近年來計(jì)算機(jī)在各個(gè)行業(yè)的成功應(yīng)用極大地提高了相應(yīng)行業(yè)的工作效率，但是隨著軟件數(shù)量的日益增加,，如何使相關(guān)軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作以更有效地完成任務(wù)成了人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn),，特別是有些工作本身就需要多種軟件系統(tǒng)的相互協(xié)作。例如在軍事上,，為了跟蹤外來入侵,，需要海陸空三方面的" title="面的">面的軟件系統(tǒng)充分進(jìn)行信息共享,，美國(guó)國(guó)防部提出的聯(lián)戰(zhàn)遠(yuǎn)景2010 ^[1]把這種軟件協(xié)作發(fā)揮到了極致,，旨在使各軍種的軟件系統(tǒng)充分合作，取得對(duì)敵作戰(zhàn)的信息優(yōu)勢(shì),。而在商業(yè)方面,，新開發(fā)的軟件系統(tǒng)和已有的軟件系統(tǒng)之間也需要很好的協(xié)作來提高效率，系統(tǒng)互通性就是研究這方面的問題,。
1 系統(tǒng)互通性及其困難
1.1 定義
　　研究系統(tǒng)互通性的組織數(shù)量眾多導(dǎo)致了對(duì)系統(tǒng)互通性的定義不統(tǒng)一,，有必要介紹一下目前已有的一些比較權(quán)威的定義，而后根據(jù)本人對(duì)系統(tǒng)互通性的理解提出自己的定義,。
　　IEEE和美國(guó)國(guó)防部(DoD)都給出了多種互通性的定義,，代表性的有以下幾種：
　　·兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)交換信息和使用這些所交換信息的能力^[3]；
　　·兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)或者組件能夠在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下交換信息并且使用這些交換信息的能力^[3],；
　　·系統(tǒng),、單元或者軍隊(duì)提供服務(wù)或者從其它的系統(tǒng)、單元或者軍隊(duì)獲取服務(wù)并且利用這種服務(wù)來使他們的運(yùn)作更加有效^[4],。
　　根據(jù)已有定義,，我們可以給出系統(tǒng)互通性的另一種定義：
　　系統(tǒng)互通性是指多個(gè)系統(tǒng)之間通過交換信息來提高效率的能力,。
　　在這個(gè)定義中沒有對(duì)系統(tǒng)和信息加以限制，系統(tǒng)可以是同構(gòu)或者異構(gòu)的系統(tǒng),，可以是復(fù)雜的系統(tǒng)也可以是某一個(gè)簡(jiǎn)單的功能模塊,，而信息可以是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)也可以是遵循某種語義格式的信息，另外也沒有限制系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境,，顯然這樣的定義能夠較好的概括系統(tǒng)互通性研究的領(lǐng)域,。
1.2 困難
　　系統(tǒng)互通性的研究起步很早，但是直到現(xiàn)在仍然不能取得令人滿意的效果,，原因大致有以下幾種^[5][6]：
　　(1)新舊系統(tǒng)的兼容性：有時(shí)為了保持新舊系統(tǒng)之間的兼容性,，不得不考慮降低新系統(tǒng)之間的互通性；
　　(2)標(biāo)準(zhǔn)不一致：為了安全或者其他方面的需要,，不同組織制定的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,，降低了系統(tǒng)之間的互通性；
　　(3)即使暫時(shí)取得了良好的互通性,，但是當(dāng)需要開發(fā)新版本的系統(tǒng)時(shí),，維護(hù)這種互通性也很困難。
　　下面結(jié)合該領(lǐng)域目前的研究成果探討如何提高系統(tǒng)的互通性,。
2 系統(tǒng)互通性模型
　　目前提高系統(tǒng)互通性的研究在兩個(gè)方面,，一個(gè)是開發(fā)實(shí)踐方案，另一個(gè)則是建立相應(yīng)的模型,。迄今已提出了很多描述系統(tǒng)互通性的模型,，這些模型一般都是將系統(tǒng)互通性按照某種標(biāo)準(zhǔn)分為幾個(gè)層次，每個(gè)層次都有若干特征,。有些模型同時(shí)給出了要達(dá)到某個(gè)層次需要實(shí)施的活動(dòng),，這樣就為構(gòu)建新系統(tǒng)時(shí)考慮互通性相關(guān)問題時(shí)提供了參照。下面按照模型之間的邏輯關(guān)系來介紹一些典型的系統(tǒng)互通性模型,。
2.1 NMI模型
　　北大西洋公約組織(NATO)提出了名為NC3TA的技術(shù)體系框架為北約使用的軟件系統(tǒng)提供一個(gè)公共的技術(shù)基礎(chǔ),，制定了若干標(biāo)準(zhǔn)、體系結(jié)構(gòu)以及參考模型^[7],。NMI是NC3TA五個(gè)參考模型中為提高系統(tǒng)互通性而提出來的一種模型,，它分為以下五個(gè)層次，每一個(gè)層次又包括若干子層次：
　　(1)無數(shù)據(jù)交換" title="數(shù)據(jù)交換">數(shù)據(jù)交換 系統(tǒng)之間無物理連接,，也沒有數(shù)據(jù)交換,。
