基于系統(tǒng)動力學的數(shù)據監(jiān)護模型仿真研究

1、基于系統(tǒng)動力學的數(shù)據監(jiān)護模型仿真研究摘要：本文基于系統(tǒng)動力學原理分析數(shù)據監(jiān)護的運行機制，以尋求較優(yōu)的數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)結構與功能。采用系 統(tǒng)動力學方法，剖析數(shù)據監(jiān)護的構成因素、影響因素及其相互關系，揭示數(shù)據監(jiān)護的運行機制。從國家與組織支持 力度、組織策劃能力、發(fā)展障礙、服務能力4個方面提出數(shù)據監(jiān)護能力提升策略與建議。關鍵詞：數(shù)據監(jiān)護；系統(tǒng)動力學；數(shù)據質量；數(shù)據服務；開放存取目前傳統(tǒng)機構知識庫數(shù)據服務不到位，基金委員 會、出版商與科研機構以數(shù)據政策形式要求科研人員 共享數(shù)據以實現(xiàn)數(shù)據增值。數(shù)據監(jiān)護作為一個新興研 究領域應運而生，是圍繞數(shù)據生命周期而展開活動以 確保其有用性、完整性、可靠性與真實性。數(shù)據

2、監(jiān)護改 變了傳統(tǒng)數(shù)據私有的觀念，打破信息壁壘，能夠實現(xiàn)數(shù) 據有效交流與共享，提升數(shù)據價值，并加速科研進程。 數(shù)據監(jiān)護過程包括：策劃一元數(shù)據創(chuàng)建一數(shù)據評估與 選擇一數(shù)據攝取一數(shù)據維護一數(shù)據存儲一數(shù)據訪問、 利用和再利用一數(shù)據轉換1o國外學者目于2001年開始研究數(shù)據監(jiān)護，以英美為 首的機構或社區(qū)聯(lián)盟已從數(shù)據監(jiān)護試點項目轉向實踐 應用，在教育培訓、政策制定、標準開發(fā)、平臺構建等方 面成效顯著。數(shù)據監(jiān)護研究主要涉及四大主題：概念與 模型、關鍵活動（數(shù)據共享、訪問和再利用）、基礎設施 （信息化基礎設施、學術團隊、協(xié)作機制、發(fā)展規(guī)劃、 數(shù)據政策、標準及規(guī)范）、相關責任機構（檔案館、學 術型圖書館、機構知

3、識庫與數(shù)據中心）3。國內學者4于2011年開始研究數(shù)據監(jiān)護。近幾年， 國內學者在借鑒國外研究成果的基礎上，研究內容逐 漸由引進介紹、理論研究及經驗總結與啟示等理論研 究轉向平臺建設、教育培訓等實踐研究，主要分布在5 個方面5，即數(shù)據監(jiān)護對圖書館的影響E、國外數(shù)據監(jiān) 護職業(yè)發(fā)展與教育8勺、國外數(shù)據監(jiān)護研究綜述10-11、 國外研究成果和實踐經驗借鑒12 及數(shù)據監(jiān)護與知識 庫13結合研究?？傮w上來看，我國數(shù)據監(jiān)護研究還處 于起步階段。從研究方法上看，國內外學者目前大都從定性角 度研究數(shù)據監(jiān)護，鮮有結合具體理論模型，以量化的方 式從數(shù)據監(jiān)護的影響因素及其相互關系的角度進行研 究。數(shù)據監(jiān)護是一個具有信

4、息反饋功能的復雜系統(tǒng)，其 本身包括哪些構成要素及主要影響因素，各要素之間 如何牽動與聯(lián)動，如何實現(xiàn)資源優(yōu)化配置來尋求較優(yōu) 數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)結構與功能，都尚未有定論。為解決以上問題，需要摸清數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)運行機 制。本文以系統(tǒng)動力學為研究視角，將數(shù)據監(jiān)護過程視 為一個系統(tǒng)，通過剖析數(shù)據監(jiān)護的影響因素及各因素 間的因果關系，采用Vensim PLE 7.3.4版本軟件作為可 視化建模工具。通過主體與影響因素分析、模型邊界與 基本條件假設、因果關系分析、系統(tǒng)流圖繪制、關鍵變 量函數(shù)式的確定等步驟來構建數(shù)據監(jiān)護模型；通過變 量函數(shù)與初始條件設定、模型有效性檢驗、既定參數(shù)下 的仿真結果分析、多因素敏感性分析等

5、步驟來仿真模 型，以量化方式呈現(xiàn)模型參數(shù)對模型輸出的影響程度 來尋求較優(yōu)系統(tǒng)結構與功能。1數(shù)據監(jiān)護與系統(tǒng)動力學1.1數(shù)據監(jiān)護數(shù)據監(jiān)護（data curation或digital curation）是對數(shù) 字化科研數(shù)據整個生命周期進行維護、保存與增值的 活動1415o數(shù)據監(jiān)護中“數(shù)據”專指科研數(shù)據，科研數(shù) 據伴隨著科學研究而產生，科研數(shù)據的類型分為觀測 數(shù)據、實驗數(shù)據、仿真數(shù)據與派生數(shù)據1617o數(shù)據監(jiān)護 活動3個關鍵環(huán)節(jié)或重要活動包括數(shù)據共享、開放存取 與數(shù)據再利用18，其系統(tǒng)包括組織架構、數(shù)字對象管 理、技術與基礎設施三大部分19o1.2系統(tǒng)動力學系統(tǒng)動力學（system dynamics，

