裝備維修保障信息譜建模方法研究

王廣彥，康建設(shè)，白永生，倪祥龍，肖萬亮，李向征

(1.軍械工程學(xué)院裝備指揮與管理系，河北石家莊 050003)

(2.73135部隊 保障處，福建漳州 363111)

裝備維修保障信息譜建模方法研究

王廣彥1，康建設(shè)1，白永生1，倪祥龍1，肖萬亮2，李向征2

(1.軍械工程學(xué)院裝備指揮與管理系，河北石家莊 050003)

(2.73135部隊 保障處，福建漳州 363111)

構(gòu)建了裝備維修保障信息譜模型，該模型由上游階段信息、下游階段信息、信息演化接口3個關(guān)鍵要素構(gòu)成。提出了維修保障信息譜的構(gòu)建流程，該流程由準確獲取上游壽命階段需求、選擇信息演化接口模型、分析下游壽命階段所需信息、判斷下游階段信息對于上游階段信息的充分必要性、確認下游壽命階段所需信息等5個步驟組成。采用維修保障信息譜建模方法能夠?qū)崿F(xiàn)裝備不同壽命階段之間維修保障信息的有效流通。

維修保障;信息譜;信息;演化;建模

裝備維修保障信息是指裝備全壽命過程中有關(guān)維修保障的各類數(shù)據(jù)、資料等信息，包括裝備維修保障系統(tǒng)建設(shè)與運行中的自身產(chǎn)生信息，裝備構(gòu)造原理、結(jié)構(gòu)特性、可靠性、維修性、保障性等裝備屬性信息，裝備作戰(zhàn)要求、我軍現(xiàn)行體制等環(huán)境信息等。由于裝備全壽命過程維修保障信息具有數(shù)量龐大、類型繁多、關(guān)系錯綜復(fù)雜等顯著特點，嚴重制約著維修保障信息綜合分析與應(yīng)用工作的深入開展。面對這一突出問題，迫切需要對裝備全壽命過程中所產(chǎn)生的各類維修保障信息進行系統(tǒng)梳理，深入開展分類研究，建立維修保障信息譜系，以便滿足信息化條件下武器裝備發(fā)展建設(shè)的需要。為此，本文提出一種維修保障信息譜構(gòu)建方法。該方法以信息應(yīng)用為導(dǎo)向，系統(tǒng)梳理了各類信息之間的邏輯關(guān)系，以及這些信息對裝備各壽命階段工作的支持作用。

1 裝備維修保障信息常用分類方法

構(gòu)建維修保障信息譜的過程，也是梳理各類維修保障信息之間的相互關(guān)系，并對其進行重新分類的過程。而對于事物的分類是具有導(dǎo)向的，出于不同的應(yīng)用目的，對同一事物會提出不同的分類方法［1］，目前存在如下幾種典型的維修保障信息分類方法:

a.按維修保障要素分類。劃分為裝備信息、備件信息、維修設(shè)施設(shè)備信息、維修技術(shù)資料信息、維修人員信息、軍事地理及情報信息和經(jīng)費信息等7類信息［2］。

b.按裝備質(zhì)量特性分類。劃分為功能特性信息、可靠性信息、維修性信息、保障性信息、安全性信息、測試性信息、環(huán)境適應(yīng)性信息、互用性信息等［3］。

c.按信息處理的深度分類。劃分為A類信息(現(xiàn)場收集到的數(shù)據(jù)及加工處理形成的報告、文件、資料等)和B類信息(在A類信息基礎(chǔ)上綜合形成的手冊、案例，以及質(zhì)量活動的工程與管理經(jīng)驗等)［3］。

d.按產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)分類。劃分為正常質(zhì)量信息和質(zhì)量問題信息。質(zhì)量問題信息又分為一般質(zhì)量問題信息、嚴重質(zhì)量問題信息和重大質(zhì)量問題信息［3］。

e.按保障性分析記錄表格分類。劃分為裝備的使用與維修信息，裝備的可用性、可靠性、維修性、故障模式及危害性分析，以可靠性為中心的維修分析等相關(guān)信息，裝備使用與維修清單、使用與維修工作任務(wù)分析、人員與保障要求信息，保障設(shè)備與訓(xùn)練要求信息，測試性的要求與說明信息，設(shè)施要求信息，人員數(shù)量和專業(yè)技能要求信息，包裝和供應(yīng)要求信息，運輸性工程分析信息等9大類信息［4］。

