航空裝備智能保障系統(tǒng)研究

周揚(yáng) 曾照洋 周巖 林聰

摘要：隨著智能化前沿技術(shù)的迅猛發(fā)展與廣泛應(yīng)用，航空裝備正在向智能化方向發(fā)展，其保障系統(tǒng)也將通過(guò)智能化技術(shù)賦能實(shí)現(xiàn)進(jìn)化發(fā)展。面向下一代航空裝備的使用需求，以智能化技術(shù)為牽引，分析了航空裝備智能保障場(chǎng)景，捕獲了智能保障系統(tǒng)的能力需求，在此基礎(chǔ)上提出了由全面態(tài)勢(shì)感知、智能保障決策、自主作業(yè)執(zhí)行、智能監(jiān)督控制組成的航空裝備智能保障系統(tǒng)功能以及分層架構(gòu)，研究了智能保障系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)應(yīng)用智能化技術(shù)的收益與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，為航空裝備智能保障系統(tǒng)的研制與應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確、敏捷、經(jīng)濟(jì)的保障提供了支持。

關(guān)鍵詞：保障系統(tǒng)；智能；航空裝備；決策；感知；執(zhí)行；監(jiān)督

中圖分類號(hào)：V234文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.12.009

基金項(xiàng)目：裝備綜合保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定支持項(xiàng)目（61420030104）

以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等為代表的前沿技術(shù)正在引領(lǐng)諸多領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性變革[1-3]，未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)將向智能化戰(zhàn)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變，武器裝備也在廣泛探索應(yīng)用智能化技術(shù)[4]，智能化技術(shù)同樣為裝備保障系統(tǒng)的賦能和發(fā)展提供了先決條件。本文面向下一代航空裝備的使用需求，針對(duì)保障方案規(guī)劃不合理、保障作業(yè)效率低下、保障資源延誤時(shí)間長(zhǎng)、人員訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn)脫節(jié)等航空裝備保障系統(tǒng)存在的實(shí)際問(wèn)題，以智能化前沿技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)展以“智能”為特征的航空裝備保障系統(tǒng)研究，為實(shí)現(xiàn)精確、敏捷、經(jīng)濟(jì)的保障提供技術(shù)支持。

1智能保障系統(tǒng)能力需求

1.1航空裝備智能保障場(chǎng)景

智能保障系統(tǒng)典型應(yīng)用構(gòu)想包括智能保障決策、智能使用保障、智能機(jī)庫(kù)維修、智能資源調(diào)度、智能訓(xùn)練保障等。

1.1.1智能保障決策

針對(duì)保障方案規(guī)劃不合理的問(wèn)題，智能保障決策應(yīng)用人工智能技術(shù)，將人在決策過(guò)程中用到的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)固化到系統(tǒng)中，基于裝備狀態(tài)、保障資源狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等全面態(tài)勢(shì)感知信息，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)或平時(shí)訓(xùn)練需求，對(duì)何時(shí)、何地、做什么、怎么做、用什么做等問(wèn)題進(jìn)行決策，自動(dòng)生成保障方案。（1）平時(shí)訓(xùn)練保障智能規(guī)劃：根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)需求，裝備部署情況，可靠性、維修性、保障性等通用質(zhì)量特性設(shè)計(jì)水平等信息，自動(dòng)規(guī)劃保障方案，包括定檢任務(wù)智能優(yōu)化、視情維修自主決策、人員訓(xùn)練智能規(guī)劃等。（2）作戰(zhàn)任務(wù)保障方案自主生成：針對(duì)不同的作戰(zhàn)使用要求和保障能力需求，自動(dòng)規(guī)劃作戰(zhàn)任務(wù)保障方案，包括裝備優(yōu)選、保障資源需求預(yù)測(cè)、保障計(jì)劃自主生成等。