6、SD）是利用系統(tǒng) 科學理論和計算機仿真來研究系統(tǒng)反饋結構與行為的 一門科學。它是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學科，也 是一門認識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題的綜合性交叉學 科；是系統(tǒng)科學與管理科學的一個分支，跨越自然科學 與社會科學20o系統(tǒng)動力學方法適合于研究綜合交叉 學科的系統(tǒng)反饋結構與行為、理論與仿真結合方面21。 系統(tǒng)動力學的5種基本方法包括系統(tǒng)框圖、因果關系 圖、系統(tǒng)流圖、方程及仿真平臺22。1.3基于系統(tǒng)動力學研究數(shù)據監(jiān)護可行性數(shù)據監(jiān)護是一個由眾多因素構成的復雜的、具有 多重信息反饋的非線性系統(tǒng)，各因素相互作用決定了系 統(tǒng)結構及系統(tǒng)最終輸出，協(xié)調好系統(tǒng)內部各種資源以尋 求較優(yōu)系統(tǒng)結構與行為

7、。因此，數(shù)據監(jiān)護的運行機制研 究需要利用系統(tǒng)論知識與原理來分析影響因素間相互 關系，以及擬合敏感因素影響效果及其變化趨勢。系統(tǒng)動力學模型能夠清晰地描述研究對象的復 雜關系及多要素間相互關系的動態(tài)屬性。這是對結構 描述和變化趨勢的模擬，適合研究復雜系統(tǒng)動態(tài)變化 的問題。另外，系統(tǒng)動力學屬于定性與定量相結合的方 法，可以用來處理復雜系統(tǒng)問題以及分析系統(tǒng)中非線性 因素的作用機制，以尋求較優(yōu)的系統(tǒng)結構。根據系統(tǒng)動 力學方法的用途，系統(tǒng)動力學方法具備處理非線性問 題、信息反饋、時間滯延、動態(tài)性復雜的能力，這些與 數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)內部運行機制問題相吻合,從動態(tài)與系統(tǒng) 的視角分析數(shù)據監(jiān)護影響因素的作用效果具有其

8、可行 性。鑒于此，筆者嘗試將系統(tǒng)動力學知識引入數(shù)據監(jiān)護 研究，通過構建系統(tǒng)模型來仿真模擬數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)的 影響因素、作用效果及整體服務能力（數(shù)據監(jiān)護效應） 的變化趨勢，為數(shù)據利益相關者配置數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)提 供參考與借鑒。2數(shù)據監(jiān)護的系統(tǒng)動力學框架分析2.1數(shù)據監(jiān)護的主體分析根據數(shù)據認證標準DSA（Data Seal of Approval）23 與數(shù)據監(jiān)護協(xié)作模型24，數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)涉及3個利益 相關者，即數(shù)據作者、數(shù)據用戶與數(shù)據監(jiān)護人員。數(shù)據 作者負責科研數(shù)據創(chuàng)建質量，數(shù)據監(jiān)護人員負責數(shù)據 存儲質量，數(shù)據用戶負責數(shù)據使用質量。因此，數(shù)據監(jiān) 護系統(tǒng)的作用主體包括數(shù)據作者、數(shù)據用戶與數(shù)據監(jiān) 護人員。從

9、數(shù)據監(jiān)護協(xié)作模型（見圖1）可以看出，數(shù)據監(jiān)護 系統(tǒng)是由工具、政策與技能及數(shù)據利益相關者構成的 統(tǒng)一體。數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)正常運行需要數(shù)據用戶、數(shù)據作 者及數(shù)據監(jiān)護人員協(xié)同工作，利用政策與機制明確利益 相關者的職責與義務，作用主體在數(shù)據監(jiān)護中的角色與 職責如下。（1）數(shù)據作者。數(shù)據作者負責科研數(shù)據質量。數(shù) 據作者根據標準與政策將數(shù)據及元數(shù)據存儲到數(shù)據知 識庫中。數(shù)據作者的工作包括數(shù)據文件與相關元數(shù)據 提供、文件格式轉換、協(xié)同工作、數(shù)據共享、數(shù)據使用 跟蹤等。（2）數(shù)據監(jiān)護人員。數(shù)據監(jiān)護人員負責數(shù)據存儲 質量。數(shù)據監(jiān)護人員遵守標準、法律規(guī)定、合同、政策 條例，承擔數(shù)據評估、處理、存檔、發(fā)布、長期保存使

10、命，利用技術基礎設施來促進數(shù)據發(fā)現(xiàn)、利用與引用， 保障數(shù)據與元數(shù)據的完整性、真實性與有效性。因此， 數(shù)據監(jiān)護人員承擔服務可持續(xù)性、數(shù)據安全性、數(shù)據可 見性、技術適用性、數(shù)據長期有效性的任務。（3）數(shù)據用戶。數(shù)據用戶負責數(shù)據使用質量，遵 守數(shù)據政策、法規(guī)、訪問許可與準則來訪問與再利用 數(shù)據。數(shù)據用戶的職責包括數(shù)據引用、使用協(xié)議許可遵 守、衍生物鏈接提供等方面。數(shù)據作者提供數(shù)據文件與相關元數(shù)據轉換文件格式為非專有格式跟蹤數(shù)據使用情況（下載、引用等）d通過社交網站共享數(shù)據共享引用推薦與引文數(shù)據與科研人員協(xié)同工作數(shù)據監(jiān)護協(xié)作模型數(shù)據知識庫合作使用開 丁發(fā)需求數(shù)據監(jiān)護人員了解數(shù)據監(jiān)護要求管理與共享數(shù)據o

