2.1 装备需求论证系统的柔性

2.1.1 基本概念

“柔性”一词最早出现在制造领域，使用“柔性制造系统”来表示制造系统适应各种制造需求的能力。为了有效改变刚性制造系统工艺固定、设备固定、可制造产品种类单一的不利局面，适应产品需求的多样化要求，在制造领域尝试借助计算机技术建立柔性制造系统，来提高制造系统及其部件对产品多样性和系统内外部各种变化和不确定性因素的适应能力。目前，柔性已被认为是一种适应变化的能力，并广泛应用于生产、物流、决策、仿真等领域。例如，工作流柔性是指流程运行过程中解决各种意外情况的能力；供应链柔性是指以客户为中心、以知识与资源共享为手段，能够对内外市场做出快速调整的能力。在软件工程领域，柔性被定义为在外界环境的作用、刺激和驱动下，软件在保证基本特征稳定的情况下其功能能够平稳、协调变化的性质，可以帮助解决一定范围内软件需求动态变化引起的软件开发问题，其研究重点是如何通过软件系统设计解决用户需求动态变化的问题。

装备需求论证系统作为一种服务于装备需求论证业务应用的软件系统，具备软件系统柔性的一般特征，能够适应装备需求论证系统外部环境的变化，满足装备需求论证业务应用需求。为此，装备需求论证系统柔性可以定义为装备需求论证系统适应装备需求论证任务、环节、信息资源和流程动态变化的能力，即当装备需求论证任务、环节、信息资源、流程发生调整或改变时，装备需求论证系统通过调整系统的业务流程、功能组合和支持数据，满足装备需求论证任务要求和内容变化的能力。

装备需求论证以装备需求论证人员的创新思维和战略思维能力为基础，强调装备需求论证人员的智力创造，其支持系统应为一种在丰富知识资源支持下的辅助决策系统。为此，对装备需求论证系统柔性的理解可重点把握以下4个方面：

（1）面向不确定性问题。装备需求论证目标是在装备需求论证相关标准法规约束下的确定性问题，但是装备需求论证的研究过程及其信息需求是不确定性问题。装备需求论证系统柔性设计的根本出发点就是装备需求论证应用的不确定性问题。装备需求论证系统柔性应能够在一定范围内解决装备需求论证应用的不确定性问题。装备需求论证系统的柔性与不确定性问题的关系可用图2-1表示。

（2）快速适应变化。快速适应变化是装备需求论证系统柔性的具体体现，也是装备需求论证系统柔性设计研究的根本目的。由于论证对象、过程、要求及人员行为等方面的差异，装备需求论证系统往往具有多种应用模式，不同的应用模式往往需要由不同的业务过程模型及其支持软件进行支撑，大大增加了装备需求论证系统构建和维护的难度。一个具备柔性特征的装备需求论证系统应该能够满足上述应用需求变化引起的系统功能变化，快速形成支持装备需求论证应用的软件功能流程和模块。

（3）灵活重组知识。知识驱动是现代业务系统解决复杂业务问题的基本特征，也是装备需求论证系统必须具备的基本功能。面对装备需求论证研究对象和研究方法复杂程度的日益提高，装备需求论证系统不仅应具有丰富、可用的装备需求论证知识资源，还应能够围绕装备需求论证应用模式的变化快速进行知识重组，满足变化的装备需求论证业务活动知识需求。

（4）创造超预期价值。柔性系统是着眼于未来不确定性问题的解决方案，系统潜在的功能与用途远远超出了刚性系统有限范围的应用要求。当面临变化的应用需求时往往不需要调整系统的功能或重新进行系统设计与开发，从而可有效避免资源浪费，也可提升效率，为装备需求论证组织创造更大的价值。

2.1.2 主要特征

作为能够满足多种类型、多种应用需求的装备需求论证系统，其柔性可归纳为两个方面，一是系统整体的可变性，即以系统流程和信息资源的“变”化解应用需求的“变”；二是系统基本元素的不变性，即以系统基本功能模块和底层数据模型的“不变”化解应用需求的“多变”。具体包括4个方面。