　　(2)非結(jié)構(gòu)化" title="結(jié)構(gòu)化">結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)交換 本層包括人類可理解、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換,，子層次包括：
　　·網(wǎng)絡(luò)連通性
　　·基本文本交換
　　·基本非格式化消息交換
　　(3)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)交換 本層包括人類可理解,、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換，這些數(shù)據(jù)可以被人工或者自動(dòng)處理,，但是需要人工參與,，子層次包括：
　　·增強(qiáng)的非格式化信息交換
　　·增強(qiáng)的文本交換
　　·網(wǎng)絡(luò)管理
　　·目錄服務(wù)
　　·數(shù)據(jù)對(duì)象交換
　　(4)無縫數(shù)據(jù)共享 本層包括自動(dòng)化的數(shù)據(jù)共享,，這一共享是在某個(gè)公共交換模型上實(shí)現(xiàn)的，子層次包括：
　　·格式化信息交換
　　·公共數(shù)據(jù)交換
　　·系統(tǒng)管理
　　·安全管理
　　·實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換
　　(5) 無縫信息共享 本層通過協(xié)同數(shù)據(jù)處理建立了統(tǒng)一的信息解釋,，子層次包括：
　　·公共信息交換
　　·分布式應(yīng)用
　　NMI模型關(guān)注的焦點(diǎn)集中在數(shù)據(jù)的互通性上面,，整個(gè)模型致力于如何通過把數(shù)據(jù)的交換和解釋結(jié)構(gòu)化和自動(dòng)化來增強(qiáng)系統(tǒng)的互通性。
2.2 LISI模型
　　LISI^[9](Levels of Information Systems Interoperability)是由美國(guó)國(guó)防部下屬一個(gè)研究C4ISR的工作組提出的一種系統(tǒng)互通性模型,，與NMI一樣,，LISI也根據(jù)系統(tǒng)互通性的成熟度不同分為五個(gè)層次：
　　(1)基于孤立系統(tǒng)的互通性 系統(tǒng)之間沒有物理連接，數(shù)據(jù)交換需要手工進(jìn)行,，譬如使用存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行拷貝,。
　　(2)基于可連接系統(tǒng)的互通性 在這個(gè)層次上，系統(tǒng)之間存在物理連接,，簡(jiǎn)單同構(gòu)的數(shù)據(jù)類型可以進(jìn)行交換,，但是沒有能力進(jìn)行數(shù)據(jù)的集成。
　　(3)基于功能的互通性分布式環(huán)境中基于功能的互通性,，在這個(gè)層次上能夠進(jìn)行更復(fù)雜的多媒體數(shù)據(jù)交換,，這些數(shù)據(jù)往往是異構(gòu)的，且可以從多種格式的數(shù)據(jù)集成得到,。
　　(4)基于領(lǐng)域的互通性 集成環(huán)境中基于領(lǐng)域的互通性,，使用共享且基于特定領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這個(gè)層次還支持基于集成信息的群組協(xié)同,。
　　(5)基于企業(yè)級(jí)的互通性 在通用環(huán)境中基于企業(yè)級(jí)的互通性,，在本層上的系統(tǒng)擁有一個(gè)橫跨多個(gè)領(lǐng)域的統(tǒng)一信息域，數(shù)據(jù)和應(yīng)用充分分布和共享,，各種數(shù)據(jù)有統(tǒng)一的解釋,。這也是系統(tǒng)互通性最高的級(jí)別。
　　LISI模型擴(kuò)展了系統(tǒng)互通性要衡量的屬性,，從單純的考慮數(shù)據(jù)擴(kuò)展到同時(shí)考慮程序,、應(yīng)用,、基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)(Procedure,、Applications、Infrastructure and Data：PAID)四個(gè)要素,，這些特點(diǎn)可以從上面層次的具體內(nèi)容中看到,。同時(shí)它提供了為達(dá)到某個(gè)層次而需要對(duì)這四個(gè)要素進(jìn)行定制的方法以及相應(yīng)的過程，為開發(fā)過程中對(duì)系統(tǒng)互通性的提高提供了具體的方案,。
2.3 OIM模型
　　NMI^[10]模型集中考慮數(shù)據(jù)的互通性,，LISI模型雖然同時(shí)衡量PAID四個(gè)屬性，但是它仍然局限于只是考慮技術(shù)上的互通性,，從軟件系統(tǒng)開發(fā)實(shí)施的過程來看,，除了技術(shù)層面的互通性以外,，組織操作上的互通性以及外部環(huán)境對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)互通性的影響同樣需要考慮^[9]?；谶@一考慮,，CCRP的Clark等人提出了組織互通性成熟度模型OIM(Organizational Interoperability Maturity)，考慮到與LISI的兼容性等因素,，OIM模型也分為五個(gè)級(jí)別：