11、確保數(shù)據長期可訪問性與有效性口制定政策與管理基礎設施培養(yǎng)數(shù)據監(jiān)護人才數(shù)據監(jiān)護職業(yè)教育化數(shù)據用戶工具平臺軟件元數(shù)據模式標識符模式可控詞表數(shù)據監(jiān)護工具政策關于數(shù)據存儲、使用與保存政策關于元數(shù)據字段、文件格式與監(jiān)護工作流的建議（標準）監(jiān)護人員與學科專家合作模型與標準技能組合圖書館實踐、經驗與技術數(shù)據管理實踐團隊之間交流與協(xié)同工作能力數(shù)據描述與文檔化的技能時間管理引用 識別 檢索 瀏覽 共享 全文檢索下載 書簽 再利用 7圖1數(shù)據監(jiān)護協(xié)作模型2.2數(shù)據監(jiān)護的影響因素分析在明確數(shù)據監(jiān)護作用主體的基礎上，要確定數(shù)據 監(jiān)護影響因素，為數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)動力學模型的構建奠 定基礎。數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)動力學模型使用變量“數(shù)

12、據監(jiān) 護效應”代表數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)的整體能力25o根據機構數(shù)字資產評估工具（assessing institutional digital assets，AIDA）26、可信數(shù)字知識庫屬性與責 任（Trusted Digital Repositories： Attributes and Responsibilities）27研究報告、可信數(shù)字知識庫審計 與認證：標準與清單（the Trustworthy Repositories Audit & Certification： Criteria and Checklist）28，提 煉出數(shù)據監(jiān)護的影響因素。其關鍵影響因素包括數(shù)據 管理、組織架構與技術

13、基礎設施三大部分。組織架構 是數(shù)據監(jiān)護實現(xiàn)與可持續(xù)發(fā)展的基礎，數(shù)字對象管理 是數(shù)據監(jiān)護工作的重心和目標，而技術基礎設施則為 數(shù)據監(jiān)護提供保障，三大部分的具體指標相互聯(lián)系，形 成不可分割的有機整體。數(shù)據管理包括科研協(xié)助、質量控制與訪問管理等 內容?？蒲袇f(xié)助涉及數(shù)據管理計劃的板塊與數(shù)據記錄 收集工具提供、在線數(shù)據處理與分析、在線幫助與指 導等；質量控制包括驗證機制、內容真實性與完整性審 核、存檔信息包創(chuàng)建、描述信息的獲取、描述元數(shù)據獲 取與創(chuàng)建等方面；訪問管理涉及用戶權限管理、出版物 與衍生出版物統(tǒng)計與跟蹤、政策與存儲協(xié)議的一致性、 對象副本傳播的管理等方面。組織架構涉及資源配置、組織規(guī)劃與政策標

14、準執(zhí) 行等內容。其中資源配置包括在崗員工技能與經驗要 求、合理員工配置、財務狀況說明、資金來源說明等；組 織規(guī)劃涉及財務計劃、業(yè)務計劃、應急與繼任計劃、員 工職業(yè)發(fā)展規(guī)劃、人才培養(yǎng)計劃等；政策標準執(zhí)行包 括遵守可持續(xù)性服務規(guī)定、免責聲明、存儲協(xié)議、創(chuàng)作 共用許可、附加許可、數(shù)據收集、存儲、更新與訪問控制 政策等。技術基礎設施包括系統(tǒng)功能、技術標準匹配與風 險管理等內容。系統(tǒng)功能包括元數(shù)據管理（保存、導出 與控制）、數(shù)據管理（檢索、瀏覽、在線處理與分析、發(fā) 現(xiàn)、關聯(lián)等）、數(shù)據跟蹤、安全保障、支持與幫助等方 面；技術與標準匹配包括軟硬件匹配、技術與標準匹 配、標準與政策的一致性、技術與流程適用性、

15、技術與 服務適用性；風險管理包括離線備份、風險分析、服務 持續(xù)性分析、技術退化的應對策略、安全需求分析、員 工安全責任明確等方面。3數(shù)據監(jiān)護的系統(tǒng)動力學模型構建3.1模型邊界的界定與基本假設3.1.1模型邊界的界定系統(tǒng)框圖描述系統(tǒng)與組成部分之間關系及重要變 量與有關變量之間的關系，用于系統(tǒng)分析與系統(tǒng)結構分析的初步階段，有助于明確系統(tǒng)邊界。本文的研究內容 主要針對單個數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)，不考慮數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)之 間的互操作與相互影響。由數(shù)據監(jiān)護的影響因素分析 結果可得，數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)主要包括組織架構、數(shù)據管 理、技術基礎設施三大要素模塊，這三大要素模塊彼 此相互作用與影響，共同決定數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)輸出。系統(tǒng) 邊

16、界及影響要素見圖2。圖2數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)框圖質量控制訪問管理政策標準執(zhí)行3.1.2模型的基本假設鑒于社會系統(tǒng)的復雜性，無法將系統(tǒng)的所有要素都 考慮，為了限定數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)研究范圍和確定系統(tǒng)關鍵 因素，系統(tǒng)模型的基本假設如下。假設1：模型中將輔助變量“數(shù)據監(jiān)護效應”定義 為受系統(tǒng)模型中眾多因素影響的結果，或為系統(tǒng)模型 的輸出，或為數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)整體能力。假設2：模型中輔助變量“數(shù)據監(jiān)護效應”主要受 組織架構能力、數(shù)據管理能力與技術基礎設施能力三 大要素影響，技術基礎設施影響作用較大，整個系統(tǒng)的 因變量與自變量的相互作用關系符合柯布-道格拉斯生 產函數(shù)。假設3：組織架構能力、數(shù)據管理能力、技術基礎 設施能

