基于信息流的裝備維修備件精確保障模式與體系

崔培枝，姚巨坤，李超宇

（1.裝甲兵工程學院科研部，北京 100072； 2.裝甲兵工程學院裝備再制造技術國防科技重點實驗室，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.裝甲兵工程學院科研部，北京 100072； 2.裝甲兵工程學院裝備再制造技術國防科技重點實驗室，北京 100072）

實現(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，并快速對需求信息進行響應滿足。在分析設備維修備件保障信息流的基礎上，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體系，并綜合分析裝備維修備件精確保障中的關鍵信息化技術及備件保障方法。

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質(zhì)就是充分運用以信息技術為核心的高科技手段，高效而準確地籌劃和使用裝備維修備件保障力量，在準確的時間、地點為部隊提供準確的備件保障，使裝備維修備件保障適時、適地、適量[1]。信息化戰(zhàn)爭中的維修備件保障活動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鍵信息化技術，借助于信息化技術網(wǎng)絡，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構(gòu)與外部其他機構(gòu)之間為完成裝備備件保障任務，根據(jù)某種因果關系而必須進行的信息交流，泛指與裝備備件保障活動有關的信息流動。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)絡化裝備維修備件精確保障，將成為實現(xiàn)裝備備件精確保障的重要指導思想，并將會成為世界各國軍隊維修備件精確保障能力建設的重要發(fā)展方向。

（2）應達到4個目標。①實現(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、高效和準確；②實現(xiàn)全局性協(xié)調(diào)各項備件保障業(yè)務活動，簡化業(yè)務交互的復雜性，提高備件保障的執(zhí)行效率，并可應對備件保障過程中的突發(fā)事件；③實現(xiàn)備件保障活動的動態(tài)監(jiān)控，利用事先約定的信息流程來改正每個保障業(yè)務的不完善的地方，使備件保障業(yè)務活動動態(tài)化；④實現(xiàn)適時獲知裝備備件保障行動的全域活動過程，通過信息流把握備件保障的主動權，主動制定科學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質(zhì)是最大程度地利用互聯(lián)網(wǎng)和軍用通信網(wǎng)絡，使維修備件保障機構(gòu)和維修專家人員，能夠通過安全的網(wǎng)絡化設施精確獲取、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方案，實現(xiàn)所需備件的按需主動配送，以解決損傷裝備維修問題，達到降低維修備件保障費用，減少保障時間，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，主要完成對儲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存的地點、數(shù)量、運供方式等信息）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需由維修人員或遠程維修專家通過遠程支援系統(tǒng)對故障進行診斷，科學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)量適時地傳遞到備件保障指揮中心，由備件保障中心快速對現(xiàn)有備件數(shù)據(jù)庫信息進行分析處理，決策形成最佳備件供應方案；③在沒有備件的情況下，要進行拆拼或通過快速制造/再制造來獲取備件；④供應過程中需對備件的庫存及運輸要利用合資可視化技術進行跟蹤，以保障備件信息的精確與可視。

3 裝備備件精確保障技術體系

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

4 維修備件精確保障關鍵技術內(nèi)容

4.1 損傷裝備備件需求信息精確判定技術

隨著裝備復雜性的日益增加，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、交互式電子技術手冊、維修專家系統(tǒng)、遠程維修支援技術、嵌入式診斷技術、便攜式維修輔助技術[2]等內(nèi)容，可以輔助損傷裝備使用及維修人員進行快速的故障診斷，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。

（1）便攜式維修輔助設備，是一種配備給現(xiàn)場維修點使用、可移動的現(xiàn)代化自動處理設備，能夠輔助實現(xiàn)故障的準確判斷，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備、便攜式維修設備、技術數(shù)據(jù)讀取機/瀏覽器等，以及某些硬件及其輔助軟件。典型功能包括：技術數(shù)據(jù)顯示、故障隔離和修理指導、零部件查詢和訂購、維修文件編制和分析、狀態(tài)監(jiān)控和故障預測以及工作數(shù)據(jù)輸入和下載。

（2）交互式電子技術手冊（IETM），是將技術手冊的內(nèi)容以數(shù)字化的格式儲存，并以交互方式進行查閱，通過計算機控制的電子顯示系統(tǒng)，將維修技術人員或系統(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的實施[3]。美國自1992年提出開展IETM項目的研究與開發(fā)以來，美軍已經(jīng)制定了一系列通用和專用標準，用以指導IETM的開發(fā)、應用與實施，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、不同計算機平臺上互操作，進而實現(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算機應用程序。該系統(tǒng)將有關的知識和規(guī)則以適當?shù)男问酱嫒胗嬎銠C，建立知識庫，然后采用合適的控制策略，按輸入的原始數(shù)據(jù)選項，進行推理、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域里的典型應用，反應出一種智能診斷的思想，可以科學地判斷裝備故障，為建立備件的精確需求提供依據(jù)。

