Живой, виртуальный и конструктивный

Живое, виртуальное и конструктивное ( LVC ) моделирование — это широко используемая таксономия для классификации моделирования и моделирования (M&S). Однако классифицировать симуляцию как живую, виртуальную или конструктивную среду проблематично , поскольку между этими категориями нет четкого разделения. Степень участия человека в симуляции бесконечно варьируется, как и степень реалистичности оборудования. В классификации симуляций также отсутствует категория для симулированных людей, работающих на реальном оборудовании.

Категории

Категории LVC, определенные Министерством обороны США в Глоссарии моделирования и моделирования. следующее:

• Live — симуляция с участием реальных людей, управляющих реальными системами. Военные учения с использованием реальной техники представляют собой живую симуляцию. Они считаются симуляциями, поскольку не проводятся против живого противника.
• Виртуальный – симуляция, в которой участвуют реальные люди, управляющие смоделированными системами. Виртуальные симуляции отводят «Человеку в цикле» центральную роль, тренируя навыки управления моторикой (например, симулятор летающего самолета или танка), навыки принятия решений (например, задействование ресурсов управления огнем в действиях) или коммуникативные навыки (например, в качестве членов команда C4I ).
• Конструктивный – моделирование, в котором моделируются люди, управляющие моделируемыми системами. Реальные люди стимулируют (вносят вклад) в такое моделирование, но не участвуют в определении результатов. Конструктивное моделирование представляет собой компьютерную программу. Например, военный пользователь может ввести данные, дающие указание подразделению двигаться и поразить вражескую цель. Конструктивная симуляция определяет скорость движения, эффект от боя с противником и возможные боевые повреждения. Эти термины не следует путать с конкретными конструктивными моделями, такими как компьютерные силы (CGF), общий термин, используемый для обозначения компьютерных представлений сил в симуляциях, которые пытаются моделировать человеческое поведение. CGF — это лишь один из примеров модели, используемой в конструктивной среде. Существует множество типов конструктивных моделей, в которых моделируются люди, управляющие моделируемыми системами.

Другие связанные термины следующие:

• LVC Предприятие — общее предприятие ресурсов, в котором осуществляется деятельность LVC.
• LVC Интеграция — процесс объединения моделирования LVC с помощью подходящей технологии или протокола для использования совместимости моделирования в интегрированной среде моделирования, такой как HLA или EuroSim .
• LVC Интеграционная архитектура ( LVC-IA ) — совокупное представление основополагающих элементов предприятия LVC, включая аппаратное обеспечение , программное обеспечение , сети , базы данных и пользовательские интерфейсы , политики , соглашения, сертификаты / аккредитации и бизнес-правила . LVC-IA по своей сути является архитектурой предприятия , учитывая среду системы систем, которую она должна поддерживать. LVC-IA объединяет технологию M&S с людьми, которые нуждаются в информации, полученной посредством моделирования, и используют ее . Для этого LVC-IA обеспечивает следующее:
  • Интеграция посредством оборудования для моделирования, инструментов взаимодействия и вспомогательного персонала. См. также Корпоративная интеграция и Корпоративная архитектура . Интеграция создает сетецентрические связи для сбора, извлечения и обмена данными между действующими приборами , виртуальными симуляторами и конструктивным моделированием, а также между совместными военными и командными системами конкретных служб. Интеграция также объединяет управление данными , управление учениями , сотрудничество в учениях и обновление систем поддержки обучения.
  • Функциональная совместимость посредством общих протоколов , спецификаций , стандартов и интерфейсов для стандартизации компонентов и инструментов LVC для репетиций миссий и обучения , тестирования , приобретения , анализа , экспериментирования и логистики планирования .
  • Возможность компоновки с помощью общих и многократно используемых компонентов и инструментов, таких как корпоративный анализ после действий , адаптеры, коррелированные базы данных о местности , многоуровневая безопасность для международных игроков и требования к аппаратному и программному обеспечению.

Другие определения, используемые в обсуждениях LVC (словарь Вебстера)

1. Предприятие: проект или предприятие, которое особенно сложно, сложно или рискованно.
   • А: единица экономической организации или деятельности; особенно: коммерческая организация
   • Б: систематическая целенаправленная деятельность
2. Окружающая среда: Совокупность окружающих вещей, условий или влияний; окрестности
3. Конструировать: создавать или формировать путем объединения или расположения компонентов.
4. Компонент: Одна из частей чего-либо.