17、力三大要素的初始值為20、最大值為100,狀態(tài) 變量的取值范圍為0, 100，根據生產函數(shù)中要素產出 最大值的計算，輔助變量“數(shù)據監(jiān)護效應”的取值范圍 為0, 127。假設4：當數(shù)據監(jiān)護效應大于80時，領導支持、投資 力度降低到日常維護費用或政策支持費用水平,而數(shù)據 質量維持在較高水平；當數(shù)據監(jiān)護效應小于80時，領導 支持、投資力度與數(shù)據質量隨著數(shù)據監(jiān)護效應提升而 增長。假設5：國家與機構政策支持數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)構建及 發(fā)展，每年以最低標準來支持數(shù)據監(jiān)護發(fā)展，從而促進 數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)平穩(wěn)發(fā)展。不考慮政策重大變動及其他 非正常情況所導致的系統(tǒng)崩潰情形。假設6：系統(tǒng)重點考慮數(shù)據監(jiān)護人員的作用，數(shù)據 用戶

18、與數(shù)據作者對數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)產生間接影響，數(shù)據 用戶與數(shù)據作者都具有較高的數(shù)據素養(yǎng)與共同目標。假設7：服務持續(xù)性、數(shù)據質量、環(huán)境依賴性、數(shù)據 安全隨著數(shù)據監(jiān)護整體能力取值范圍不同，相應設定 條件有所不同，也就是說，數(shù)據監(jiān)護整體能力決定了服 務持續(xù)性、數(shù)據質量、環(huán)境依賴性與數(shù)據安全的水平。3.2因果關系分析因果關系圖又稱為因果回路圖，是一種定性描述系 統(tǒng)變量之間關系的工具。數(shù)據管理、組織架構、技術基 礎設施是影響數(shù)據監(jiān)護的關鍵模塊。其中數(shù)據管理模 塊是數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)的關鍵，包括數(shù)據質量控制、科研協(xié) 助與訪問管理等方面；組織架構模塊是數(shù)據監(jiān)護的前 提，主要指資源配置效率、組織規(guī)劃能力與政策標準執(zhí) 行程度

19、等方面；技術基礎設施是數(shù)據監(jiān)護的基礎，包括 技術與標準匹配、系統(tǒng)功能與風險管理等方面。從數(shù)據管理能力的因果關系（見圖3）來看，數(shù)據 管理能力有利于提升數(shù)據監(jiān)護效應。正反饋回路：數(shù)據 管理能力一數(shù)據監(jiān)護效應一數(shù)據質量一質量控制一數(shù) 據管理能力。數(shù)據管理能力正向影響數(shù)據監(jiān)護效應，數(shù) 據監(jiān)護效應正向影響數(shù)據質量高低，長期來看，數(shù)據質 量高低影響質量控制，質量控制與科研協(xié)助正向影響 數(shù)據管理能力。負反饋回路：數(shù)據管理能力一數(shù)據安 全一開放存取一訪問管理水平一數(shù)據管理能力。數(shù)據 管理能力與數(shù)據安全為正向關系，數(shù)據安全與權益保 護負向影響開放存取，開放存取與訪問管理水平是正向 關系，而訪問管理水平正向影響

20、數(shù)據管理能力。權益保護從組織架構能力的因果關系（見圖4）來看，組織 架構能力是關于數(shù)據監(jiān)護的準備與前提。正反饋回路： 組織架構能力一數(shù)據監(jiān)護效應一組織領導支持一資源 配置效率一組織架構能力。組織架構能力正向影響數(shù) 據監(jiān)護效應，數(shù)據監(jiān)護效應、組織服務要求與組織領導 支持是正向關系，組織領導支持提升資源配置效率， 資源配置效率與組織規(guī)劃能力正向影響組織架構能 力。負反饋回路：組織架構能力一環(huán)境依賴性一組織聯(lián) 盟一政策標準一致性一政策標準執(zhí)行程度一組織架構 能力。組織架構能力與環(huán)境依賴性是負向關系，環(huán)境依 賴性與政策支持正向影響組織聯(lián)盟，資源限制與組織 聯(lián)盟是負向關系，組織聯(lián)盟影響政策標準一致性，政

21、 策標準一致性與技術壁壘影響政策標準執(zhí)行程度，最 終影響組織架構能力。權益保護技術壁壘政策標準一致性環(huán)境依賴性數(shù)據監(jiān)護效應資源配置效率組織規(guī)劃能力組織領導支持組織架構能力組織服務要求圖4組織架構能力的因果關系圖政策標準 執(zhí)行程度組織聯(lián)盟y 資源限制 政策支持政策支持圖5政策支持圖5技術基礎設施能力的因果關系圖從技術基礎設施能力的因果關系（見圖5）來看， 技術基礎設施是數(shù)據監(jiān)護的基礎保障。正反饋回路：技 術基礎設施能力一數(shù)據監(jiān)護效應一投資力度一技術更 新一技術與標準匹配一技術基礎設施能力。技術基礎 設施能力正向影響數(shù)據監(jiān)護效應，數(shù)據監(jiān)護效應、政策 支持與投資力度是正向關系，投資力度影響技術更新，

22、技術更新正向影響技術與標準匹配，技術標準匹配與 系統(tǒng)功能正向影響技術基礎設施能力。負反饋回路：技 術基礎設施能力一服務持續(xù)性一風險管理難度一技術 基礎設施能力。技術基礎設施能力與服務持續(xù)性是正 向關系，服務持續(xù)性、技術退化與防災能力影響風險管 理難度，風險管理難度負向影響技術基礎設施能力。從3張因果關系圖看出，數(shù)據對象管理能力、技術 基礎設施能力、組織框架能力是影響數(shù)據監(jiān)護效應的 關鍵因素，借助因果關系圖對其影響機理進行詳細分 析。數(shù)據管理能力主要由質量控制、科研協(xié)助與訪問管 理水平三方面影響；組織架構能力主要由組織規(guī)劃能 力、資源配置效率、政策標準執(zhí)行程度三方面影響；技 術基礎設施能力主要由

