基于信息流的装备维修备件精确保障模式与体系

崔培枝，姚巨坤，李超宇

（1.装甲兵工程学院科研部，北京 100072； 2.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京 100072）

基于信息流的装备维修备件精确保障模式与体系

崔培枝1，姚巨坤2，李超宇2

（1.装甲兵工程学院科研部，北京 100072； 2.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京 100072）

实现装备备件精确保障的前提是能够精确获取备件需求信息，并快速对需求信息进行响应满足。在分析设备维修备件保障信息流的基础上，探讨建立基于信息流的装备维修备件精确保障模式，构建备件精确保障技术体系，并综合分析装备维修备件精确保障中的关键信息化技术及备件保障方法。

维修备件；精确保障；信息流

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.04

0 前言

装备维修备件精确保障的实质就是充分运用以信息技术为核心的高科技手段，高效而准确地筹划和使用装备维修备件保障力量，在准确的时间、地点为部队提供准确的备件保障，使装备维修备件保障适时、适地、适量[1]。信息化战争中的维修备件保障活动紧紧围绕信息而展开，通过研究维修备件精确保障中的信息流及其关键信息化技术，借助于信息化技术网络，建立基于信息流的装备备件精确保障模式，提高装备维修保障能力。

1 维修备件保障的信息流

（1）装备维修备件保障信息流，是指装备备件保障机构内成员与成员之间、部门与部门之间以及装备保障机构与外部其他机构之间为完成装备备件保障任务，根据某种因果关系而必须进行的信息交流，泛指与装备备件保障活动有关的信息流动。信息流是装备维修备件保障中的客观存在，建立基于信息流的网络化装备维修备件精确保障，将成为实现装备备件精确保障的重要指导思想，并将会成为世界各国军队维修备件精确保障能力建设的重要发展方向。

（2）应达到4个目标。①实现装备备件保障信息渠道畅通，确保装备备件保障信息流流程优化、通畅、快捷、高效和准确；②实现全局性协调各项备件保障业务活动，简化业务交互的复杂性，提高备件保障的执行效率，并可应对备件保障过程中的突发事件；③实现备件保障活动的动态监控，利用事先约定的信息流程来改正每个保障业务的不完善的地方，使备件保障业务活动动态化；④实现适时获知装备备件保障行动的全域活动过程，通过信息流把握备件保障的主动权，主动制定科学合理的装备备件保障投送方案。

2 基于信息流的备件精确保障模式

基于信息流的装备维修备件精确保障模式的实质是最大程度地利用互联网和军用通信网络，使维修备件保障机构和维修专家人员，能够通过安全的网络化设施精确获取、决策、形成备件所需的品种和数量，并通过互联数据库查询及决策，形成最佳的备件供应方案，实现所需备件的按需主动配送，以解决损伤装备维修问题，达到降低维修备件保障费用，减少保障时间，提高装备维修效率的效果。

基于信息流的装备维修备件精确保障系统（图1），包括备件需求分析信息子系统（即损坏装备和维修专家组，通过故障分析来精确确定所需备件品种及数量）、信息处理决策子系统（即装备维修备件保障指挥中心，主要完成对储存及所需信息的收集及决策，形成最佳备件保障方案）、备件储存信息子系统（即军用和地方备件仓库，主要提供所需备件储存的地点、数量、运供方式等信息）3部分组成。

图1 备件精确保障信息流程模式

精确保障的基本信息流程：①需由维修人员或远程维修专家通过远程支援系统对故障进行诊断，科学地判定装备维修所需备件种类和数量，这是精确保障的前提；②将确定的备件种类及数量适时地传递到备件保障指挥中心，由备件保障中心快速对现有备件数据库信息进行分析处理，决策形成最佳备件供应方案；③在没有备件的情况下，要进行拆拼或通过快速制造/再制造来获取备件；④供应过程中需对备件的库存及运输要利用合资可视化技术进行跟踪，以保障备件信息的精确与可视。

3 装备备件精确保障技术体系

根据备件精确保障信息流程及业务，可以建立备件精确保障的技术体系(图2)。装备维修备件精确保障技术主要包括：损伤装备备件需求精确判定技术、备件全资可视化技术、备件信息传输及处理技术、备件库存需求建模及仿真技术、备件快速物流技术、备件快速制造/再制造技术以及备件信息传输及处理技术等。既涵盖了备件需求精确判定以及物流输送技术，也包括了备件的快速制造与再制造技术，同时还涵盖了相关的信息支撑技术，可为实现备件的快速精确保障提供基础。