上述信息分類方法由于沒有重點關(guān)注各類信息之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，是一種相對靜態(tài)的分類方法，難以滿足深入開展維修保障信息綜合分析工作的要求，只能滿足裝備研制和使用過程中的一般性管理工作。

2 裝備維修保障信息譜構(gòu)建方法

2.1 維修保障信息譜的基本結(jié)構(gòu)

維修保障信息譜中主要包括以下要素:

a.上游階段信息。相對于某一壽命階段，出現(xiàn)在其以前的壽命階段所產(chǎn)生的相關(guān)信息。

b.下游階段信息。相對于某一壽命階段，出現(xiàn)在其以后的壽命階段所產(chǎn)生的相關(guān)信息。

c.信息演化接口。為了實現(xiàn)上游階段信息向下游階段信息的有序演化，必須構(gòu)建二者之間的信息演化接口模型，在信息演化接口支持下，實現(xiàn)雜亂信息的有序化。

維修保障信息譜的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。從信息演化數(shù)量角度來看，維修保障信息譜主要體現(xiàn)為一種工作分解結(jié)構(gòu)，即一項上游階段信息分解演化為若干項下游階段信息。從各壽命階段工作內(nèi)容角度來看，維修保障信息是各階段實際工作的信息形式表征。從相鄰壽命階段維修保障信息之間的邏輯關(guān)系角度來看，在信息演化接口支持下，實現(xiàn)了上游階段維修保障信息向下游階段維修保障信息的有序轉(zhuǎn)化，而這些接口具有較為明確的轉(zhuǎn)化機理，保證了相鄰壽命階段之間維修保障信息的邏輯關(guān)系。

圖1 維修保障信息譜的結(jié)構(gòu)示意圖

在滿足上游階段工作需求的同時，也要求合理規(guī)劃下游階段的工作內(nèi)容，這就要求下游階段維修保障信息相對于上游階段維修保障信息，應(yīng)當滿足充分必要性。設(shè)上游階段的維修保障信息為Ii，下游階段的維修保障信息為Ii+1。當滿足充分條件時，要求 Ii+1→IiIi+1→Ii，此時Ii? Ii+1，即通過開展下游階段的相關(guān)工作，能夠滿足上游階段的工作要求。當滿足必要條件時，要求 Ii→Ii+1，此時Ii+1?Ii，即上游階段對下游階段提出了基本的工作要求。當充分必要性成立時，則有Ii? Ii+1。當出現(xiàn)下述兩種情況時充分必要性無法滿足:

a.充分性不滿足的情況，即Ii?Ii+1，上游階段的某些工作要求未能得到滿足。

b.必要性不滿足的情況，即Ii+1?Ii，下游階段的某些工作內(nèi)容與上游階段無關(guān)。

當出現(xiàn)以上兩種特殊情況時，維修保障信息譜表現(xiàn)出一種不良結(jié)構(gòu)特性，說明裝備設(shè)計存在功能欠缺，或者說明裝備設(shè)計過于復(fù)雜，出現(xiàn)了不必要的多余功能。

2.2 維修保障信息譜的構(gòu)建過程

為構(gòu)建基于裝備全壽命過程維修保障信息演化機制的維修保障信息譜，需要遵循以下構(gòu)建流程，如圖2所示。

圖2 維修保障信息譜構(gòu)建流程示意圖

a.準確獲取上游壽命階段需求。

上游階段的界定是相對的，針對某一壽命階段，相對于在時間歷程上位于其后的壽命階段稱之為上游階段，而相對于在時間歷程上位于其前的壽命階段稱之為下游階段。上游階段對下游階段具有直接的指導(dǎo)作用，可將上游階段視為下游階段工作開展的需求。

b.選擇信息演化接口模型。

針對下游壽命階段的主要工作，選用維修保障信息演化專用接口或通用接口模型，為上游壽命階段需求向下游壽命階段具體工作內(nèi)容的轉(zhuǎn)化奠定方法基礎(chǔ)。正確選擇信息演化接口模型，對于維修保障信息的順利演化至關(guān)重要，直接影響到上游壽命階段的需求是否能夠滿足，也影響到下游壽命階段的工作是否具有針對性。