23、系統(tǒng)功能、技術與標準匹配及 風險管理難度三方面影響。3.3系統(tǒng)流圖構建在因果關系圖的基礎上，數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)動力模型 分為組織架構、數(shù)據管理、技術基礎設施三大子模塊。 數(shù)據監(jiān)護的系統(tǒng)模型中包括3個水平變量、6個速率變 量、17個輔助變量及10個常量，其中3個水平變量包括 數(shù)據管理能力、組織架構能力、技術基礎設施能力，6 個速率變量包括數(shù)據管理能力增強、數(shù)據管理能力減 弱、組織架構能力增強、組織架構能力減弱、技術基礎 設施能力增強、技術基礎設施能力減弱，17個輔助變 量包括數(shù)據監(jiān)護效應、開放存取、技術與標準匹配、技 術更新、投資力度、政策標準執(zhí)行程度、數(shù)據安全、數(shù) 據質量、服務持續(xù)性、環(huán)境依賴性、組

24、織領導支持、訪 問管理水平、組織聯(lián)盟、質量控制、資源配置效率、風 險管理難度、政策標準一致性，10個常量包括系統(tǒng)功 能、組織服務要求、政策支持、資源限制、防災能力、技 術退化、組織規(guī)劃能力、科研協(xié)助、技術壁壘、權益保 護。在系統(tǒng)變量設定的基礎上，數(shù)據監(jiān)護的系統(tǒng)流圖繪 制見圖6。資源限制環(huán)境依賴性組織規(guī)劃能力架構能力減弱政策支持資源曙效率D架構菩增強”組織架構能力組織聯(lián)盟政策標準一致性組織領導支持科研協(xié)助技術更新數(shù)據安全系統(tǒng)功能技術與標準匹配防災能力服務持續(xù)性.政策標準 執(zhí)行程度o技術基礎設施能力技術能力增強1技術能力減弱風嶂筍理難度技木退化數(shù)據監(jiān)護效應技術壁壘N數(shù)據管理能力 管理能力增強投資力

25、度質量控制開放存取V Q 管理能力減弱訪問管理水平云集將仆權益保護圖6數(shù)據監(jiān)護的系統(tǒng)流圖3.4關鍵變量函數(shù)式確定柯布-道格拉斯生產函數(shù)是由美國數(shù)學家柯布(C.W. Cobb)與經濟學家保羅-道格拉斯(Paul H.Douglas) 于20世紀30年代共同研究與創(chuàng)造出來的。生產函數(shù)是 探討投入與產出關系的經濟學模型，反映的是在現(xiàn)有 技術水平下某一特定要素投入組合的最大產出29，是 用來預測工業(yè)系統(tǒng)生產情況的一種數(shù)學模型，在數(shù)理 經濟學與計量經濟學研究與應用中占有重要地位。根據數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)流圖，數(shù)據監(jiān)護效應為組織架 構、數(shù)據對象管理與技術基礎設施三大模塊間動態(tài)與 互動、有機耦合的結果。數(shù)據監(jiān)護與要

26、素模塊(組織架 構、數(shù)據管理、技術基礎設施)的作用關系符合柯布- 道格拉斯生產函數(shù)。數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)模型中自變量與因變量的關系符合 柯布-道格拉斯生產函數(shù)30-31。將數(shù)據監(jiān)護效應抽象為 三大模塊產出，借助經典的柯布-道格拉斯生產函數(shù)對 其描述，柯布-道格拉斯生產函數(shù)見公式（1）四。該生產 函數(shù)表示在既定技術水平下生產要素組合%1、X、xxn 在每個時刻下最大產出為Y。公式中X1、X、XT代 表生產要素（勞動、資本、土地、才能等）的投入量，根 據柯布-道格拉斯生產函數(shù)中規(guī)模假定，+ +1代 表規(guī)模報酬遞增的生產函數(shù)，a+4=l代表規(guī)模報酬 不變的生產函數(shù)，a+p+X1代表規(guī)模報酬遞減的生 產函數(shù)，

27、a、隊人分別代表各個因要素產出的彈性系數(shù)、 “代表隨機干擾影響，0A1，公式（2）中a、B、A 分別取0.3、0.3、0.5。4模型檢驗與模擬4.1系統(tǒng)主要方程式與初始值設置系統(tǒng)動力學模型初始值的3種設置方法包括歷史 數(shù)據擬合法、平衡態(tài)賦值法、特殊增長規(guī)律賦值法。數(shù) 據監(jiān)護的3個模塊是根據國際數(shù)據監(jiān)護標準的指標體 系劃分的，由于數(shù)據監(jiān)護的3個模塊抽象程度較高，系 統(tǒng)變量很難根據現(xiàn)實數(shù)據進行賦值。因此，本系統(tǒng)模 型采用平衡態(tài)賦值法，對模型中各變量賦以相對基準 初始值，利用模擬仿真手段對參數(shù)設定前后的變化情 況來分析變化趨勢的可比性與真實性，并利用系統(tǒng)模 型預測功能來分析數(shù)據監(jiān)護的發(fā)展趨勢與敏感參

