裝備維修保障資源配置文獻(xiàn)分析與內(nèi)容綜述

楊 超，侯興明，廖興禾，秦海峰，許 慶

(航天工程大學(xué)， 北京 101416)

科技發(fā)展的突飛猛進(jìn)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得現(xiàn)代化武器裝備呈現(xiàn)出高技術(shù)、多類型、體系化的特點(diǎn)，對裝備維修保障的精準(zhǔn)性、實(shí)時(shí)性、高效性要求越來越高，在有限的維修保障資源支持條件下，傳統(tǒng)的粗放型保障模式已完全不能適應(yīng)新時(shí)代信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)裝備維修保障任務(wù)的需要，嚴(yán)重影響部隊(duì)裝備維修保障能力的快速生成。為解決上述問題，近年來，軍事學(xué)術(shù)界一批學(xué)者尤其關(guān)注裝備維修保障資源配置與優(yōu)化技術(shù)的研究，針對不同的軍事背景、武器裝備、維修保障任務(wù)等開展了相關(guān)探索，本文基于國內(nèi)核心期刊數(shù)據(jù)庫對裝備維修保障資源配置與優(yōu)化方法的主要文獻(xiàn)進(jìn)行了搜集檢索、整理分析、歸納總結(jié)，以期把握研究現(xiàn)狀、查找存在問題、指引后續(xù)研究。

1 裝備維修保障資源配置的概念界定

關(guān)于“裝備維修保障資源”的界定，2011版《軍語》綜合國軍標(biāo)及有關(guān)界定，從系統(tǒng)角度出發(fā)對裝備維修保障資源進(jìn)行了精準(zhǔn)權(quán)威的定義，即“可用于維修保障的人力、物力、財(cái)力、信息等資源的統(tǒng)稱”，軍事學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同這一概念界定。

“配置”一詞源自圍棋術(shù)語，意即布陣時(shí)棋子相互之間的配合，包括棋子間位置的高低、遠(yuǎn)近、疏密程度?！冬F(xiàn)代漢語詞典》將配置釋義為“配備布置”，從該詞的構(gòu)成要素來看，“配”是指把缺少的補(bǔ)足，“置”是指設(shè)立，組合一起則是將缺少的補(bǔ)足并且設(shè)置到合適的位置。配置所反映的是一個(gè)由相互聯(lián)系的若干事物所構(gòu)成的集合以及集合內(nèi)事物之間的排列組合的狀態(tài)、相互作用關(guān)系。

綜合上述兩個(gè)概念，“裝備維修保障資源配置”是指為完成裝備維修保障任務(wù)，對可用于裝備維修保障的人力、物力、財(cái)力、信息等資源的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、布局安排、組合設(shè)置。這是一種基于目標(biāo)的系統(tǒng)觀，即將裝備維修保障資源配置活動視為一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入即為裝備維修保障任務(wù)，依據(jù)維修保障任務(wù)確定資源配置需求，通過合理的規(guī)劃計(jì)劃、協(xié)調(diào)安排、優(yōu)化控制，使各保障資源精準(zhǔn)設(shè)置、合理運(yùn)用，集約高效支撐維修保障活動的順利展開，將有限的保障資源通過配置優(yōu)化發(fā)揮其最大效能，輸出保障能力，實(shí)質(zhì)上資源配置也是一種體系聚能和精確釋能的過程。