4 维修备件精确保障关键技术内容

4.1 损伤装备备件需求信息精确判定技术

随着装备复杂性的日益增加，损伤后其故障检测与诊断也越来越困难，传统的故障检测和诊断方法已经难以满足保障要求。通过发展便携式维修辅助技术、交互式电子技术手册、维修专家系统、远程维修支援技术、嵌入式诊断技术、便携式维修辅助技术[2]等内容，可以辅助损伤装备使用及维修人员进行快速的故障诊断，判定故障原因，形成所需备件的精确类型及数量，为备件的精确保障提供基础。

（1）便携式维修辅助设备，是一种配备给现场维修点使用、可移动的现代化自动处理设备，能够辅助实现故障的准确判断，形成精确的装备维修备件需求。通常包括便携式电子显示设备、便携式维修设备、技术数据读取机/浏览器等，以及某些硬件及其辅助软件。典型功能包括：技术数据显示、故障隔离和修理指导、零部件查询和订购、维修文件编制和分析、状态监控和故障预测以及工作数据输入和下载。

（2）交互式电子技术手册（IETM），是将技术手册的内容以数字化的格式储存，并以交互方式进行查阅，通过计算机控制的电子显示系统，将维修技术人员或系统操作人员所需的特定信息（如文字、声音、影像、图片等），精确地展现在使用者面前，以加速装备使用和保障活动的实施[3]。美国自1992年提出开展IETM项目的研究与开发以来，美军已经制定了一系列通用和专用标准，用以指导IETM的开发、应用与实施，并以统一的格式规范IETM的开发质量，使IETM能在不同部门之间、不同计算机平台上互操作，进而实现美国三军之间的互操作。

（3）维修专家系统，是指用于装备维修的计算机应用程序。该系统将有关的知识和规则以适当的形式存入计算机，建立知识库，然后采用合适的控制策略，按输入的原始数据选项，进行推理、演绎，做出判断和决策，并能根据用户的要求显示出判断、决策的过程，解决维修专家才能解决的问题。维修专家系统是人工智能在维修领域里的典型应用，反应出一种智能诊断的思想，可以科学地判断装备故障，为建立备件的精确需求提供依据。

（4）维修远程支援技术通过计算机网络，将前方的装备维修保障人员与后方的维修技术专家紧密联系起来，为前方装备的故障判断、现场抢修提供及时、准确的技术指导和决策支持。前方维修保障人员或装备使用人员在遇到困难时，通过联网将现场的图像、声音和装备的技术参数等，传输给远方的维修技术专家，请求技术支援；远方的技术专家在进行分析研究后，迅速做出结论，形成装备维修方案及备件保障方式，并通过网络对前方的使用维修保障工作进行实时指导，协助前方人员迅速、准确地完成装备维修任务。

（5）嵌入式诊断是指在系统运行中或基本不拆卸的情况下，利用系统自身的检测诊断能力，独立掌握系统当前的运行状态，独立查明产生故障的部位和原因，预知系统的异常和故障动向，以声、光和显示屏等多种形式进行信息输出，并辅助操作人员和维修人员采取必要对策。嵌入式诊断是提高装备测试性、维修性和提升复杂装备系统快速维修能力的最为简单有效的技术手段，也是建立装备备件故障模型和装备维修备件需求模型的重要依据。

图2 装备维修备件精确保障技术体系

4.2 维修备件全资可视物流技术

备件全资可视化物流系统为备件有关决策和管理人员及时提供备件供应链上的相关信息，包括备件的位置、数量和状态等内容。备件自动识别技术能够快速准确地获取备件信息，是建立备件全资可视的最核心技术之一，当前主要发展的是条码识别和射频识别技术[4]。

条码识别技术是利用条码编码记录信息，通过扫描器可将信息转化成计算机可识别数据的技术。条码是由一组按一定的编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息，可通过各种标识技术印制在标签、纸张、塑料、陶瓷和金属上，作为基层采集保障供应链中流动物品数据和将该数据传送给自动化信息系统的基本手段。当前使用的条码主要有2种，即线性条码和二维条码。

射频识别技术是采用射频方式进行非接触的通信，以达到识别并交换数据的一种识别技术。目前，已开始较为广泛应用于身份识别和门禁管理；物资识别和分拣管理；生产线流程及库存管理；仪器、设备资产管理等各个领域[5]。从总体上看，射频识别技术应用目前尚处在快速增长阶段，但射频识别在功能和处理速度上具有明显的优势，是未来自动识别技术的主要发展方向。

