崔培枝，姚巨坤，李超宇

（1.裝甲兵工程學(xué)院科研部，北京 100072； 2.裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100072）

基于信息流的裝備維修備件精確保障模式與體系

崔培枝1，姚巨坤2，李超宇2

（1.裝甲兵工程學(xué)院科研部，北京 100072； 2.裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100072）

實(shí)現(xiàn)裝備備件精確保障的前提是能夠精確獲取備件需求信息，并快速對(duì)需求信息進(jìn)行響應(yīng)滿足。在分析設(shè)備維修備件保障信息流的基礎(chǔ)上，探討建立基于信息流的裝備維修備件精確保障模式，構(gòu)建備件精確保障技術(shù)體系，并綜合分析裝備維修備件精確保障中的關(guān)鍵信息化技術(shù)及備件保障方法。

維修備件；精確保障；信息流

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.04

0 前言

裝備維修備件精確保障的實(shí)質(zhì)就是充分運(yùn)用以信息技術(shù)為核心的高科技手段，高效而準(zhǔn)確地籌劃和使用裝備維修備件保障力量，在準(zhǔn)確的時(shí)間、地點(diǎn)為部隊(duì)提供準(zhǔn)確的備件保障，使裝備維修備件保障適時(shí)、適地、適量[1]。信息化戰(zhàn)爭中的維修備件保障活動(dòng)緊緊圍繞信息而展開，通過研究維修備件精確保障中的信息流及其關(guān)鍵信息化技術(shù)，借助于信息化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，建立基于信息流的裝備備件精確保障模式，提高裝備維修保障能力。

1 維修備件保障的信息流

（1）裝備維修備件保障信息流，是指裝備備件保障機(jī)構(gòu)內(nèi)成員與成員之間、部門與部門之間以及裝備保障機(jī)構(gòu)與外部其他機(jī)構(gòu)之間為完成裝備備件保障任務(wù)，根據(jù)某種因果關(guān)系而必須進(jìn)行的信息交流，泛指與裝備備件保障活動(dòng)有關(guān)的信息流動(dòng)。信息流是裝備維修備件保障中的客觀存在，建立基于信息流的網(wǎng)絡(luò)化裝備維修備件精確保障，將成為實(shí)現(xiàn)裝備備件精確保障的重要指導(dǎo)思想，并將會(huì)成為世界各國軍隊(duì)維修備件精確保障能力建設(shè)的重要發(fā)展方向。

（2）應(yīng)達(dá)到4個(gè)目標(biāo)。①實(shí)現(xiàn)裝備備件保障信息渠道暢通，確保裝備備件保障信息流流程優(yōu)化、通暢、快捷、高效和準(zhǔn)確；②實(shí)現(xiàn)全局性協(xié)調(diào)各項(xiàng)備件保障業(yè)務(wù)活動(dòng)，簡化業(yè)務(wù)交互的復(fù)雜性，提高備件保障的執(zhí)行效率，并可應(yīng)對(duì)備件保障過程中的突發(fā)事件；③實(shí)現(xiàn)備件保障活動(dòng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，利用事先約定的信息流程來改正每個(gè)保障業(yè)務(wù)的不完善的地方，使備件保障業(yè)務(wù)活動(dòng)動(dòng)態(tài)化；④實(shí)現(xiàn)適時(shí)獲知裝備備件保障行動(dòng)的全域活動(dòng)過程，通過信息流把握備件保障的主動(dòng)權(quán)，主動(dòng)制定科學(xué)合理的裝備備件保障投送方案。

2 基于信息流的備件精確保障模式

基于信息流的裝備維修備件精確保障模式的實(shí)質(zhì)是最大程度地利用互聯(lián)網(wǎng)和軍用通信網(wǎng)絡(luò)，使維修備件保障機(jī)構(gòu)和維修專家人員，能夠通過安全的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)施精確獲取、決策、形成備件所需的品種和數(shù)量，并通過互聯(lián)數(shù)據(jù)庫查詢及決策，形成最佳的備件供應(yīng)方案，實(shí)現(xiàn)所需備件的按需主動(dòng)配送，以解決損傷裝備維修問題，達(dá)到降低維修備件保障費(fèi)用，減少保障時(shí)間，提高裝備維修效率的效果。