Современные и новые технологии, позволяющие использовать настоящую технологию LVC для обучения боевых ВВС («CAF»), требуют обсуждения и разработки стандартизированных определений событий CAF LVC. Используемые выше словарные термины обеспечивают прочную основу для понимания фундаментальной структуры темы LVC при ее универсальном применении к деятельности Министерства обороны. Описанные ниже термины и варианты использования являются ориентиром для доктрины, которая использует эти термины для устранения любых недоразумений. В следующем параграфе эти термины используются для построения глобального представления и будут подробно объяснены в оставшейся части документа. Суммируя:

Обучение и эксплуатационные испытания проводятся путем совместного использования трех отдельных конструкций (живых, симуляторов и вспомогательных), которые, в свою очередь, состоят из нескольких компонентов, позволяющих готовить, тестировать и / или тренировать бойцов в своих соответствующих дисциплинах. LVC Enterprise, компонент конструкции Live, представляет собой совокупность персонала, аппаратного и программного обеспечения, которая позволяет бойцам комбинировать три исторически несопоставимые среды (живую, виртуальную и конструктивную) для повышения производительности в своей боевой роли.

Центральное значение для функционально точного понимания приведенного выше абзаца имеет практическое знание определений среды, представленных ниже для ясности:

• Живая среда (L)*: бойцы используют операционную систему своих дисциплин в реальном приложении.
• Виртуальная среда (V)*: бойцы используют полевые тренажеры или тренажеры.
• Конструктивная среда (C)*: Силы, генерируемые компьютером (CGF), используемые для увеличения и ускорения размножения Разработка живых и/или виртуальных сценариев.

Среды (L, V и C) сами по себе, как правило, хорошо понятны и универсально применимы к широкому спектру дисциплин, таких как медицина, правоохранительные органы или военные операции. На примере медицины живая среда может представлять собой врача, выполняющего СЛР пациенту в критической ситуации в реальном мире. В этом же контексте виртуальная среда будет включать врача, практикующего СЛР на тренировочном манекене, а конструктивная среда — это программное обеспечение внутри тренировочной манекены, которое управляет ее поведением. В качестве второго примера рассмотрим обучение пилотов-истребителей или эксплуатационные испытания. Живая среда — это пилот, управляющий боевым самолетом. Виртуальная среда будет включать в себя того же пилота, управляющего симулятором. Конструктивная среда включает в себя сети, компьютерные силы, оружейные серверы и т. д., которые позволяют живой и виртуальной средам соединяться и взаимодействовать. Несмотря на очевидные преимущества вторичного и третичного обучения, важно понимать, что объединение одной или нескольких сред с целью повышения производительности в реальном мире является единственной причиной, по которой была создана концепция LVC. Однако, когда речь идет о конкретных действиях или программах, предназначенных для интеграции сред внутри предприятия, использование и применение терминов сильно различаются в разных министерствах обороны. Следовательно, слова, которые конкретно описывают, как будет осуществляться будущее обучение или эксплуатационные испытания, также требуют стандартизации. Лучше всего это описать, если отойти от технической терминологии и подумать о том, как люди на самом деле готовятся к своим конкретным боевым обязанностям. На практике люди готовятся к своей роли в одном из трех Конструктов: вживую (с реальными боевыми инструментами), в каком-либо симуляторе или другими вспомогательными способами (тесты, обучение, компьютерное обучение и т. д.). Действия в каждой из Конструкций далее разбиваются на Компоненты, которые определяют различные способы выполнения работы или достижения целей обучения. Три конструкции описаны ниже:

Живая конструкция

Live — одна из трёх конструкций, представляющих людей, управляющих операционной системой своих дисциплин. Примерами оперативной системы могут быть танк, военно-морской корабль, самолет или, в конечном итоге, даже развернутый хирургический госпиталь. Далее следуют три компонента Live Construct.

• Live vs. Live: Традиционное обучение Live vs. Live является компонентом Live Construct и происходит, когда операционные системы Live взаимодействуют друг с другом, увеличивая сложность сценария (кстати, именно так осуществляется и настоящий бой; что делает этот компонент наиболее полным иммерсивная форма боевой подготовки, доступная сегодня)
• LC: Live, Constructive — это компонент Live Construct, посредством которого CGF вводятся в операционные системы Live в двунаправленной, интегрированной, безопасной, динамически адаптируемой сети для повышения сложности сценария.
• LVC: Live, Virtual and Constructive (LVC) — это компонент Live Construct, посредством которого виртуальные объекты и CGF вводятся в живые операционные системы в интегрированной, безопасной, динамически адаптируемой сети для повышения сложности сценария.

