艦船綜合保障體系綜述

孫光甦，原宗，關(guān)靜

中國艦船研究設(shè)計中心，湖北 武漢 430064

0 引 言

艦船綜合保障是指在艦船的全壽期內(nèi)，為滿足總體戰(zhàn)備完好性要求，降低全壽期費用，綜合考慮裝備的保障問題，在研制階段，確定可靠性、維修性、保障性、測試性和環(huán)境適應(yīng)性等保障特性要求，進行保障特性設(shè)計，規(guī)劃并研制保障資源，建立保障系統(tǒng)；在服役階段，跟蹤艦船裝備技術(shù)狀態(tài)，確定艦船修理需求，進行在航臨搶修支援和等級修理設(shè)計，及時提供艦船裝備所需保障的一系列管理和技術(shù)活動[1-2]。

近年來，隨著大批采用全新設(shè)計理念、先進信息化技術(shù)、新材料及新工藝的海軍新型艦船陸續(xù)服役，其裝備數(shù)量、復(fù)雜程度、技術(shù)難度都大幅提升，同時，在規(guī)定的任務(wù)模式下，艦船裝備的運行強度和維修保障需求也顯著提高，傳統(tǒng)的保障系統(tǒng)和模式已明顯不能適應(yīng)當(dāng)前或未來新型艦船裝備發(fā)展的需要。為此，迫切需要深入研究新型艦船裝備的保障需求與特點，在裝備研制階段即開展保障特性與主裝備技戰(zhàn)術(shù)特性的同步設(shè)計與綜合權(quán)衡優(yōu)化，以便更好地將裝備保障資源研制與主裝備研制有效融合[3]，在裝備研制過程中同步規(guī)劃保障資源的基礎(chǔ)上，研究裝備保障費用的產(chǎn)生規(guī)律，降低艦船裝備全壽期的經(jīng)費投入[4]；通過深入開展裝備綜合保障工作，實現(xiàn)精確化的保障資源配置、自動化的狀態(tài)檢測和故障診斷、信息化的保障管理和指揮、智能化的保障評估和輔助決策，從源頭促進艦員自主保障能力和基地級維修能力的提升，進一步促進新型艦船交付后保障能力的同步形成和艦船戰(zhàn)斗力的高效保持。

1 國內(nèi)外艦船綜合保障發(fā)展現(xiàn)狀

美國國防部在1964 年頒布的DoDD4100.35《系統(tǒng)和設(shè)備綜合后勤保障研制》中，首次提出了“綜合后勤保障”（Integrated Logistics Support，ILS）的概念；1983 年，在美國國防部修訂頒布的DoDD5000.39《系統(tǒng)與設(shè)備綜合后勤保障的采辦和管理》中規(guī)定，保障性應(yīng)與裝備的其他性能、進度和費用同等對待，從裝備壽命周期一開始就需開展綜合后勤保障工作，以達到保障性要求；1996 年，美國國防部在頒布的DoDD5000.1《國防采辦》中提出了“采辦后勤”（Acquisition Logistics）的概念，突出強調(diào)了保障性分析、保障方案、保障數(shù)據(jù)和保障資源等概念，并將質(zhì)量、可靠性、維修性、可用性等設(shè)計特性作為工程設(shè)計的重要內(nèi)容；1997 年，美國國防部頒布了MIL-HDBK-502《采辦后勤》，代替1983 年頒布的MIL-STD-1388-1A《后勤保障分析》，明確了保障性是性能要求的一部分，保障性分析是系統(tǒng)工程過程不可缺少的一部分；2003 年，在美國國防部頒布的最新版本5000 系列采辦條例中，將保障性和持續(xù)保障作為武器系統(tǒng)性能的關(guān)鍵要素[5]。經(jīng)過幾十年的探索和實踐應(yīng)用，美軍已經(jīng)形成了一套完整、科學(xué)的艦船裝備綜合保障管理方法，將使用階段的保障要求融入到裝備設(shè)計過程中，同步進行保障設(shè)計與裝備設(shè)計，并根據(jù)實踐不斷修改和完善[6]。美軍裝備并行設(shè)計流程如圖1 所示。

