空装备陆续列装部队。由于航空装备全寿命管理中的“建用分离”现象严重影响着航空装备的“两成两力”建设，所以，加快航空装备采办信息化建设，联通航空装备全寿命过程的上下游环节，势在必行。然而，航空装备采办信息化建设是一项长期、复杂的系统工程，涉及人才、资金、技术、基础设施、政策法规、标准规范等诸多要素，且要素之间存在复杂的反馈因果互动关系，使建设系统呈现出反馈动态复杂性，增加了难度［1-2］。因此，为深入了解其内部结构和反馈机制，把握其内部动态规律，对航空装备采办信息化建设过程中的反馈动态复杂性进行剖析很有必要。

系统动力学是复杂性科学的重要分支，对于复杂性问题研究具有独到的见解，它着眼于复杂系统内部的组织结构、物质流动、信息流动以及它们所形成的反馈结构，通过研究系统中的不同要素之间的作用和反馈，进而揭示系统的整体涌现性和动态复杂性［3-4］。因此，本文运用系统动力学反馈动态复杂性分析技术对航空装备采办信息化建设系统进行分析和研究，从中获得航空装备采办信息化建设政策和管理方针的启示，以期为航空装备采办信息化建设提供借鉴和参考。

1 航空装备采办信息化建设的系统分析

1.1 航空装备采办信息化建设内涵和外延

航空装备采办信息化是整个装备采办领域信息革命的一个重要组成部分，是指在总部统一规划和组织下，在航空装备的立项论证、方案设计、研制生产、使用维修直至退役的全寿命过程中，依托国家和国防信息基础设施，广泛利用信息技术和开发信息资源，实现采办业务流程再造，从而提高航空装备采办的效益和全寿命管理水平的过程。

从不同的角度，航空装备采办信息化建设的外延可以有不同的划分涵盖方法，见表1。

1.2 航空装备采办信息化建设的特点

从系统的角度讲，航空装备采办信息化建设是一个由诸多要素相互作用、相互依赖结合而成的具有特定功能的有机动态系统，主要有以下特点：

（1）涉及范围的全局性。航空装备采办信息化是由一系列子系统构成的一个有机整体，涉及航空装备的全寿命过程，连接国家、地方与军队的诸多部门，各子系统之间既相互渗透又相互促进，它们共同构成了航空装备采办信息化的整体。因此，任何一个部门或单位都无法独立完成航空装备采办信息化，必须在统一领导、全面规划和整体推进下才能完成。

表1 航空装备采办信息化建设的外延划分

（2）动态复杂性。航空装备采办信息化建设涉及变量众多，层次结构复杂，不仅系统内部因素之间存在着纵横复杂的反馈关系，而且系统和环境之间也进行着物质流、能量流和信息流的相互交换和相互作用，整个建设系统在内外部动力的作用下按照一定规律不断地发展和演化。

（3）相互耦合性。航空装备采办信息化建设中的要素与要素之间存在着相互影响、相互作用的耦合关系，同时航空装备采办信息化建设系统与航空装备保障系统、指挥自动化系统等也存在着耦合作用关系。

（4）时滞性。航空装备采办信息化建设系统的因和果在时间上和空间上的分离，产生信息流和物质流等的时滞效应，从而形成复杂的特性和行为。如人才的成长需要一个过程，这个过程存在时间延滞。

（5）非线性。由于时间延滞、动态反馈及相互耦合等作用的影响，航空装备采办信息化建设内外部的种种关系在数量上和程度上表现出种种非线性关系，使得系统具有反直观的动态特性。

2 航空装备采办信息化建设的流率基本入树模型

2.1 流率基本入树建模法

南昌大学贾仁安教授及其研究小组于1998年创立流率基本入树建模法。该方法以还原论的思想为指导，将图论中生成树理论应用于动态复杂系统的反馈结构分析。此方法把所研究的整个系统按研究目的划分为若干个子系统，然后设定每个子系统内部的流位、流率、辅助变量，抓住系统反馈结构变量中最基本的流率变量，用一组以流率变量为根的树模型来刻画系统内各变量之间的因果关系，最后通过引入嵌运算构建系统网络存量流量图［5］。

2.2 流率基本入树模型

本文按照航空装备采办信息化构成的体系要素划分航空装备采办信息化建设的外延，选取航空装备采办信息化规划管理水平、航空装备采办信息化人才数量、航空装备采办信息化资金投入额、航空装备采办信息资源总量、信息技术应用水平、航空装备采办信息化环境建设水平、航空装备采办信息化建设水平等6个变量作为刻画整个动态系统的典型代表［6］，分别确定6个流位流率对。