Симулятор Конструкт

Симуляторная конструкция представляет собой комбинацию виртуального и конструктивного (VC) и состоит из людей, управляющих смоделированными устройствами вместо живых операционных систем. Конструкция симулятора состоит из трех компонентов:

• Локально объединенный в сеть набор идентичных симуляторов, типичных для данной среды (автономные симуляторы).
• Сетевой набор разрозненных симуляторов (Distributed Mission Operations (DMO))
• Локальный сетевой анклав с замкнутым контуром, состоящий из нескольких устройств-симуляторов для поддержки высококачественного тестирования, тактики и повышения квалификации (HET3).

Вспомогательная конструкция

Является ли третья конструкция, отличная от Live или Simulator, при которой обучение осуществляется с помощью множества компонентов (не комплексных)

• Компьютерное обучение
• Самообучение
• Платформа поручил ученым

Используя приведенные выше определения, в следующей таблице представлено графическое представление того, как термины соотносятся в контексте обучения или эксплуатационных испытаний CAF:

Используя приведенный выше рисунок в качестве руководства, становится ясно, что деятельность LVC — это использование виртуальной и конструктивной сред для повышения сложности сценариев для живой среды — и не более того. Система LVC должна иметь двунаправленную, адаптируемую, специальную и безопасную систему связи между средой Live и средой VC. Самое главное, что LVC, используемый в качестве глагола, представляет собой интегрированное взаимодействие трех сред с всегда присутствующей средой Live. Например, событие Simulator Construct VC должно называться иначе, чем LVC (например, Distributed Mission Operations (DMO)). В отсутствие среды Live LVC и LC не существуют, что делает использование термина LVC совершенно неуместным в качестве дескриптора.

Поскольку LVC Enterprise относится к программе обучения, направления усилий LVC справедливо определяются как «сотрудничество усилий OSD, HAF, MAJCOM, Joint и Coalition в направлении технологически обоснованного и финансово ответственного пути обучения для обеспечения боевой готовности». «Направления усилий» в этом случае не будут включать программы и разработку Simulator Construct, а будут ограничены Construct, включающим LVC Enterprise. Другой общий термин, «Выполнение LVC», тогда будет означать «обучение готовности, проводимое с использованием интеграции виртуальных и конструктивных ресурсов для дополнения сценариев оперативной системы и результатов задач миссии». Аналогично, LVC-Operational Training (в контексте подготовки истребителей CAF) или «LVC-OT» — это инструменты и усилия, необходимые для интеграции живых, виртуальных и конструктивных систем миссий, когда это необходимо, для адаптации надежных и экономически эффективных методов оперативной подготовки. и/или Тест.

Неправильно используемые и посторонние термины

Чтобы обеспечить ясность обсуждений и исключить недопонимание, при разговоре в контексте LVC следует использовать только термины из этого документа для описания сред, конструкций и компонентов. Такие слова, как «синтетический» и «цифровой», следует заменить на «Конструктивный» или «Виртуальный». Кроме того, системы встроенного обучения (ET), определяемые как локализованные или автономные системы Live/Constructive (например, на F-22 или F-35), не следует путать с системами LVC или называть их.

История

Архитектура моделирования LVC Диаграмма Венна

Частота использования архитектур моделирования

До 1990 года сфера МиМ отличалась фрагментацией и ограниченной координацией деятельности ключевых сообществ. Признавая эти недостатки, Конгресс поручил Министерству обороны (DoD) «...создать офис совместной программы моделирования на уровне Офиса министра обороны (OSD) для координации политики моделирования, установления стандартов и протоколов совместимости, чтобы продвигать моделирование в военных ведомствах, а также устанавливать руководящие принципы и цели для координации [sic] моделирования, военных игр и обучения». (см. отчет сенатского комитета по авторизации, 91 финансовый год, законопроект об ассигнованиях Министерства обороны, SR101-521, стр. 154–155, 11 октября 1990 г.) В соответствии с этим направлением было создано Управление оборонного моделирования и моделирования (DMSO), а вскоре после этого многие министерства обороны Компоненты обозначают организации и/или контактные лица для облегчения координации деятельности по МиО внутри и между сообществами. На протяжении более десяти лет конечной целью Министерства обороны в M&S является создание LVC-IA для быстрой сборки моделей и симуляций, которые создают операционную систему. действующая среда LVC для обучения, разработки доктрины и тактики, формулирования оперативных планов и оценки боевых ситуаций. Общее использование этих сред LVC будет способствовать более тесному взаимодействию между операторами и сообществами, занимающимися приобретением. Эти среды M&S будут построены из компонуемых компонентов, взаимодействующих через интегрированную архитектуру. Надежные возможности M&S позволяют Министерству обороны эффективно решать оперативные и вспомогательные задачи в рамках разнообразной деятельности военных служб, боевых командований и агентств.