基于信息流的裝備維修備件精確保障系統(tǒng)（圖1），包括備件需求分析信息子系統(tǒng)（即損壞裝備和維修專家組，通過故障分析來精確確定所需備件品種及數(shù)量）、信息處理決策子系統(tǒng)（即裝備維修備件保障指揮中心，主要完成對(duì)儲(chǔ)存及所需信息的收集及決策，形成最佳備件保障方案）、備件儲(chǔ)存信息子系統(tǒng)（即軍用和地方備件倉庫，主要提供所需備件儲(chǔ)存的地點(diǎn)、數(shù)量、運(yùn)供方式等信息）3部分組成。

圖1 備件精確保障信息流程模式

精確保障的基本信息流程：①需由維修人員或遠(yuǎn)程維修專家通過遠(yuǎn)程支援系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行診斷，科學(xué)地判定裝備維修所需備件種類和數(shù)量，這是精確保障的前提；②將確定的備件種類及數(shù)量適時(shí)地傳遞到備件保障指揮中心，由備件保障中心快速對(duì)現(xiàn)有備件數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行分析處理，決策形成最佳備件供應(yīng)方案；③在沒有備件的情況下，要進(jìn)行拆拼或通過快速制造/再制造來獲取備件；④供應(yīng)過程中需對(duì)備件的庫存及運(yùn)輸要利用合資可視化技術(shù)進(jìn)行跟蹤，以保障備件信息的精確與可視。

3 裝備備件精確保障技術(shù)體系

根據(jù)備件精確保障信息流程及業(yè)務(wù)，可以建立備件精確保障的技術(shù)體系(圖2)。裝備維修備件精確保障技術(shù)主要包括：損傷裝備備件需求精確判定技術(shù)、備件全資可視化技術(shù)、備件信息傳輸及處理技術(shù)、備件庫存需求建模及仿真技術(shù)、備件快速物流技術(shù)、備件快速制造/再制造技術(shù)以及備件信息傳輸及處理技術(shù)等。既涵蓋了備件需求精確判定以及物流輸送技術(shù)，也包括了備件的快速制造與再制造技術(shù)，同時(shí)還涵蓋了相關(guān)的信息支撐技術(shù)，可為實(shí)現(xiàn)備件的快速精確保障提供基礎(chǔ)。

4 維修備件精確保障關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

4.1 損傷裝備備件需求信息精確判定技術(shù)

隨著裝備復(fù)雜性的日益增加，損傷后其故障檢測與診斷也越來越困難，傳統(tǒng)的故障檢測和診斷方法已經(jīng)難以滿足保障要求。通過發(fā)展便攜式維修輔助技術(shù)、交互式電子技術(shù)手冊、維修專家系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維修支援技術(shù)、嵌入式診斷技術(shù)、便攜式維修輔助技術(shù)[2]等內(nèi)容，可以輔助損傷裝備使用及維修人員進(jìn)行快速的故障診斷，判定故障原因，形成所需備件的精確類型及數(shù)量，為備件的精確保障提供基礎(chǔ)。

（1）便攜式維修輔助設(shè)備，是一種配備給現(xiàn)場維修點(diǎn)使用、可移動(dòng)的現(xiàn)代化自動(dòng)處理設(shè)備，能夠輔助實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確判斷，形成精確的裝備維修備件需求。通常包括便攜式電子顯示設(shè)備、便攜式維修設(shè)備、技術(shù)數(shù)據(jù)讀取機(jī)/瀏覽器等，以及某些硬件及其輔助軟件。典型功能包括：技術(shù)數(shù)據(jù)顯示、故障隔離和修理指導(dǎo)、零部件查詢和訂購、維修文件編制和分析、狀態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)測以及工作數(shù)據(jù)輸入和下載。

