裝備維修保障分隊建模與仿真理論方法研究

豆超勇，古 平，吳巍屹，趙 明

（1.陸軍工程大學石家莊校區(qū)，河北 石家莊050003；2.73087部隊，江蘇 徐州221000）

1 引言

隨著改革強軍的穩(wěn)步推進和裝備技術(shù)不斷發(fā)展深入，部隊使命任務(wù)大為拓展、建設(shè)水平全面提高、高新裝備集中列裝，部隊在迎來新的發(fā)展機遇的同時，也面臨著裝備維修保障難度顯著提高、實裝訓練成本大幅提高、能力生成周期明顯增長等現(xiàn)實問題。開發(fā)裝備維修保障模擬訓練系統(tǒng)，可大幅縮短部隊裝備維修保障訓練培訓周期，顯著提高訓練質(zhì)量效果，及時進行效能評估，在部隊戰(zhàn)斗力生成和保障能力形成中發(fā)揮著重要作用。而裝備維修保障分隊又是部隊完成裝備維修保障任務(wù)的主體，也是部隊完成裝備維修保障任務(wù)的中堅力量和具體操作者，因此，部隊應(yīng)注重裝備維修保障分隊的建模與仿真理論方法研究。

2 裝備維修保障分隊建模與仿真相關(guān)概念

裝備維修（equipment maintenance）[1]指為使裝備保持、恢復規(guī)定的技術(shù)狀態(tài)或改善裝備性能而對裝備進行維護和修理的活動。按維修性質(zhì)和目的分為預防性維修、修復性維修、改進性維修；按維修機構(gòu)和等級分為基層級維修、中繼級維修、基地級維修。

裝備維修保障（equipment maintenance support）[1]指為保持、恢復裝備良好技術(shù)狀態(tài)或改善裝備性能而進行維護修理的活動。由于裝備維修保障最核心、最主要的內(nèi)容和工作是裝備維修，所以本文研究裝備維修保障建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)時也主要以研究裝備維修的建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)為主。

分隊（element）[1]指直接擔負作戰(zhàn)和保障任務(wù)的營級以下建制單位；相當于連或排的軍隊組織，通常隸屬于中隊；軍事機關(guān)各部門和營級以下單位的通信代號。本文研究的分隊指直接擔負作戰(zhàn)和保障任務(wù)的營級以下建制單位。

建模（Modeling）[1]是對真實世界進行抽象的過程或方法。

仿真（simulating），《軍語》上并沒有對其進行定義，但對“仿真技術(shù)”（simulation technology）[1]進行了定義。仿真技術(shù)指利用計算機和其他專用設(shè)備，對實際的或設(shè)想的對象進行動態(tài)模擬的技術(shù)。按實現(xiàn)方法和手段分為物理仿真技術(shù)、數(shù)字仿真技術(shù)和半實物仿真技術(shù)；按模擬的真實程度分為實況仿真技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)和構(gòu)造仿真技術(shù)。根據(jù)《軍語》對“仿真技術(shù)”一詞的定義，可以對“仿真”進行類比定義，即仿真是利用計算機和其他專用設(shè)備，對實際的或設(shè)想的對象進行動態(tài)模擬。按實現(xiàn)方法和手段分為物理仿真、數(shù)字仿真和半實物仿真；按模擬的真實程度，分為實況仿真、虛擬仿真和構(gòu)造仿真。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

裝備維修保障建模與仿真能夠為決策層及時、科學地提供當前維修保障系統(tǒng)的具體情況，為更好建立和完善裝備維修保障系統(tǒng)提供真實、可靠的數(shù)據(jù)，是提高裝備維修保障效能的重要途徑。所以，國內(nèi)外對裝備維修保障建模與仿真的研究也愈演愈烈。

3.1 國外研究現(xiàn)狀

自20世紀70年代起美軍陸續(xù)建立了覆蓋戰(zhàn)略后勤、戰(zhàn)區(qū)后勤和戰(zhàn)術(shù)后勤三個層次的后勤保障模型體系，并在此后的多次局部戰(zhàn)爭，特別是在伊拉克戰(zhàn)爭中，得到了實際應(yīng)用，其中具有代表性的裝備保障系統(tǒng)模型有LCOM模型、SCOPE模型、LOGAM模型、LOGSIM模型，關(guān)于這些模型，文獻[2]進行了詳細的介紹。美國國防部建模與仿真辦公室（DoD Modeling and Simulation Office，DMSO）于1995-10發(fā)布了“建模與仿真主計劃”（DoD 5000.59-P）。該計劃第一次正式提出了建模與仿真通用技術(shù)框架，其目的在于建立人、自然環(huán)境、系統(tǒng)等的權(quán)威描述，促進各種類型的模型與仿真應(yīng)用以及與之相關(guān)的系統(tǒng)之間互操作，同時也促進建模與仿真部件可重用，實現(xiàn)仿真規(guī)模的可伸縮性和仿真高性能[3]。