美軍提出的ILS 技術(shù)與方法不僅在其裝備保障過程中發(fā)揮了巨大的作用，也對其他國家的裝備保障產(chǎn)生了重大影響。1993 年，英國國防部頒發(fā)了《在采購過程中應(yīng)用綜合后勤保障的政策》文件，對國防部的ILS 目標做出了明確的規(guī)定；1996 年，英國國防部參照美軍標MIL-STD-1388-1A[7]和MIL-STD-1388-2B[8]，制定了DEF STAN 00-60《綜合后勤保障》國防標準[9]。

圖 1 美軍裝備并行設(shè)計流程Fig. 1 Parallel design process for US military equipment

為了滿足艦船的綜合保障需求，在節(jié)約全壽期保障費用的同時，減輕艦員和保障人員的工作負荷，美軍將傳統(tǒng)的計劃維修向基于狀態(tài)的維修進行轉(zhuǎn)變，戰(zhàn)備狀態(tài)測試系統(tǒng)（Operation Readiness Test System，ORTS）、綜合狀態(tài)評估系統(tǒng)（Integrated Condition Assessment System，ICAS）等保障系統(tǒng)由此產(chǎn)生。其中：ORTS 作為“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分，是以測試性、故障診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，集狀態(tài)檢測、狀態(tài)影響評價、故障處置引導(dǎo)于一體；ICAS能夠監(jiān)控和評估艦上船機電裝備的運行狀態(tài)、預(yù)測裝備的運行趨勢和使用壽命，為裝備使用和維修人員提供維修決策支持。這些保障系統(tǒng)在美軍艦船上的普遍應(yīng)用，為艦船裝備基于狀態(tài)的維修提供了有效支撐，有力保障了艦船的戰(zhàn)備完好性[10]。美軍在規(guī)劃和構(gòu)建綜合保障體系時強調(diào)，需對各個相關(guān)保障要素進行綜合考慮和協(xié)調(diào)，以及對多個保障系統(tǒng)、多項保障技術(shù)進行集成和綜合應(yīng)用，美軍很好地結(jié)合了軍內(nèi)維修保障和軍民融合維修保障2 種模式的優(yōu)點，最大限度地適應(yīng)了現(xiàn)代化海軍艦船裝備維修保障的發(fā)展方向[11]，尤其在經(jīng)歷了海灣戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等實戰(zhàn)檢驗后，其維修保障體制更加完善。

相比之下，俄羅斯海軍的艦船裝備保障工作則因國家整體情況的變化而一直處于變動之中。前蘇聯(lián)的艦船裝備保障方式是在艦船研制過程中并行開展修理設(shè)計，其設(shè)計內(nèi)容包括：編制修理要求、修理計劃、修理方案、裝備技術(shù)狀態(tài)報告、各類消耗清單、修理設(shè)計相關(guān)的圖紙等，修理設(shè)計與艦船設(shè)計一樣，從用戶提要求，到工業(yè)部門負責(zé)設(shè)計，再到按規(guī)范驗收交付，都有明確的流程、完整的標準和規(guī)范，其范圍覆蓋艦船的全壽命周期。早在20 世紀70 年代中期，前蘇聯(lián)就提出了按參數(shù)監(jiān)控的視情維修、按可靠性水平監(jiān)控的視情維修和定時維修3 種方式。其中，按參數(shù)監(jiān)控的視情維修與美軍的視情維修相當(dāng)，而按可靠性水平監(jiān)控的視情維修，實際上就是美軍的狀態(tài)監(jiān)控方式。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯海軍一直采用計劃預(yù)防性檢查和修理制度[12]。

我國裝備綜合保障的研究和實踐從20 世紀80 年代引入美軍ILS 的概念開始，90 年代頒布了一系列國家軍用標準，初步建立了國內(nèi)裝備綜合保障軍用標準體系[13]。隨著各方對艦船綜合保障工作的重視及認識的日益深入，工作體系也逐步成熟和完善，現(xiàn)階段艦船綜合保障工作主要包括3 個方面：

1） 在艦船設(shè)計階段將綜合保障要求納入艦船研制總要求，開展可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等保障特性設(shè)計工作，對相關(guān)指標進行預(yù)計、分配、檢查，并針對部分關(guān)鍵裝備開展可靠性試驗等驗證工作；