2 裝備維修保障資源配置文獻(xiàn)可視化分析

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量

為確保檢索文獻(xiàn)的完備性，以 “維修保障資源”“維修人力”“維修人員”“維修備件”“維修器材”“維修信息”“配置”“優(yōu)化”等主題詞對中國知網(wǎng)期刊數(shù)據(jù)庫和中國軍事核心期刊數(shù)據(jù)庫進(jìn)行組合檢索，去除明顯不相關(guān)文獻(xiàn)，截至2018年底，共檢索到168篇文章，其年度分布和數(shù)量走勢如圖1所示。從文獻(xiàn)檢索的數(shù)量走勢來看，我軍開展裝備維修保障資源配置問題研究始于本世紀(jì)初，即我軍由機(jī)械化條件向信息化條件轉(zhuǎn)變的歷史轉(zhuǎn)折期，也是我軍武器裝備建設(shè)呈現(xiàn)快速發(fā)展的效能釋放期。新世紀(jì)新階段，無論是裝備的數(shù)量、種類、型號等都快速增加，系統(tǒng)化、信息化、集成化程度不斷提高，對裝備維修保障資源配置的要求也更趨于精準(zhǔn)集約，有關(guān)研究呈現(xiàn)出總體增加的趨勢。其中，得到國家自然科學(xué)基金支持的文獻(xiàn)19篇，武器裝備預(yù)研基金支持的文獻(xiàn)6篇，中國博士后科學(xué)基金支持的文獻(xiàn)2篇，國家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃支持的文獻(xiàn)2篇，如圖2所示。

圖1 文獻(xiàn)數(shù)量走勢圖

圖2 基金支持示意圖

2.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

共現(xiàn)分析就是對共現(xiàn)現(xiàn)象的定量研究，以揭示其內(nèi)容關(guān)聯(lián)性信息?；陉P(guān)鍵詞能夠反映文章研究的核心內(nèi)容和關(guān)鍵要素，故本文選擇以關(guān)鍵詞為特征項(xiàng)對檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行共現(xiàn)分析，如圖3所示。由圖3可知，關(guān)于裝備維修保障資源配置優(yōu)化的研究，主要集中在以下四個(gè)方面：一是基于任務(wù)開展維修保障資源配置優(yōu)化的研究；二是針對維修保障資源中的器材、備件等物力資源開展研究較多；三是主要運(yùn)用建模仿真和優(yōu)化計(jì)算的方法開展研究；四是多數(shù)針對廣義的武器裝備或者通用武器裝備，如裝甲裝備等，大型復(fù)雜裝備的針對性研究較少。

圖3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)示意圖

2.3 研究機(jī)構(gòu)分布

對文獻(xiàn)作者所屬研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，由圖4可知，從事裝備維修保障資源配置優(yōu)化研究的單位主要有軍械工程學(xué)院、裝甲兵工程學(xué)院、國防科技大學(xué)、海軍工程大學(xué)、軍事交通學(xué)院、海軍航空工程學(xué)院等?？梢姡鬈娛驴蒲袡C(jī)構(gòu)普遍認(rèn)識到在信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中裝備維修保障資源的重要性，相繼對維修保障資源配置問題展開研究，取得了一些成果。

3 裝備維修保障資源配置研究內(nèi)容述評

通過對查閱文獻(xiàn)的研究分析，目前多數(shù)文獻(xiàn)還主要從不同角度針對維修保障資源各子要素開展針對性研究，因此，本文嘗試從人力資源、物力資源、財(cái)力資源、信息資源4個(gè)方面展開綜述。

圖4 研究機(jī)構(gòu)分布示意圖

3.1 裝備維修保障人力資源配置相關(guān)研究

人力資源是裝備維修保障的核心資源，是具有能動性的資源，是維修保障能力生成的關(guān)鍵要素。因此，人力資源的確定也是裝備維修保障資源配置規(guī)劃的核心問題。裝備維修保障人力資源具體包括裝備技術(shù)專家、裝備維修指揮人員、裝備維修技術(shù)操作人員等，其配置通?？紤]配置人員的數(shù)量、專業(yè)編組、技術(shù)等級等。目前主要有以下4種方法。

一是使用與維修工作分析法。這種方法以維修任務(wù)分析、FMECA和RCMA分析為基礎(chǔ)，以維修工時(shí)數(shù)為主要分析數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的分析確定各維修專業(yè)人員的數(shù)量。文獻(xiàn)[1-3]闡述了使用與維修工作分析的主要內(nèi)容和方法程序。該法通用性較強(qiáng)，但數(shù)據(jù)量需求較大，分析過程繁瑣復(fù)雜。