c.分析下游壽命階段所需信息。

在信息演化接口支持下，上游階段的需求將轉(zhuǎn)化為下游階段的具體工作內(nèi)容，主要以信息的方式體現(xiàn)出來。這些信息與下游階段的實際工作具有直接的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此要求演化出的信息在下游階段具有完全的可操作性。

d.判斷下游階段信息對于上游階段信息的充分必要性。

下游階段的信息應(yīng)當能夠完全滿足上游階段的需求，以避免上游階段的需求被遺漏，同時避免下游階段的信息出現(xiàn)冗余，避免設(shè)計不必要的功能，導(dǎo)致裝備及其維修保障要素的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。若充分必要性不能滿足，重新返回到信息演化接口選擇階段或下游階段所需信息確定階段，對下游階段信息進行再次分析，直到滿足充分必要性為止。

e.確認下游壽命階段所需信息。

通過充分必要性驗證的維修保障信息，正式進入下游階段，成為指導(dǎo)和約束下游階段工作開展的規(guī)范、文件、手冊等。

通過上述方法可實現(xiàn)維修保障信息譜的構(gòu)建，維修保障信息譜的規(guī)范化描述形式如圖3所示。從整體上來看，維修保障信息譜主要采用了線分類法，但它又不是嚴格遵守線分類法，主要體現(xiàn)在類目之間的從屬關(guān)系有可能存在一定的耦合性，即某個信息有可能同屬于多個上位類，如圖3中信息1.2.2 既從屬于信息1.2，也從屬于信息 2.1，這也是導(dǎo)致裝備質(zhì)量特性難以控制的重要原因。

圖3 維修保障信息譜規(guī)范化描述形式示意圖

2.3 維修保障信息譜構(gòu)建示例

以牽引反坦克火炮為例，說明裝備論證階段和裝備方案階段維修保障信息譜的構(gòu)建過程(所用數(shù)據(jù)均為假設(shè))。

針對一次戰(zhàn)斗，1門反坦克火炮在理想情況下能夠發(fā)射90發(fā)炮彈，反坦克炮營(18門火炮)從駐地到作戰(zhàn)地域一般行軍距離約為350km。針對特定規(guī)模的敵坦克群，反坦克炮營能夠有效發(fā)射1 170發(fā)炮彈，即可達成反沖擊任務(wù)。根據(jù)這一使用需求，可初步確定反坦克火炮的有效數(shù)量應(yīng)達到:1 170/90=13門。因此可初步確定火炮的任務(wù)可靠度為:

上述任務(wù)可靠度要由3部分組成:行軍可靠性、發(fā)射可靠性以及維修性。其中:行軍可靠性采用行軍時致命性故障間隔里程描述，發(fā)射可靠性采用致命性故障間隔發(fā)射彈數(shù)描述;維修性采用平均修復(fù)時間描述。

假設(shè)行軍致命性故障發(fā)生時間服從指數(shù)分布，則行軍時致命性故障間隔里程設(shè)為BCF1。發(fā)射致命性故障發(fā)生時間服從指數(shù)分布，則致命性故障間隔發(fā)射彈數(shù)設(shè)為BCF2。修復(fù)時間服從指數(shù)分布，則平均修復(fù)時間設(shè)為Mct，并要求在作戰(zhàn)過程中用于裝備修理的時間不能超過10min。相關(guān)模型包括:(1)行軍可靠度(2) 發(fā)射可靠度(3) 維修度 M(10min)=

根據(jù)裝備的使用需求分析結(jié)果，在一次戰(zhàn)斗過程中，可用裝備的數(shù)量應(yīng)當大于13門，則上述3項分指標應(yīng)滿足如下模型要求:

經(jīng)訂購方和承制方協(xié)商，并在上述演化接口約束下，確定了維修保障信息譜，見表1。在方案階段維修保障信息確定基礎(chǔ)上，可進一步確定出裝備研制階段和裝備生產(chǎn)階段的維修保障信息。

