4.4.5 武器装备体系动态演化实施准则

武器装备体系动态演化的具体实施是在不停止作战活动、不中断作战流程的情况下，将正在运行的作战流程从源模式动态迁移切换到目标模式下继续执行。在武器装备体系动态演化实施后，新的体系流程模型要满足新的作战需求。在武器装备体系流程源模式基础上，当执行作战流程动态迁移切换时，有以下几个步骤：

（1）构建武器装备体系对抗作战流程的目标模式，暂停当前运行的作战流程实例，获取各个成员节点以及运行流程已执行活动的相关状态。

（2）判定运行的作战流程是否可迁移，并且确定运行的作战流程迁移切换到新的流程模式以后的目标状态是否有效。此时不仅要判断作战流程已执行的活动是否能够在目标模式下重现，并且要确定相应活动的相关数据依赖关系是否可以继承，并且相关状态可以延续使用，若该作战流程可迁移可切换，还需进一步确定迁移切换后的目标状态是否有效。

（3）利用状态回滚（state rollback）或延迟迁移（delayed migration）技术，确定作战流程新目标模式下，从哪一个活动开始恢复执行，并保证数据依赖关系稳态的继承性，若运行流程实例不可迁移不可切换，则在源模式下恢复执行该流程。

上述是武器装备体系流程动态重构的过程，在此过程中，如果在控制流上不能保持弱终止性、恰当终止性和无死活动，在数据流上不能避免数据缺失、数据冗余和数据丢失等错误，并且无法保持数据依赖关系的一致性，就会出现作战活动乱序、状态混乱、指令中断等新的错误，或者流程死锁或流程异常终止等现象。

在将运行的作战流程由源模式在线动态地迁移切换到目标模式时，需要将该流程在源模式下的执行状态映射到目标模式，对于一个尚未执行流程的目标模式而言，确定某一状态映射所获得的目标状态是否有效（valid）是一个不可判定问题[18]。在运行流程迁移切换过程中，有效状态可以保证流程能够继续执行，从而能够在有限时间内到达目标流程下的一个有效状态。上述结论表明，目前尚无法直接验证运行流程迁移切换的正确性。但是并不是运行流程的动态迁移切换无法实施，当前的解决方式是为运行流程迁移切换的正确性找到一些充分条件，从而利用这些充分条件来判断运行流程是否可以迁移。将运行流程迁移切换的正确性定义作为检验该流程可迁移性的源准则，而将源准则的充分条件作为检验运行流程可迁移性的目标准则，形成了运行流程的可迁移性准则（migratability criteria）[11]。

1．作战运行流程可迁移性准则1

在武器装备体系运行流程的动态迁移切换过程中，从数据流的角度，源模式中已执行活动之间的数据依赖关系在流程迁移切换到目标模式之后应保持这种数据依赖关系，因此得出以下的可迁移性准则。

可迁移性准则4.1：运行流程的源模式和目标模式分别为N_s，N_t，在源模式N_s下某一正在执行流程的已执行活动序列δ_s=t₁t₂…t_n、参数集合V_s={v₁，v₂，…，v_n}、活动集合T_s={t₁，t₂，…，t_n}、参数依赖关系RD和活动数据依赖关系RT，动态迁移切换到目标模式N_t的活动序列、参数依赖关系和活动数据依赖关系，若δ_t的数据依赖关系满足：①∀v_i，v_j∈（V_s∩V_t），；②∀t_i，t_j∈，则该运行流程在数据依赖关系上是可迁移可切换的。

准则4.1要求在运行流程迁移切换时需要保持数据依赖关系，因此有：

（1）如果运行流程源模式N_s存在参数v_j依赖于参数v_i，即v_iRDv_j，并且参数v_i和v_j在目标模式N_t中重现，则在目标模式N_t中同样有参数v_j依赖于参数v_i，即v_iRDv_j；

（2）如果运行流程源模式N_s存在活动t_j数据依赖于活动t_i，即t_iRTt_j，并且活动t_i和t_j在目标模式N_t中重现，则在目标模式N_t中活动t_j同样数据依赖于活动t_i，即t_iRTt_j。