二是維修單元法。該法將“規(guī)定時(shí)間內(nèi)、完成規(guī)定保障任務(wù)、實(shí)現(xiàn)最佳保障效能的最少保障資源組合”定義為一個(gè)最小維修單元，通過確定戰(zhàn)時(shí)裝備最小維修單元人數(shù)和工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)建模，計(jì)算戰(zhàn)時(shí)保障人力的需求[4]。文獻(xiàn)[5]提出了基于維修任務(wù)的基本維修單元確定方法，文獻(xiàn)[6-8]基于最小維修單元建立了維修人員數(shù)量需求預(yù)測模型，給出了維修人員預(yù)測方法。維修單元法應(yīng)用價(jià)值較強(qiáng)，但不同任務(wù)背景下最小維修單元的確定是該法運(yùn)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

三是工時(shí)估算法。該法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定各類裝備的損壞率及標(biāo)準(zhǔn)維修工時(shí)，從而估算裝備維修總工時(shí)及實(shí)有工作時(shí)間，進(jìn)而粗略計(jì)算出維修人員需求。文獻(xiàn)[9]以修理工工時(shí)利用率和全年維修總工時(shí)為指標(biāo)，提出了維修人員類別確定方法和維修人員數(shù)量確定模型。文獻(xiàn)[10] 基于維修機(jī)構(gòu)的有效總工時(shí)和維修任務(wù)所需工時(shí)，建立了戰(zhàn)時(shí)維修人員配置模型。文獻(xiàn)[11]以維修保障人員最大工作量滿足戰(zhàn)時(shí)維修保障任務(wù)需求工作量為原則，給出了戰(zhàn)時(shí)維修保障人員數(shù)量的計(jì)算方法。工時(shí)估算法在維修保障人員配置中的通用性較強(qiáng)，易于理解和操作，但往往因其輸入?yún)?shù)如標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和裝備損壞率的數(shù)據(jù)來源不準(zhǔn)確導(dǎo)致其計(jì)算結(jié)果精確性較差。

四是相似系統(tǒng)法。該法主要用于新研裝備維修保障人員的配置。其原理是參考相似系統(tǒng)或相似裝備的保障人員配置情況確定新研裝備的保障人員專業(yè)、數(shù)量、等級等，文獻(xiàn)[12]給出了確定相似系統(tǒng)的程序和內(nèi)容。文獻(xiàn)[13-14]針對裝備研制和試驗(yàn)階段人員需求，建立了由多級相似元組成的裝備相似比較模型，給出了需求分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法。相似系統(tǒng)法的關(guān)鍵是相似系統(tǒng)的選取和分析，這是確保該法有效性的關(guān)鍵。

3.2 裝備維修保障物力資源配置相關(guān)研究

裝備維修保障物力資源主要是指裝備維修保障的備件、器材、設(shè)備、設(shè)施等物質(zhì)資源，是裝備維修保障活動順利開展的物質(zhì)保證。裝備維修保障物力資源配置的研究，主要集中在對備件、器材的研究，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面：

一是需求預(yù)測研究，通過預(yù)測合理配置補(bǔ)充。傳統(tǒng)的需求預(yù)測方法主要有實(shí)戰(zhàn)統(tǒng)計(jì)法、解析分析法、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法和模擬仿真法[15]，本文不做贅述。隨著科技的進(jìn)步，近年來又涌現(xiàn)了一些新方法，如基于粗糙集理論、模糊理論、邊際優(yōu)化算法等方法，文獻(xiàn)[16]建立了基于變精度粗糙集的戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障資源優(yōu)化配置模型,實(shí)現(xiàn)了不同精度下的多資源點(diǎn)、多需求點(diǎn)的資源優(yōu)化配置。文獻(xiàn)[17-18]針對備件配置影響因素的模糊性特點(diǎn)，采用模糊理論建立了基于備件關(guān)鍵性的庫存需求優(yōu)化模型。文獻(xiàn)[19-21]以不同的保障任務(wù)背景建立備件優(yōu)化模型，運(yùn)用邊際優(yōu)化算法對備件配置需求進(jìn)行優(yōu)化。

