面向任務(wù)的裝備維修保障力量解聚方法*

韓震，盧昱，古平，陳立云

（軍械工程學(xué)院，石家莊050003）

面向任務(wù)的裝備維修保障力量解聚方法*

韓震，盧昱，古平，陳立云

（軍械工程學(xué)院，石家莊050003）

針對(duì)傳統(tǒng)的裝備維修保障力量派遣模糊、效率低下等問(wèn)題，以受損裝備為研究對(duì)象，以裝備受損部位與維修專業(yè)之間的關(guān)系矩陣、修復(fù)受損裝備時(shí)限為研究?jī)?nèi)容，以快速、精確派遣維修保障力量為研究目的，建立了面向任務(wù)的裝備維修保障力量解聚模型。最后，重點(diǎn)分析并實(shí)例應(yīng)用了裝備維修保障力量解聚方法。

維修保障力量，解聚方法，受損裝備，關(guān)系矩陣

0 引言

隨著信息化裝備保障的日益推進(jìn)，傳統(tǒng)的裝備維修保障力量派遣模糊、效率低下等問(wèn)題日益突出，致使其不能有效滿足信息化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)其的需求［1］。而解聚作為一門新興的從宏觀到微觀的分析方法，其思想已用于分析并指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)、食物鏈系統(tǒng)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)以及裝備保障指控系統(tǒng)等，都取得了不同程度的作用效果，并且在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下其優(yōu)勢(shì)日益明顯。故本文提出采用解聚思想，在對(duì)維修保障任務(wù)進(jìn)行抽象提煉的基礎(chǔ)上，按照“通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化”的要求劃分維修保障力量，快速確定所需派遣的裝備維修保障力量類型與數(shù)量，為裝備保障現(xiàn)場(chǎng)指揮員快速制定維修保障力量派遣方案提供一定程度的輔助支持。

1 解聚方法的介紹

解聚（Disaggregation）研究的是同一研究對(duì)象下不同粒度（不同分辨率）模型之間相互映射轉(zhuǎn)換的問(wèn)題［2-3］，具體是指將粗粒度模型映射為細(xì)粒度模型，并保持粗細(xì)粒度（高低分辨率）模型之間一致性的過(guò)程。

解聚方法分為真解聚與偽（部分）解聚方法兩大類［4］。而裝備保障力量解聚是需要實(shí)現(xiàn)粗粒度到細(xì)粒度的映射轉(zhuǎn)換，并最終獲得全部細(xì)粒度的維修保障力量實(shí)體，故其屬于真解聚。

從功能角度看，解聚過(guò)程是指根據(jù)具體任務(wù)抽象出所需實(shí)現(xiàn)的任務(wù)功能的過(guò)程，而任務(wù)功能大致可以劃分為總功能、復(fù)合功能以及基本功能等3類功能［5］。故裝備維修力量解聚的基本過(guò)程如圖1所示。

圖1 裝備保障力量解聚的基本過(guò)程

如圖1所示，首先根據(jù)上級(jí)下達(dá)的保障指令抽取出裝備保障任務(wù)，抽象出所需實(shí)現(xiàn)的裝備保障總功能；其次采用自頂向下的方式逐層解聚，把總功能映射為若干個(gè)復(fù)合功能，再向下繼續(xù)解聚，最后得到一個(gè)個(gè)的基本功能。其中，復(fù)合功能層具有雙重特征：對(duì)于總功能層而言，它是解聚后的功能層，具有細(xì)粒度特征；但對(duì)于基本功能層，它具有粗粒度特征。

針對(duì)不同層級(jí)的態(tài)勢(shì)圖圖標(biāo)顯示而言，戰(zhàn)略（戰(zhàn)役）態(tài)勢(shì)圖上的一個(gè)圖標(biāo)可能表示一個(gè)維修保障系統(tǒng)（其處于復(fù)合功能層），而它在戰(zhàn)役（戰(zhàn)術(shù)）態(tài)勢(shì)圖上顯示時(shí)則需要解聚成具有詳細(xì)意義的圖標(biāo)，這些軍標(biāo)圖標(biāo)即代表著一個(gè)個(gè)具體的維修保障力量（其處于基本功能層）。

