李 薛，崔利杰，拓明福

（1.空軍工程大學(xué)研究生院，陜西 西安 710052；2.空軍工程大學(xué)裝備管理與無(wú)人機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710052）

0 引言

工業(yè)革命迭代升級(jí)、武器裝備加速更新、高新技術(shù)飛速發(fā)展，催生著裝備物資保障領(lǐng)域向信息化、智能化快速演進(jìn)。智能倉(cāng)儲(chǔ)[1]作為現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)的一種新型理念和手段，其目的是通過(guò)信息化、物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)電一體化共同實(shí)現(xiàn)智慧物流，從而降低倉(cāng)儲(chǔ)成本、提高運(yùn)營(yíng)效率、提升倉(cāng)儲(chǔ)管理能力。國(guó)內(nèi)以京東[2]、順豐[3]等大型物流企業(yè)為代表，已經(jīng)取得了智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的較大成果，引領(lǐng)了智能倉(cāng)庫(kù)建設(shè)的發(fā)展方向；國(guó)外，以波音、洛馬公司[4]為代表的大型航空公司在美國(guó)國(guó)防部基于性能的保障要求下，也不斷升級(jí)其航材倉(cāng)庫(kù)的智能化水平。在相關(guān)的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，智能倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是當(dāng)前物資倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。如薛劭節(jié)[5]、吳房勝等[6]在倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)上，分別實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)體系智能化、集約化管理和對(duì)倉(cāng)庫(kù)的紅外報(bào)警、溫濕度監(jiān)測(cè)、煙霧和火焰監(jiān)測(cè)及報(bào)警業(yè)務(wù)。孫茹樹(shù)[7]從智能化機(jī)器人、電氣設(shè)備、立體化貨架、計(jì)算機(jī)控制和管理系統(tǒng)提出了多方面立體化智能倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)施方案。在具體技術(shù)方面，張星[8]提出了基于RFID 技術(shù)的智能倉(cāng)庫(kù)三維定位設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，楊利[9]提出了基于PLC 和工業(yè)機(jī)器人的智能倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)。

隨著科技水平的不斷提高，軍事裝備及其智能化發(fā)展迅速，各類軍事任務(wù)的增加，裝備物資的種類和數(shù)量大幅增加，倉(cāng)庫(kù)管理難度加大，傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)模式無(wú)法滿足實(shí)際需求，一定程度上限制和制約了保障能力的提升。智能倉(cāng)儲(chǔ)的應(yīng)用很大程度上提高倉(cāng)庫(kù)管理效率、透明度和安全性[10]。本文嘗試以航空裝備外掛設(shè)備為例，探索開(kāi)展智能倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房的功能需求分析，提出傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房的升級(jí)改造思路與方法，為后續(xù)裝備物資保障領(lǐng)域信息化、智能化建設(shè)提供借鑒和參考。

1 航空裝備外掛設(shè)備智能倉(cāng)儲(chǔ)需求

1.1 航空裝備外掛設(shè)備倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)狀和問(wèn)題

外掛設(shè)備是航空裝備系統(tǒng)的重要組成部分，隨著飛機(jī)武器平臺(tái)的發(fā)展進(jìn)步和任務(wù)需求的不斷變化，使用頻率不斷加大，應(yīng)對(duì)不同任務(wù)時(shí)需要頻繁倒換，存在的問(wèn)題也逐步顯現(xiàn)，存在較大安全隱患。主要表現(xiàn)為：一是管理模式較原始，各類登記統(tǒng)計(jì)使用手工登記，數(shù)據(jù)采集、收集、分析、核算困難。任務(wù)需求較大時(shí)，易出現(xiàn)登記統(tǒng)計(jì)不及時(shí)，登記信息錯(cuò)誤等情況。二是質(zhì)檢依靠人工核驗(yàn)，質(zhì)量把控與質(zhì)檢人員業(yè)務(wù)能力、責(zé)任心密切相關(guān)，質(zhì)量控制水平不穩(wěn)定，不同質(zhì)檢員檢查結(jié)果差異較大。質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)不一致，存在較大安全隱患。三是搬運(yùn)、裝卸等工作依靠人力，工作效率低、危險(xiǎn)系數(shù)大。四是支撐決策的數(shù)據(jù)信息提取困難，數(shù)據(jù)質(zhì)量較低，決策人員通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工整理分析數(shù)據(jù)，制定各類方案易出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤，指揮決策智能化水平低。

