美軍“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修保障研究*

馮皙璇，田笑強

（北京航天情報與信息研究所，北京 100854）

0 引言

美軍“愛國者”導(dǎo)彈在海灣戰(zhàn)爭中成功對付了伊拉克的戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈“飛毛腿”而名聲大噪，自1960 年開始研制至1982 年裝備部隊已服役近40年。盡管美國陸軍在2004 年實施部隊編制模塊化計劃［1］中相信其空軍能夠保持空中優(yōu)勢，在伴隨防空上實行“棄療”，把防空炮兵從師的編制中剝離出來，只保留了5 個防空炮兵旅，但基本都配置了“愛國者”營，足見“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的重要地位。研究其維修保障的主要做法，能夠揭示美軍導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修保障狀況，對于持續(xù)提升我軍導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修保障水平具有重要參考價值。

1 兩級維修體制下的保障概況

2007 年美國陸軍修訂AR 750-1［2］《美國陸軍裝備維修政策》，基本確立了兩級維修體制［3］，即基地級維修和野戰(zhàn)級維修。為確?！皭蹏摺睂?dǎo)彈武器系統(tǒng)兩級維修體制改革的持續(xù)推進和高效運轉(zhuǎn)，確?！皭蹏摺睂?dǎo)彈武器系統(tǒng)先進作戰(zhàn)性能的發(fā)揮，在維修保障方面持續(xù)采取了相應(yīng)的策略和措施。

1.1 基地級維修概況

“愛國者”導(dǎo)彈及其地面設(shè)備的基地級維修主要由陸軍萊特肯尼基地負責(zé)，包括平時存儲、測試、修理與維護等，而導(dǎo)彈詢問器的維修和測試主要由陸軍托比漢納基地負責(zé)。

1.1.1 陸軍萊特肯尼基地

（1）監(jiān)測管理

自2010 年起，基地為“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)建立了一個戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)備監(jiān)測設(shè)施，該設(shè)施提供了先進的電子技術(shù)處理能力，如在線文檔、自動數(shù)據(jù)傳輸和“無紙化”系統(tǒng)，可在導(dǎo)彈系統(tǒng)的整個生命周期內(nèi)跟蹤關(guān)鍵資產(chǎn)，以增強數(shù)據(jù)和趨勢分析。戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)備監(jiān)測局（theater readiness monitoring directorate，TRMD）通過該設(shè)施對“愛國者”導(dǎo)彈設(shè)施、測試設(shè)備、工具和人員的組織進行重新認證，也是唯一擁有該資格的部門。戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)備監(jiān)測局主要關(guān)注“愛國者”導(dǎo)彈的庫存可靠性評估，一旦“愛國者”導(dǎo)彈離開萊特肯尼基地，它就會被證明可以可靠地發(fā)射和飛行，而無需現(xiàn)場單位進行測試或維修，最長可達12~15 年［4］。目前，戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)備監(jiān)測局已更名為導(dǎo)彈和航空航天準備指揮部（directorate of missile and aerospace readiness，DMAR），繼續(xù)為用戶提供卓越的高質(zhì)量服務(wù)。

2020 年9 月，為確保彈藥質(zhì)量，基地采用了無損檢測法進行檢測，在節(jié)約成本的同時也提高了效率和準確度。通過使用染料滲透測試、磁共振成像和X 射線設(shè)備，做到了在無需破壞產(chǎn)品的情況下，安全檢測問題。這不僅為客戶節(jié)約了費用，也確保了產(chǎn)品的最終完整性［5］。