二是儲備布局研究，通過合理設(shè)置儲備點(diǎn)、優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)提高維修保障資源的配置效率。文獻(xiàn)[22]以物流場理論為基礎(chǔ)建立了車輛裝備維修器材戰(zhàn)備儲備布局優(yōu)化模型。文獻(xiàn)[23-26]以不同裝備為研究對象，構(gòu)建了維修備件、器材的布局和選址模型，分別采用魯棒優(yōu)化、人工免疫等方法進(jìn)行優(yōu)化。

三是庫存管理與優(yōu)化研究，通過調(diào)控庫存以實(shí)現(xiàn)最佳的配置量、通過優(yōu)化供應(yīng)方式降低保障經(jīng)費(fèi)，提高物力資源保障效益。從文獻(xiàn)研究內(nèi)容來看，無論是備件還是器材，庫存管理的一般約束條件是費(fèi)用和保障能力，即在費(fèi)用最小的情況下達(dá)到最大的保障能力。文獻(xiàn)[27-28] 運(yùn)用虛擬庫存理論,以庫存管理費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo),建立兩級庫存模型,給出不可修備件庫存控制策略。文獻(xiàn)[29]在對備件關(guān)鍵性進(jìn)行重要性分析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于備件關(guān)鍵性的初始庫存優(yōu)化方法。文獻(xiàn)[30-31] 基于三級維修保障模式，以保障度和保障費(fèi)用為約束,構(gòu)建了備件三級庫存優(yōu)化配置模型,運(yùn)用邊際分析方法進(jìn)行了優(yōu)化。隨著維修保障體制逐步由三級轉(zhuǎn)向兩級，文獻(xiàn)[32-33]分別基于裝備完好率和系統(tǒng)可用度建立了備件兩級庫存配置優(yōu)化模型，以適應(yīng)兩級維修保障體制。此外，關(guān)于維修保障設(shè)備、設(shè)施的研究，其配置優(yōu)化目標(biāo)集中在保障設(shè)備設(shè)施利用率最高和裝備平均維修時(shí)間最短兩個(gè)方面，其約束是費(fèi)用最低。文獻(xiàn)[34]以能夠反映保障設(shè)備利用率的飛機(jī)出動架次率為目標(biāo)函數(shù)，建立了軍機(jī)維修保障設(shè)備優(yōu)化配置模型。文獻(xiàn)[35]以裝備平均維修時(shí)間最短為目標(biāo),提出了基層級測試設(shè)備優(yōu)化配置模型。維修保障物力資源的研究是軍事界關(guān)注的重點(diǎn)，研究的主要方法是基于不同的目標(biāo)和約束條件進(jìn)行建模計(jì)算，并逐漸引入更加精確、高效的智能優(yōu)化算法，以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 裝備維修保障財(cái)力資源配置相關(guān)研究