1.2 航空裝備外掛設(shè)備倉(cāng)儲(chǔ)智能化改造目的

航空裝備外掛庫(kù)房的信息化智能化升級(jí)改造，將會(huì)大幅提高庫(kù)房管理水平，實(shí)時(shí)監(jiān)控外掛設(shè)備存儲(chǔ)與技術(shù)狀態(tài)情況，有力提高保障效率，減少工作失誤，確保物資進(jìn)出庫(kù)的安全性，為管理決策提供準(zhǔn)確有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)建立科學(xué)規(guī)范的保障管理模式，可以實(shí)現(xiàn)裝備物資供應(yīng)保障的精細(xì)化管理，最大限度保持和恢復(fù)飛機(jī)外掛設(shè)備的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能，以期達(dá)到服務(wù)作戰(zhàn)、高效保障的目的。

2 基于能力的智能外掛庫(kù)建設(shè)

2.1 任務(wù)場(chǎng)景分析

通過(guò)分析，航空裝備外掛設(shè)備庫(kù)房的任務(wù)場(chǎng)景如圖1 所示。

圖1 任務(wù)場(chǎng)景圖

首先，作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)下達(dá)至機(jī)務(wù)指揮中心后，機(jī)務(wù)指揮中心將根據(jù)任務(wù)需求，結(jié)合基于大數(shù)據(jù)開(kāi)展包含外掛設(shè)備在內(nèi)的航空裝備保障資源可視化分析預(yù)測(cè)，通過(guò)自動(dòng)匹配任務(wù)所需設(shè)備、快速生成資源保障方案并形成指令下達(dá)至各保障機(jī)組和人員。其次，機(jī)組人員接到指令后，通過(guò)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)查詢相關(guān)設(shè)備數(shù)量、狀態(tài)、位置等信息，根據(jù)下達(dá)至倉(cāng)庫(kù)的配置方案，指揮AGV 機(jī)器人到對(duì)應(yīng)貨架抓取所需外掛設(shè)備，經(jīng)質(zhì)檢登記后，通過(guò)外場(chǎng)AGV 送至機(jī)務(wù)一線，完成出庫(kù)并協(xié)助一線人員開(kāi)展設(shè)備安裝。第三，飛機(jī)完成任務(wù)后，由保障人員申請(qǐng)，經(jīng)維修、保養(yǎng)、質(zhì)檢、登記等程序履行入庫(kù)手續(xù)；第四，指揮人員、庫(kù)房管理人員可實(shí)時(shí)調(diào)取外掛設(shè)備數(shù)量、狀態(tài)等信息，庫(kù)房管理系統(tǒng)能夠?qū)?kù)房所屬系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)盤點(diǎn)、故障預(yù)測(cè)、壽命預(yù)警、補(bǔ)貨信息推送等功能，輔助各類人員開(kāi)展分析決策。此外，在外出執(zhí)行任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)能夠針對(duì)任務(wù)類型、結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)算法，開(kāi)展設(shè)備外出攜行方案的自主推送，經(jīng)審批后自動(dòng)由AGV 配送設(shè)備至攜行方艙。

2.2 智能外掛庫(kù)建設(shè)需求分析

智能外掛庫(kù)的建設(shè)，就是要滿足機(jī)務(wù)保障人員、指揮決策人員和倉(cāng)庫(kù)運(yùn)維管理人員的作業(yè)需求，通過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)以及各類設(shè)施、設(shè)備將外掛庫(kù)房的出入庫(kù)、日常管理、飛行一線安裝、全資可視決策、攜行轉(zhuǎn)場(chǎng)裝載等任務(wù)場(chǎng)景智能銜接，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，外掛庫(kù)的功能將進(jìn)一步延伸至一線作業(yè)部分和指揮決策層面，從各個(gè)維度提高智能化管理水平。