1.1.2智能使用保障

針對(duì)使用保障作業(yè)效率低下的問(wèn)題，智能使用保障應(yīng)用人工智能、機(jī)器人等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確化、無(wú)人化的充、填、加、掛與維護(hù)檢查等并行開(kāi)展的一體化使用保障。（1）無(wú)人維護(hù)檢查：利用無(wú)人機(jī)對(duì)航空裝備外表面進(jìn)行自動(dòng)巡檢，確定是否存在涂層脫落、金屬材料開(kāi)裂、復(fù)合材料分層等情況；利用機(jī)器人對(duì)航空裝備內(nèi)部難以接近的狹小/異形空間進(jìn)行自主檢查。（2）智能掛彈：應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、軌跡規(guī)劃技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間掛點(diǎn)位姿參數(shù)的快速辨識(shí)、掛點(diǎn)檢測(cè)誤差修正，自主控制舉升機(jī)構(gòu)完成導(dǎo)彈/炸彈的掛裝作業(yè)。

1.1.3智能機(jī)庫(kù)維修

針對(duì)維修保障作業(yè)效率低下的問(wèn)題，智能機(jī)庫(kù)維修綜合運(yùn)用數(shù)字孿生、云計(jì)算、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從飛機(jī)入庫(kù)前的狀態(tài)模擬和維修決策，到飛機(jī)入庫(kù)后的自動(dòng)檢測(cè)和智能維修的全過(guò)程保障。

（1）裝備狀態(tài)實(shí)時(shí)模擬。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享在數(shù)據(jù)云平臺(tái)中，應(yīng)用“數(shù)字孿生”模型和方法，對(duì)飛機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和算法，預(yù)測(cè)剩余壽命或故障，并自主給出部件維修任務(wù)決策。維修任務(wù)決策通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)發(fā)送至外場(chǎng)維護(hù)中心，進(jìn)入機(jī)庫(kù)進(jìn)行維修。

（2）自動(dòng)激光掃描。機(jī)庫(kù)門(mén)上的三維激光掃描儀對(duì)飛機(jī)各系統(tǒng)的健康狀態(tài)及故障與損傷情況進(jìn)行深度掃描，生成全機(jī)健康狀況檢查數(shù)據(jù)報(bào)告。

（3）機(jī)器人、無(wú)人機(jī)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)生成3D數(shù)字檢測(cè)報(bào)告。

（4）智能維修任務(wù)卡自動(dòng)生成。3D數(shù)字檢測(cè)報(bào)告并自動(dòng)上傳至云平臺(tái)，發(fā)送到遠(yuǎn)程維修工程中心。依據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)，在云平臺(tái)自主整合交互式電子技術(shù)手冊(cè)（IETM）中的維修、排故等信息，生成電子智能維修任務(wù)卡，并發(fā)送至維修工程師穿戴式維護(hù)終端設(shè)備。

（5）維修任務(wù)分配與調(diào)度。機(jī)庫(kù)維修技術(shù)人員在任務(wù)臺(tái)讀取任務(wù)卡，并根據(jù)各自專業(yè)，自主“認(rèn)領(lǐng)”維修任務(wù)。任務(wù)認(rèn)領(lǐng)完畢后，自動(dòng)上傳至數(shù)據(jù)云平臺(tái)。維修任務(wù)調(diào)度中心在云平臺(tái)讀取到飛機(jī)數(shù)據(jù)、維修任務(wù)卡信息、維修人員信息等，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，將備品、備件、工具等維修資源需求自動(dòng)下發(fā)到相關(guān)部門(mén)。

（6）基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的維修。維修人員帶上增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR眼鏡等可穿戴設(shè)備和智能工具箱，對(duì)故障產(chǎn)品進(jìn)行維修。

（7）故障件自動(dòng)運(yùn)輸與狀態(tài)跟蹤。GPS跟蹤器安裝在故障返修件中，應(yīng)用機(jī)器人與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自動(dòng)對(duì)故障件進(jìn)行運(yùn)輸與返修狀態(tài)跟蹤。

（8）數(shù)據(jù)庫(kù)更新完成維修后，所有信息同步上傳至云平臺(tái)，在數(shù)字孿生模型中繼續(xù)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行全時(shí)檢測(cè)與運(yùn)行模擬。