（2）精益技術(shù)管理

2002 年，基地引入精益理念［6］，從用戶角度出發(fā)查明生產(chǎn)過程中的浪費工序，并決定如何減少浪費。最初的意圖是改善倉庫維修工序以吸引新用戶，但隨著倉庫轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€“基于能力的倉庫”，“讓用戶的資金收到最大效益”對倉庫來說勢在必行?！皭蹏摺睂?dǎo)彈武器系統(tǒng)開展更新與修復(fù)計劃旨在將其支援系統(tǒng)恢復(fù)到接近全新的狀態(tài)。2003 年，基地將“愛國者”導(dǎo)彈發(fā)射器的更新計劃轉(zhuǎn)換成了一個真正的精益操作計劃，采用了精益制造工藝，訂貨周期從3~4個星期減少到1 天以內(nèi)，同時零部件的加工速度也提高了87%。倉庫因此為用戶節(jié)約120 萬美元。

（3）現(xiàn)代化提升管理

2017 年，萊特肯尼支援第35 防空炮兵2 個“愛國者”導(dǎo)彈營，進行為期7 個月的基地級現(xiàn)代化維修工作，這是自1990 年以來從未實現(xiàn)過的現(xiàn)代化規(guī)模，包括9 個交戰(zhàn)控制站、9 個雷達組、2 個信息控制中心、6 個通信繼電器組和8 個連的維護中心。團隊將“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)帶入了一座大型建筑，并將它們拆成零件，然后用新組件重建它們。其工作空間可容納4 個帶底盤的方艙和2 個雷達，改裝套件以及所需的工具。對于帶底盤的方艙改造，團隊從中拆除電纜和底盤，并更換為新的、現(xiàn)代化的指揮控制站。傳統(tǒng)風(fēng)格的陰極射線管被平板屏幕和觸摸控制所取代，還安裝了新的加密通信設(shè)備（數(shù)據(jù)或語音）；雷達修改包括拆除大量過時的硬件、修改方艙內(nèi)的支架、安裝已更新的現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)軟件，還包括在整個雷達中布置新的布線。所有最終產(chǎn)品都需要使用移動測試設(shè)備進行廣泛的集成測試，以驗證軟硬件的可操作性，實現(xiàn)了“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)設(shè)備升級，現(xiàn)代化水平配置到C3+，包括最新的系統(tǒng)軟件和硬件升級，最終形成“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的最現(xiàn)代，最新的變體，稱為“愛國者”配置3+（Patriot Configuration 3+）［7］。

2020 年9 月，基地開發(fā)專用倉庫管理應(yīng)用程序，可以提高人力分配效率，自動存儲和檢索系統(tǒng)（ASRS Hive），如圖1~2 所示，為用戶提供集中工作負載需求的可視化描述，允許工作人員實時評估所有區(qū)域之間的差異和工作負載水平，從而提供更有效的報告和日常管理。該應(yīng)用程序具有可視化指標，例如顯示排列、預(yù)測和完成的工作量，并使用戶能夠?qū)崟r監(jiān)督操作［8］。

圖1 自動存儲和檢索系統(tǒng)Fig.1 ASRS Hive application

圖2 自動存儲和檢索系統(tǒng)Fig.2 ASRS Hive application

1.1.2 陸軍托比漢納基地

托比漢納基地通信電子系統(tǒng)裝備維修保障基地，雖然隸屬美陸軍部通信電子司令部，但承擔(dān)著美軍全軍通信電子系統(tǒng)裝備基地級維修保障任務(wù)。在對美國各軍兵種提供維修保障支持過程中，基地可以承擔(dān)大型通信電子裝備戰(zhàn)損應(yīng)急修復(fù)和部隊輪戰(zhàn)返回本土后批量通信電子設(shè)備的大修。為給作戰(zhàn)部隊提供直接支持，共設(shè)立了65 個前方維修機構(gòu)。