28、數(shù)的 影響效果33。在模擬運算與模擬過程中對所有變量均進行無量 綱化處理，數(shù)據監(jiān)護效應的取值范圍為0, 127（根據 生產函數(shù)中3個要素產出最大值的運算結果），3個水平 變量組織架構能力、數(shù)據管理能力、技術基礎設施能 力初始值設為20,取值范圍為0, 100；其他速率變量、 輔助變量與常量的取值范圍均設定為0, 1；數(shù)據監(jiān)護 效應公式DC=“AI網砂中參數(shù)取值為：M=1, A=0.8, a=0.3, B =0.3, A=0.5, I=20, M=20, T=20。變量初值代 表數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)模型的初始狀態(tài)，根據不同實際情況設 定初始值，參數(shù)值的設置體現(xiàn)了要素模塊的規(guī)模效應報 酬遞增。系統(tǒng)模型的仿

29、真時間單位設定為季度，仿真時 間為40個季度，步長為1個季度，仿真開始時間與仿真結 束時間分別為0與40個季度。表1列舉了數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)模 型的變量名稱、類型、取值范圍及方程式或說明，其中 對狀態(tài)變量、輔助變量、速率變量設置了方程式。另外， 根據系統(tǒng)初始狀態(tài)設置了常量初始值，系統(tǒng)功能=0.2， 組織服務要求=0.2,政策支持=0.2,資源限制=0.1,防災 能力=0.3,技術退化=0.3,組織規(guī)劃能力=0.2,科研協(xié) 助=0.2,技術壁壘=0.1,權益保護=0.2。4.2模型檢驗在模型量綱一致性、行為異常與邊界適當性等檢 驗的基礎上，需要對模型進行有效性檢驗。模型有效性 檢驗以理論檢驗為主，著重

30、檢驗模型結構有效性、一致 性與適用性。在已有系統(tǒng)流圖的基礎上，檢驗模型不同 時期各變量的變化情況，通過分析數(shù)據監(jiān)護中各個模 塊中水平變量仿真結果與理論預期值差異情況來檢驗 系統(tǒng)動力學模型的有效性。圖7選取了不同時期的3個模塊水平變量與輔助變 量“數(shù)據監(jiān)護效應”的數(shù)值指標，比較分析4個變量的 代表性數(shù)據。對圖7中4個變量（1個輔助變量與3個水平 變量）不同時期的數(shù)據比較分析看出：數(shù)據監(jiān)護效應、 技術基礎設施能力、組織架構能力這3個系統(tǒng)變量的變 化趨勢基本相同，從025個季度，3個變量處于上升趨 勢，數(shù)據監(jiān)護效應、技術基礎設施能力、組織架構能力 在第25個季度分別達到最大值92.0、75.3、79

31、.5。從第25表1系統(tǒng)模型中主要方程類型變量取值范圍方程式或說明狀態(tài)變量組織架構能力200, 100組織架構能力=INTEG （組織架構能力X （架構能力增強一架構能力減弱），20）狀態(tài)變量數(shù)據管理能力200, 100數(shù)據管理能力=INTEG（數(shù)據管理能力X（管理能力增強一管理能力減弱）,20）狀態(tài)變量技術基礎設施能力200, 100技術基礎設施能力=INTEG（技術基礎設施能力X （技術能力增強一技術能力減弱），20）速率變量架構能力增強0,1架構能力增強=組織規(guī)劃能力+資源配置效率速率變量架構能力減弱0,1架構能力減弱=1政策標準執(zhí)行程度速率變量管理能力增強0,1管理能力增強=科研協(xié)助+質

32、量控制速率變量管理能力減弱0,1管理能力減弱=1訪問管理水平速率變量技術能力增強0,1技術能力增強=技術與標準匹配+系統(tǒng)功能速率變量技術能力減弱0,1技術能力減弱=風險管理難度輔助變量數(shù)據監(jiān)護效應0, 127數(shù)據監(jiān)護效應=INTEGER（0.8X （組織架構能力八0.3） X （數(shù)據管理能力八0.3） X（技術基礎設施能力八0.5）輔助變量開放存取0, 1開放存取=1一數(shù)據安全一權益保護輔助變量技術與標準匹配0, 1技術與標準匹配=技術更新輔助變量技術更新0, 1技術更新=SMOOTH（投資力度，4）輔助變量投資力度0,1投資力度=SMOOTH （IF THEN ELSE （數(shù)據監(jiān)護效應/10

33、00.8,政策支持，數(shù)據監(jiān)護效應/100） , 6）輔助變量政策標準一致性0,1政策標準一致性=組織聯(lián)盟輔助變量政策標準執(zhí)行程度0,1政策標準執(zhí)行程度=政策標準一致性一技術壁壘輔助變量數(shù)據安全0,1數(shù)據安全=IF THEN ELSE（數(shù)據管理能力/10080, 0.8 ,數(shù)據監(jiān)護效應/100）輔助變量服務持續(xù)性0, 1服務持續(xù)性=IF THEN ELSE（技術基礎設施能力0.8, 0.8，組織架構能力/100）輔助變量組織領導支持0, 1組織領導支持=SMOOTH （IF THEN ELSE （數(shù)據監(jiān)護效應/1000.8，組織服務要求， 數(shù)據監(jiān)護效應/100），4）輔助變量訪問管理水平0, 1