1.1.4智能資源調(diào)度

針對(duì)保障資源延誤時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，智能資源調(diào)度利用物聯(lián)網(wǎng)[6]、大數(shù)據(jù)技術(shù)及新一代人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流程與后勤保障流程無(wú)縫鏈接并相互驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)感知保障資源需求，并實(shí)現(xiàn)保障資源的自主籌措和動(dòng)態(tài)調(diào)度。（1）飛機(jī)調(diào)度。在態(tài)勢(shì)感知的基礎(chǔ)上，根據(jù)任務(wù)需求及飛機(jī)健康狀態(tài)和梯次使用要求，選擇合適的飛機(jī)參與作訓(xùn)任務(wù)。（2）本場(chǎng)維修資源調(diào)度。當(dāng)飛機(jī)還在空中飛行時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）系統(tǒng)預(yù)測(cè)的飛機(jī)故障和健康狀態(tài)信息自動(dòng)傳輸給地面的維修站和后勤補(bǔ)給系統(tǒng)，使其提前準(zhǔn)備好相應(yīng)的備件、保障設(shè)備、技術(shù)資料、維修人員等，當(dāng)飛機(jī)降落后便可快速進(jìn)行維修，縮短維修時(shí)間，提高飛機(jī)的出動(dòng)強(qiáng)度。（3）保障資源調(diào)度。在維修及轉(zhuǎn)場(chǎng)準(zhǔn)備過(guò)程中存在本場(chǎng)保障資源短缺時(shí)，可基于全資可視化、地理信息系統(tǒng)、智能物流、無(wú)人裝卸與運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)點(diǎn)選擇、運(yùn)送路徑規(guī)劃、自動(dòng)集裝、自主運(yùn)輸?shù)荣Y源自主調(diào)度功能。

1.1.5智能訓(xùn)練保障

針對(duì)人員訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn)脫節(jié)的問(wèn)題，智能訓(xùn)練保障面向作戰(zhàn)任務(wù)需求，應(yīng)用數(shù)字孿生、場(chǎng)景建模仿真等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)場(chǎng)景的逼真模擬，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)保證人員的沉浸式交互，基于云平臺(tái)完成不同空間空/地勤人員的協(xié)同訓(xùn)練，并可基于任務(wù)需求和人員現(xiàn)狀定制推送個(gè)性化訓(xùn)練方案。（1）全任務(wù)虛擬作戰(zhàn)訓(xùn)練：為保證執(zhí)行任務(wù)的成功率，智能保障系統(tǒng)針對(duì)各種任務(wù)構(gòu)型，為保障人員生成訓(xùn)練方案，利用虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在不動(dòng)用裝備的情況下完成虛擬作戰(zhàn)訓(xùn)練。（2）全對(duì)象分布式聯(lián)合訓(xùn)練：航空裝備保障站點(diǎn)分散、保障資源種類多，智能保障系統(tǒng)模擬綜合作戰(zhàn)環(huán)境，結(jié)合裝備的任務(wù)構(gòu)型，自主推理生成保障流程，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域空/地勤人員的分布式聯(lián)合訓(xùn)練。

1.2智能保障系統(tǒng)能力需求

面向航空裝備智能保障場(chǎng)景，捕獲智能保障系統(tǒng)的能力需求，可歸納為全面態(tài)勢(shì)感知、智能保障決策、自主作業(yè)執(zhí)行和智能監(jiān)督控制等方面的能力。（1）全面態(tài)勢(shì)感知能力：借助PHM系統(tǒng)、全資可視化、數(shù)字孿生模型等手段，全面感知裝備健康狀態(tài)、作戰(zhàn)任務(wù)需求、裝備部署情況、保障資源需求等信息，為智能保障決策提供輸入。（2）智能保障決策能力：利用人工智能技術(shù)，使保障系統(tǒng)能模仿人的智能，具有思維、學(xué)習(xí)、推理判斷和自行或輔助解決保障問(wèn)題的能力。（3）自主作業(yè)執(zhí)行能力：綜合運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)感知、無(wú)人操作智能控制、無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云平臺(tái)等先進(jìn)技術(shù)，在使用和維修保障活動(dòng)中高度實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，由“智能機(jī)器”代替“人”進(jìn)行自主作業(yè)，在訓(xùn)練和供應(yīng)保障過(guò)程中全面實(shí)現(xiàn)信息化和智能化。（4）智能監(jiān)督控制能力：在保障系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中能對(duì)各保障流程和環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行自主排查和優(yōu)化。