為便于分析，以下從外掛庫(kù)任務(wù)場(chǎng)景包含的人員與實(shí)體角度開(kāi)展智能外掛的功能需求分析。

2.2.1 人員的需求分析

外掛庫(kù)開(kāi)展業(yè)務(wù)工作時(shí)涉及人員包括：庫(kù)房運(yùn)維管理人員、機(jī)務(wù)保障人員和指揮決策人員等。庫(kù)房運(yùn)維管理人員主要任務(wù)是開(kāi)展設(shè)備出入庫(kù)管理、定期盤點(diǎn)、狀態(tài)查詢、日常維護(hù)、設(shè)備在庫(kù)房中的倒換架、根據(jù)任務(wù)指令開(kāi)展外出攜行物資的裝載等；機(jī)務(wù)保障人員主要任務(wù)為根據(jù)外場(chǎng)一線飛行任務(wù)到外掛庫(kù)房領(lǐng)取設(shè)備和歸還設(shè)備；指揮決策人員主要任務(wù)為做到隨時(shí)對(duì)外掛設(shè)備數(shù)量、狀態(tài)進(jìn)行全面掌控，開(kāi)展對(duì)設(shè)備補(bǔ)充、維修、報(bào)廢等決策處理，并結(jié)合任務(wù)情況向一線保障人員下達(dá)掛載方案、向庫(kù)房保管人員提出攜行裝載方案等保障任務(wù)。根據(jù)各類人員任務(wù)情況，分析其工作需求如下：

（1）倉(cāng)庫(kù)運(yùn)維管理人員主要需求[11]

①出入庫(kù)管理：對(duì)出入庫(kù)設(shè)備器材的性能、狀態(tài)、編號(hào)等信息進(jìn)行檢查登記，并實(shí)時(shí)上傳至系統(tǒng)，按照存放規(guī)定裝卸至指定區(qū)域貨架[12]。

②庫(kù)存管理：全面掌握庫(kù)存、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備壽命、有無(wú)缺貨等情況；可達(dá)到多人、多地進(jìn)行盤庫(kù)和自動(dòng)盤點(diǎn)。

③信息管理：可以對(duì)實(shí)時(shí)或歷史時(shí)段的對(duì)設(shè)備、庫(kù)存、出入庫(kù)信息、用戶信息、設(shè)備信息、維護(hù)保養(yǎng)信息等各類信息進(jìn)行查詢檢索。

④安全管理：庫(kù)房做到防火、防盜、防破壞。配備門禁、人臉識(shí)別、視頻監(jiān)控等的安防設(shè)備；安裝溫度、濕度檢測(cè)，消防報(bào)警等相關(guān)傳感設(shè)備，確保倉(cāng)庫(kù)的溫度、濕度符合設(shè)備物資存儲(chǔ)要求[13]。

⑤設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和質(zhì)檢管理：可實(shí)時(shí)了解入庫(kù)設(shè)備狀態(tài)并及時(shí)按照保養(yǎng)維修手冊(cè)要求進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，做好登記統(tǒng)計(jì)。

⑥智能管理：根據(jù)使用人員上傳的任務(wù)信息生成物資裝備配備、配送方案；結(jié)合庫(kù)存情況和當(dāng)季任務(wù)情況，生成調(diào)撥、采購(gòu)方案等。

（2）機(jī)務(wù)保障人員主要需求

①信息查詢：可按照權(quán)限查詢庫(kù)存及調(diào)撥時(shí)間。

②設(shè)備配送：倉(cāng)庫(kù)可根據(jù)任務(wù)需求，按時(shí)準(zhǔn)確做好設(shè)備物資準(zhǔn)備并及時(shí)配送至指定地域。

③程序便捷：便捷高效的出入庫(kù)程序。

（3）決策人員層面主要需求

①數(shù)據(jù)查詢?？梢詫?shí)時(shí)掌握倉(cāng)庫(kù)、人員、設(shè)備、器材、庫(kù)存等各類信息（任務(wù)信息、維修信息、壽命信息）為制定方案計(jì)劃決策做支撐。