表1 維修保障信息譜描述

3 裝備維修保障信息譜應(yīng)用特點

3.1 維修保障信息譜的主要作用

構(gòu)建維修保障信息譜就是依據(jù)裝備全壽命過程維修保障信息的演化規(guī)律，將信息按一定的原則和方法進行區(qū)分和歸類，并建立起一定的分類系統(tǒng)和排列順序。構(gòu)建信息譜是為了對維修保障信息進行有效地管理和使用，是為了使數(shù)量眾多、類型繁雜的維修保障信息實現(xiàn)有序化。裝備維修保障信息譜的主要作用體現(xiàn)在以下幾方面:

a.理清各壽命階段信息之間的接口關(guān)系，提高不同類型信息之間的有序程度。根據(jù)裝備全壽命過程信息演化機制，維修保障信息的演化過程類似有機體的生長過程，需要按步驟依次演化。通過構(gòu)建維修保障信息譜，就可確定每種信息的階段特性，并明確各階段之間的信息演化接口關(guān)系，即基于何種原理實現(xiàn)上一階段信息向下一階段信息的演化，避免維修保障信息的無序演化，使各項信息都處于可控狀態(tài)。

b.理清各種信息之間的邏輯關(guān)系，提高各壽命階段之間的銜接程度。裝備維修保障問題涉及到多專業(yè)領(lǐng)域的信息，這些信息既具有一定的獨立性，又具有一定的繼承性，它們之間的關(guān)系異常復(fù)雜?；谘b備全壽命過程信息演化機制構(gòu)建維修保障信息譜，有助于甄別每種信息的出現(xiàn)時機，為明確各階段的工作提供理論依據(jù)。

c.理清不同壽命階段的工作內(nèi)容，提高各專業(yè)領(lǐng)域的協(xié)同化程度。裝備及其維修保障要素的研發(fā)涉及到軍事、工程、管理等多專業(yè)領(lǐng)域，如何協(xié)調(diào)這些專業(yè)領(lǐng)域的工作節(jié)奏，使其有條不紊地按步驟開展，直接關(guān)系到裝備及其維修保障要素的開發(fā)成敗。通過構(gòu)建維修保障信息譜，有助于甄別維修保障信息之間的交叉重疊部分，為提高裝備研制工作的并行化水平提供理論指導(dǎo)。

3.2 維修保障信息譜的基本特點

基于裝備全壽命過程信息演化機制構(gòu)建維修保障信息譜也是一種信息分類方法，但與其他信息分類方法相比，其主要特點如下:

a.以信息演化過程為理論指導(dǎo)，體現(xiàn)維修保障信息的動態(tài)性。由于為每一種信息賦予了階段特性，明確了其在裝備全壽命過程中的位置以及先后順序，因此基于裝備全壽命過程的信息譜制定方法是一種對于信息的動態(tài)化描述。而其他信息分類方法主要描述了信息在內(nèi)容、質(zhì)量特性、處理深度等方面的靜態(tài)特征。

b.以信息之間邏輯關(guān)系為實現(xiàn)手段，體現(xiàn)維修保障信息的繼承性。不同于其他維修保障信息分類方法，基于裝備全壽命過程構(gòu)建維修保障信息譜的重點在于分析不同信息之間的邏輯關(guān)系，據(jù)此實現(xiàn)維修保障信息的分類。加之信息本身所具有的階段特性，使下游階段信息相對于上游階段信息又具有了一定的繼承關(guān)系。

c.以滿足上游壽命階段的需求為構(gòu)建目標，體現(xiàn)維修保障信息的完整性。上游階段對下游階段具有指導(dǎo)性，下游壽命階段實現(xiàn)的信息應(yīng)當滿足上游階段的需求，否則裝備及其維修保障要素在研發(fā)過程中必然會出現(xiàn)一定的缺陷。當基于裝備全壽命過程構(gòu)建信息譜時，這種方法就強制裝備研制人員考慮上游階段所提出的需求，否則信息譜就會出現(xiàn)不良結(jié)構(gòu)，提示相關(guān)人員在裝備研制過程中存在缺陷。

d.以信息的層級結(jié)構(gòu)為約束條件，體現(xiàn)維修保障信息的嚴謹性?；谘b備全壽命過程的維修保障信息譜體現(xiàn)為一種分解結(jié)構(gòu)，每一種維修保障信息在信息譜中都具有明確的位置，并具有明確的應(yīng)用導(dǎo)向。當某一中間階段的信息不存在上游階段信息或下游階段信息時，該項信息的嚴謹性就會喪失，可能是一種無用或無法實現(xiàn)的信息。