2智能保障系統(tǒng)方案

航空裝備智能保障系統(tǒng)是面向裝備作戰(zhàn)任務(wù)與平時(shí)訓(xùn)練場(chǎng)景，應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等智能化技術(shù)，具備全面態(tài)勢(shì)感知、智能保障決策、自主作業(yè)執(zhí)行、智能監(jiān)督控制等能力的保障系統(tǒng)，其方案包括功能組成和技術(shù)架構(gòu)兩方面。

2.1智能保障系統(tǒng)功能

對(duì)應(yīng)于航空裝備智能保障系統(tǒng)能力需求，智能保障系統(tǒng)的功能組成如圖1所示。

2.1.1全面態(tài)勢(shì)感知功能

全面態(tài)勢(shì)感知功能，由裝備態(tài)勢(shì)感知、保障狀態(tài)感知、環(huán)境狀態(tài)感知、任務(wù)狀態(tài)感知等功能組成。（1）裝備狀態(tài)感知功能，包括對(duì)裝備實(shí)時(shí)狀態(tài)的感知、歷史狀態(tài)的追溯以及未來(lái)狀態(tài)的預(yù)測(cè)等功能。（2）保障狀態(tài)感知功能，包括對(duì)備件、保障設(shè)備工具、人力人員等保障資源種類和數(shù)量等狀態(tài)感知功能。（3）環(huán)境狀態(tài)感知功能，包括對(duì)地理、氣候等自然環(huán)境及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)的感知功能。（4）任務(wù)狀態(tài)感知功能，包括對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)、訓(xùn)練任務(wù)狀態(tài)的感知功能。

2.1.2智能保障決策功能

智能保障決策功能，由作戰(zhàn)任務(wù)保障方案自主生成、平時(shí)訓(xùn)練保障智能規(guī)劃等功能組成。（1）作戰(zhàn)任務(wù)保障方案自主生成功能，包括裝備優(yōu)選、維修任務(wù)預(yù)測(cè)、保障資源需求預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度規(guī)劃、保障作業(yè)計(jì)劃生成等功能。（2）平時(shí)訓(xùn)練保障智能規(guī)劃功能，包括梯次使用智能規(guī)劃、預(yù)測(cè)性維修自主決策、資源補(bǔ)給智能規(guī)劃和人員訓(xùn)練智能規(guī)劃等功能。

2.1.3自主作業(yè)執(zhí)行功能

自主作業(yè)執(zhí)行功能，由自動(dòng)使用保障、自動(dòng)檢測(cè)與維修、智能作業(yè)支持、自主供應(yīng)保障、智能訓(xùn)練保障等功能組成。（1）自動(dòng)使用保障功能，包括自主加注/抽放燃油、自主充填氣體與液體、自主充電、自主裝載/卸載彈藥、自主維護(hù)檢查等功能。（2）自動(dòng)檢測(cè)與維修功能，包括自動(dòng)全機(jī)掃描檢查、自主結(jié)構(gòu)修復(fù)、自主故障件拆裝、空中自動(dòng)檢測(cè)與維修等功能。（3）智能作業(yè)支持功能，包括智能工卡生成與執(zhí)行反饋、交互式作業(yè)支持、智能工具器材管控、實(shí)時(shí)返修狀態(tài)反饋等功能。（4）自主供應(yīng)保障功能，包括智能庫(kù)存管理、資源自主籌措、資源自動(dòng)配送等功能。（5）智能訓(xùn)練保障功能，包括作戰(zhàn)場(chǎng)景仿真訓(xùn)練、個(gè)性化訓(xùn)練定制與推送等功能。