Количество доступных архитектур со временем увеличилось. Тенденции M&S показывают, что, как только вокруг архитектуры развивается сообщество пользователей, эта архитектура, скорее всего, будет использоваться независимо от новых архитектурных разработок. Тенденции M&S также указывают на то, что лишь немногие архитектуры (если вообще вообще будут) будут выведены из эксплуатации по мере появления новых. Когда создается новая архитектура для замены одного или нескольких существующих наборов, вероятным результатом будет добавление еще одной архитектуры к доступному набору. По мере того, как со временем увеличивается количество событий со смешанной архитектурой, увеличивается и проблема межархитектурной коммуникации.

M&S добилась значительного прогресса в предоставлении пользователям возможности связывать критически важные ресурсы посредством распределенных архитектур.

В середине 1980-х годов SIMNET стала первой успешной реализацией крупномасштабной сети симуляторов, работающих в режиме реального времени, для обучения команд и репетиций миссий в военных операциях. Первым успехом программы SIMNET стала демонстрация того, что географически распределенные системы моделирования могут поддерживать распределенное обучение, взаимодействуя друг с другом через сетевые соединения.

Протокол моделирования на совокупном уровне (ALSP) расширил преимущества распределенного моделирования на сообщество, занимающееся обучением на уровне сил, так что различные симуляции на совокупном уровне могли взаимодействовать для обеспечения опыта на уровне театра военных действий для обучения боевого штаба. ALSP поддерживает развивающуюся «конфедерацию моделей» с 1992 года, состоящую из набора инфраструктурного программного обеспечения и протоколов как для межмодельной связи через общий интерфейс, так и для продвижения во времени с использованием консервативного алгоритма на основе Чанди-Мисры.

Примерно в то же время протокол SIMNET развился и превратился в стандарт распределенного интерактивного моделирования (DIS). DIS позволял увеличенному количеству типов моделирования взаимодействовать в распределенных событиях, но в первую очередь был ориентирован на сообщество обучающих на уровне платформы. DIS предоставил стандарт открытого сетевого протокола для связи симуляций военных игр на уровне платформы в реальном времени.

В середине 1990-х годов Управление оборонного моделирования и моделирования (DMSO) спонсировало инициативу «Архитектура высокого уровня » (HLA). Разработанная для поддержки и замены DIS и ALSP, были начаты исследования по созданию прототипа инфраструктуры, способной поддерживать эти два разных приложения. Цель заключалась в том, чтобы объединить лучшие функции DIS и ALSP в единую архитектуру, которая могла бы также поддерживать использование в сообществах по анализу и сбору данных, продолжая при этом поддерживать обучающие приложения.

Сообщество тестировщиков Министерства обороны начало разработку альтернативных архитектур, основываясь на своем понимании, что HLA обеспечивает неприемлемую производительность и включает ограничения по надежности. Сообщество испытательных полигонов в реальном времени приступило к разработке архитектуры обеспечения тестирования и обучения (TENA), чтобы обеспечить высокопроизводительный сервис с малой задержкой в ​​приложениях жесткого реального времени, связанных с интеграцией действующих активов в настройки испытательного полигона. TENA через свою общую инфраструктуру, включая промежуточное программное обеспечение TENA и другие дополнительные архитектурные компоненты, такие как репозиторий TENA, архив логических диапазонов и другие утилиты и инструменты TENA, обеспечивает реализацию архитектуры и программного обеспечения, а также возможности, необходимые для быстрого и экономичного обеспечения взаимозаменяемости. среди систем стрельбища, объектов и симуляций.

Аналогичным образом, армия США приступила к разработке общей архитектуры инструментов обучения (CTIA), чтобы связать большое количество действующих средств, требующих относительно узко ограниченного набора данных, для целей предоставления обзоров после действий (AAR) на армейских учебных полигонах в поддержку масштабных учений.