4 結(jié)束語

通過構(gòu)建維修保障信息譜，有助于實現(xiàn)裝備不同壽命階段之間維修保障信息的有效流通。由于裝備類型不同、作戰(zhàn)運用不同、成熟程度不同、演化接口不同等問題，針對每種裝備有可能制定出不盡相同的維修保障信息譜，因此難以形成高度規(guī)范化的維修保障信息譜標準。但針對研制過程相接近的裝備系統(tǒng)，卻有可能制定出具有一定通用性的維修保障信息譜規(guī)范，用以指導(dǎo)裝備及其維修保障要素的研制過程。

［1］孫香云，劉增進，鄭朔昉.信息分類與編碼及其標準化［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2012.

［2］宋建社，曹小平，曹耀欽，等.裝備維修信息化工程［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2005.

［3］總裝備部電子信息基礎(chǔ)部.GJB1686A－2005裝備質(zhì)量信息管理通用要求［S］.北京:總裝備部軍標出版發(fā)行部，2005.

［4］總參謀部兵種部.GJB3837－99裝備保障性分析記錄［S］.北京:總裝備部軍標出版發(fā)行部，1999.

展覽會信息:

2013中國國際船舶工業(yè)博覽會、2013中國國際海洋工程與石油天然氣技術(shù)裝備展覽會同期舉辦活動如下:

(1)5月12－17日南京國際博覽中心

荷蘭江蘇海事和海洋工程周

組織單位:鹿特丹市上海代表處(RCRO)、Ahoy鹿特丹、荷蘭商業(yè)支持辦公室(南京nbso)、荷蘭石油天然氣設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會

(2)5月13－15日

船舶與海洋工程舾裝行業(yè)研討會

組織單位:北京國聯(lián)視訊信息技術(shù)股份有限公司

(3)金陵會議中心

中國船舶甲板及艙室機械技術(shù)發(fā)展論壇

組織單位:中國造船工程學(xué)會

(4)金陵會議中心

液化天然氣儲運裝備技術(shù)發(fā)展研討會

組織單位:中國石油和石油化工設(shè)備工業(yè)協(xié)會、石油化工設(shè)備委員會、中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會

(5)5月16日金陵會議中心

海上風力發(fā)電機組規(guī)范推介

組織單位:江蘇省可再生能源行業(yè)協(xié)會風電專業(yè)委員會

(6)金陵會議中心

海洋工程國際論壇

組織單位:江蘇海洋工程協(xié)會

(7)5月15－17日南通

Trade Mission

組織單位:江蘇聯(lián)亞國際展覽有限公司、印尼船東協(xié)會

(8)5月17－20日泰州

Trade Mission

組織單位:江蘇聯(lián)亞國際展覽有限公司、荷蘭海事設(shè)備協(xié)會

The Study on Equipment Maintenance Support Information Spectrum Modeling Method

WANG Guangyan1，KANG Jianshe1，BAI Yongsheng1，NI Xianglong1，XIAO Wanliang2，LI Xiangzheng2
(1.Ordnance Engineering College，Hebei Shijiazhuang，050003，China)

(2.73135 Unit of PLA，F(xiàn)ujian Zhangzhou，363111，China)

It develops the maintenance support information spectrum model composed of upriver information，downriver information，and information evolving interface.It presents the construction process of maintenance support information spectrum，such as obtaining upriver requirement accurately，selecting information evolving interface，analyzing information required in downriver，estimating sufficiency and essential of downriver information for upriver information.The maintenance support information spectrum modeling method is helpful for maintenance support information coorperation among all life phases.

Maintenance Support;Information Spectrum;Information;Evolving;Modeling

TH17

A

2095－509X(2013)04－0032－05

10.3969/j.issn.2095 －509X.2013.04.008

2012－12－11

裝備維修技術(shù)預(yù)研資助項目

王廣彥(1976—)，男，河北邢臺人，軍械工程學(xué)院講師，博士，主要研究方向為裝備維修工程。