2.1.4智能監(jiān)督控制功能

智能監(jiān)督控制功能，由自主監(jiān)控預(yù)警、智能評(píng)估優(yōu)化、自動(dòng)反饋改進(jìn)等功能組成。（1）自主監(jiān)控預(yù)警功能，包括裝備健康狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)警、任務(wù)形勢(shì)監(jiān)控與預(yù)警、保障資源消耗情況監(jiān)控與預(yù)警等功能。（2）智能評(píng)估優(yōu)化功能，包括保障效能評(píng)估與優(yōu)化、保障資源適用性評(píng)估與優(yōu)化、使用和維修保障過(guò)程優(yōu)化等功能。（3）自動(dòng)反饋改進(jìn)功能，包括設(shè)計(jì)改進(jìn)反饋、制造改進(jìn)反饋、使用改進(jìn)反饋、維修改進(jìn)反饋、管理改進(jìn)反饋等功能。

2.2智能保障系統(tǒng)架構(gòu)

智能保障系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，開(kāi)放靈活，即插即用，可集成應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)的業(yè)務(wù)功能。智能保障系統(tǒng)自底向上，分為支撐層、數(shù)據(jù)層、智能實(shí)現(xiàn)層和應(yīng)用層，如圖2所示。（1）應(yīng)用層：面向系統(tǒng)用戶，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)感知、保障決策、作業(yè)支持、監(jiān)督控制等功能。（2）智能實(shí)現(xiàn)層：應(yīng)用深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘、預(yù)測(cè)推演、決策支持、結(jié)果生成等功能。（3）數(shù)據(jù)層：由數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、范例庫(kù)等組成，可通過(guò)集成接口與任務(wù)系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。（4）支撐層：由網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源等硬件條件構(gòu)成。

3智能保障系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能保障系統(tǒng)應(yīng)用智能化前沿技術(shù)，使保障系統(tǒng)能模仿人的智能，具有思維、感知、學(xué)習(xí)、推理判斷，自行或輔助解決保障問(wèn)題的能力。應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)使能技術(shù)，航空裝備智能保障系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析如下。

（1）智能保障決策技術(shù)

保障決策就是根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)或平時(shí)訓(xùn)練需求，對(duì)何時(shí)、何地、做什么、怎么做、用什么做等問(wèn)題進(jìn)行決策，生成保障方案。智能保障決策則是應(yīng)用智能化技術(shù)，將人在決策過(guò)程中用到的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)顯性固化到系統(tǒng)工具中，根據(jù)任務(wù)需求自動(dòng)生成保障方案，或在制訂保障方案的過(guò)程中為系統(tǒng)用戶提供專家建議的輔助決策功能。

（2）預(yù)測(cè)性維修技術(shù)

預(yù)測(cè)性維修是基于裝備狀態(tài)和故障預(yù)測(cè)確定維修任務(wù)的先進(jìn)維修方式[5]，相比于傳統(tǒng)的修復(fù)性維修和預(yù)防性維修，預(yù)測(cè)性維修實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)、針對(duì)性維修，可在降低裝備故障風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)保持較高的使用效率。

預(yù)測(cè)性維修技術(shù)是由狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)、維修決策等一系列技術(shù)構(gòu)成的技術(shù)體系，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)裝備的健康狀態(tài)，進(jìn)行智能維修決策，確定維修保障任務(wù)，將航空裝備維修方式從“被動(dòng)式維修”轉(zhuǎn)化為“主動(dòng)式維修”。

（3）數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生技術(shù)包括數(shù)字孿生模型的構(gòu)建與應(yīng)用。數(shù)字孿生模型是裝備物理實(shí)體在虛擬空間中的超寫(xiě)實(shí)動(dòng)態(tài)模型，裝備數(shù)字孿生模型的構(gòu)建與應(yīng)用，將成為未來(lái)裝備研制生產(chǎn)與使用保障的主流模式[6]。通過(guò)創(chuàng)建每個(gè)航空裝備實(shí)體的數(shù)字孿生模型，使裝備實(shí)現(xiàn)個(gè)體化、綜合化、可預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)裝備的狀態(tài)監(jiān)控、使用和維修預(yù)測(cè)。智能保障系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用數(shù)據(jù)孿生技術(shù)，結(jié)合裝備健康管理技術(shù)與使用技術(shù)狀態(tài)管理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)全面的態(tài)勢(shì)感知與預(yù)測(cè)功能。