②用戶管理；掌握各類用戶數(shù)據(jù)，劃分用戶權(quán)限，掌握各級(jí)用戶動(dòng)態(tài)。

③信息管理：根據(jù)工作要求，生成各類信息報(bào)表。

④輔助決策：根據(jù)倉(cāng)庫(kù)各類數(shù)據(jù)開(kāi)展當(dāng)前狀態(tài)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)分析、故障趨勢(shì)預(yù)測(cè)、個(gè)性化維修方案生成、攜行外出方案推送、設(shè)備器材需求預(yù)測(cè)分析等。

2.2.2 任務(wù)實(shí)體功能需求分析

智能外掛庫(kù)涉及的物理實(shí)體包括：倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)、智能外掛庫(kù)、指揮控制中心等。通過(guò)分析，庫(kù)房?jī)?nèi)各類信息在任務(wù)實(shí)體間的信息流傳關(guān)系如圖2 所示，各任務(wù)實(shí)體內(nèi)外功能如圖3、圖4 所示。

圖2 外掛庫(kù)房運(yùn)轉(zhuǎn)流程圖

圖3 內(nèi)部功能圖

圖4 外部功能圖

2.3 功能需求分析

根據(jù)外掛庫(kù)任務(wù)需求，分析其內(nèi)部流程關(guān)系和功能，可有針對(duì)性的設(shè)計(jì)智能外掛庫(kù)房管理系統(tǒng)的功能框架[14]如圖5 所示。其功能共分為4 個(gè)一級(jí)功能，12 個(gè)二級(jí)功能。

圖5 智能外掛庫(kù)系統(tǒng)功能框圖

3 智能外掛庫(kù)建設(shè)技術(shù)框架

根據(jù)以上分析，為有效實(shí)施航空裝備外掛庫(kù)信息化、智能化升級(jí)改造，提出智能外掛庫(kù)建設(shè)技術(shù)框架。

3.1 總體架構(gòu)

智能外掛圖總體架構(gòu)如圖6 所示，由基礎(chǔ)設(shè)施、歷年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、智能倉(cāng)儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)作為支撐，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)的四個(gè)功能模塊組成，主要通過(guò)對(duì)外掛倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房業(yè)務(wù)平臺(tái)的升級(jí)完成。

圖6 構(gòu)架圖

其實(shí)施基本情況如下：（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：通過(guò)對(duì)庫(kù)房土建改造，常規(guī)配套倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的更新，再到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備線路搭建布設(shè)（服務(wù)器、防火墻）服務(wù)器的構(gòu)建等，以及智能化設(shè)備的升級(jí)（監(jiān)控、門禁、AGV 及配套設(shè)備、人臉識(shí)別）為外掛庫(kù)的升級(jí)改造打好物質(zhì)基礎(chǔ)。（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層：整理錄入歷年的倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)、相關(guān)工作人員信息數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等，為倉(cāng)儲(chǔ)的管理、改造、決策提供數(shù)據(jù)支撐。（3）關(guān)鍵技術(shù)層[15]：利用AGV 技術(shù)[16]、數(shù)據(jù)加密技術(shù)[17-18]、狀態(tài)識(shí)別技術(shù)、二維碼技術(shù)、射頻技術(shù)、智能算法[19]、自動(dòng)控制技術(shù)等技術(shù)支持，保證智能化功能實(shí)現(xiàn)。（4）功能模塊層：根據(jù)人員需求分析及各實(shí)體功能分析，智能外掛庫(kù)分為四個(gè)功能模塊、智能倉(cāng)儲(chǔ)管控模塊、智能運(yùn)輸傳送模塊、攜行方艙模塊和輔助決策模塊。（5）業(yè)務(wù)平臺(tái)層：為實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，通過(guò)構(gòu)建以智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)為核心的智能化系統(tǒng)，升級(jí)當(dāng)前業(yè)務(wù)平臺(tái)。并且包含外掛庫(kù)射頻識(shí)別系統(tǒng)及無(wú)人搬運(yùn)裝卸載系統(tǒng)的功能，能較好的兼容上下級(jí)指揮控制系統(tǒng)，協(xié)助各類業(yè)務(wù)人員完成相關(guān)工作，保障任務(wù)完成。