2 裝備維修保障力量解聚過(guò)程

裝備維修保障力量解聚過(guò)程，主要是指其功能層面的解聚過(guò)程，首先根據(jù)維修保障任務(wù)抽象出所需具備的維修功能，其次按照功能樹的思想從上往下依次解聚成復(fù)合功能，最后全部解聚成基本功能這一整個(gè)過(guò)程。它是人們從抽象的宏觀層面逐漸深入到具體的微觀層面，不斷了解、分析、推理以及總結(jié)得到事物本質(zhì)的過(guò)程。

2.1 解聚層次介紹

裝備維修保障力量解聚過(guò)程，從其功能角度可以分為總功能層、復(fù)合功能層以及基本功能層等3個(gè)層次。

①總功能層。一般是指由裝備維修保障任務(wù)抽象提煉出的一個(gè)或若干個(gè)維修總功能實(shí)體組合形成的頂層功能層。

②復(fù)合功能層。一般是指由若干個(gè)基本功能實(shí)體按某種關(guān)系有機(jī)組合形成的中間功能層，其實(shí)總功能層中的維修總功能也是一種特殊的復(fù)合功能。

③基本功能層。一般是指由許多不可再分解或者不宜再分解的子功能有機(jī)融合而形成的最低功能層，通過(guò)檢驗(yàn)這些子功能能及時(shí)地知道解聚過(guò)程的結(jié)束與否。

雖然上述3層次都是由相應(yīng)的實(shí)體有機(jī)搭建而成，但各層模型所提供的信息差異卻很大：從數(shù)量角度看，3層模型所提供的信息量大小不同，對(duì)于同一解聚模型，細(xì)粒度模型所提供的信息量要大于粗粒度模型所提供的信息量，即基本功能層的信息量大于總功能層的信息量；從質(zhì)量角度看，不同粒度模型所提供信息的誤差大小和信息的價(jià)值是不同的，對(duì)于基本功能層，雖然其提供的信息誤差較大，但是在具體指導(dǎo)實(shí)施維修保障方面其所提供的價(jià)值卻是巨大的。

2.2 解聚過(guò)程表示

表現(xiàn)形式上，裝備維修保障力量解聚過(guò)程可以以功能樹表示其解聚過(guò)程中的上下層次關(guān)系，以函數(shù)關(guān)系式表示其層次內(nèi)部實(shí)體之間邏輯關(guān)系。

按照功能樹的表示形式，圖1中A可表示頂點(diǎn)，A1，A2，A3可分別表示為中間節(jié)點(diǎn)，a11～13，a21～24，a31～32可分別表示為末端節(jié)點(diǎn)。則圖1用功能樹的形式表示為圖2所示，其功能樹的基本圖形描述為如表1所示［7］。

圖2 基于功能樹的解聚過(guò)程表示形式

表1 功能樹的基本圖形描述

按照函數(shù)關(guān)系式可以認(rèn)為圖1中A為頂層粗粒度模型中變量，其解聚函數(shù)可表示為：

式中A1，A2，A3是描述頂層粗粒度模型的中間層變量，其可分別用解聚函數(shù)表示為：

式中變量a11～13，a21～24，a31～32是底層細(xì)粒度模型中的實(shí)體表示形式。根據(jù)頂層、中間層以及底層變量之間的聚合關(guān)系，將式（2）～式（4）代入式（1）可得頂層變量A表達(dá)式為：

通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，式（5）比式（1）所包含更多的信息。當(dāng)給粗粒度模型中變量A一個(gè)定值后，則可得到許多組滿足式（1）～式（4）中細(xì)粒度變量a11～13，a21～24，a31～32的值。但根據(jù)具體情況，最后可以得到一組最符合實(shí)際情況的細(xì)粒度變量值。