Другие усилия, которые усложняют пространство архитектуры LVC, включают пакеты универсального взаимозаменяемого программного обеспечения, такие как OSAMS. или КОНДОР разрабатывается и распространяется коммерческими поставщиками.

По состоянию на 2010 год все архитектуры Министерства обороны остаются в эксплуатации, за исключением SIMNET. Из оставшихся архитектур: CTIA, DIS, HLA, ALSP и TENA, некоторые из них находятся в начале и продолжают использоваться (например, CTIA, TENA), в то время как у других наблюдается сокращение пользовательской базы (например, ALSP). Каждая из архитектур обеспечивает приемлемый уровень возможностей в тех областях, где они были приняты. Однако федерации на базе DIS, HLA, TENA и CTIA по своей сути несовместимы друг с другом. когда моделирование основано на различных архитектурах, необходимо предпринять дополнительные шаги для обеспечения эффективной связи между всеми приложениями. Эти дополнительные шаги, обычно включающие промежуточные шлюзы или мосты между различными архитектурами, могут привести к увеличению риска, сложности, стоимости, уровня усилий и времени на подготовку. Дополнительные проблемы выходят за рамки реализации отдельных событий моделирования. Например, возможность повторного использования вспомогательных моделей, персонала (опыта) и приложений в разных протоколах ограничена. Ограниченная совместимость между различными протоколами создает значительный и ненужный барьер для интеграции живого, виртуального и конструктивного моделирования.

Проблемы

Текущее состояние совместимости LVC хрупко и подвержено нескольким повторяющимся проблемам, которые необходимо решать (часто заново) всякий раз, когда живые, виртуальные или конструктивные системы моделирования должны быть компонентами в событии моделирования со смешанной архитектурой. Некоторые из сопутствующих проблем проистекают из ограничений возможностей системы моделирования и других несовместимостей между системами. Другие типы проблем возникают из-за общей неспособности предоставить структуру, которая обеспечивает более полную совместимость на семантическом уровне между разрозненными системами. Функциональная совместимость, интеграция и компонуемость были определены как наиболее сложные с технической точки зрения аспекты LVC-IA, по крайней мере, с 1996 года. Исследование эффективности моделирования и симуляции в процессе приобретения систем вооружения также выявили культурные и управленческие проблемы. По определению LVC-IA — это социотехническая система , техническая система, которая напрямую взаимодействует с людьми. В следующей таблице указаны проблемы 1996 года, связанные с техническими, культурными и управленческими аспектами. Кроме того, включены проблемы или пробелы, обнаруженные в исследовании 2009 года. Таблица показывает, что между проблемами 1996 года и проблемами 2009 года мало различий.

Тип	Вызовы 1996 года	Вызовы 2009 года
Технический	Совместимость Данные Описание Наличие Безопасность и конфиденциальность данных M&S на основе физики Аппаратные и программные ограничения Переменное разрешение	Совместимость Обнаружение данных Безопасность Репрезентативные, составные и проверенные модели Мониторинг и устойчивость неисправностей Фильтры точности, масштаба и разрешения
Культурный	Процесс приобретения Стимулы для использования M&S Персонал M&S (обучение и доступ) Принятие M&S	Инструменты процесса Сообщества практиков Обучение и сотрудничество персонала Инфраструктура
Управленческий	Руководство Управления министра обороны Право собственности на данные и модели ВВ&А Процесс финансирования Использование модели системы	Управление, политика стандартов Посредничество данных и моделей ВВ&А Постоянное финансирование Эффективное использование и лучшие практики

Подходы к решению

Архитектура Циглера для моделирования и симуляции

M&S в процессе JCID

Виртуальная или конструктивная модель обычно фокусируется на точности или точности представляемого элемента. Живое моделирование по определению представляет собой высочайшую точность, поскольку оно является реальностью. Но симуляция быстро становится более сложной, когда она создается из различных живых, виртуальных и конструктивных элементов или наборов симуляций с различными сетевыми протоколами, где каждая симуляция состоит из набора живых, виртуальных и конструктивных элементов. Моделирование LVC представляет собой социотехническую систему, основанную на взаимодействии людей и технологий в моделировании. Пользователи представляют заинтересованные стороны из сообществ, занимающихся приобретением, анализом, тестированием, обучением, планированием и экспериментированием. M&S происходит на протяжении всего жизненного цикла системы развития интеграции совместных возможностей (JCID). См. рисунок «M&S в процессе JCID». LVC-IA также считается системой сверхбольшого масштаба (ULS) из-за ее использования широким кругом заинтересованных сторон с противоречивыми потребностями и постоянно развивающейся конструкции из разнородных частей. По определению, люди — это не просто пользователи, а элементы моделирования LVC.