美軍在研究軍事建模與仿真技術(shù)時，十分重視利用仿真系統(tǒng)對軍事系統(tǒng)的建設(shè)情況進行評估，發(fā)現(xiàn)建設(shè)中的問題，及時修正建設(shè)計劃。美軍通過對海灣戰(zhàn)爭的反思，制定并推行了新軍事革命的戰(zhàn)略計劃，確定了“提出理論—作戰(zhàn)實驗—實兵演練”的軍隊發(fā)展途徑。為此，美軍各軍種和聯(lián)合參謀部相繼建立了多個作戰(zhàn)實驗室，實施了一系列高級作戰(zhàn)實驗，并取得了明顯成效。美軍作戰(zhàn)實驗室本著以提高作戰(zhàn)能力為目的，在總結(jié)以往作戰(zhàn)經(jīng)驗教訓、分析當前軍隊編制體制和作戰(zhàn)理論方面存在的問題、預測未來作戰(zhàn)需求的基礎(chǔ)上，采用以作戰(zhàn)模擬、虛擬模擬和實兵演練相結(jié)合的方法，對美軍在未來多維聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境中新的概念、作戰(zhàn)思想和原則進行了研究、實驗和評估，以尋求增強聯(lián)合部隊戰(zhàn)斗力的方法和途徑，為美軍進行現(xiàn)代化建設(shè)提供理論依據(jù)和動力。建模手段方面，美軍通過CSS、DIF、CMMS模型庫和一些支撐工具支持仿真開發(fā)人員在仿真項目中創(chuàng)建、集成和維護概念模型，并進行概念模型的互操作；建模方法方面，主要采用面向?qū)ο蠓椒ǎ匀蝿?wù)為中心，將軍事行動分解為實體、活動、任務(wù)和交互；模型描述方面，特別是可視化方面，主要采用UML、IDEF等方法；概念模型應(yīng)用方面，美軍也十分注意CMMS的重用問題，把它作為建模與仿真資源庫（MSRR）中的一部分。MSRR是與國防建模與仿真相關(guān)的、分布于各軍兵種和相關(guān)組織機構(gòu)中的各種資源的集合，包括模型、仿真、對象模型、CMMS、算法、實例數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)標準和管理產(chǎn)品、文檔、工具等，是一種按照資源類別進行組織、由所有者負責維護、由分布式網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互連的建模與仿真資源系統(tǒng)。

3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)在軍事裝備維修保障建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)方面的研究起步相對較晚。自1998年海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)，才認識到作戰(zhàn)過程中裝備維修保障的重要作用，開始展開對裝備維修保障建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)更加系統(tǒng)的研究，并取得了許多成果。

2000年，柏彥奇教授在其博士論文中，對作戰(zhàn)仿真研究中的技術(shù)突破進行了研究，從概念到應(yīng)用總結(jié)出一系列重要理論，對分布式交互仿真的研究起到了很大的推動作用[4]。2008年，海軍裝備研究院的夏旻對裝備保障仿真模型的系統(tǒng)建模、任務(wù)規(guī)劃、保障組織建模和維修建模四個方面進行了深入研究，初步構(gòu)思了裝備保障仿真平臺的設(shè)計思路[5]。2008年，張祥林在其博士論文中，將六元建模思想應(yīng)用于裝備保障仿真系統(tǒng)概念模型的研究，將六種概念模型的標識與智能體的六類元素即交互類、屬性、元信息、智能體類、方法和結(jié)構(gòu)建立了映射關(guān)系，提出了基于智能體的六元模型建模方法[6]。2010年，吳秀鵬將模塊化理念引入裝備保障力量領(lǐng)域，從理論和實踐的角度，對裝備保障力量模塊化設(shè)計進行研究，探索了一條用模塊化思想解決信息化條件下特別是戰(zhàn)時裝備保障力量的復雜適應(yīng)性問題的新途徑[7]。2013年，張偉將裝備保障仿真建模劃分為不同階段，抽象出各階段建模的研究對象，構(gòu)建了裝備保障仿真建模體系，并在此基礎(chǔ)上建立了裝備保障仿真建模原型系統(tǒng)[8]。2014年，陳立云從體系作戰(zhàn)裝備保障模擬訓練系統(tǒng)研制開發(fā)的實際需求出發(fā)，對裝備保障仿真系統(tǒng)涉及到的保障實體、保障對象、保障環(huán)境、保障決策等建模技術(shù)進行了深入研究，旨在從系統(tǒng)性、完整性和整體性上為裝備保障仿真系統(tǒng)的建模提供理論和方法支撐[9]。2018年裴國旭認為裝備維修保障分布式仿真是裝備保障仿真的重要構(gòu)成部分，通過建立指揮所決策模型和維修力量兵力模型，根據(jù)維修保障方案，對維修保障任務(wù)模擬運行，獲取維修單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以評估并優(yōu)化維修保障方案[10]。2019年，郭尚昆著眼于提升陸軍部隊裝備維修保障能力、滿足維修保障模擬訓練需求，充分考慮維修保障工作的特點和規(guī)律，系統(tǒng)地對基于模擬訓練的陸軍裝備維修保障數(shù)據(jù)模型構(gòu)建進行研究，為維修保障數(shù)據(jù)模型體系的建設(shè)提供理論方法和技術(shù)指導[11]。