34、訪問管理水平=開放存取輔助變量組織聯(lián)盟0, 1組織聯(lián)盟=環(huán)境依賴性+政策支持一資源限制輔助變量質量控制0, 1質量控制=SMOOTH （數(shù)據質量，5）輔助變量資源配置效率0, 1資源配置效率=SMOOTH（組織領導支持，4）輔助變量風險管理難度0, 1風險管理難度=服務持續(xù)性一防災能力+技術退化個季度以后，這3個變量呈現(xiàn)小幅度上下波動趨勢，第 34個季度達到最低值分別為73.0、57.2、53.3,這9個季 度中3個變量的波動幅度分別為20.6%、25.0%、33.3%（見表2）。這是因為隨著時間推移技術基礎設施受到 技術退化、風險管理難度、基礎設施老舊等因素影響 來帶動技術基礎能力的小幅度下

35、降；資源限制（人才 緊缺、技能缺乏、技術壁壘等）、資源配置率、組織架 構等影響組織架構能力小幅度下降，繼而出現(xiàn)繼續(xù)上 升趨勢，技術基礎設施與組織架構能力長期呈現(xiàn)上下 波動趨勢；另外，數(shù)據監(jiān)護效應變化趨勢受到技術基礎 設施、組織架構能力與數(shù)據管理能力影響，而技術基 礎設施能力對數(shù)據監(jiān)護效應具有重要影響，數(shù)據監(jiān)護 效應的變化趨勢與技術基礎設施能力同步且相似。因 此，數(shù)據監(jiān)護效應、技術基礎設施能力、組織架構能力 的變化趨勢符合預期發(fā)展態(tài)勢。數(shù)據管理能力在前5個季度前處于平穩(wěn)狀態(tài)，從第 5個季度到第34個季度，數(shù)據管理能力呈現(xiàn)上升趨勢， 第34個季度達到最高值78.1，數(shù)據管理能力從第34個 季度開始

36、基本上處于平穩(wěn)狀態(tài)，也就是說，數(shù)據管理能 力剛開始兩年內基本不變，中間呈現(xiàn)上升趨勢，隨著時7550257550252468 10 121416182022 24 26 28 30 32 34363840Time （季度）數(shù)據監(jiān)護效應：Current 1111組織架構能力：Current3333-技術基礎設施能力：Current 2222數(shù)據管理能力：Current4444-1000圖7 1個輔助變量（數(shù)據監(jiān)護效應）與3個水平變量的變化趨勢表2數(shù)據監(jiān)護效應與主要影響要素的仿真數(shù)值（單位：無量綱化處理）時間（季度）數(shù)據監(jiān)護 效應技術基礎 設施能力數(shù)據管理 能力組織架構 能力021.020.020.

37、020.0125.024.220.224.2228.028.220.328.21456.051.538.154.31559.053.440.656.41662.055.443.258.62490.074.567.279.52592.075.369.979.52691.074.772.077.13473.057.278.153.33574.057.276.954.83986.067.976.171.14090.071.376.875.5間推移，數(shù)據管理能力處于平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢。數(shù)據管理能 力受質量控制、科研協(xié)助與訪問管理的影響，在時間轉 移過程中累積經驗、學習技能與改進方法，從而逐步提 高數(shù)據管理能

38、力，最終促使數(shù)據管理能力趨于平穩(wěn)狀 態(tài)。因此，數(shù)據管理能力發(fā)展趨勢符合現(xiàn)實情況。通過對模型有效性分析，模型仿真輸出值與實際 情況預期值之間擬合情況良好，因此判定模型是科學 有效的。本模型較強地表達與識別出不同時期數(shù)據監(jiān) 護效應的變化特征，與現(xiàn)實中數(shù)據監(jiān)護能力提升的各 個階段表現(xiàn)出來的特征基本相符，能夠據此判斷數(shù)據 監(jiān)護效應發(fā)展趨勢與敏感參數(shù)的影響效應。4.3模型模擬數(shù)據監(jiān)護的系統(tǒng)動力學模型中的諸多變量均對數(shù) 據監(jiān)護效應產生不同程度影響，為保持數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)結 構合理與不斷優(yōu)化，既要注重各模塊內部單一因素的作 用，也要注重整個系統(tǒng)框架下多個模塊與多因素間的組 合及聯(lián)動作用。由于篇幅限制，本文著重進

39、行多因素靈 敏性仿真分析，多因素靈敏性分析包括兩種情況，即限 制性因素聯(lián)合作用分析與促進性因素聯(lián)合作用分析。4.3.1減弱系統(tǒng)限制性因素聯(lián)動作用系統(tǒng)限制性因素包括資源限制、技術壁壘、技術退 化、權益保護4個，4個因素各增加0.05 （見圖8）。其中 標號2曲線代表初始曲線，標號1曲線代表資源限制、技 術壁壘、技術退化與權益保護限制性因素各增加0.05后 的曲線，當限制性因素共同作用時，通過增加限制性因 素的參數(shù)值來觀察系統(tǒng)整體與局部變化。由圖8看出，4 個變量的總體變動趨勢沒有發(fā)生根本性變化，相比系統(tǒng) 初始曲線，4個變量呈現(xiàn)更加平穩(wěn)上升趨勢，曲線拐點 相應滯后。在這種情況下，數(shù)據監(jiān)護效應增長緩

40、慢，曲 線拐點滯后14個季度。數(shù)據監(jiān)護效應的曲線發(fā)生顯著性 變化，這種影響效果遠大于單因素作用效果。由此可見，系統(tǒng)限制性因素對數(shù)據監(jiān)護效應產生 明顯負向影響。在實踐中，數(shù)據監(jiān)護效應提升需降低資 源限制、技術壁壘、技術退化、權益保護因素的負向影 響，實現(xiàn)較短周期內抵達數(shù)據監(jiān)護效應峰值，長期內實 現(xiàn)數(shù)據監(jiān)護效應平穩(wěn)。800006424812162024283236 40Time （季度）數(shù)據監(jiān)護效應：限制因素增長 一111111 數(shù)據監(jiān)護效應：初始 T22222800006424812162024283236 40Time （季度）數(shù)據監(jiān)護效應：限制因素增長 一111111 數(shù)據監(jiān)護效應：初始 T