（2）交互式電子技術(shù)手冊（IETM），是將技術(shù)手冊的內(nèi)容以數(shù)字化的格式儲(chǔ)存，并以交互方式進(jìn)行查閱，通過計(jì)算機(jī)控制的電子顯示系統(tǒng)，將維修技術(shù)人員或系統(tǒng)操作人員所需的特定信息（如文字、聲音、影像、圖片等），精確地展現(xiàn)在使用者面前，以加速裝備使用和保障活動(dòng)的實(shí)施[3]。美國自1992年提出開展IETM項(xiàng)目的研究與開發(fā)以來，美軍已經(jīng)制定了一系列通用和專用標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)IETM的開發(fā)、應(yīng)用與實(shí)施，并以統(tǒng)一的格式規(guī)范IETM的開發(fā)質(zhì)量，使IETM能在不同部門之間、不同計(jì)算機(jī)平臺(tái)上互操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)美國三軍之間的互操作。

（3）維修專家系統(tǒng)，是指用于裝備維修的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序。該系統(tǒng)將有關(guān)的知識(shí)和規(guī)則以適當(dāng)?shù)男问酱嫒胗?jì)算機(jī)，建立知識(shí)庫，然后采用合適的控制策略，按輸入的原始數(shù)據(jù)選項(xiàng)，進(jìn)行推理、演繹，做出判斷和決策，并能根據(jù)用戶的要求顯示出判斷、決策的過程，解決維修專家才能解決的問題。維修專家系統(tǒng)是人工智能在維修領(lǐng)域里的典型應(yīng)用，反應(yīng)出一種智能診斷的思想，可以科學(xué)地判斷裝備故障，為建立備件的精確需求提供依據(jù)。

（4）維修遠(yuǎn)程支援技術(shù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將前方的裝備維修保障人員與后方的維修技術(shù)專家緊密聯(lián)系起來，為前方裝備的故障判斷、現(xiàn)場搶修提供及時(shí)、準(zhǔn)確的技術(shù)指導(dǎo)和決策支持。前方維修保障人員或裝備使用人員在遇到困難時(shí)，通過聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)場的圖像、聲音和裝備的技術(shù)參數(shù)等，傳輸給遠(yuǎn)方的維修技術(shù)專家，請(qǐng)求技術(shù)支援；遠(yuǎn)方的技術(shù)專家在進(jìn)行分析研究后，迅速做出結(jié)論，形成裝備維修方案及備件保障方式，并通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)前方的使用維修保障工作進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)，協(xié)助前方人員迅速、準(zhǔn)確地完成裝備維修任務(wù)。

（5）嵌入式診斷是指在系統(tǒng)運(yùn)行中或基本不拆卸的情況下，利用系統(tǒng)自身的檢測診斷能力，獨(dú)立掌握系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，獨(dú)立查明產(chǎn)生故障的部位和原因，預(yù)知系統(tǒng)的異常和故障動(dòng)向，以聲、光和顯示屏等多種形式進(jìn)行信息輸出，并輔助操作人員和維修人員采取必要對(duì)策。嵌入式診斷是提高裝備測試性、維修性和提升復(fù)雜裝備系統(tǒng)快速維修能力的最為簡單有效的技術(shù)手段，也是建立裝備備件故障模型和裝備維修備件需求模型的重要依據(jù)。

圖2 裝備維修備件精確保障技術(shù)體系

4.2 維修備件全資可視物流技術(shù)

備件全資可視化物流系統(tǒng)為備件有關(guān)決策和管理人員及時(shí)提供備件供應(yīng)鏈上的相關(guān)信息，包括備件的位置、數(shù)量和狀態(tài)等內(nèi)容。備件自動(dòng)識(shí)別技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確地獲取備件信息，是建立備件全資可視的最核心技術(shù)之一，當(dāng)前主要發(fā)展的是條碼識(shí)別和射頻識(shí)別技術(shù)[4]。