2） 與保障特性設(shè)計工作同步開展保障資源規(guī)劃和保障系統(tǒng)設(shè)計工作，包括完工文件、等級修理文件、交互式電子手冊等技術(shù)資料的編制，備件與供應(yīng)品配置，綜合保障管理、狀態(tài)監(jiān)測與健康管理、技術(shù)資料數(shù)字化管理等一系列信息化保障系統(tǒng)開發(fā)；

3） 在艦船服役階段開展技術(shù)保障工作，包括在航保障、等級修理、器材供應(yīng)、人員培訓(xùn)、遠程技術(shù)支援等。

2 艦船裝備綜合保障體系分析

艦船裝備綜合保障貫穿于艦船的論證、設(shè)計、研制、服役、退役的全壽命周期。為實現(xiàn)艦船的戰(zhàn)備完好性和持續(xù)作戰(zhàn)能力要求，在設(shè)計裝備時需將裝備本身設(shè)計得容易保障，研制裝備時需統(tǒng)籌規(guī)劃好裝備所需的保障資源，裝備服役后需滿足其使用和維修保障需求。

艦船裝備綜合保障是典型的復(fù)雜系統(tǒng)工程，既需要高強度的技術(shù)活動，又要開展具有高度系統(tǒng)性、綜合性和復(fù)雜性的管理工作，兩者緊密結(jié)合在一起，不可分割[14]。因此，艦船綜合保障體系應(yīng)涵蓋技術(shù)體系和工作體系兩方面。

2.1 技術(shù)體系

根據(jù)當(dāng)前艦船設(shè)計研制和服役中綜合保障工作現(xiàn)狀，結(jié)合艦船裝備保障的實際需求，艦船綜合保障技術(shù)體系應(yīng)包括3 個方面，如圖2 所示。

圖 2 艦船綜合保障技術(shù)體系Fig. 2 The integrated logistics support technical system for ship

1） 保障特性設(shè)計技術(shù)。

主要指艦船裝備研制過程中的可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計、分析與試驗驗證技術(shù)，即在研制階段，以提高可靠性、減少維修難度、降低保障需求、提升測試能力等為目標，將裝備保障特性設(shè)計與其性能總體設(shè)計相融合，使其互相影響，實現(xiàn)保障特性與裝備性能的綜合優(yōu)化，從根本上提高裝備的保障特性水平，簡化服役后的使用和維修保障需求，確保艦船裝備保障工作便捷。

在艦船保障特性設(shè)計技術(shù)中，可靠性、維修性和保障性設(shè)計分析技術(shù)研究在艦船裝備研制過程中起步較早，如可靠性建模與仿真技術(shù)，虛擬維修設(shè)計與驗證技術(shù)，保障性分析、保障性資源規(guī)劃、保障方案生成技術(shù)等，工程化應(yīng)用相對成熟；起步相對較晚的測試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計分析技術(shù)，隨著裝備使用需求的日益提升，也在不斷的深化研究中探索能有效提升艦船裝備可用性的新途徑[15]；而現(xiàn)階段的難點主要集中于如何結(jié)合艦船裝備的特點，從總體層面進行可靠性等保障特性試驗規(guī)劃，從系統(tǒng)和設(shè)備層面深入研究不同類型裝備的保障特性試驗與評估技術(shù)，進而量化提升裝備的各保障特性指標，為裝備保障特性與技戰(zhàn)術(shù)特性的一體化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

2） 保障系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。

主要基于信息化為主導(dǎo)的聯(lián)合作戰(zhàn)體系，形成一系列保障系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，包括：

（1） 保障系統(tǒng)頂層設(shè)計技術(shù)，通過對保障系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)運行模式進行分析研究來構(gòu)建保障系統(tǒng)；

（2） 綜合保障管理系統(tǒng)研制技術(shù)，實現(xiàn)器材、物資等保障資源狀態(tài)的全程可視化和裝備保障信息集成管理，使裝備保障全程可追溯、全壽期保障費用可控；

（3） 以完工文件、艦員級和基地級修理技術(shù)文件等為載體的技術(shù)資料研制技術(shù)，為科學(xué)化、規(guī)范化、標準化開展裝備保障工作提供重要理論依據(jù)和指導(dǎo)；

（4）故障預(yù)測與健康管理（PHM）技術(shù)，通過在線監(jiān)測或定期點檢的方式實現(xiàn)對裝備狀態(tài)的全程把控，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤裝備劣化趨勢，實時掌握裝備的保障需求，及時提供狀態(tài)評估、故障診斷、輔助決策等技術(shù)支持，為合理確定維修時機和范圍提供技術(shù)輸入；