2.3 解聚求解過(guò)程

解聚求解過(guò)程主要是指針對(duì)具體維修保障任務(wù)，將維修總功能實(shí)體解聚成維修保障力量實(shí)體以及確定每一類實(shí)體數(shù)量等一系列過(guò)程。

為了清晰、明了地表述解聚的求解過(guò)程，現(xiàn)以搶修保障力量參與維修保障任務(wù)為例加以說(shuō)明。戰(zhàn)時(shí)，搶修保障力量接到上級(jí)下達(dá)的搶修指令后，抽象出搶修任務(wù)并組織相關(guān)搶修保障力量，形成一個(gè)粗略的維修保障力量聚合體，機(jī)動(dòng)前往指定地，在戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)圖上即一個(gè)大的軍用圖標(biāo)（維修聚合體）機(jī)動(dòng)前往故障裝備處，根據(jù)故障裝備受損情況解聚成各類維修保障力量，實(shí)施維修保障。其搶修保障力量工作流程如圖2所示。

圖3 搶修保障力量工作流程圖

圖3中，當(dāng)搶修聚合體機(jī)動(dòng)到受損裝備處時(shí)，根據(jù)受損裝備的具體情況，將維修聚合體解聚為檢查維修力量、診斷維修力量、評(píng)估維修力量以及修理保障力量等，末端解聚成一個(gè)個(gè)的保障組，如檢查組、診斷組、評(píng)估組、分解組、更換組以及測(cè)試組。其維修聚合體基本解聚示意圖如圖4所示。注：保障組是指能夠獨(dú)立完成維修保障任務(wù)的最小維修資源的有機(jī)組合，是最小的裝備維修保障力量單位，是進(jìn)行保障力量編組的最小編成模塊。

圖4 維修聚合體基本解聚示意圖

受損裝備的檢查情況以及診斷信息一同作為評(píng)估維修力量的評(píng)估依據(jù)，并由此而基本判斷裝備受損的受損部位以及受損程度，進(jìn)而可以基本判定是否可修理：若不能維修則向上級(jí)裝備保障機(jī)構(gòu)申請(qǐng)加強(qiáng)維修保障力量；若能維修則針對(duì)受損裝備的受損情況，將維修保障力量（聚合類）解聚成分解組、更換組以及測(cè)試組等。其中分解組的主要任務(wù)是完成受損裝備的拆卸以及將受損部位分解為一個(gè)個(gè)可以直接修理的單元，更換組主要是完成裝備受損器件和材料的更換，而測(cè)試組的主要任務(wù)是測(cè)試更換后受損裝備性能是否恢復(fù)到預(yù)期效果。其維修任務(wù)（由受損裝備所產(chǎn)生）與所需維修保障力量專業(yè)之間的屬性映射關(guān)系可以通過(guò)圖5表示。

圖5 維修任務(wù)與維修專業(yè)之間的屬性映射關(guān)系

圖5中，維修任務(wù)與所需維修專業(yè)之間是相互對(duì)應(yīng)的，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系并不是雜亂無(wú)章的，而是按照某種邏輯關(guān)系層次映射的，通過(guò)這種映射關(guān)系可以初步實(shí)現(xiàn)維修任務(wù)—所需維修專業(yè)由定性化描述向定量化分析轉(zhuǎn)變。

為了進(jìn)一步反映裝備受損部位與維修專業(yè)之間的映射關(guān)系，建立了兩者之間的關(guān)系矩陣，從而可以快速明了地知道維修過(guò)程中所需派遣的維修保障力量類型，其關(guān)系矩陣如表2所示。

表2 裝備受損部位與維修專業(yè)的關(guān)系矩陣

通過(guò)表2，可以確定維修過(guò)程中所需動(dòng)用的維修保障力量類型，并且可將所有維修專業(yè)形成了一個(gè)維修專業(yè)集合，該集合覆蓋了作戰(zhàn)裝備所有部位的維修需求，即作戰(zhàn)裝備受損部位產(chǎn)生的任意維修任務(wù)都能夠在維修專業(yè)集合中得到滿足。