也就是说，如果运行流程源模式首先t_i使用（生产）参数v_i，t_j再使用（生产）数据v_j，其中v_i和v_j是相互依赖的参数，则在目标模式中，在使用（生产）数据v_i之前，不能使用（生产）数据v_j。如图4.10（a）中有aRDb和t₁RTt₂，则图4.10（b）中同样有aRDb和t₁RTt₂。准则4.1保证运行流程源模式和目标模式在数据依赖关系上的一致性，在实施武器装备体系运行流程动态迁移切换时，不会产生数据缺失、数据丢失、数据冗余及相关依赖关系上的错误。

可迁移性准则4.1要求保持运行流程源模式和目标模式相关的参数依赖关系以及活动数据依赖关系的一致性。源模式和目标模式相关的参数依赖关系以及活动数据依赖关系可以采用矩阵的形式来表示。

设WF_CPN的节点集N=P_c∪P_d∪T为{n₁，…，n_m+n+r}，活动集合{t₁，t₂，…，t_n}，参数集合V={v₁，v₂，…，v_n}，则有如下矩阵：

（1）节点之间的直接依赖关系矩阵为

DirNM=(x_ij),0≤i,j≤n

其中：

（2）节点之间的依赖关系矩阵为

NM=(x_ij),0≤i,j≤n

其中：

（3）直接参数依赖关系矩阵为

DirAPM=(x_ij),0≤i,j≤n

其中：

（4）参数依赖关系矩阵为

APM=(x_ij),0≤i,j≤n

其中：

（5）活动间数据依赖关系矩阵为

ADM=(x_ij),0≤i,j≤n

其中：

通过WF_CPN模型可以直接建立节点之间的直接依赖关系矩阵和直接参数依赖关系矩阵，而节点之间的依赖关系矩阵、参数依赖关系矩阵和活动数据依赖关系矩阵需要从这两个矩阵中求取。通过对比分析上述矩阵可以判断运行流程在数据流上是否可迁移可切换。

2．作战运行流程可迁移性准则2

在运行流程动态迁移切换的过程中，可能会在流程模式中删除一些活动，此时活动的参数也会被删除。同时也可能会在目标模式增加（或替换）一些活动，活动所属的参数也会被引入到目标模式中，这样源模式中的参数可能在目标模式中出现，但这些参数属于新增加的活动，从而形成了源模式和目标模式参数的非重复性复现的现象。例如在图4.11中，从源模式到目标模式的动态演化首先删除活动t₂和t₃，然后再增加t₅和t₆。源模式N_s中δ_s=t₁t₂t₃t₄，在t₂和t₃中有参数b依赖于参数a，而t₃数据依赖于t₂；目标模式N_t中δ_t=t₁t₅t₆t₄，参数b和参数a分别是t₅和t₆的输入参数，参数b和参数a不相关，t₅和t₆之间也不存在数据依赖关系。

从准则4.1来看，运行流程源模式和目标模式参数的非重复性复现并没有被考虑到。参数的非重复性复现是指参数在目标模式中所属的活动，并不是源模式中该参数所属的活动。如图4.11（a）的源模式N_s有δ_s=t₁t₂t₃t₄，其中aRDb和t₂RTt₃，参数a和b分别是t₂的输入和输出参数；图4.11（b）的目标模式N_t中δ_t=t₁t₅t₆t₄，有aRDc和bRDd，a和b分别是t₅和t₆的输入参数。准则4.1下存在这种情况时，运行流程是不可迁移不可切换的。为了使这种情况下运行流程可迁移可切换，这里给出准则4.2。

可迁移性准则4.2：运行流程的源模式和目标模式分别为N_s、N_t，在源模式N_s下某一正在执行流程的已执行活动序列δ_s=t₁t₂…t_n、参数集合V_s={v₁，v₂，…，v_n}、活动集合T_s={t₁，t₂，…，t_n}、参数依赖关系RD的传递闭包和活动数据依赖关系RT的传递闭包，其动态迁移切换到目标模式N_t的活动序列、参数依赖关系R′D的传递闭包和活动数据依赖关系R′T的传递闭包（其中_tδ=δ_s↑T_t，表示δ_s到T_t的投影，即去掉δ_s中不属于集合T_t中的活动，而δ_s中剩余活动的相对顺序保持不变），若δ_t的数据依赖关系满足：①，则该运行流程在数据依赖关系上是可迁移的。