裝備維修保障財(cái)力資源主要是指裝備維修保障經(jīng)費(fèi)，這是裝備維修保障資源配置的重要基礎(chǔ)，也是資源配置優(yōu)化的常用目標(biāo)。財(cái)力資源的投向和投量往往體現(xiàn)在裝備維修保障資源配置決策、人力資源配置、物力資源配置以及信息資源配置的方方面面，可以說財(cái)力資源影響著其他資源配置的效率。因此，在文獻(xiàn)檢索分析中發(fā)現(xiàn)，裝備維修保障財(cái)力資源配置的專門研究少之甚少，文獻(xiàn)[36]從系統(tǒng)視角出發(fā)，采用博弈論的方法，建立了裝備科研、購置、維修經(jīng)費(fèi)的比例關(guān)系優(yōu)化模型，并進(jìn)行了計(jì)算仿真，提供了一種很好的經(jīng)費(fèi)優(yōu)化思路。文獻(xiàn)[37]結(jié)合我軍實(shí)際構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)遺傳算法的軍隊(duì)日常維修經(jīng)費(fèi)配置模型，采用多目標(biāo)遺傳算法對模型進(jìn)行求解計(jì)算，將經(jīng)費(fèi)合理分配，提高了經(jīng)費(fèi)配置效益?？梢?，在裝備維修保障經(jīng)費(fèi)的配置優(yōu)化方面，相關(guān)研究還較少，基本處于空白階段。在新體制新形勢下，提高裝備維修保障財(cái)力資源的利用效率仍然是需要不斷深入研究的重要方面。

3.4 裝備維修保障信息資源配置相關(guān)研究

裝備維修保障信息資源是指支撐裝備維修保障活動順利展開的技術(shù)資料、作業(yè)手冊以及技術(shù)信息等資源。隨著武器裝備的科技程度、復(fù)雜程度不斷提高，隨裝配置和裝備服役期間的維修信息資源愈發(fā)重要，是保障能力持續(xù)生成的重要支撐。近年來，隨著信息網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展以及大數(shù)據(jù)、人工智能的廣泛運(yùn)用，裝備維修領(lǐng)域的信息資源管理與運(yùn)用得到了大幅進(jìn)步，信息資源在裝備維修保障中的效能逐漸凸顯。文獻(xiàn)[38]指出利用信息資源規(guī)劃原理和數(shù)據(jù)規(guī)劃方法對裝備維修信息進(jìn)行需求分析和系統(tǒng)建模，以實(shí)現(xiàn)信息資源的共享配置。文獻(xiàn)[39-41]針對某一裝備特點(diǎn)對裝備維修管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面開展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[42]基于信息的互聯(lián)共享特性，提出將E-維修理論應(yīng)用于海軍導(dǎo)彈裝備維修中，并初步研究分析了導(dǎo)彈E-維修理論中的關(guān)鍵技術(shù)。文獻(xiàn)[43]從信息集成的角度提出基于XML的維修保障信息存儲與共享技術(shù)，提高了維修保障信息資源存儲和共享的效率?？梢钥闯?，信息資源配置的核心在于共享集成，以實(shí)現(xiàn)信息資源在裝備維修保障中的“增效”作用。

3.5 裝備維修保障資源配置研究現(xiàn)狀分析

由以上分析可知，目前裝備維修保障資源配置的研究具有如下特點(diǎn)。

一是通用武器裝備領(lǐng)域研究較多，新型復(fù)雜武器裝備研究較少。從研究的對象來看，雖然略有體現(xiàn)不同類型、不同軍兵種的武器裝備，但從裝備的屬性來講多是基于通用武器裝備領(lǐng)域的維修保障模式開展研究的，針對性、特色性不強(qiáng)，缺少對新型復(fù)雜專用武器裝備維修保障資源配置系統(tǒng)深入的研究。

二是考慮單一或少量因素的具體性問題研究較多，綜合性系統(tǒng)性研究較少。從研究的內(nèi)容來看，大多研究都是針對某一類武器裝備、某一類型維修保障資源、考慮某一或某幾種影響因素的背景下開展資源配置建模，模型參數(shù)較少，不能很好的貼合裝備維修保障實(shí)際，缺乏對資源配置的系統(tǒng)性、整體性考慮和全局性的優(yōu)化研究。

三是建模計(jì)算較多，優(yōu)化方法創(chuàng)新較少。從研究的方法和手段來看，通常都是給出問題背景描述，基于優(yōu)化目標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，而后結(jié)合案例進(jìn)行模型計(jì)算驗(yàn)證，但傳統(tǒng)算法、單一算法運(yùn)用較多，智能優(yōu)化算法的創(chuàng)新運(yùn)用較少，優(yōu)化求解的準(zhǔn)確性和效率還有提高空間。