陸軍托比漢納基地主要負責(zé)“愛國者”導(dǎo)彈詢問器的維修和測試，“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)旨在擊落敵機以及即將到來的導(dǎo)彈，詢問器是系統(tǒng)的一部分，用于識別敵我飛機?；貙Α皭蹏摺睂?dǎo)彈系統(tǒng)詢問器套件進行大修，意味著詢問器被完全拆卸，并送到基地車間，技術(shù)人員重新組裝并按照陸軍標準進行性能測試，確保詢問器在維修結(jié)束后就像新的一樣。技術(shù)人員完成所有維修和測試后，系統(tǒng)將被運送回萊特肯尼基地。技術(shù)人員也會前往萊特肯尼基地進行安裝并驗證“愛國者”導(dǎo)彈的詢問器是否符合陸軍標準［9］。

1.2 野戰(zhàn)級維修概況

“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)比較復(fù)雜，維修難度大，作業(yè)形勢多樣，要求其隨時處于良好的作戰(zhàn)狀態(tài)，因此其野戰(zhàn)級維修要保證延長其在作戰(zhàn)陣地的有效作戰(zhàn)時間，可分為部隊級維修和中繼級維修。

1.2.1 部隊級維修

“愛國者”導(dǎo)彈營的基礎(chǔ)編制為導(dǎo)彈連，又稱火力單元。下轄一個連部班；一個火控排，操作一臺雷達；一個發(fā)射排，共4 個發(fā)射班組，每個班組操作發(fā)射器，全連共8部發(fā)射器；一個維修排，負責(zé)對系統(tǒng)及車輛進行檢測和簡單性維護。其中，維修排下設(shè)排總部、電機維修班、系統(tǒng)維修班。排總部對維修排進行指揮和控制，確保每個排能夠快速地對所有裝備執(zhí)行預(yù)防性維護檢查和服務(wù)（preventive maintenance checks and services，PMCS）；電機維修班為所有車輛和發(fā)電機提供組織維護、車輛回收和加油；系統(tǒng)維修班對“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)專用設(shè)備、電子和維護測試設(shè)備等進行組織維護。組織機構(gòu)如圖3所示［10］。

圖3 “愛國者”導(dǎo)彈連組織機構(gòu)Fig.3 Patriot battery organization

部隊級維修通常由作戰(zhàn)部隊日復(fù)一日地進行，主要任務(wù)是保障好分配給它的“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)。維修人員使用系統(tǒng)內(nèi)的控制計算機測試設(shè)備、維修軟件和配備的工具，進行預(yù)防性維護和狀態(tài)監(jiān)控、排除故障的校正性維修等。

為了讓維修人員更明確自己的維修內(nèi)容及步驟，陸軍士兵訓(xùn)練出版物《“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)發(fā)射站增強型操作員/維護員》［11］界定了“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)發(fā)射站高級操作員/維護員技能的4 個等級。技能等級1 領(lǐng)域包括發(fā)射站的部署及相關(guān)執(zhí)行命令，預(yù)防性維護檢查和服務(wù)，發(fā)射站系統(tǒng)與模塊的操作維護、道路行軍和車輛運營、導(dǎo)彈裝填、通信設(shè)備操作、生存操作技能、“愛國者”導(dǎo)彈支持維護裝備的部署命令和預(yù)防性維修；技能等級2 領(lǐng)域包括監(jiān)督“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)（包括支持維護裝備）的戰(zhàn)場損壞評估和維修、部署、命令執(zhí)行、預(yù)防性維護檢查和服務(wù)情況；技能等級3 領(lǐng)域包括監(jiān)督發(fā)射站導(dǎo)彈裝填、道路行軍等操作情況；技能等級4 領(lǐng)域包括監(jiān)測“愛國者”導(dǎo)彈及其支持裝備部署命令和預(yù)防性維修、發(fā)射站操作、戰(zhàn)場損壞評估及維修、道路行軍及車輛運行等方面的監(jiān)督執(zhí)行情況程序。