准则4.2中，当运行流程源模式到目标模式的参数依赖关系和活动数据依赖关系的传递性得到保证时，则运行流程可迁移可切换。依据准则4.2，图4.11（b）有和，所以该运行流程可迁移可切换，从而保证了源模式到目标模式参数的非重复性复现。这里需要计算参数依赖传递闭包和活动数据依赖传递闭包。

3．作战运行流程可迁移性准则3

从WF_CPN模型的动态运行规则上看，引起控制流/数据流的冲突而产生死锁的两个原因是：数据流之间形成循环依赖关系，数据流和控制流之间形成循环依赖关系。在武器装备体系动态演化过程中，要消除因为数据依赖关系的改变引起控制流/数据流交叉依赖关系而引发新错误的原因，运行流程的源模式和目标模式必须遵循WF_CPN模型的约束及其动态运行规则，以满足数据流和控制流的动态合理性、源状态的继承性和目标状态的有效性要求，因此得到可迁移性准则4.3。

可迁移性准则4.3：运行流程的源模式和目标模式分别为N_s，N_t，在源模式N_s下某一正在执行的流程的已执行活动序列δ_s=t₁t₂…t_n、参数集合V_s={v₁，v₂，…，v_n}、活动集合T_s={t₁，t₂，…，t_n}，其动态迁移切换到目标模式N_t的活动序列、参数依赖关系R′D的传递闭包和活动数据依赖关系R′T的传递闭包（其中tδ=δ_s↑T_t），如果和（其中，为空活动或者为目标模式下可发生的活动）、参数依赖关系传递闭包和活动数据依赖关系传递闭包，若δ_t的数据依赖和控制依赖关系满足：①=；②M₀[t₀t₁t₂…t_m＞M_t，则该运行流程是可迁移可切换的，M_t即为目标状态。

要证明准则4.3保证运行流程在动态迁移切换过程中不会因数据流/控制流的冲突而产生死锁，并且迁移切换后的目标状态是有效的，则需证明：

（1）准则4.3不会引起数据依赖关系错误；

（2）准则4.3确保控制流/数据流依赖关系不会产生冲突，而导致运行流程产生死锁。

证明：

（1）不会引起数据依赖关系错误。由于t′′∩δ_t=∅，因此，不存在重复的活动，同时由于，表明运行流程从源模式迁移切换到目标模式下已执行活动的参数依赖关系、活动数据依赖关系及其传递闭包，与目标模式下其他活动的参数依赖关系、活动的参数依赖关系及其传递闭包是相互独立的，因此不会引起数据依赖关系错误的发生。

（2）确保控制流/数据流依赖关系不会产生冲突，而导致运行流程产生死锁。控制流/数据流依赖关系产生冲突主要发生在流程分支的增加。由于M₀[t₀t₁t₂…t_m＞M_t，则从初始状态开始经过m步，对于每一步Y_i是使能的，并且其绑定是有效的，同时该步对应的活动t_i可引发，在所有的m步发生后，其标识变为M_t，根据WF_CPN网中的动态运行规则，M_t是有效的。证毕。

准则4.3保证运行流程在发生迁移切换时数据流/控制流的一致性，如图4.12（a）的源模式中有aRDb∧t₂RTt₃，演化为图4.12（b）模式后有aRDb∧t₂RTt₃、cRDd∧t₄RTt₅、λ=t₄t₅、δ_t=t₁t₂t₃和，同时G（t₄）＜b＞和G（t₅）＜b＞为真，所以M_s[t₄t₅＞M_t，因此该运行流程可迁移可切换。

准则4.1保证运行流程在源模式和目标模式中的数据依赖关系的一致性，不会产生数据缺失、数据丢失、数据冗余及其依赖关系的错误；准则4.2从数据流的角度，进一步保证了数据流在源模式和目标模式上参数的非重复性复现的可迁移可切换性；准则4.3则从数据流和控制流相结合的角度，保证运行流程从源模式到目标模式可迁移可切换的一致性、合理性和正确性。