4 裝備維修保障資源配置研究展望

4.1 單一通用向新型復(fù)雜發(fā)展

信息技術(shù)的飛速發(fā)展及其在武器裝備中的運(yùn)用，既內(nèi)化了武器裝備的信息化程度，也提高了武器裝備的復(fù)雜程度，增加了裝備維修保障的影響因素。傳統(tǒng)的單一通用武器裝備的維修保障模式、資源配置方式等已不適應(yīng)新型復(fù)雜武器裝備維修保障的需要，特別是伴隨著武器裝備類型多樣化、系統(tǒng)集成化、數(shù)量遞增化同維修保障人員體制編制調(diào)整改革、備品備件數(shù)質(zhì)量要求提高、經(jīng)費(fèi)總量有限等系列現(xiàn)實(shí)問題之間的矛盾，要求必須要綜合考慮更多的影響因素，從系統(tǒng)的角度、多維的視域全面分析各種要素對維修保障資源配置的影響，以確保復(fù)雜武器裝備的適用性、多因素影響下資源配置的高效性。

4.2 傳統(tǒng)計(jì)算向智能優(yōu)化發(fā)展

社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步，社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)等都呈現(xiàn)出復(fù)雜巨系統(tǒng)的特征。系統(tǒng)優(yōu)化問題愈發(fā)復(fù)雜，面對復(fù)雜的尋優(yōu)條件、廣闊的搜索空間，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法漸漸無法快速精準(zhǔn)地完成尋優(yōu)任務(wù)，人類智能、生物群體的現(xiàn)象和規(guī)律啟發(fā)人們發(fā)明了很多智能優(yōu)化算法并在解決上述復(fù)雜問題尋優(yōu)上展現(xiàn)了優(yōu)勢。隨著武器裝備復(fù)雜程度的不斷提高和裝備數(shù)據(jù)量的劇增，傳統(tǒng)優(yōu)化算法在精準(zhǔn)性和時(shí)效性上的弊端逐漸顯現(xiàn)，結(jié)合軍事裝備的發(fā)展，基于人工智能、大數(shù)據(jù)等逐步引入運(yùn)用具有一定智能性的算法進(jìn)行優(yōu)化，是提高資源配置效率和精確性的重要手段。

4.3 機(jī)械化視域向信息化視域發(fā)展

在機(jī)械化的思維和視域下，人們研究問題的思路往往被定格在機(jī)械化條件下裝備維修保障活動的模式、機(jī)制等定式下，這是適應(yīng)戰(zhàn)爭形態(tài)發(fā)展、武器裝備戰(zhàn)技性能和保障要求應(yīng)運(yùn)而生的，但這是一個(gè)交相增進(jìn)的過程。隨著信息技術(shù)、人工智能的發(fā)展和運(yùn)用，人們從機(jī)械化視域逐步上升為信息化乃至智能化視域，并在這種視域下針對新時(shí)代新形勢新任務(wù)開展新模式、新內(nèi)容、新方法的研究，這將是推動裝備維修保障資源的配置問題研究向更高更深發(fā)展的強(qiáng)力助推劑，新的思想、新的模式、新的方法正在逐漸形成和發(fā)展的道路中。

5 結(jié)論

裝備維修保障資源配置優(yōu)化是保障能力快速生成的重要保證，如何進(jìn)行系統(tǒng)的籌劃、科學(xué)的組織和有效的配置，越來越受到軍事學(xué)術(shù)界的關(guān)注。本文重點(diǎn)對我軍近年來裝備維修保障資源配置優(yōu)化的理論和方法進(jìn)行了研究，分析了目前裝備維修保障資源配置研究的特點(diǎn)，得出了未來的研究發(fā)展趨勢，為后續(xù)開展系統(tǒng)性針對性研究奠定了基礎(chǔ)。