4 研究現(xiàn)狀的分析總結(jié)

通過對國內(nèi)外裝備維修保障建模與仿真研究現(xiàn)狀的分析，得出新體制下中國軍裝備維修保障分隊建模與仿真研究存在的不足，并針對不足提出科學合理的應(yīng)對策略。

4.1 存在不足

通過分析和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，中國軍對新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的研究還存在以下三個方面的不足。

4.1.1 新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真內(nèi)容還不夠明確

近年來，中國軍對新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真研究越來越多，但研究內(nèi)容差別很大，導致研究得出的結(jié)論也大相徑庭，不利于新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真研究的發(fā)展。

4.1.2 新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真流程還不夠規(guī)范

隨著中國軍裝備保障體制的轉(zhuǎn)型和裝備建設(shè)的發(fā)展，新體制下裝備維修保障分隊的建設(shè)已取得了很多成果，對建立適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭需求的新體制下裝備維修保障分隊系統(tǒng)模型的相關(guān)研究也達到了一定高度，但是這些研究要么是較宏觀而不利于操作，要么是較具體只適合特定專業(yè)而缺乏普遍的指導意義。

4.1.3 新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真理論技術(shù)還不夠全面

裝備維修保障分隊建模與仿真理論技術(shù)研究內(nèi)容相對單一、方法不夠先進、系統(tǒng)比較片面、操作性也不夠強，不能滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭裝備維修保障通用性、高效性和不確定性的任務(wù)特點需求。

4.2 應(yīng)對策略

4.2.1 明確新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的內(nèi)容

立足新體制下裝備維修保障分隊的特征和保障單元的需求，提出基于主體、行為、客體的裝備維修保障模型分析方法；構(gòu)建滿足新體制下裝備維修保障分隊模擬訓練需求的裝備維修保障模型；借鑒系統(tǒng)科學與方法論的思想，對新體制下裝備維修保障分隊裝備維修保障主體、行為和客體進行研究并建立模型。

4.2.2 規(guī)范新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的流程

近年來，國內(nèi)外在裝備維修保障分隊建模與仿真方面的研究比較多，但建模與仿真的流程缺乏統(tǒng)一的規(guī)范。本文通過借鑒系統(tǒng)科學與方法論的思想，基于“圍繞行為、著眼主體、面向客體”的理論框架，規(guī)范新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真流程。

4.2.3 豐富新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的理論技術(shù)

實現(xiàn)分析決策、尋路、戰(zhàn)損評估、檢測維修等方面的自主化，提高裝備維修保障效能；創(chuàng)新方法精準表示裝備維修保障分隊力量和裝備維修保障能力的變化；針對新體制下裝備維修保障分隊裝備維修保障活動的靈活性、隨機性特征，利用新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的優(yōu)勢，開發(fā)裝備維修保障分隊模擬訓練系統(tǒng)，靈活編組、按需抽組和自動解聚新體制下裝備維修保障分隊裝備保障力量。

5 結(jié)束語

通過對裝備維修保障分隊建模與仿真相關(guān)概念的界定及其國內(nèi)外研究情況的分析，找出了中國軍裝備維修保障分隊建模與仿真存在的問題，并給出了解決問題的方法，為新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的理論研究和裝備維修保障模擬訓練系統(tǒng)順利研發(fā)提供了思路。