В ходе разработки различных сред LVC-IA возникли попытки понять основополагающие элементы интеграции, компоновки и взаимодействия. По состоянию на 2010 год наше понимание этих трех элементов все еще развивается, так же как продолжает развиваться разработка программного обеспечения. Рассмотрите архитектуру программного обеспечения; Как концепция она была впервые выявлена ​​в исследовательской работе Эдсгера Дейкстры в 1968 году и Дэвида Парнаса в начале 1970-х годов. Область архитектуры программного обеспечения была принята ISO лишь недавно, в 2007 году, как ISO/IEC 42010:2007. Интеграция обычно описывается с использованием методов архитектурных и программных шаблонов. Функциональные элементы интеграции можно понять благодаря универсальности моделей интеграции, например, посредничество (внутрикоммуникация) и федерация (межкоммуникация); процесс, синхронизация данных и шаблоны параллелизма .

LVC-IA зависит от атрибутов совместимости и компонуемости, причем не только от технических аспектов, но также от социальных и культурных аспектов. Существуют социотехнические проблемы, а также проблемы системы ULS, связанные с этими функциями. Примером культурного аспекта является проблема валидности композиции. В ULS чрезвычайно сложно контролировать все интерфейсы для обеспечения корректной композиции. Перед парадигмами VV&A стоит задача определить уровень приемлемой достоверности.

Совместимость

Изучение совместимости касается методологий взаимодействия различных систем, распределенных по сетевой системе. Андреас Толк представил Уровни концептуальной модели взаимодействия (LCIM), которая определила семь уровней взаимодействия между участвующими системами в качестве метода описания технической совместимости и сложности взаимодействия.

Бернарда Зейглера Теория моделирования и симуляции охватывает три основных уровня совместимости:

• Прагматичный
• Семантический
• Синтаксический

Прагматический уровень фокусируется на интерпретации сообщений получателем в контексте приложения относительно намерений отправителя. Семантический уровень касается определений и атрибутов терминов, а также того, как они комбинируются для придания сообщениям общего значения. Синтаксический уровень фокусируется на структуре сообщений и соблюдении правил, управляющих этой структурой. Концепция лингвистической совместимости поддерживает среду одновременного тестирования на нескольких уровнях.

LCIM связывает нижние уровни с проблемами взаимодействия моделирования, а верхние уровни связаны с проблемами повторного использования и композиции моделей. Они заключают, что «системы моделирования основаны на моделях, их предположениях и ограничениях. Если две системы моделирования объединены, эти предположения и ограничения должны быть согласованы соответствующим образом, чтобы обеспечить значимые результаты». Это говорит о том, что уровни функциональной совместимости, определенные в области МиО, могут служить ориентирами для обсуждения обмена информацией в целом.

Архитектура Zeigler предоставляет язык описания архитектуры или концептуальную модель, в которой можно обсуждать M&S. LCIM предоставляет концептуальную модель как средство обсуждения интеграции, взаимодействия и компонуемости. Три лингвистических элемента связывают LCIM с концептуальной моделью Циглера. Архитектурная и структурная сложность — это область исследований в теории систем, целью которой является измерение связности и связи , и она основана на метриках, обычно используемых в проектах разработки программного обеспечения. Зейглер, Ким и Прехофер представляют теорию моделирования и симуляции, которая обеспечивает концептуальную основу и связанный с ней вычислительный подход к методологическим проблемам M&S. Структура предоставляет набор сущностей и отношений между сущностями, которые, по сути, представляют онтологию предметной области M&S.

Компонуемость

Петти и Вайзель сформулировал текущее рабочее определение: «Компонуемость — это способность выбирать и собирать компоненты моделирования в различных комбинациях в системы моделирования для удовлетворения конкретных требований пользователя». Требуется как техническое взаимодействие, так и взаимодействие с пользователем, что свидетельствует о задействовании социотехнической системы. Возможность пользователя получать доступ к данным или моделям является важным фактором при рассмотрении показателей компонуемости. Если у пользователя нет доступа к репозиторию моделей, агрегирование моделей становится проблематичным.