（4）自主供應(yīng)保障技術(shù)

自主供應(yīng)保障技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，綜合應(yīng)用全資可視化、增材制造打印[7]、智能物流等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保障資源的自主籌措、自動(dòng)配送、庫(kù)存管理等功能。

在保障資源狀態(tài)感知的基礎(chǔ)上，基于物聯(lián)網(wǎng)、全資可視化、3D打印等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保障站點(diǎn)優(yōu)選、自主補(bǔ)給訂貨、備件/設(shè)備/工具的打印制造等資源自主籌措功能；基于地理信息系統(tǒng)、智能物流、無(wú)人裝卸與運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)送路徑規(guī)劃、自動(dòng)集裝、自主運(yùn)輸?shù)荣Y源自動(dòng)配送功能；基于大數(shù)據(jù)分析與趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保障資源的智能化庫(kù)存管理功能。

（5）交互式作業(yè)支持技術(shù)

交互式作業(yè)支持技術(shù)是在保障人員進(jìn)行維修保障作業(yè)時(shí)，利用人機(jī)交互技術(shù)將維修保障信息與實(shí)際設(shè)備進(jìn)行疊加，為維修操作、故障診斷、故障預(yù)警提供實(shí)時(shí)可視、智能指導(dǎo)，可以有效減少維修保障時(shí)間，防止維修保障差錯(cuò)，降低對(duì)作業(yè)人員的技能要求。交互式作業(yè)支持技術(shù)結(jié)合數(shù)字孿生、交互式電子技術(shù)手冊(cè)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）[8]、遠(yuǎn)程支持以及可穿戴設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)對(duì)維修保障數(shù)據(jù)的組織、建模、智能驅(qū)動(dòng)和顯示，以手勢(shì)、視線聚焦、語(yǔ)音等多種自然人機(jī)交互方式為保障人員的維修、排故等作業(yè)提供可視化、智能化指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資料的交互性和智能化。

（6）自主檢測(cè)與維修設(shè)備

自主檢測(cè)與維修設(shè)備是應(yīng)用人工智能、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、圖像聲音和無(wú)線射頻識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)航空裝備故障檢測(cè)與定位、拆卸安裝、原位修理、校驗(yàn)測(cè)試等保障功能的自動(dòng)化地面保障設(shè)備，取代保障人員實(shí)施保障作業(yè)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人、精確、靈活、快速的作業(yè)執(zhí)行，可大幅提高維修保障作業(yè)效率，消除人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

（7）空中保障技術(shù)

空中保障除了空中加油之外，還包括空中故障修復(fù)、戰(zhàn)傷搶修等。應(yīng)用無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在空中對(duì)航空裝備內(nèi)部/外部的故障修復(fù)與戰(zhàn)傷搶修作業(yè)，防止空中故障、戰(zhàn)傷導(dǎo)致的裝備墜毀、任務(wù)失敗，提高裝備安全性與任務(wù)成功率。

4智能保障系統(tǒng)效能分析

智能保障系統(tǒng)應(yīng)用大量智能化前沿技術(shù)，其研發(fā)費(fèi)用相比于當(dāng)前裝備保障系統(tǒng)將會(huì)成倍增加，它能夠帶來(lái)的收益分析如下。

（1）提高保障決策的科學(xué)合理性?；谌娴难b備健康與保障狀態(tài)感知信息，應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，可快速做出適應(yīng)不同任務(wù)場(chǎng)景、不同使用環(huán)境的保障決策，給出科學(xué)合理的保障方案，提供適時(shí)、適地、適量的精確保障。