4.3 备件库存需求信息化建模及仿真技术

科学地预测维修备件需求量、合理地确定库存种类和数量是备件精确保障的重要内容，也是实现战争条件下精确保障的物质基础。国外陆军非常重视备件计算方法和信息化建模技术的研究，不仅开发了专门的备件需求和库存规模计算方法和模型，而且在装备使用与维修类模型中也纳入了备件问题。这些算法和模型不仅考虑了库存机构的能力和成本等因素，还全面考虑了装备使用部门的编制体制、装备的维修体制、维修策略、维修机构的级别、数量、地理位置等因素，有些信息模型甚至考虑了供应部门之间的备件调配问题，对于优化备件精确保障活动发挥了重要作用。

4.4 备件信息传输及处理技术

备件精确保障系统是建立在信息网络流基础上的保障系统，需要对大量的多元数据进行采集、传输、处理等，并进行数据库信息的远程查询、控制，因此，备件信息传输及处理技术是实现备件精确保障的基础和必要手段。备件信息传输及处理技术包括有线/无线网络技术、数据库技术、多元信息压缩/传输技术、数据挖掘技术等内容。

5 备件快速制造/再制造技术

在损毁备件无法从库存中获得或者通过传统的物流方法获得时间较长，无法满足快速恢复装备战斗力的情况下，可以通过快速再制造技术对损伤的装备进行快速再制造来恢复其性能，或者通过快速制造技术制造出新的备件，来达到修复装备的目的。该技术方向主要包括损毁备件快速再制造技术和备件快速制造技术。

5.1 备件快速成形制造技术

美国陆军研发了一种高柔性的现场备件器材的制造系统，称之为“移动零件医院”，能够在现场上靠近需要位置迅速制造或再制造所需器材的机动式生产系统。系统在接到零备件申请后，系统首先搜寻该系统携带的数据库，确定以前是否已经加工过该零件或相似零件；如果数据库中没有所需的信息，维修人员将使用系统携带的设备进行创建（使用计算机辅助设计/计算机辅助制造软件包，或者非接触式激光扫描仪）；然后将获得的三维模型转换成设备制造工艺的格式并开始加工。该系统布置后1年多时间生产了近15 000个零件，实现了器材的按需生产、精确保障[6]。未来的“快速制造系统”将能加工更多种类的材料，具有更快的制造率和更高的零件精度。

5.2 损伤备件快速再制造技术

备件快速再制造技术主要是实现装备损伤备件现场快速再制造，其工作步骤为：当系统接收到损毁装备零件时，首先对损毁零件进行现场快速损伤评估，判断可否进行再制造。如果可以进行再制造，则选用图3所示步骤，即用快速高精度三维数据扫描系统对损伤零件进行扫描，建立缺损零件模型，并通过与数据库中零件的原始模型进行对比，反求再制造成形模型并生成自动成形程序；然后根据零件性能质量要求，选用合适的快速成形技术方案来恢复零件尺寸；再通过高速数控加工设备的后机加处理保证零件的几何精度；最后检测零件质量，达到要求的则可以应用于装备维修。该系统能够提高装备维修保障的快速性、持续性、有效性、机动性和综合性[7]。

图3 损伤零件的快速再制造成形步骤

6 总结

备件的精确保障是一个系统工程，但实现备件保障信息流建设是实现备件精确保障的前提。有针对性的开展相关关键技术攻关及应用，是实现装备维修备件精确保障的基础，也是建立装备维修备件精确保障的必由之路，对提高装备作战效能具有重要意义。为此，笔者提出了备件信息流的备件保障业务流程内容，并阐述了基于信息流的备件保障关键技术体系及技术内容，构建了备件精确保障技术体系。应用现代先进信息技术，围绕着备件精确保障的关键技术内容开展研究，建立基于信息流的装备备件精确保障模式，可以有效提升备件精确保障的技术手段和保障模式，提升备件保障效率，降低备件保障费用。

［1］彭友福，朱小冬，王苏刚，等.基于业务流程的装备保障信息流模型研究［J］.科学技术与工程，2006，6（9）:3188-3192.

［2］赵承光.军事装备维修技术（学科分册）［M］北京:中国大百科全书出版社，2007.

［3］朱世松，秦敬辉，杜磊.主战装备综合保障通用型IETM设计［J］.装甲兵工程学院学报，2015，29（6）:78-81.

［4］总装综合计划部.美军装备维修保障［M］.北京:国防工业出版社，2007.10.

［5］梁虎，王厚辉，杨若鹏.无线射频识别技术的发展趋势及军事应用前景［J］.中国科技信息，2008（4）:270-271.

［6］Adam Aston.If You Can Draw It,They Can Make It［J］.Business Week Online.MAY 23,2005.

［7］朱胜.柔性增材再制造技术［J］.机械工程学报，2013，49（23）:1-5.

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〔编辑 王永洲〕