在完善各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)設(shè)施后，即可實(shí)現(xiàn)智能倉(cāng)儲(chǔ)及其配套功能。同時(shí)，提前預(yù)留充足的可擴(kuò)展模塊，后續(xù)可根據(jù)任務(wù)需要和技術(shù)升級(jí)增加更多功能。

3.2 各類設(shè)備設(shè)施改造升級(jí)

3.2.1 庫(kù)房設(shè)施改造

主要為基礎(chǔ)設(shè)施層的改造，包含各類設(shè)備和土建工程：（1）分區(qū)改造：按照庫(kù)房承擔(dān)任務(wù)，劃分多個(gè)功能區(qū)：交接區(qū)、存放區(qū)、裝載區(qū)、附件存放間和控制監(jiān)控中心。（2）土建工程：庫(kù)房安裝兩側(cè)開(kāi)門，便于車輛運(yùn)輸時(shí)直行通過(guò)；安裝消防、供排水設(shè)施；室內(nèi)墻面粉刷，地面噴涂具有耐磨、耐壓、防靜電和阻燃功能的環(huán)氧地坪漆。庫(kù)房墻體內(nèi)側(cè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要安裝電源插座、網(wǎng)絡(luò)端口及接線柱。（3）常規(guī)設(shè)備：庫(kù)房?jī)?nèi)設(shè)置防靜電樁、除濕機(jī)、通風(fēng)、暖氣設(shè)施等。

3.2.2 智能設(shè)備布置

主要為關(guān)鍵技術(shù)層和功能模塊層的實(shí)現(xiàn)以及基礎(chǔ)設(shè)施的完善和智能化升級(jí)，確保化功能模塊實(shí)現(xiàn)包含以下內(nèi)容：（1）智能搬運(yùn)機(jī)器人（AGV）及充電樁。（2）信息化需求的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器、RFID 裝置及各類手持終端、條形打碼機(jī)。（3）智能安防相關(guān)的監(jiān)控及報(bào)警設(shè)備、人臉識(shí)別設(shè)備、智能溫濕度監(jiān)控設(shè)備等。（4）智能攜行方艙的改造及一體化搬運(yùn)設(shè)施的構(gòu)建。

3.2.3 信息管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

外掛庫(kù)房信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建，既是業(yè)務(wù)平臺(tái)的支撐，也為智能倉(cāng)庫(kù)管理、智能輔助決策功能、攜行方艙管理提供軟件支持。同時(shí)做到與上級(jí)保障系統(tǒng)連接兼容，以智能倉(cāng)儲(chǔ)信息管理系統(tǒng)為主體，還包含外掛庫(kù)射頻識(shí)別系統(tǒng)、無(wú)人搬運(yùn)裝卸載系統(tǒng)等。

4 總結(jié)

智能外掛庫(kù)的實(shí)現(xiàn)既需要開(kāi)展系統(tǒng)的需求分析和功能設(shè)計(jì)，也需要結(jié)合無(wú)線組網(wǎng)、RFID、圖像識(shí)別等技術(shù)，從現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物流的發(fā)展角度開(kāi)展升級(jí)改造。本文通過(guò)分析適用于部隊(duì)日常駐訓(xùn)、外出演訓(xùn)、攜行轉(zhuǎn)場(chǎng)任務(wù)的外掛存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)運(yùn)需求，提出智能外掛庫(kù)的功能性設(shè)計(jì)需求和改造思路，并在針對(duì)外掛轉(zhuǎn)運(yùn)多、掛載難、存取難的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了智能外掛庫(kù)的改造設(shè)計(jì)方案和流程方法，一定程度上是部隊(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)的一次實(shí)踐和嘗試，為后續(xù)智能化作戰(zhàn)條件下的裝備保障建設(shè)與發(fā)展提供借鑒與參考。