人工智能在美軍裝備維修保障中的應用與啟示

于斌 蘇峰 馬濤 丁廣威 孫媛媛

摘要：本文分析了美軍裝備維修保障中人工智能應用情況，其保障具有通用性、主動性、遠程性和自主性等特點。啟示我軍需要在信息系統(tǒng)建設、通用型維修系統(tǒng)建設、主動保障模式建設和現(xiàn)場/遠程綜合分析系統(tǒng)建設等方面進行研究，從而為提高裝備維修能力、提高戰(zhàn)斗力服務。

關鍵詞：美軍;裝備維修;人工智能;啟示;我軍

引言

人工智能是20世紀50年代發(fā)展起來的涉及心理學、認知科學、 思維科學、信息科學、系統(tǒng)科學和牛物科學等多學科的綜合型技術學科，能充分利用知識處理、模式識別、自然語言處理、博弈、 自動定理證明、自動程序設計、專家系統(tǒng)、知識庫、智能機器人等多個領域的成果，在各種場合嶄露頭角[1]。隨著高新技術的發(fā)展，軍隊裝備高度精密化、智能化，對可靠性要求越來越高，其維修現(xiàn)狀也存在現(xiàn)場條件有限、備件運輸不便、維修工具落后等問題。如何利用人工智能解決上述問題，成為當前裝備維修智能化研究的熱點。而美軍已經(jīng)把人工智能技術運用到了最小作戰(zhàn)單元上[2]，是最早在裝備保障領域應用人工智能技術的軍隊，因此其裝備維修保障中人工智能應用情況具有典型性和代表性，值得我軍思考與借鑒。

1.美軍裝備智能化維修保障情況及特點

早在伊拉克戰(zhàn)爭中，信息技術在軍事領域的應用價值就以開始凸顯[3]。這場戰(zhàn)爭也標志著人工智能在美軍裝備維修中開始發(fā)揮越來越重要的作用。實際上，自上世紀80年代開始，美軍就已經(jīng)將人工智能應用作為一個重要的技術進行開發(fā)，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，呈現(xiàn)出如下幾個特點。

1.1利用人工智能技術，使維修裝備趨向通用性。

針對個別型號的維修保障設備，種類繁多，且相互間一般不兼容，造成保障隊伍陣容龐大，運行效率低下，并且運輸、保養(yǎng)等開支較大。上世紀80年代，美軍意識到了問題的嚴重性，開始研制基于公共測試資源的，能針對多種武器平臺和系統(tǒng)的通用自動測試系統(tǒng)，研制了5大系列標準測試系統(tǒng)。2017年，洛瑪公司受美國海軍委托，建造了63套電子綜合自動化保障系統(tǒng)（eCASS）。該系統(tǒng)充分運用通信電子、模式識別、智能決策等技術，能針對七百余種航空電子部件以及航母、艦船或海濱維修基地的絕大部分裝備提供維修保障，大幅降低了所需測試設備總量，有效提升了作戰(zhàn)飛機的戰(zhàn)備完好性，每年可以節(jié)省超過10億美元軍費。通用型強的特點，提升了美軍裝備維修保障的效率，減少了經(jīng)費支出。

1.2由被動維護向主動維護發(fā)展

傳統(tǒng)保障系統(tǒng)是被動反應式的系統(tǒng)，即只有裝備出現(xiàn)故障后，才進行故障狀態(tài)數(shù)據(jù)收集、診斷和預測等工作，自動化和智能化水平較低。而且為保證裝備能正常工作，必須要預先準備大量備件、維修設備及專業(yè)技術人員，保障效率不高。針對傳統(tǒng)保障模式存在的問題，美軍在開發(fā)第四代戰(zhàn)斗機時，結合新型信息技術，對維修保障模式進行了創(chuàng)新。AL系統(tǒng)是其研究成果，它能更好地適應信息化裝備的整體維修保障需求。實際上，AL是一個綜合信息系統(tǒng)，它能主動跟進，實時監(jiān)控武器狀態(tài)，將任務規(guī)劃、維修訓練、維修保障等信息集成處理，自主確定維修計劃與方案，對維修資源等進行最優(yōu)化調(diào)配，從而使裝備保持良好狀態(tài)。