1.2.2 中繼級維修

中繼級維修工作包括對采購的組件和成品的有限修復(fù)，判定和解決部隊級維修無法解決的故障是中繼級的主要責(zé)任，進行電路板修復(fù)、軟件修復(fù)、裝配和制造修復(fù)的零部件等。維護人員使用輕便的測試設(shè)備和專用診斷軟件發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障［12］，在海灣戰(zhàn)爭中，“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)軟件就進行多達5 項更改［13］?！皭蹏摺睂?dǎo)彈武器系統(tǒng)要求該級維修技術(shù)人員有從事電子維修3 年以上的實踐經(jīng)驗，最低是E5 級，要經(jīng)過19周的基礎(chǔ)課程和38周的“愛國者”武器專業(yè)課訓(xùn)練，并必須執(zhí)行52次中繼實際任務(wù)才算合格［14］。

2 陸軍延壽計劃中的維修管理概況

美陸軍使用重置和資本重組［15］2 個過程來延長“愛國者”導(dǎo)彈系統(tǒng)的使用壽命，具體過程詳見表1，以通過提高系統(tǒng)可靠性和增強其作戰(zhàn)能力等方式來實現(xiàn)其長期目標——在2048 年之前保持該系統(tǒng)的可行性。

表1 重置和資本重組過程表Table 1 Relocation and recapitalization process

2.1 重置過程

在重置過程中，面臨著許多挑戰(zhàn)。在2014-2017年進行重置的7 個“愛國者”導(dǎo)彈營中，只有一個營根據(jù)陸軍政策在180天內(nèi)收到了裝備。重置過程經(jīng)常會延遲將設(shè)備返還給“愛國者”導(dǎo)彈部隊，從而影響了部隊訓(xùn)練。陸軍經(jīng)過分析，已經(jīng)確定了影響“愛國者”導(dǎo)彈維護及時性的幾個因素，如表2所示。

表2 影響“愛國者”導(dǎo)彈維護及時性因素表Table 2 Factors affecting the timeliness of Patriot missile maintenance

（1）預(yù)防性的維護

一些部署“愛國者”導(dǎo)彈營的部隊領(lǐng)導(dǎo)并不強調(diào)預(yù)防性維護，因此裝備可能無法按照陸軍標準進行適當(dāng)維護，并可能會在倉庫人員收到裝備時為他們帶來了額外的工作任務(wù)，例如進行額外的或更詳細的檢查。

（2）意外傷害

一些發(fā)送到倉庫的裝備狀況有比預(yù)期更糟糕的情況，要么是由于運輸過程中造成的損壞，要么是因為工作人員在上交之前沒有準確報告裝備的狀況。例如，2017 年12 月萊特肯尼基地官員記錄說，一個營的導(dǎo)彈發(fā)射器被送回倉庫，電纜意外嚴重腐蝕；某些裝備如發(fā)電機，完全無法使用；雷達在返回倉庫之前被壓力清洗，造成大面積損壞等。這些意外情況導(dǎo)致維修工作量比倉庫員工預(yù)期的要多。

（3）供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)

陸軍和國防部的供應(yīng)鏈流程不能總是滿足萊特肯尼基地對零件的需求，甚至有些零件或系統(tǒng)不再生產(chǎn)。針對這種情況，萊特肯尼基地倉庫采用成本和進度績效指數(shù)指標來改進對零部件需求的預(yù)測能力，為項目經(jīng)理提供更好的決策信息。同時，陸軍也采取了一系列措施來緩解零件可用性問題，例如破例讓倉庫在沒有支付資金的情況下獲得購買特定“愛國者”導(dǎo)彈項目關(guān)鍵零部件的許可，以最大程度防止可能出現(xiàn)的零部件使用延誤情況；讓倉庫利用自己的工具在短時間內(nèi)制造一些如圖4所示的部件。

圖4 萊特肯尼基地制造的“愛國者”導(dǎo)彈相關(guān)部件Fig.4 Patriot missile-related components manufactured at Letterkenny