通過(guò)表2可以確定受損裝備所需的維修專業(yè)編成結(jié)構(gòu)，即可以確定維修保障力量（聚合類）所需解聚成的維修類型，下一步可以按照修復(fù)受損裝備的時(shí)限進(jìn)而確定針對(duì)具體任務(wù)各類維修保障力量所需派遣的數(shù)量，即維修保障力量（聚合類）所需解聚成各類維修專業(yè)下的維修保障力量數(shù)量。

①將聚合類維修保障力量分為檢查類、診斷類、評(píng)估類以及修理類等四大類保障力量。

②檢查類、診斷類以及評(píng)估類保障力量按照能單獨(dú)完成相應(yīng)保障任務(wù)所需的最少資源各自分解出檢查組、診斷組以及評(píng)估組，各類保障力量先抽調(diào)出一組參與保障任務(wù)。

③判斷檢查組、診斷組以及評(píng)估組能否在規(guī)定的時(shí)間T1（比如10 min）內(nèi)完成任務(wù)，若不能則增加相應(yīng)保障力量的組數(shù)；若能按時(shí)完成保障任務(wù)則轉(zhuǎn)入步驟④。

④根據(jù)上述檢查、診斷以及評(píng)估結(jié)果，按照所需維修專業(yè)劃分修理類保障力量形成諸如分解組、更換組以及測(cè)試組等種類的維修組，并且各類維修組分別抽調(diào)出一組參與修理。

⑤通過(guò)測(cè)試組檢測(cè)裝備性能的恢復(fù)情況，從而判斷在規(guī)定的時(shí)間T2（若總的修理時(shí)限為T，則T2=T-T1）內(nèi)是否完成了修理任務(wù)，若未完成任務(wù)則增加相應(yīng)類別的維修組，直至能在規(guī)定的總時(shí)間T內(nèi)完成任務(wù)。

⑥修理結(jié)束，向上級(jí)維修保障指揮機(jī)構(gòu)報(bào)告修理情況。

其他類別的受損裝備按照上述相似步驟參與維修保障，現(xiàn)場(chǎng)指揮員也能把聚合類維修保障力量快速地解聚成所需類別與數(shù)量的維修保障力量，也就都能在限定的時(shí)間內(nèi)完成指定的任務(wù)。

3 應(yīng)用案例

選取某次演習(xí)中搶修分隊(duì)執(zhí)行其中一次維修保障任務(wù)為例，分析其中的解聚過(guò)程。搶修分隊(duì)接到維修指令后，迅速組織保障保障力量，組成一個(gè)聚合級(jí)維修保障力量機(jī)動(dòng)前往裝備受損地，到達(dá)目的地后，查看發(fā)現(xiàn)某型輪式自行火炮、履帶式自行高炮、履帶式自行火炮各一臺(tái)裝備需要搶修，而這3臺(tái)武器裝備對(duì)作戰(zhàn)的影響系數(shù)分別為0.2，0.5，0.3，按照對(duì)作戰(zhàn)的貢獻(xiàn)情況確定依次搶修履帶式自行高炮、履帶式自行火炮以及輪式自行火炮，因3臺(tái)武器裝備搶修過(guò)程基本相似且搶修時(shí)間都為30 min，故下面以搶修履帶式自行高炮為例加以分析。

根據(jù)履帶式自行高炮上報(bào)的受損情況以及現(xiàn)場(chǎng)觀察情況，結(jié)合表2中裝備受損部位與維修專業(yè)的關(guān)系矩陣，將聚合級(jí)維修保障力量劃分為檢查類、診斷類、評(píng)估類以及修理類等4類維修保障力量。

①根據(jù)獨(dú)立完成保障任務(wù)所需的最少資源，將上述檢查類、診斷類以及評(píng)估類維修保障力量各自分解出若干個(gè)檢查組、診斷組以及評(píng)估組。