1.易变性

易变性就是指用较小的代价实现装备需求论证系统形态的变化，是表征系统能否“变化”的特征。当应用需求发生变化时，系统应能够在不重新进行编码和编译的情况下，实现装备需求论证业务流程、模块功能和信息资源的重组与优化，满足装备需求论证应用模式的变化需求。例如，在进行不同论证类型的论证（发展战略需求论证、体制需求论证、规划计划需求论证、型号需求论证等）任务时，系统应允许用户通过参数的设置改变系统的功能流程，满足相应类型的论证应用需求。当进行相同类型的装备需求论证时，系统应允许用户采用由不同论证环节组成的论证流程来完成论证任务。

2.适应性

适应性是指利用装备需求论证系统的柔性可以满足应用需求变化的程度，表征了装备需求论证系统柔性的“有效度”。软件系统结构、模块功能、信息数据结构往往具有特定的形式和关系，而应用需求具有不可预测的灵活性与多变性，这是制约装备需求论证系统柔性适应性的一对矛盾。为此，必须采用合适的软件系统架构技术和程序模块化技术，在保证论证业务功能的基础上，尽可能提高装备需求论证系统的柔性适应性。例如，当同一类型论证任务采用不同的论证流程时，系统应具备对这种需求变化的适应能力。

3.平稳性

平稳性是指装备需求论证系统基于应用需求变化调整后，系统功能模块和数据模型的基本特征应保持不变，表征了装备需求论证系统组成元素在柔性变化后的有效程度。例如，在不同的应用需求中，组成论证流程的环节发生了变化，部分环节同时出现在不同的论证流程中，但是环节的数据需求及其数据格式发生了变化，应保证该环节在不同流程中能够有效工作。

4.可控性

可控性是指装备需求论证系统的柔性变化应在系统设计者的可控范围之内，即系统柔性变化是具有约束条件的相对柔性，而非“无边无际”的绝对柔性。例如，面向不同应用模式进行流程构建时应在规则的指导下进行；否则，系统可拒绝用户的柔性变化请求。

2.1.3 一般分类

不同领域不同类型的系统柔性有不同的分类方式，与具体研究对象的特征与运行规律密切相关。例如，约翰·舒卡克和科林·莫迪通过广泛的归纳总结将柔性分为操作柔性、范围柔性、反应柔性、行为柔性和状态柔性。根据供应链系统的柔性要素，将供应链柔性分为市场柔性、物流运作柔性、供应柔性、信息柔性和组织柔性等。生产制造系统的柔性分为机器柔性、人员柔性、物料运输方式柔性、选路柔性、操作柔性、扩张柔性、产量柔性、混合柔性、新产品柔性和变更柔性10类。就装备需求论证系统而言，其柔性也可以从不同的视角进行分类，主要包括以下几种。

从柔性的产生机制区分，装备需求论证系统的柔性包括外部柔性和内部柔性。外部柔性主要由装备需求论证系统外部环境或用户需求的变化引起，反映了装备需求论证系统适应外部变化的能力。内部柔性主要由装备需求论证系统内部功能模块和信息资源的变化引起，反映了装备需求论证系统内部模块的柔性及信息资源重组的能力。外部柔性是驱动系统内部柔性的动力，通过内部柔性的实现形成外部柔性能力。

从面向用户的角度区分，装备需求论证系统柔性包括方法柔性、信息柔性、流程柔性、配置柔性和任务柔性5种，其基本关系如图2-2所示。方法柔性从装备需求论证基本活动的角度，反映装备需求论证功能对基本活动所能采用方法的适应性能力；信息柔性从装备需求论证信息资源的角度，反映装备需求论证信息资源在不同应用模式中对装备需求论证基本活动及整体活动的信息支持能力；流程柔性从装备需求论证过程的角度，反映装备需求论证系统在满足不同应用需求时灵活构建流程的能力。配置柔性从软件系统物理结构的角度，反映装备需求论证系统可采用不同配置方式的能力，如集中式配置、分布式配置、多中心分布式配置等。任务柔性从装备需求论证任务类型的角度，反映装备需求论证系统可以支持的装备需求论证任务类型，如发展战略需求论证、体制需求论证、规划计划需求论证、型号需求论证和专项需求论证等。在这几种柔性中，方法柔性和信息柔性是基础，配置柔性和流程柔性是关键，任务柔性是目标。