　　(1)組織之間相互獨(dú)立 在這個(gè)等級(jí)上,，組織之間沒有任何溝通和互動(dòng)，這種情況常出現(xiàn)在多個(gè)組織沒有共同目標(biāo)但是有時(shí)需要交互,。
　　(2)組織之間有隨機(jī)的互動(dòng) 這個(gè)等級(jí)上只有有限的組織框架用來支持組織之間隨機(jī)的互動(dòng),，有一些規(guī)則來指出互通性的要求，但組織間的溝通仍然沒有計(jì)劃性,。
　　(3)組織之間協(xié)同工作 有相應(yīng)的框架來支持互通性,，為每個(gè)組織制定了目標(biāo)和責(zé)任，但是組織之間的界限仍然比較清晰,。
　　(4)集成化 組織有共同的目標(biāo)和評(píng)價(jià)系統(tǒng),，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的互通性有共同的理解，同時(shí)組織之間仍然有一些界限,。
(5)統(tǒng)一的組織 組織有共同的目標(biāo),、評(píng)價(jià)系統(tǒng)、知識(shí)庫等,，是充分提高系統(tǒng)互通性的理想等級(jí),。
　　OIM模型和LISI模型側(cè)重于互通性的不同層面，兩者之間存在對(duì)應(yīng)級(jí)別的一一映射關(guān)系,，在系統(tǒng)開發(fā)實(shí)施過程中充分結(jié)合兩個(gè)模型的側(cè)重點(diǎn)可以很好地提高產(chǎn)品系統(tǒng)的互通性,。
2.4 LCI模型
　　Andreas Tolk考察了上述幾種模型后，認(rèn)為提高系統(tǒng)的互通性應(yīng)該從多維度著手,，提出了LCI(Layers of Coalition Interoperability)模型^[8],。LCI模型將技術(shù)可操作性和組織可操作性結(jié)合在一個(gè)模型中，參見圖1^[9],。從圖中可以看出下面四個(gè)層次是技術(shù)互通性相關(guān)的內(nèi)容,，上面四個(gè)層次是組織互通性相關(guān)的內(nèi)容，知識(shí)/發(fā)現(xiàn)層是技術(shù)互通性到組織互通性的平滑過度,。通過提高每個(gè)層次的互通性,，可以使得整個(gè)系統(tǒng)的互通性得到最大化的提高，在提出上述結(jié)構(gòu)的同時(shí),，LCI模型在對(duì)應(yīng)的每個(gè)層次上都提出了一些需要解決的問題,，從而細(xì)化互通性的要求。

2.5 SOSI模型
　　SOSI(System of Systems Interoperability)模型是由SEI的軟件密集型系統(tǒng)集成促進(jìn)小組提出來的一種互通性模型^[6]。除了技術(shù)和組織上的互通性外,，SOSI模型還關(guān)注對(duì)系統(tǒng)互通性提高有影響的其他活動(dòng),，圖2概括了與系統(tǒng)互通性有關(guān)的活動(dòng)。

　　圖2中每一個(gè)層次對(duì)應(yīng)了一種互通性,，其中項(xiàng)目規(guī)劃互通性關(guān)注項(xiàng)目管理中的問題,，通過多個(gè)項(xiàng)目組互相同步日程和預(yù)算、共享風(fēng)險(xiǎn)管理等來提高系統(tǒng)互通性,；系統(tǒng)構(gòu)建互通性則關(guān)注構(gòu)建和維護(hù)系統(tǒng)互通性的相關(guān)技術(shù),，包括共享體系結(jié)構(gòu)元素、遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)等,；系統(tǒng)操作層次上的互通性是指在多個(gè)系統(tǒng)交互環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)的操作,，包括定義用戶對(duì)系統(tǒng)中交互信息的解釋、建立與項(xiàng)目管理者的溝通渠道等,。
　　雖然系統(tǒng)互通性模型還有很多種,，但是上面介紹的幾種模型具有典型特征，從中可以看出這些系統(tǒng)互通性模型有一定的邏輯關(guān)系,，即從前到后考慮影響系統(tǒng)互通性的因素越來越多,，上述互通性模型的邏輯關(guān)系可以用圖3表示。雖然系統(tǒng)互通性模型存在圖中所示的關(guān)系,，但是并不表示后面的模型可以完全替代前面的模型,。正如參考文獻(xiàn)^[9]所指出的，SOSI模型并不像前面的模型一樣根據(jù)互通性把系統(tǒng)分成幾個(gè)等級(jí),，所以SOSI不應(yīng)看作是其他模型的競(jìng)爭(zhēng)者,，同時(shí)SOSI模型并沒有提供其他模型的細(xì)節(jié)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)該模型的功能,，但是毫無疑問,，SOSI模型代表了提高互通性的一種方向，即提高系統(tǒng)的互通性要考慮系統(tǒng)相關(guān)的諸多方面,。譬如對(duì)SOSI模型的增強(qiáng)包括增加對(duì)系統(tǒng)外部環(huán)境等因素的考慮,，相關(guān)政策、措施和工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)都是應(yīng)該考慮的因素,。