（2）提高保障作業(yè)效率。應(yīng)用機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等智能化保障設(shè)備，以及基于AR的交互式作業(yè)支持工具，可有效縮短使用和維修保障作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)質(zhì)量，并降低對(duì)人員數(shù)量和技術(shù)水平的要求。

（3）提高保障資源供給效率。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人物流、3D打印等新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)保障資源的實(shí)時(shí)全程可視化、動(dòng)態(tài)調(diào)度與自主補(bǔ)給，提供快速、靈活、及時(shí)的敏捷保障。

（4）降低使用和保障費(fèi)用。通過(guò)應(yīng)用智能化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)保障資源的合理配置與快速配送，結(jié)合保障作業(yè)效率的提高與人員數(shù)量及技能要求的降低，可有效降低裝備的使用和保障費(fèi)用。

（5）降低保障人員職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等智能化保障設(shè)備，使得保障人員避免或減少在有害環(huán)境下開(kāi)展保障作業(yè)，可大幅降低保障人員的職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)。

在航空裝備保障過(guò)程中，應(yīng)用智能化技術(shù)的機(jī)器無(wú)法完全取代人，需要人機(jī)配合才能更好地完成保障任務(wù)。機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人等技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得態(tài)勢(shì)感知、保障作業(yè)等邏輯清晰、重復(fù)性強(qiáng)、工作量大的能力適合由機(jī)器來(lái)完成，而需要考慮多維度復(fù)雜因素、承擔(dān)責(zé)任后果的保障決策、監(jiān)督控制等能力，則適合由機(jī)器提供輔助，由人來(lái)最終完成。

智能化技術(shù)的應(yīng)用在帶來(lái)巨大收益的同時(shí)，也存在一定風(fēng)險(xiǎn)。以深度學(xué)習(xí)為代表的智能化技術(shù)，由于其計(jì)算過(guò)程為黑盒操作，存在不可解釋性問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中存在產(chǎn)生不可控結(jié)果的隱患。將來(lái)隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)逐步解決這個(gè)問(wèn)題。

5結(jié)束語(yǔ)

本文從智能化前沿技術(shù)正在引領(lǐng)諸多領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性變革的發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前航空裝備保障系統(tǒng)存在的問(wèn)題，將保障系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)整體，從航空裝備智能保障場(chǎng)景中捕獲了保障系統(tǒng)的能力需求，進(jìn)而研究了智能保障系統(tǒng)的功能與架構(gòu)，分析了智能保障系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)以“智能”為特征的下一代航空裝備保障系統(tǒng)進(jìn)行了探索研究。后續(xù)可基于各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的成熟度，研究航空裝備智能保障系統(tǒng)的發(fā)展途徑。

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（責(zé)任編輯皮衛(wèi)東）

作者簡(jiǎn)介

周揚(yáng)（1981-）男，博士，高級(jí)工程師。主要研究方向：裝備綜合保障。

Tel：010-61659137E-mail：exmagic@126.com

Research on Intelligent Support System of Aviation Equipment

Zhou Yang*，Zeng Zhaoyang，Zhou Yan，Lin Cong

Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Aero Combined Environment，AVIC China Aero-Tolytechnology Establishment，Beijing 100028，China

Abstract： With the rapid development and widespread application of intelligent technologies， aviation equipment is developing in the direction of intelligence， and its support system will also achieve evolutionary development through intelligent technology empowerment. Facing the requirements of next-generation aviation equipment， with intelligent technology as the traction， the intelligent support scenarios of aviation equipment are analyzed， and the capability requirements of the intelligent support system are captured. On this basis， the functions of the aviation equipment intelligent support system composed of comprehensive situational awareness， intelligent support decision-making， autonomous operation execution， and intelligent supervision and control are proposed. The key technologies of the intelligent support system are studied， and the benefits and risks of the application of intelligent technologies are analyzed. The research provides support for the development and application of aviation equipment intelligent support system， and accurate， agile and economical support can be achieved.

Key Words： support system； intelligent； aviation equipment； decision-making； awareness； execution； supervision