（4）維修遠程支援技術通過計算機網(wǎng)絡，將前方的裝備維修保障人員與后方的維修技術專家緊密聯(lián)系起來，為前方裝備的故障判斷、現(xiàn)場搶修提供及時、準確的技術指導和決策支持。前方維修保障人員或裝備使用人員在遇到困難時，通過聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)場的圖像、聲音和裝備的技術參數(shù)等，傳輸給遠方的維修技術專家，請求技術支援；遠方的技術專家在進行分析研究后，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)絡對前方的使用維修保障工作進行實時指導，協(xié)助前方人員迅速、準確地完成裝備維修任務。

（5）嵌入式診斷是指在系統(tǒng)運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，獨立掌握系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，獨立查明產(chǎn)生故障的部位和原因，預知系統(tǒng)的異常和故障動向，以聲、光和顯示屏等多種形式進行信息輸出，并輔助操作人員和維修人員采取必要對策。嵌入式診斷是提高裝備測試性、維修性和提升復雜裝備系統(tǒng)快速維修能力的最為簡單有效的技術手段，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體系

4.2 維修備件全資可視物流技術

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

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

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

4.3 備件庫存需求信息化建模及仿真技術

科學地預測維修備件需求量、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，也是實現(xiàn)戰(zhàn)爭條件下精確保障的物質(zhì)基礎。國外陸軍非常重視備件計算方法和信息化建模技術的研究，不僅開發(fā)了專門的備件需求和庫存規(guī)模計算方法和模型，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、維修機構(gòu)的級別、數(shù)量、地理位置等因素，有些信息模型甚至考慮了供應部門之間的備件調(diào)配問題，對于優(yōu)化備件精確保障活動發(fā)揮了重要作用。

4.4 備件信息傳輸及處理技術

備件精確保障系統(tǒng)是建立在信息網(wǎng)絡流基礎上的保障系統(tǒng)，需要對大量的多元數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、處理等，并進行數(shù)據(jù)庫信息的遠程查詢、控制，因此，備件信息傳輸及處理技術是實現(xiàn)備件精確保障的基礎和必要手段。備件信息傳輸及處理技術包括有線/無線網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、多元信息壓縮/傳輸技術、數(shù)據(jù)挖掘技術等內(nèi)容。

5 備件快速制造/再制造技術

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

5.1 備件快速成形制造技術

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動式生產(chǎn)系統(tǒng)。系統(tǒng)在接到零備件申請后，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)攜帶的設備進行創(chuàng)建（使用計算機輔助設計/計算機輔助制造軟件包，或者非接觸式激光掃描儀）；然后將獲得的三維模型轉(zhuǎn)換成設備制造工藝的格式并開始加工。該系統(tǒng)布置后1年多時間生產(chǎn)了近15 000個零件，實現(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

備件快速再制造技術主要是實現(xiàn)裝備損傷備件現(xiàn)場快速再制造，其工作步驟為：當系統(tǒng)接收到損毀裝備零件時，首先對損毀零件進行現(xiàn)場快速損傷評估，判斷可否進行再制造。如果可以進行再制造，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)對損傷零件進行掃描，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行對比，反求再制造成形模型并生成自動成形程序；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方案來恢復零件尺寸；再通過高速數(shù)控加工設備的后機加處理保證零件的幾何精度；最后檢測零件質(zhì)量，達到要求的則可以應用于裝備維修。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、機動性和綜合性[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系統(tǒng)工程，但實現(xiàn)備件保障信息流建設是實現(xiàn)備件精確保障的前提。有針對性的開展相關關鍵技術攻關及應用，是實現(xiàn)裝備維修備件精確保障的基礎，也是建立裝備維修備件精確保障的必由之路，對提高裝備作戰(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)務流程內(nèi)容，并闡述了基于信息流的備件保障關鍵技術體系及技術內(nèi)容，構(gòu)建了備件精確保障技術體系。應用現(xiàn)代先進信息技術，圍繞著備件精確保障的關鍵技術內(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手段和保障模式，提升備件保障效率，降低備件保障費用。

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

［2］趙承光.軍事裝備維修技術（學科分冊）［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設計［J］.裝甲兵工程學院學報，2015，29（6）:78-81.

［4］總裝綜合計劃部.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.無線射頻識別技術的發(fā)展趨勢及軍事應用前景［J］.中國科技信息，2008（4）:270-271.

［6］Adam Aston.If You Can Draw It,They Can Make It［J］.Business Week Online.MAY 23,2005.

［7］朱勝.柔性增材再制造技術［J］.機械工程學報，2013，49（23）:1-5.

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〔編輯 王永洲〕