②根據(jù)檢查、診斷以及評(píng)估這整個(gè)過(guò)程的要求時(shí)限為5 min～7 min，而平時(shí)一組檢查組、診斷組以及評(píng)估組協(xié)調(diào)保障履帶式自行高炮所共用時(shí)間是10 min～13 min，二組檢查組、診斷組以及評(píng)估組協(xié)調(diào)保障履帶式自行高炮所共用時(shí)間是3 min～4 min，故適當(dāng)增減檢查組、診斷組以及評(píng)估組的組數(shù)，使其組數(shù)盡量少的同時(shí)也能在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成指定任務(wù)，最終確定抽取二組檢查組、一組診斷組以及一組評(píng)估組參與保障，其協(xié)調(diào)作業(yè)所共用時(shí)間為6 min。

③由于搶修履帶式自行高炮總的時(shí)間為30 min，則參與修理的保障力量時(shí)限為24 min。根據(jù)上述檢查、診斷以及評(píng)估的結(jié)果，可以確定履帶式自行高炮的電子系統(tǒng)中5個(gè)電路處于輕損狀態(tài)，根據(jù)戰(zhàn)時(shí)搶修時(shí)間的緊迫性，一般采取換件修理方式。將修理類保障力量解聚成電路修理類保障力量與其他等兩類維修保障力量，再進(jìn)一步將電路修理類保障力量劃分為若干個(gè)電路分解組、器件更換組以及電路測(cè)試組等。

⑤根據(jù)平時(shí)訓(xùn)練修理上述5個(gè)輕損電路的時(shí)限情況與維修保障任務(wù)的時(shí)限情況，可以基本確定參與搶修電路所需派遣的組數(shù)：1組電路分解組、2組器件更換組以及1組電路測(cè)試組，故抽取相應(yīng)的組數(shù)參與搶修，其在21 min時(shí)完成了對(duì)5個(gè)損壞電路的換件修理。

⑥搶修任務(wù)完成，上報(bào)修理情況。

上述基于維修任務(wù)的解聚過(guò)程通過(guò)功能樹的形式可表示為圖6所示。

采用上述相似的步驟，現(xiàn)場(chǎng)指揮員也能針對(duì)搶修履帶式自行火炮以及輪式自行火炮的受損情況，迅速地將聚合級(jí)維修保障力量解聚成所需類別與數(shù)量的維修保障力量。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了面向任務(wù)的裝備維修保障力量解聚模型，以受損裝備的維修任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，以解聚的3個(gè)功能層次和解聚過(guò)程的表示形式為著力點(diǎn)，以裝備受損部位與維修專業(yè)的關(guān)系矩陣，修復(fù)受損裝備的時(shí)限為落腳點(diǎn)，重點(diǎn)分析了裝備維修保障力量類型與數(shù)量的求解過(guò)程，一定程度上為裝備維修保障現(xiàn)場(chǎng)指揮員快速地制定維修保障方案，高效地落實(shí)維修保障任務(wù)提供了輔助支撐作用。

圖6 基于維修任務(wù)的解聚過(guò)程表示形式

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Research on the Disaggregation Method of Equipment Maintenance Support Force Based on Missions

HAN Zhen，LU Yu，GU Ping，CHEN Li-yun
（Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003，China）

Aiming at these problems of dispatch fuzzy and efficiency low of the conventional equipment maintenance support force，the paper develops the disaggregation method of equipment maintenance support force based on missions.The method is that the damaged equipment to be the object of research，the relationship matrix between damaged parts and maintenance specialty and the time limit of repairing damaged equipment to be the content of research，the quick and precise dispatch maintenance support force to be the purpose of research.Finally，the paper analyzes and applies the disaggregation method.

maintenance support force，disaggregation process，damaged equipment，relationship matrix

E92

A

1002-0640（2015）02-0027-05

2013-12-19

2014-01-15

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（60904071）

韓震（1986-），男，四川資陽(yáng)人，博士研究生。研究方向：裝備保障信息化。