大数据背景下的装备综合保障设计分析

戚艳君 王玉峰 姚会举

摘 要：立足大数据背景，面向未来战争发展趋势，深入研究国外精确保障能力建设情况，分析国内外装备精确保障能力差距，总结开展基于大数据的装备综合保障设计的必要性，并在大数据背景下的装备综合保障设计的总体思路、基于大数据的故障特性分析、健康保障设计以及保障决策支持等方面给出了设计方案，为装备综合保障设计体系建设提供参考。

关键词：大数据;精确保障;综合保障设计;决策支持

1 引言

随着智能化、信息化技术和高精度、快响应装备的发展，武器装备的综合保障技术也在随着装备的发展逐步向“精确、智能保障”的模式深化，传统的装备保障能力已经不能满足要求，因此，必须从源头打破传统，创新以数据为核心的装备“精确保障力”设计手段[1]-[2]，充分利用装备全寿命周期中产生的大量设计、测试、试验以及使用、维修等结构化和非结构化数据挖掘隐含的设计缺陷、使用规律、故障规律、消耗规律、优化规律等一系列潜层信息，解决当前综合保障设计过程中健康管理设计能力不足、保障设计手段粗放、仿真优化能力缺乏、资源配备与装备实战化需求差距巨大等一系列问题[3]。

2 必要性分析

在体系化、信息化的新形势战争模式背景下，以装备精确保障能力生成为目的，以“大数据”、“健康管理”为主要技术手段[5]-[6]，解决当前武器装备的精确保障设计技术和手段不足的紧迫问题，对于防空武器系统的现实和长远意义在于：解决武器系统全寿命周期数据应用于综合保障源头设计的现实性问题;解决装备保障任务科学决策和资源合理调配的快速性问题;解决当前保障资源配置“备而不用，用而不备”的矛盾性问题。

3 基于大数据的综合保障设计架构设想

3.1总体思路

基于大数据健康管理的防空武器系统综合保障设计是面向装备综合保障设计需求，以综合保障设计流程为驱动，以多视图装备分解结构为对象，结合基于故障的传统综合保障设计分析及基于状态的健康保障设计结果，生成满足保障设计需求的多套装备综合保障方案，并利用多属性决策方法进行方案优选，确定最优综合保障方案，为基于大数据健康管理的防空武器系统综合保障仿真优化提供输入。

主要思路为：利用大数据手段，对使用规律、维修规律、故障规律、消耗规律等进行挖掘，为传统综合保障设计提供支撑，使得以计划性维修和事后维修为特征的被动式保障设计更加准确，资源规划更加合理;针对任务关键且具备故障趋势的设备和系统，对故障趋势、健康规律、任务影响、资源影响等进行挖掘，实现以状态监测和基于健康状态的维修（CBM）为特征的主动式保障设计，健康预测与评估模型更精确。在保障资源的使用上，实现从传统“要使用”向“决策使用”的转变，保障资源能够根据装备健康状态和作战任务进行优化调度与利用，最终实现从传统单一的被动式保障向被动与主动融合的精确保障模式转变。

3.2基于大数据的故障特性分析及预测

针对防空武器系统特点，分析研究各类典型部件的故障预测方法，综合考虑数据来源，利用大数据手段，在基于物理模型和大数据方法的基础上，引入全寿命过程的状态监测获取的数据，通过有效的数据处理手段将系统获取的原始数据进行筛选、处理、综合，结合建立的物理模型已知的结构、环境特点，通过算法或专家经验推断出某一部件或设备发生故障的时机、性质，并预测该部件或设备的发展趋势及剩余寿命，形成复杂装备的精准预测应用流程。

3.3基于大数据的健康保障设计

以防空导弹武器系统健康管理需求为输入，以防空导弹武器系统任务关键、核心安全、经济重大的系统和设备未向，分析装备故障特性，构建故障或者寿命预测模型、健康评估模型、健康控制策略模型为驱动的健康保障设计能力，支持面向健康状态的装备作战使用和预测性维修设计，能够对传感器、监测设备、数据包、决策工具等新型信息化保障资源进行规划，并实现保障方案的形式化建模，进行保障方案的仿真优化。

3.4基于大数据的保障决策支持

通过从论证到使用的全寿命过程综合保障数据入手，从武器系统到装备底层零部件的装备全系统，格式化数据与非格式化数据，包括装备的保障需求和技术指标数据、产品设计数据、六性设计数据进行分析，找出有效的、可用的数据，同时，也包括对其它相似装备的保障性分析数据、保障方案数据、装备技术状态数据、保障资源使用/消耗数据、使用与维修数据、故障数据，平贮件数据等数据内容。以面向保障性分析需求入手，利用数据挖掘等分析技术，从大量、关联性差的综合保障数据中发现规律并加以利用，基于大数据健康管理提供的装备状态信息，为决策支持模型和算法的研究提供输入，构建基于辅助决策的装备保障任务规划模型、备件优化、人力人员、保障设备工具等资源配置规划模型，利用智能优化算法研究决策支持模型技术，并形成适合于综合保障决策支持的决策分析模型库，为综合保障方案评估优化提供算法支持。

4 结论

本文首先根据当前装备综合保障数据应用的需求，充分对比国内外装备综合保障设计的差距，详细深入的分析了基于大数据技术，开展武器装备的精确保障设计的必要性及长远意义，在此基础上从基于大数据综合保障设计的总体思路、基于大數据的故障特性分析、健康保障设计以及保障决策支持等方面给出了设计方案，为粗放式保障向精确式保障的转变夯实了基础。

参考文献：

[1]赵汝岩，翁璐，崔海滨.导弹武器装备健康管理体系与关键技术[J].战术导弹技术，2013，5（3）：28～31.

[2]邵世纲， 邢冠楠等.航天装备综合保障信息管理平台体系架构及工程研制实践[J].导弹与航天运载技术，2018，360（2）：24～30.

[3]YANG W C，CHEN H，etc.Research of a MapReduce model to process the traffic big data[J].Applied Mechanics and Materials，2014，548/549：1853～1856.

[4]孙伟奇，唐建涛等.美军精确保障理念对我军装备保障的启示[J].价值工程，2015，（30）：239-240.

[5]靳敬纯，杨宏.一体化联合作战信息精确保障探析[J].装备指挥技术学院学报，2007（2）：6～8.

[6]赵劲松，令狐昌应等.装备实战化保障基本问题研究[J]. 军事交通学院学报，2015，17（11）：32～35.