圖4中，左邊的部件是由基地倉庫制造的，以減少原有部件（右邊）造成的故障概率，倉庫制造的部分是由一塊金屬構(gòu)成的，消除了原有焊接點帶來的缺陷。

（4）倉庫質(zhì)量控制

修復(fù)維修錯誤和質(zhì)量缺陷（例如不正確的裝配、有缺陷的零件或在倉庫操作期間被不正確地噴漆）所花費的時間可能導(dǎo)致倉庫完成工作的及時性受到挑戰(zhàn)?！皭蹏摺睂?dǎo)彈武器系統(tǒng)很復(fù)雜，某些維修任務(wù)會造成裝備故障，例如，“愛國者”導(dǎo)彈雷達系統(tǒng)由數(shù)千個元件組成（見圖5），需要進行大量測試以確保每個元器件都能正常運行，其流程旨在確保成品符合操作標準，而這樣做有時需要比預(yù)期更長的時間。萊特肯尼基地使用一系列指標驗證和跟蹤報告等方法來監(jiān)控、記錄和糾正“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修過程中的質(zhì)量缺陷，以確保在返回部隊前發(fā)現(xiàn)任何維修錯誤或缺陷。

（5）裝備運輸

設(shè)備運輸時間包含在重置的180 天內(nèi)，并且裝備從戰(zhàn)區(qū)運輸?shù)絺}庫通常需要大量時間。因此，根據(jù)陸軍文件，如果要按照180 天的計劃執(zhí)行，倉庫只能在120 天內(nèi)完成重置工作，然后才能將裝備返回給部隊。為了緩解這個問題，陸軍將一些重要的“愛國者”導(dǎo)彈地面裝備，例如雷達從戰(zhàn)區(qū)空運到倉庫，便于更早地開始重置工作。但是，這些與運輸相關(guān)的緩解行動不足以確保部隊在政策允許的180天內(nèi)收到所有裝備。

2.2 資本重組

相對于重置過程，美陸軍更加希望通過資本重組來實現(xiàn)“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的長期延壽目標，計劃每15 年對每個營的“愛國者”導(dǎo)彈裝備進行一次資本重組?！皭蹏摺睂?dǎo)彈裝備的資本重組是對裝備進行重新配置、調(diào)整、組合等的過程，并為了實現(xiàn)和滿足這個過程，需要對現(xiàn)有的人力、物力、財力結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化或革新，以此從戰(zhàn)略上強化“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的競爭能力。

雖然陸軍強調(diào)了資本重組的重要性，但資本重組的步伐卻比較緩慢，主要影響因素如下：

（1）人員

萊特肯尼基地需要雇用具有“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修經(jīng)驗的承包商來滿足增加工作量的需求。然而，培養(yǎng)熟練的“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修人員很困難，萊特肯尼基地15 個最關(guān)鍵的人員職位中就有11 個與“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修直接相關(guān)。陸軍官員們指出，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修人員可能需要長達5 年的時間成為專業(yè)精通人員，且倉庫周圍地區(qū)可用工人數(shù)量有限，倉庫在擴大勞動力方面也面臨挑戰(zhàn)。

（2）設(shè)施和設(shè)備

萊特肯尼基地需要審查支持資本重組所需的工具、設(shè)施設(shè)備以及供應(yīng)鏈的可行性。雖然萊特肯尼基地已經(jīng)提議擴大其設(shè)施設(shè)備數(shù)量以滿足未來的工作需求，且已經(jīng)規(guī)劃了在合并升級后繼續(xù)維護“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)所需的工廠和相關(guān)設(shè)備設(shè)施，但目前的條件還不能滿足陸軍每年對一個營以上的“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)進行資本重組。以“愛國者”導(dǎo)彈雷達為例，其資本重組就需要整整一年時間，其中包括3 個月的測試，而目前的雷達測試站點僅有2個。因此，考慮到所需的時間和單一的試驗場，目前的設(shè)施設(shè)備條件阻礙了“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)資本重組的進程。