條碼識(shí)別技術(shù)是利用條碼編碼記錄信息，通過掃描器可將信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可識(shí)別數(shù)據(jù)的技術(shù)。條碼是由一組按一定的編碼規(guī)則排列的條、空符號(hào)，用以表示一定的字符、數(shù)字及符號(hào)組成的信息，可通過各種標(biāo)識(shí)技術(shù)印制在標(biāo)簽、紙張、塑料、陶瓷和金屬上，作為基層采集保障供應(yīng)鏈中流動(dòng)物品數(shù)據(jù)和將該數(shù)據(jù)傳送給自動(dòng)化信息系統(tǒng)的基本手段。當(dāng)前使用的條碼主要有2種，即線性條碼和二維條碼。

射頻識(shí)別技術(shù)是采用射頻方式進(jìn)行非接觸的通信，以達(dá)到識(shí)別并交換數(shù)據(jù)的一種識(shí)別技術(shù)。目前，已開始較為廣泛應(yīng)用于身份識(shí)別和門禁管理；物資識(shí)別和分揀管理；生產(chǎn)線流程及庫存管理；儀器、設(shè)備資產(chǎn)管理等各個(gè)領(lǐng)域[5]。從總體上看，射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用目前尚處在快速增長階段，但射頻識(shí)別在功能和處理速度上具有明顯的優(yōu)勢，是未來自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的主要發(fā)展方向。

4.3 備件庫存需求信息化建模及仿真技術(shù)

科學(xué)地預(yù)測維修備件需求量、合理地確定庫存種類和數(shù)量是備件精確保障的重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)爭條件下精確保障的物質(zhì)基礎(chǔ)。國外陸軍非常重視備件計(jì)算方法和信息化建模技術(shù)的研究，不僅開發(fā)了專門的備件需求和庫存規(guī)模計(jì)算方法和模型，而且在裝備使用與維修類模型中也納入了備件問題。這些算法和模型不僅考慮了庫存機(jī)構(gòu)的能力和成本等因素，還全面考慮了裝備使用部門的編制體制、裝備的維修體制、維修策略、維修機(jī)構(gòu)的級(jí)別、數(shù)量、地理位置等因素，有些信息模型甚至考慮了供應(yīng)部門之間的備件調(diào)配問題，對(duì)于優(yōu)化備件精確保障活動(dòng)發(fā)揮了重要作用。

4.4 備件信息傳輸及處理技術(shù)

備件精確保障系統(tǒng)是建立在信息網(wǎng)絡(luò)流基礎(chǔ)上的保障系統(tǒng)，需要對(duì)大量的多元數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、處理等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫信息的遠(yuǎn)程查詢、控制，因此，備件信息傳輸及處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)備件精確保障的基礎(chǔ)和必要手段。備件信息傳輸及處理技術(shù)包括有線/無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多元信息壓縮/傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等內(nèi)容。

5 備件快速制造/再制造技術(shù)

在損毀備件無法從庫存中獲得或者通過傳統(tǒng)的物流方法獲得時(shí)間較長，無法滿足快速恢復(fù)裝備戰(zhàn)斗力的情況下，可以通過快速再制造技術(shù)對(duì)損傷的裝備進(jìn)行快速再制造來恢復(fù)其性能，或者通過快速制造技術(shù)制造出新的備件，來達(dá)到修復(fù)裝備的目的。該技術(shù)方向主要包括損毀備件快速再制造技術(shù)和備件快速制造技術(shù)。

5.1 備件快速成形制造技術(shù)