41、2222222524組織架構能力: 組織架構能力:812162024283236 40Time （季度）限制因素增長 一111111初始一22222222048（1）數(shù)據監(jiān)護效應12162024283236 40（2）組織架構能力804812162024283236 404()技術基礎設施能力：限制因素增長 11111 技術基礎設施能力：初始 2222222（3）技術基礎設施能力Time （季度）數(shù)據管理能力：限制因素增長 一111111 數(shù)據管理能力：初始2222222（4）數(shù)據管理能力圖8數(shù)據監(jiān)護的限制性因素增加0.05前后曲線4.3.2增強系統(tǒng)促進性因素聯(lián)動作用系統(tǒng)6個促進性因素包括防災

42、能力、系統(tǒng)功能、組 織服務要求、組織規(guī)劃能力、科研協(xié)助、政策支持。6 個促進性因素均降低0.05,其中標號2曲線代表初始曲 線，標號1曲線代表防災能力、系統(tǒng)功能、組織服務要 求、組織規(guī)劃能力、科研協(xié)助與政策支持促進性因素 均降低0.05后的曲線（見圖9）。促進性因素共同作用時，通過降低促進性因素的 參數(shù)值來觀察系統(tǒng)整體與局部變化。系統(tǒng)中4個變量 變動趨勢發(fā)生根本性變化，這種影響效果遠大于單因 素影響：促進性因素值增大0.05后，4個變量在40個季 度的仿真周期內均呈現(xiàn)更加平穩(wěn)上升趨勢，不再出現(xiàn) 先上升后降的趨勢，改變了促進性因素的參數(shù)值的初 始仿真結果，整體上大幅度拉低了數(shù)據監(jiān)護效應，改 變數(shù)

43、據監(jiān)護效應初始狀態(tài)曲線的變動態(tài)勢，上升趨勢 更為平緩，曲線拐點相應滯后，仿真周期內數(shù)據監(jiān)護效 應未出現(xiàn)峰值，一直處于平穩(wěn)上升趨勢。這一結果表 明，系統(tǒng)促進性因素對數(shù)據監(jiān)護效應具有促進作用， 減弱系統(tǒng)促進性因素作用對數(shù)據監(jiān)護效應產生顯著抑 制效果。由此可見，系統(tǒng)促進性因素對數(shù)據監(jiān)護效應產生 明顯正影響。在實踐中，數(shù)據監(jiān)護效應提升需從防災能 力、系統(tǒng)功能、組織服務要求、組織規(guī)劃能力、科研協(xié) 助、政策支持6個方面采取措施。系統(tǒng)中4個變量變動 趨勢產生根本性變化，6個因素共同作用遠大于單個因 素的影響效果，延長了峰值到達時間，降低了峰值。在 實踐中，針對6個影響因素的復合作用采取政策措施來 提高數(shù)據監(jiān)

44、護效應，并維持長期發(fā)展平穩(wěn)性。從圖8與圖9可見，系統(tǒng)4個限制性因素作用效果小 于6個促進性因素，一方面是由于因素之間的復合作用 不同，另一方面是由于因素的當前值與數(shù)量的不同，兩 方面共同決定限制性因素作用效果小于促進性因素作 用效果。在實踐中，數(shù)據監(jiān)護效應提升需要減弱限制 性因素影響（資源限制、技術壁壘、技術退化、權益保 護）并增強促進性因素（防災能力、系統(tǒng)功能、組織服 務要求、組織規(guī)劃能力、科研協(xié)助、政策支持）作用效 果，一定周期內促使數(shù)據監(jiān)護效應達到較高峰值，長期4812162024283236 40Time （季度）數(shù)據監(jiān)護效應：促進因素減少 一111111數(shù)據監(jiān)護效應：初始。22222

45、224組織架構能力: 組織架構能力:812162024283236 40Time （季度）促進因素減少 一111111初始一22222222（2）（2）組織架構能力（1）數(shù)據監(jiān)護效應80804812162024283236 40Time （季度）技術基礎設施能力：促進因素減少 1111技術基礎設施能力：初始 2222222（3）技術基礎設施能力4812162024283236 40Time （季度）數(shù)據管理能力：促進因素減少 一111111 數(shù)據管理能力：初始 T2222222（4）數(shù)據管理能力圖9數(shù)據監(jiān)護的促進性因素降低0.05前后曲線內促進數(shù)據監(jiān)護效應呈現(xiàn)小幅度上下波動趨勢，也就 是說，短期達到最大值，長期實現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展。仿真結果表明，技術壁壘、技術退化、資源限制、 政策支持、防災能力等系統(tǒng)可控性外部變量與數(shù)據監(jiān) 護效應存在較強的聯(lián)動關系，影響效果較強，應從可控 外部變量著手采取相應的政策措施與建議來提升數(shù)據 監(jiān)護效應。5對策建議通過對數(shù)據監(jiān)護系統(tǒng)的仿真結果運用分析，發(fā)現(xiàn) 可以從國家與組織支持力度、組織策劃能力、發(fā)展障 礙、服務能力方面的出臺政策方案來提升數(shù)據監(jiān)護能 力。數(shù)據監(jiān)護能力提升策略是對政策方案的延伸與深 化，其具體的提升策略涉及政策支持力度、知識產權保 護、數(shù)據監(jiān)護人員技能、平臺功能、數(shù)據可信度、數(shù)