（3）資本重置周期

陸軍決定每15 年而不是每10 年對設(shè)備進行一次資本重組，這延緩了現(xiàn)代化的進程，而且隨著“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)年齡的增長，進行資本重組的成本也會增加，再加上額外的作戰(zhàn)承諾同樣會減緩現(xiàn)代化進程并影響陸軍應(yīng)對威脅的能力，加重了戰(zhàn)場維修的難度。直到2019 年10 月，陸軍授予雷神公司3.84 億元美元的合同，用于交付6 部生產(chǎn)型“低層防空反導(dǎo)傳感器”雷達來替代現(xiàn)有“愛國者”導(dǎo)彈雷達，并計劃2022 年形成初始作戰(zhàn)能力。但新興雷達單價造價昂貴，使其按照1：1 比例替換“愛國者”雷達的可能性不大，目前美陸軍列裝有超過60套“愛國者”導(dǎo)彈雷達，全球保有量約150 套，換裝代價很大，難以承受。

3 未來發(fā)展趨勢

3.1 現(xiàn)代化建設(shè)與資本重組成為減少維修項目的主要手段

“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)現(xiàn)代化升級能夠減少可能需要維修的項目數(shù)量，同時資本重組的“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)也將發(fā)生變化，促進裝備的更新迭代；“愛國者”導(dǎo)彈資本重組過程旨在為系統(tǒng)增添活力，為美陸軍提供漸進式現(xiàn)代化升級的機會，例如插入新軟件、插入技術(shù)或更換過時的部件。兩者相互促進影響，加快裝備升級換新，減少維修項目，提升裝備可用性，支持延壽計劃。

3.2 大數(shù)據(jù)分析在維修領(lǐng)域?qū)⒌玫酱罅?yīng)用

“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修通過監(jiān)控手段在整個生命周期內(nèi)跟蹤關(guān)鍵資產(chǎn)，隨時獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，為部隊提供戰(zhàn)備信息，使維修人員能夠更快地預(yù)測指揮官的需求，更好地決策維修保障方式。因此，未來大數(shù)據(jù)解決方案在維修保障領(lǐng)域的應(yīng)用將呈指數(shù)式增長。這些方案的應(yīng)用將是維修保障人員、采購專家和軍事領(lǐng)導(dǎo)能夠更好地理解影響維修成本的各種因素，并在掌握更多信息的基礎(chǔ)上進行維修決策，更好地為作戰(zhàn)人員提供維修保障服務(wù)支持。

3.3 延壽計劃促使大修基地建設(shè)勢在必行

美國國防部、政府問責(zé)局等針對大修基地都展開了大量研究，發(fā)布了大量報告，充分體現(xiàn)了政府和美軍高度重視建制大修基地應(yīng)對未來軍事需求的能力?！皭蹏摺睂?dǎo)彈武器系統(tǒng)目前推行的延壽計劃，其關(guān)鍵考驗的也是維修基地對部隊提供的保障能力。資本重置帶來的設(shè)備設(shè)施短缺、擴大勞動力面臨挑戰(zhàn)、維修檢測站點稀缺等問題都可通過建設(shè)大修基地得到緩解和解決。同時，也應(yīng)充分考慮衡量基礎(chǔ)保障能力、基地容量、作戰(zhàn)運用水平等因素對建制大修基地的影響。

4 結(jié)束語

美軍注重對“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修保障的全壽命［16］統(tǒng)籌管理，其質(zhì)量管控、現(xiàn)代化建設(shè)、信息技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用、維修人員分級管理等多種保障手段，以及延壽計劃中重置和資本重組2 種維修保障管理方式，都在不斷地推進“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的維修保障模式快速地適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)需求，其成功的經(jīng)驗、做法和面臨的挑戰(zhàn)、問題，對于提升我軍裝備維修保障能力、提高裝備戰(zhàn)備完好性具有較強的參考意義。