从柔性的潜在用户区分，装备需求论证系统柔性包括面向业务人员的柔性和面向开发人员的柔性。面向业务人员的柔性主要是指在面对不同应用需求时装备需求论证系统可被业务用户修改的能力，通常可以通过论证类型的设定、论证流程的规划或相关系统参数的设置，改变装备需求论证系统的主要功能和信息资源模型，其主要对象是利用装备需求论证系统进行论证业务分析的论证人员；面向开发人员的柔性主要是指装备需求论证系统的可扩展性和二次开发能力，允许系统开发人员在出现新的需求时，能够在尽可能保持原有系统架构的基础上进行相关功能的扩展或增加，避免软件系统的从头设计和重新开发，其主要对象是装备需求论证系统的设计人员。

2.1.4 影响因素

装备需求论证系统的柔性是在有限范围内的相对柔性，是多种影响因素共同作用的必然结果。

（1）业务活动的稳定性。正处于快速成长状态的行业往往没有固定的业务模式，新的、更加成熟的业务模式层出不穷，业务的创新性远远大于业务的稳定性，支持此类业务的计算机系统往往不可能具备较强的柔性；而业务模式逐渐成熟的行业，其业务活动的目标、内容、特征和方法都形成了比较成熟的模式，表现为相对比较固定的业务组成和运行方式，所构建的计算机系统往往比较容易满足多种业务需求的计算机支持功能。因此，在进行装备需求论证系统构建时，装备需求论证业务的稳定性程度将直接影响装备需求论证系统柔性变化的能力，包括应用模式、信息结构、论证流程、论证方法等方面的变化能力。

（2）系统设计人员水平。计算机支持的业务系统本质上反映了业务系统自身的要素关系及运行规律，是系统设计人员对业务系统认知结果的计算机描述。计算机支持的业务系统适应变化的能力，与系统设计人员认知变化并清晰地描述变化的能力密切相关。对业务柔性的认识越深刻，设计出的计算机系统越有可能具有更高的柔性。提高系统设计人员认知能力的关键是缩小系统设计领域与业务领域之间的鸿沟，而在实际的系统构建中，系统设计人员往往难以完全跨越这种鸿沟，必然导致系统功能及其柔性能力大打折扣。装备需求论证系统柔性水平的高低也同样受制于系统设计人员对装备需求论证业务类型及其活动规律的认知水平。

（3）软件系统实现方案。软件技术的飞速发展促进了软件系统应用需求的实现。软件系统从集中式逐步发展到分布式，从紧耦合的绑定式逐步发展到面向服务的订购式，对于实现软件系统的功能实现和柔性配置起到了关键支撑作用，但是应用需求的不可预测性往往会使现有的信息技术及其实现方案捉襟见肘。装备需求论证系统的结构、功能实现和数据模型都制约着装备需求论证系统的柔性。如果采用合适的系统结构技术、功能模块化技术和数据共享模型，系统的柔性将大幅提高，甚至超出系统设计人员的预期柔性水平；反之，则使系统的柔性大打折扣，甚至不具备基本的柔性特征。

2.1.5 度量标准

装备需求论证系统的柔性被定义为适应变化的能力。人们对系统柔性的理解视角具有多样性，往往难以准确把握系统的柔性。为了更好地衡量装备需求论证系统的柔性，通常可从敏捷性、有效性和稳定性3个方面进行研究。

（1）敏捷性：指装备需求论证系统是否具有对装备需求论证应用需求变化做出响应的能力，是对装备需求论证系统柔性范围的界定。

（2）有效性：指装备需求论证系统对装备需求论证应用需求变化做出响应的快慢及其好坏程度，是对装备需求论证系统柔性能力大小的界定。

（3）稳定性：装备需求论证应用需求变化时，装备需求论证系统各项功能保持正常工作的能力，是对装备需求论证系统可靠性的界定。