В разделе «Улучшение компоновки моделей и моделирования Министерства обороны » факторы, связанные с возможностью обеспечения компоновки, следующие:

• Сложность моделируемой системы. Размер (сложность) среды M&S.
• Сложность цели для контекста, в котором будет использоваться составной M&S. Гибкость исследования, расширяемость.
• Сила лежащей в основе науки и техники, включая стандарты.
• Человеческие соображения, такие как качество управления, наличие общей общности интересов, а также навыки и знания рабочей силы.

Tolk представил альтернативный взгляд на компоновку, уделяя больше внимания необходимости концептуального согласования:

Сообщество M&S достаточно хорошо понимает функциональную совместимость как возможность обмениваться информацией и использовать данные, которыми обмениваются в принимающей системе. Функциональная совместимость может быть встроена в систему или услугу после определения и реализации. ...

Компонуемость отличается от совместимости. Компонуемость — это последовательное представление истины во всех участвующих системах. Он расширяет идеи совместимости, добавляя прагматический уровень, чтобы охватить то, что происходит внутри принимающей системы на основе полученной информации. В отличие от интероперабельности, компонуемость не может быть встроена в систему постфактум. Возможность компоновки часто требует значительных изменений в моделировании.

Другими словами: принадлежащие собственности концепции, если они моделируются более чем в одной участвующей системе, должны представлять одну и ту же истину. Составляемым системам не разрешается получать разные ответы на один и тот же вопрос в обеих системах. Требование последовательного представления истины заменяет требование осмысленного использования полученной информации, известной благодаря совместимости.

LVC требует интеграции, взаимодействия и компонуемости.

Пейдж и др. предложить определить интегрируемость, противоречащую физическим/техническим областям связей между системами, которые включают аппаратное и встроенное ПО, протоколы, сети и т. д., интероперабельность, конкурирующую с программным обеспечением, и детали реализации взаимодействия; это включает обмен элементами данных через интерфейсы, использование промежуточного программного обеспечения, сопоставление с общими моделями обмена информацией и т. д., а также возможность компоновки, борющуюся с согласованием проблем на уровне моделирования. Как запечатлено, среди прочего, Толком: Успешное взаимодействие решений компонентов LVC требует интегрируемости инфраструктур, совместимости систем и компонуемости моделей . Архитектуры LVC должны комплексно рассматривать все три аспекта в рамках хорошо согласованных системных подходов.

Экономические драйверы

Чтобы получить максимальную отдачу от своих инвестиций, Министерству обороны необходимо управлять своими программами M&S, используя подход корпоративного типа. Это включает в себя как выявление пробелов в возможностях M&S, которые являются общими для всего предприятия, так и предоставление стартовых денег для финансирования проектов, которые имеют широко применимые результаты, а также проведение инвестиций в M&S во всем Департаменте систематическим и прозрачным образом. В частности, «Процессы управления моделями, симуляциями и данными, которые… способствуют экономически эффективной и эффективной разработке систем и возможностей M&S…». такие, которые цитируются в заявлении о видении, требуют комплексных инвестиционных стратегий и процессов, передовых методов M&S Департамента. Управление инвестициями M&S требует показателей как для количественной оценки масштабов потенциальных инвестиций, так и для выявления и понимания всего спектра выгод, получаемых в результате этих инвестиций. В настоящее время не существует последовательного руководства по такой практике.

LVC Континуум

Затраты на разработку и использование, связанные с LVC, можно резюмировать следующим образом:

• Живой - относительно высокая стоимость, поскольку требует больших затрат человеческих ресурсов и материальных средств и не особенно повторяема.
• Виртуальный - относительно средняя стоимость, поскольку требует меньше человеческих ресурсов и материальных средств , возможно повторное использование, а повторяемость умеренная.
• Конструктивный - относительно низкая стоимость, поскольку он требует наименьших затрат человеческих ресурсов и материалов , высокий уровень повторного использования и высокая повторяемость.

Напротив, точность M&S самая высокая в Live, ниже в Virtual и самая низкая в Constructive. Таким образом, политика Министерства обороны представляет собой смешанное использование LVC на протяжении жизненного цикла военных закупок , также известного как LVC Continuum . На рисунке LVC Continuum справа процесс JCIDS связан с относительным использованием LVC на протяжении жизненного цикла военных закупок .

См. также

• Сбор данных на основе моделирования