基于HLA的器材保障物流系统仿真模型研究

摘 要：为探讨基于HLA的建模仿真技术在器材保障物流仿真领域中的应用，作者在分析器材保障物流系统运行框架的基础上，结合FEDEP模型，构建了基于HLA的器材保障物流系统仿真模型，接着研究了仿真模型中的联邦功能模型，开发了仿真联邦成员，建立了联邦体系结构模型，并对联邦运行模型中的初始化、仿真运行、仿真结束三个阶段分别进行了分析，实现高效、精确模拟器材保障物流系统的运行过程。

关键词：器材保障；物流系统；仿真模型；HLA

中图分类号：E233 文献标识码：A

0 引 言

器材保障工作涵盖了从生产、筹措、储备、保管到运输供应的多个阶段、多个环节，这使得器材保障物流系统极为复杂，而信息化的不断发展，也使得器材保障物流系统的规模越来越庞大，以往面向单一研究目的和仿真功能的物流仿真系统，已经难以满足器材保障物流系统综合性、系统性的研究需要。为了解决上述问题，本文构建了基于高层体系结构HLA（High Level Architecture）的器材保障物流系统仿真模型，充分利用HLA在分布仿真上的优势，针对复杂大系统，提高建模效率、仿真性能，改善系统之间的互操作性和代码可重用性、可扩展性，降低建模与仿真的费用[1]。

1 HLA 简介

HLA是分布交互仿真的高层体系结构，它的主要目标是允许通过联合其他仿真来实现仿真应用[2]，它考虑的不是如何由对象构建联邦成员，而是在假设已有联邦成员的情况下如何构建联邦。HLA定义了各类仿真模型的描述规范和接口规范，严格遵守这些规定是保证仿真模型具有互操作性和可重用性的基本前提[2]。

HLA主要由三部分组成：规则（Rules）、对象模型模板（OMT）和运行支撑环境RTI（Run-Time Infrastructure）接口规范说明（Interface Specification）[2]。联邦运行支撑环境RTI是HLA接口规范的具体实现，是HLA仿真的核心部件，也是HLA仿真应用程序设计和运行的基础，能为仿真提供通用的、标准的、相对独立的支撑服务，主要包括联邦管理、声明管理、对象管理、时间管理、所有权管理、数据分发管理以及支持服务7大

类[3-4]，在RTI平台之上，仿真开发者可以开发各种所需要的服务，构建自己的仿真应用。

2 器材保障物流系统概述

器材保障物流系统是从属于物流系统的一个特殊系统，它是指在一定的时间和空间里，为实现特定的保障目标而设计的相互作用、相互依赖的物流要素（或子系统）所构成的有机整体。

该系统把计划、筹措、储存、运输、信息处理等一些相对分散的活动，归纳成一个体系，由所需的器材、运输工具、仓储设施、操作人员等若干相互制约的动态要素构成具有特定功能的有机整体，并综合运用系统的理念、现代物流技术、信息技术与可视化技术，实现各物流环节的合理衔接，使得各种物流资源实现有效配置和最佳整合，满足物流空间和时间的需要，以取得最佳运作效能和实现最大的保障能力[5]。系统运行框架如图1所示。

各级器材管理机构通过信息网络实现器材业务信息的上传下达，同时与生产工厂和各级仓库之间进行器材申请与调拨等信息交互，信息汇总至筹供中心，筹供中心经过分析处理，发出调拨信息，实现器材的越级网络化保障。器材的供应渠道可以根据实际需要既可以选择部队运输，也可以依托地方的第三方物流。

3 基于HLA的器材保障物流系统仿真模型研究

3.1 基于HLA的器材保障物流系统仿真模型

联邦开发和执行过程模型FEDEP，是美国国防部建模与仿真办公室为促进基于HLA的仿真系统的开发而提出的用来开发分布式交互仿真系统的软件工程方法[2,6]。参照FEDEP模型，本文构建了基于HLA的器材保障物流系统仿真模型，如图2所示。

该模型分为三个层次，分别为：

（1）真实世界问题空间：分析器材保障物流系统，根据仿真应用目标，清晰完整地界定问题空间边界，确定问题空间的层次、规模与范围。

（2）概念模型层：研究物流系统概念模型，根据界定的问题空间，从概念上对系统包含的实体进行分析，确定其属性、功能、结构、信息等。

（3）仿真模型层：在概念模型基础上，确定仿真联邦功能，划分联邦的结构，确定联邦中主要交换的信息，描述仿真联邦的运行过程；描述成员的接口模块、执行逻辑、内部结构以及仿真中所需的数据信息，将概念性实体（或对象）以及过程转化为具体的程序。

下面重点对联邦功能模型、联邦结构模型、联邦运行模型进行设计开发研究。

3.2 仿真联邦功能模型

器材保障物流系统联邦的基本功能是对器材保障的运行过程进行仿真，评估器材保障各节点以及各级保障部门的保障能力，以此为依据，对器材保障的整体运作效能进行评估。器材保障物流系统仿真联邦功能模型如图3所示。

主要功能包括：

（1）导调控制

选择器材保障想定，根据想定，制定保障计划，设置仿真层次和仿真初始态势，生成剧情；对仿真过程、仿真速度、仿真成员进行实时控制。

（2）器材保障物流系统联邦运行

主要包括器材保障物流系统中的器材筹措、器材储存、器材供应活动以及各级指挥机构的指挥控制决策活动。

（3）可视化

以可视化方式显示器材保障运行过程，包括在储、在筹、在途三个方面，同时保存仿真过程中生成的数据，以便事后分析。

（4）仿真记录与分析

实时记录仿真数据和结果，在仿真过程中对多个保障方案进行评估分析，根据评估结果，提出优化方案。

3.3 仿真联邦结构模型

在HLA仿真联邦中，联邦成员的确定至关重要。联邦成员根据与RTT的节点进行区分，每个联邦成员与RTI之间只有唯一的节点。联邦成员可能由多个过程或者子系统组成，它可以运行于不同的计算机上，但只能通过RTI与其它联邦成员进行通信[2]。