美國陸軍研發(fā)了一種高柔性的現(xiàn)場備件器材的制造系統(tǒng)，稱之為“移動(dòng)零件醫(yī)院”，能夠在現(xiàn)場上靠近需要位置迅速制造或再制造所需器材的機(jī)動(dòng)式生產(chǎn)系統(tǒng)。系統(tǒng)在接到零備件申請(qǐng)后，系統(tǒng)首先搜尋該系統(tǒng)攜帶的數(shù)據(jù)庫，確定以前是否已經(jīng)加工過該零件或相似零件；如果數(shù)據(jù)庫中沒有所需的信息，維修人員將使用系統(tǒng)攜帶的設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)建（使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造軟件包，或者非接觸式激光掃描儀）；然后將獲得的三維模型轉(zhuǎn)換成設(shè)備制造工藝的格式并開始加工。該系統(tǒng)布置后1年多時(shí)間生產(chǎn)了近15 000個(gè)零件，實(shí)現(xiàn)了器材的按需生產(chǎn)、精確保障[6]。未來的“快速制造系統(tǒng)”將能加工更多種類的材料，具有更快的制造率和更高的零件精度。

5.2 損傷備件快速再制造技術(shù)

備件快速再制造技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)裝備損傷備件現(xiàn)場快速再制造，其工作步驟為：當(dāng)系統(tǒng)接收到損毀裝備零件時(shí)，首先對(duì)損毀零件進(jìn)行現(xiàn)場快速損傷評(píng)估，判斷可否進(jìn)行再制造。如果可以進(jìn)行再制造，則選用圖3所示步驟，即用快速高精度三維數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)對(duì)損傷零件進(jìn)行掃描，建立缺損零件模型，并通過與數(shù)據(jù)庫中零件的原始模型進(jìn)行對(duì)比，反求再制造成形模型并生成自動(dòng)成形程序；然后根據(jù)零件性能質(zhì)量要求，選用合適的快速成形技術(shù)方案來恢復(fù)零件尺寸；再通過高速數(shù)控加工設(shè)備的后機(jī)加處理保證零件的幾何精度；最后檢測零件質(zhì)量，達(dá)到要求的則可以應(yīng)用于裝備維修。該系統(tǒng)能夠提高裝備維修保障的快速性、持續(xù)性、有效性、機(jī)動(dòng)性和綜合性[7]。

圖3 損傷零件的快速再制造成形步驟

6 總結(jié)

備件的精確保障是一個(gè)系統(tǒng)工程，但實(shí)現(xiàn)備件保障信息流建設(shè)是實(shí)現(xiàn)備件精確保障的前提。有針對(duì)性的開展相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)裝備維修備件精確保障的基礎(chǔ)，也是建立裝備維修備件精確保障的必由之路，對(duì)提高裝備作戰(zhàn)效能具有重要意義。為此，筆者提出了備件信息流的備件保障業(yè)務(wù)流程內(nèi)容，并闡述了基于信息流的備件保障關(guān)鍵技術(shù)體系及技術(shù)內(nèi)容，構(gòu)建了備件精確保障技術(shù)體系。應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)信息技術(shù)，圍繞著備件精確保障的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容開展研究，建立基于信息流的裝備備件精確保障模式，可以有效提升備件精確保障的技術(shù)手段和保障模式，提升備件保障效率，降低備件保障費(fèi)用。

［1］彭友福，朱小冬，王蘇剛，等.基于業(yè)務(wù)流程的裝備保障信息流模型研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2006，6（9）:3188-3192.

［2］趙承光.軍事裝備維修技術(shù)（學(xué)科分冊）［M］北京:中國大百科全書出版社，2007.

［3］朱世松，秦敬輝，杜磊.主戰(zhàn)裝備綜合保障通用型IETM設(shè)計(jì)［J］.裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，29（6）:78-81.

［4］總裝綜合計(jì)劃部.美軍裝備維修保障［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2007.10.

［5］梁虎，王厚輝，楊若鵬.無線射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢及軍事應(yīng)用前景［J］.中國科技信息，2008（4）:270-271.

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〔編輯 王永洲〕