（5） 數(shù)字化訓(xùn)練技術(shù)，以虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬訓(xùn)練作為實裝訓(xùn)練的補充，提升艦員自主組織訓(xùn)練實施、考核的能力。

在保障系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)中，艦船保障系統(tǒng)頂層設(shè)計需考慮各型艦船全壽期內(nèi)的使用與維修需求，內(nèi)容龐雜。目前，對其體系結(jié)構(gòu)和運行模式尚未形成完整、系統(tǒng)性的分析結(jié)果。相比之下，綜合保障管理系統(tǒng)研制、技術(shù)資料研制、預(yù)測與健康管理等技術(shù)則較為成熟，其中，綜合保障管理系統(tǒng)和技術(shù)資料研制技術(shù)已普遍應(yīng)用于各型艦船裝備的研制中，而隨著艦船裝備由預(yù)防性維修（計劃修理）逐步向基于狀態(tài)的視情維修的轉(zhuǎn)變，預(yù)測與健康管理技術(shù)的應(yīng)用前景也十分廣闊。此外，新型裝備智能化水平的迅速提升，也對艦員的使用與自主維修能力提出了更高的要求，如何結(jié)合艦員現(xiàn)有培訓(xùn)機制，合理規(guī)劃、應(yīng)用VR/AR等虛擬訓(xùn)練技術(shù)來有效提升艦員能力，也是目前亟需解決的問題。

3） 使用與維修保障技術(shù)。

為滿足艦船裝備的使用和維修保障需求、提高艦船裝備的基地級修理能力和戰(zhàn)場搶修能力、確保裝備操作使用正確、故障隱患得到及時排查、故障得到及時修復(fù)、退役后合理處置，需形成一系列使用與維修保障技術(shù)。其中，等級修理保障技術(shù)經(jīng)過多年各型艦船等級修理的工程化應(yīng)用實踐，已較為成熟；使用與維修保障設(shè)備研制技術(shù)則需隨著艦船裝備的研制和改進升級而不斷更新；遠程保障支援技術(shù)、使用與維修保障數(shù)據(jù)管理技術(shù)雖起步較晚，但近年來隨著大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅速發(fā)展，相關(guān)應(yīng)用研究也日益深入。由于我國第一代艦船已基本處于退役階段，相關(guān)退役評估分析、封存方法等退役處置技術(shù)經(jīng)過實踐已較為成熟，但隨著擁有先進工藝技術(shù)的新一代艦船的入役，其退役處置技術(shù)仍處于不斷發(fā)展和完善之中。

2.2 工作體系

艦船綜合保障工作需要規(guī)范化、精確化的工作流程作為保證[16]，在艦船全壽期內(nèi)，用戶、總體、系統(tǒng)和設(shè)備單位應(yīng)在其設(shè)計、建造和服役階段分別考慮艦船裝備保障的相關(guān)問題，對應(yīng)開展相關(guān)工作，如圖3 所示。

1） 艦船設(shè)計階段。

通過一系列設(shè)計措施使艦船裝備具有良好的保障特性。用戶提出保障需求，總體單位根據(jù)該需求進行全艦裝備全壽期保障規(guī)劃，制定總體保障特性設(shè)計工作計劃，開展全艦保障系統(tǒng)設(shè)計，同時自上而下分解總體可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性等保障特性設(shè)計指標，提出相關(guān)設(shè)計要求，進行過程檢查和問題協(xié)調(diào)；系統(tǒng)和設(shè)備單位由下至上開展保障特性設(shè)計，落實設(shè)計指標和有關(guān)設(shè)計要求。保障特性設(shè)計與總體設(shè)計類似，是一個不斷迭代與改進的過程，通過各級分工協(xié)作、多輪協(xié)調(diào)，最終達到綜合權(quán)衡后的保障特性的最優(yōu)方案。用戶在該階段進行過程監(jiān)督、控制工作進度和質(zhì)量。