（1）航空装备采办信息化人才数量流位L1（t）（个），对应流率航空装备采办信息化人才数量变化量R1（t）（个/年）。

（2）航空装备采办信息化资金投入额流位L2（t）（亿元），对应流率航空装备采办信息化资金投入额变化量R2（t）（亿元/年）。

（3）航空装备采办信息资源总量流位L3（t）（TB），对应流率航空装备采办信息资源总量变化量R3（t）（TB/年）。

（4）航空装备采办信息化信息技术应用水平流位L4（t）（无量纲），对应流率航空装备采办信息化信息技术应用水平变化量R4（t）（无量纲）。

（5）航空装备采办信息化环境建设水平流位L5（t）（无量纲），对应流率航空装备采办信息化环境建设水平变化量R5（t）（无量纲）。

（6）航空装备采办信息化建设水平流位L6（t）（无量纲），对应流率航空装备采办信息化建设水平变化量R6（t）（无量纲）。

综上所述，航空装备采办信息化建设系统的流位流率系为：｛（R1（t），R1（t）），（R2（t），R2（t）），（L3（t），R3（t）），（R4（t），R4（t）），（R5（t），R5（t）），（R6（t），R6（t））｝。

根据流位变量控制流率变量的作用原理，可以得到航空装备采办信息化建设系统流位变量控制流率变量的定性分析二部分图［7］，如图1所示。

图1 定性分析二部分图

通过流位变量控制流率变量的作用分析，设计辅助变量得到系统的流率基本入树模型，如图2～图7所示。

图2 航空装备采办信息化人才数量简化流率基本树

图3 航空装备采办信息化资金投入额简化流率基本树

图4 航空装备采办信息资源总量简化流率基本树

图5 航空装备采办信息化信息技术应用水平简化流率基本树

图6 航空装备采办信息化环境建设水平简化流率基本树

图7 航空装备采办信息化建设水平简化流率基本树

3 基模反馈动态分析

3.1 极小基模生成集

系统极小基模能够反映整体系统的基本结构，是有效研究系统反馈动态复杂性的工具。通过极小基模分析，可以从中找到制约或促进航空装备采办信息化建设的“杠杆作用点”，得出相应的管理方针［8］。根据极小基模生成集法［9-10］，计算出航空装备采办信息化建设的极小反馈基模如下：

二阶极小基模：｛G15（t），G25（t），G56（t）｝；

三阶极小基模：｛G356（t），G456（t）｝。

至此，所有入树均参与极小基模的生成，求得最终的极小基模集为｛G15（t），G25（t），G56（t），G356（t），G456（t）｝。

3.2 基模分析

3.2.1 二阶极小基模分析

3个二阶极小基模流图如图8所示。

基模G15（t），G25（t）为含二阶正反馈环的二阶极小基模，反映了人才数量、资金投入的力度与信息化环境建设之间的相互促进关系。启示是：①积极构建良好的采办信息化环境，可以为培养造就采办信息化人才奠定基础；②充分发挥采办信息化人才的作用，能够更好地促进采办信息化环境建设水平的提高；③加大资金的投入力度，为改善采办信息化环境提供物质保证；④要保持采办信息化环境建设水平的持续提升，就需要逐步加大资金的投入。

基模G56（t）为含二阶负反馈环的二阶极小基模，一方面，采办信息化环境建设水平的提升，推动了采办信息化建设水平的提高；另一方面，随着采办信息化建设水平的提高，建设的需求减低，会制约采办信息化环境的建设。启示：在航空装备采办信息化建设之初，要顶层规划好，过程中不断进行动态评估，把准打赢信息化战争对航空装备采办的需求，才能稳步推进采办信息化建设进程。

图8 二阶极小基模流图

3.2.2 三阶极小基模分析

两个三阶极小基模流图如图9所示。

三阶极小基模G356（t），G456（t）都是在二阶极小基模G56（t）的基础上增加了一条不断增强的反馈环构成，反映了采办信息化环境越好，采办信息资源开发就越多，采办信息化信息技术应用水平就越高。同时，随着采办信息化水平的提高，建设需求降低，会制约各建设要素的增长。启示：在做好航空装备采办信息化建设的规划管理工作的前提下，积极完善各项政策法规和标准规范，积极更新信息化基础设施，为采办信息资源的开发和信息技术的应用提供环境支撑。