1.3由現(xiàn)場維護向現(xiàn)場遠程相結合的保障方式發(fā)展

隨著計算機網(wǎng)絡通信技術的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了一種先進的裝備保障手段----遠程支援技術[4]。傳統(tǒng)模式的裝備維修保障，都在現(xiàn)場進行，隨著信息技術發(fā)展，美軍開展了由現(xiàn)場維護向現(xiàn)場遠程相結合的保障方式發(fā)展的研究，先后研制了交互式電子技術手冊（IETM）、嵌入式傳感器故障檢測診斷設備、發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)等軟硬件設備。這些系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡，利用二維碼、條形碼和射頻識別系統(tǒng)，能夠將裝備從生產(chǎn)線到送達戰(zhàn)場指定位置全過程進行可視化，并通過地理信息系統(tǒng)了解裝備所處的位置的環(huán)境信息。裝備保障態(tài)勢由系統(tǒng)自動生成，并通過網(wǎng)絡分發(fā)給保障指揮機構或人員共享[5]。遠程技術專家通過先進的通信手段，分析研究裝備保障態(tài)勢，作出結論，并依托遠程通信系統(tǒng)，對現(xiàn)場使用維護保障工作進行實時指導，協(xié)助現(xiàn)場迅速、準確地進行維修。現(xiàn)場遠程相結合的維修模式，使得現(xiàn)場維修人員可以及時得到遠程技術服務，加快受損裝備的維修過程，極大提高了維修效率。

1.4向自主式保障模式發(fā)展

自主式保障是一種綜合維修保障系統(tǒng)。它使用現(xiàn)代信息技術等高新技術，能夠將技術、備件、人員、計劃、方案等保障要素進行綜合分析。美軍已經(jīng)在武器裝備中開始廣泛應用自主式保障系統(tǒng)，例如在海軍航空兵F/A18等飛機、海軍戰(zhàn)斗群等作戰(zhàn)單元中使用，顯著降低了裝備的維修費用、提高了維修效率。在一定程度上，21世紀武器裝備保障的發(fā)展方向，就是自主保障模式。

2.對我軍裝備維修保障智能化的啟示

當前我軍正處在新時代的發(fā)展機遇期，正在全面進行現(xiàn)代化建設，武器裝備也越發(fā)精良，在裝備維修保障智能化方面，美軍的做法，給予了一些啟示。

2.1加強裝備維修保障領域信息系統(tǒng)建設

世界新軍事變革的本質(zhì)、核心和基礎是信息化，維修保障的發(fā)展也必然離不開信息技術的推動。隨著軍事裝備信息化程度的不斷提升，要把信息技術放在軍事保障變革的核心重要位置，加速保障信息化步伐，不斷完善軍隊裝備保障的信息化體系。

2.2由保障型號單一型向通用型方向發(fā)展

當前我軍裝備維修保障，還處在就事論事的階段，整體上，裝備維修保障系統(tǒng)能服務的型號單一，不具有通用性。需要充分運用人工智能方法，利用知識處理、模式識別、專家系統(tǒng)等技術，建立一機多型的通用型專家測試維修系統(tǒng);利用自動化技術、機器人技術，提高維修效率，減少人為因素，降低維修經(jīng)費。

2.3向主動保障模式發(fā)展

利用大數(shù)據(jù)分析、診斷與預測技術，結合專家系統(tǒng)，對裝備的運行狀態(tài)進行有效監(jiān)測，通過周期性或自動預警報告，提前預測裝備可能出現(xiàn)的故障，并做好預防措施。由此使裝備失效后恢復轉變?yōu)榉乐?裝備失效 ，由存貨供應轉變?yōu)樾枨蠊?，由被動式維護轉變?yōu)橹鲃邮骄S護，達到準確、快速、靈活、有效保障的目的。

2.4由現(xiàn)場保障向現(xiàn)場/遠程綜合分析保障方向發(fā)展

當前我軍的裝備維修保障還是以現(xiàn)場保障為主，一旦現(xiàn)場保障因技術或者配件問題不能繼續(xù)進行，將影響裝備的恢復使用。為提高裝備的檢修效率，裝備生產(chǎn)廠家必須要全壽命跟進。通過采用先進的通信技術、智能輔助決策技術、模式識別技術、圖像處理技術等手段，建立綜合的遠程輔助診斷維修系統(tǒng)，并通過3D打印等技術，完成現(xiàn)場配件補給，盡可能快的使受損裝備恢復作戰(zhàn)能力。

3.小結

在人工智能的影響下，美軍的維修方式雖然發(fā)生了重大變化，但它始終在圍繞著作戰(zhàn)需要，以部隊需求與實際需要為依據(jù)，主動進行變革。將高新技術的應用貫穿到整個保障過程中。在人工智能應用方面，還有很多技術需要我軍去開發(fā)研究應用，為戰(zhàn)斗力的提升做好保障服務。

參考文獻：

[1]鄒蕾，張先鋒.人工智能及其發(fā)展應用[J].信息網(wǎng)絡安全， 2012（02）：11-13

[2]Austin Tate， Peter Jarvis ， Jeffrey Dalton.Using AI Planning Technology for Army Small Unit Operations[M].Proceedings of the Fifth International Conference on Artificial Intelligence Planning Systems，2000（03）：104-109

[3]賈順，徐運濤.伊拉克戰(zhàn)爭中美軍裝備維修保障的特點及對我軍的啟示[J].現(xiàn)代軍事通信，2003（09）：18-22

[4]王緒智.外軍裝備保障發(fā)展趨勢[M].中國造船工程學會修船技術學術委員會年會，2003（05）：284-290