圖 3 艦船綜合保障工作體系Fig. 3 The integrated logistics support working system for ship

2） 艦船建造及試驗階段。

總體單位統(tǒng)籌考慮艦船裝備所需的保障資源并進行保障系統(tǒng)研制，以便在艦船交付后同步形成保障能力。系統(tǒng)和設(shè)備單位在研制裝備使用和維修保障所需的各種保障資源時，需結(jié)合型號特點和研制進度，有針對性地進行裝備保障性分析，在艦員級操作使用及維修、基地級維修保障等方面進行工作規(guī)劃，確保艦船交付后，相關(guān)人員開展裝備保障工作時有據(jù)可依。用戶在該階段進行過程監(jiān)督的同時，通過仿真、評估、試驗等手段驗證裝備保障特性設(shè)計成果是否達到既定要求。

3） 艦船服役階段。

總體、系統(tǒng)和設(shè)備單位開展裝備保障工程設(shè)計及實施工作，即基于裝備狀態(tài)，及時開展保持或恢復(fù)裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的一系列技術(shù)活動，包括等級修理、臨時修理、器材供應(yīng)、修理質(zhì)量控制管理、退役保障等，同時根據(jù)用戶需求，提供在航保障和重大任務(wù)保障。在保障工程實施過程中，應(yīng)注重裝備使用中暴露的質(zhì)量問題信息和裝備維修保障過程的信息收集與再利用，一方面為裝備后續(xù)保障提供借鑒和指導(dǎo)，另一方面根據(jù)用戶使用和維修保障信息的反饋，逐步形成不斷優(yōu)化設(shè)計的良性循環(huán)機制[17]。

3 艦船綜合保障發(fā)展展望

艦船裝備綜合保障的未來發(fā)展趨勢是精確保障，即保障管理策略精細化、故障預(yù)警及診斷能力精準化、保障資源供給精確化、保障供應(yīng)鏈信息集成化等。為達成這些目標，可從以下幾個方面進行統(tǒng)籌規(guī)劃分析：

1） 進一步完善綜合保障工作體系。立足艦船全壽期保障需求，同步開展保障系統(tǒng)研制與型號研制，使其與總體性能設(shè)計、系統(tǒng)和設(shè)備研制緊密結(jié)合。

2） 系統(tǒng)性規(guī)劃保障資源。重點圍繞艦船裝備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、艦員級使用維修保障能力提升、信息化保障手段應(yīng)用等問題，在裝備研制期深入開展保障性分析等基礎(chǔ)性工作，系統(tǒng)地解決保障資源體系構(gòu)建問題。

3） 提升保障系統(tǒng)智能化水平。有效應(yīng)用最新成熟技術(shù)，如PHM 技術(shù)，從傳統(tǒng)的基于傳感器的診斷方法向基于智能系統(tǒng)的預(yù)測方法轉(zhuǎn)變，加速基于狀態(tài)的視情維修對計劃維修方式的替代，提高裝備保障智能化程度和準確性。

4） 關(guān)注保障人員的迫切需求。針對艦員和基地級維修保障人員關(guān)注的問題，如影響任務(wù)執(zhí)行的重點裝備的狀態(tài)評估，技術(shù)資料內(nèi)容不全、深度不足，備件配置不合理、信息化保障手段不足等問題，在開展裝備保障設(shè)計分析的基礎(chǔ)上，有針對性地開展相應(yīng)的規(guī)劃和設(shè)計工作，建立相應(yīng)的保障系統(tǒng)。

5） 加強綜合保障工作過程管控。針對艦船裝備綜合保障工作過程管理力度不足、成效不理想導(dǎo)致的進度滯后、質(zhì)量不過關(guān)等問題，加強用戶對工業(yè)部門的監(jiān)督和管理，加強總體對系統(tǒng)、系統(tǒng)對設(shè)備設(shè)計工作的管理和指導(dǎo)，積極探索新的管控模式，強化過程監(jiān)督和轉(zhuǎn)階段審查。

4 結(jié) 語

本文對艦船綜合保障的概念進行了闡述，分析了國內(nèi)外艦船裝備綜合保障工作現(xiàn)狀，在分析裝備全壽期保障需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實際，提出了艦船綜合保障的技術(shù)和工作體系，并對艦船綜合保障工作的發(fā)展方向進行了展望。

未來我國海軍將逐步走向深藍，海軍裝備建設(shè)也進入了高速發(fā)展時期，新型裝備的先進性和復(fù)雜性，以及裝備實際使用環(huán)境的嚴酷性，對裝備保障工作提出了更高的要求，信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，將對艦船綜合保障工作的發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。