武器装备智能化保障体系建设研究

高子龙等 /上海机电工程研究所

随着区块链、3D打印、人工智能、元宇宙、虚拟现实、边缘计算、大数据、物联网等新概念和新技术的不断发展并应用于军事领域，未来战争呈智能化作战态势。为适应未来战争全维对抗、智能对抗的需求，传统的武器装备保障模式、保障要求和保障手段在新技术变革和新时代作战需求的双轮驱动下，应朝着智能化方向发展，开展智能化建设研究，让装备保障赋能“智能基因”，形成一套系统的武器装备智能化保障体系，成为提升装备战备完好性和作战能力的新增长点，以支撑新时代我军打赢未来智能化战争。

一、武器装备智能化保障体系建设需求分析

未来作战场景是高精度、高强度的火力对抗，我军易遭受敌方火力攻击，造成装备受损和人员伤亡。武器装备智能化保障体系是适配未来战争的全维对抗、智能对抗等特点，依托智慧阵地、智能化系统和信息化外部条件，以装备自动检测、自动修复、智能交互为核心的综合保障概念和方法。智能化保障是在硬件设施的基础上，通过软件实现多个不同功能（主要载体有计算机、外围设备、网络通信、光纤通信、无线通信），对各模块进行智能化功能分解，以达到统一管理、资源共享的目的。

智能化保障可以提高武器装备保障的效能，提升故障诊断与预测的准确性，通过辅助决策判断系统，集成相关领域专家、学者的知识库和经验库，辅助保障人员开展保障方案设计，优化方案的有效性和合理性。因此，提高武器装备保障体系智能化水平，需要进行深度的数据分析和挖掘，主要包括收集数据、规划数据库、研制和开发辅助决策系统、装备健康管理、故障维修、战损评估、远程保障等内容。

通过装备健康管理和智能诊断、故障部位自主维修等方式，提升武器装备使用保障和维修保障的智慧程度，形成装备智能化保障能力，配备装备智能化保障资源，以此形成武器装备智能化保障体系，达到大幅提高武器装备战备完好性、保障装备使用效能和作战能力，助力部队提升武器装备实战化能力的目的。

二、武器装备智能化保障体系建设的特点

武器装备智能化保障体系的建设是在使用保障和维修保障的基础上赋予智能属性，通过综合管理信息系统存储和处理大量的数据，并在运用和分析数据的基础上实现武器装备故障准确预测、智能修复、辅助决策、远程保障、无人化保障。因此，武器装备智能化保障体系具有数据基础、实时监测、人机交互、精准调配、智慧决策等特点。

1.数据基础

武器装备智能化保障建立在对装备数据高效运用和有效分析的基础上，智能化保障对装备数据的收集、传递、存储、处理、运用和反馈等方面具有较高的依赖性。数据流转方面，装备的智能化保障过程是将收集的装备数据相关信息运用在武器装备指挥链路和使用链路中的内循环过程。数据信息的准确性将决定武器装备保障的有效性，数据流动的及时性和完整性将决定武器装备保障决策和实施的高效性，没有精确、海量的数据信息作为装备保障工作开展的支撑，就无法构建武器装备智能化保障体系。

2.实时监测

智能化保障需建立对武器装备的技术状态、运行状态实时监测的系统，利用传感器、检测设备监控和采集武器系统全寿命周期的各种数据信息，借助相应的算法和智能模型进行智慧诊断。同时，根据故障机理和故障过程的数据库，对武器装备的故障和失效情况进行智能诊断和反馈提醒，满足实时检测和自主感知态势的智能化保障需求，为快速制定故障维修方案、精确调配保障资源、自主实施维修行动提供有利条件。

3.人机交互

随着元宇宙、人工智能和无人化相关领域的研究不断深入，智能化保障的实施将逐步从以人为主导向以人机混合、人工智能为主导转变。信息化、智能化的无人保障系统必将成为未来实施保障活动的关键平台，其中包括基于元宇宙、虚拟现实的远程支援保障，无人系统搭配人工智能进行无人化保障，人机融合进行一体化协同保障等方式。基于保障先进技术和系统的日趋成熟、人机交互技术的广泛应用，成熟的人机交互模式将会贯穿武器装备保障的全寿命周期。

4.精准调配

智慧保障需结合装备所配套保障资源开发和建设工作开展，并对其进行精准、系统调配，快速筹措和进行装备的维修保障，尽快恢复装备的战备完好性，实现基于健康状态管理的精准维修。智能化保障以用户的保障需求为出发点，对保障资源进行全要素和全流程管理。

5.智慧决策

智能化保障是对传统装备保障模式、保障方式和决策方法的颠覆和创新，以海量数据信息为核心和基础，利用智慧决策进行辅助决策，决策的实施主体实现从人向人机混合的转变，决策方式实现从基于以往经验的粗放型决策向基于数据挖掘的智能型决策的转变。智能化保障通过实时在线监控和健康状态在线诊断技术，实现对产品故障预测及其趋势分析，并在故障模式库的数据挖掘基础上开展综合保障智慧分析，自主调配保障资源协同实施装备智能化保障工作。

三、武器装备智能化保障体系建设的技术路径

武器系统智能化保障体系建设是基于信息为载体的系统工程，必须开展智慧保障技术的相关研究，以适配未来全维对抗、智能对抗的战场环境，建立以装备保障数据为核心、智能算法和模型为纽带，与作战、训练高度契合的武器装备智能化保障体系。根据武器装备的特点和保障需求，围绕智慧保障能力建设的目的和智能化技术特点，聚焦智慧保障领域的先进技术。

1.基于区块链的数据安全和共享技术

数据的规范收集、使用存储、可靠传输和安全交互是实现武器装备智能化保障的基石，解决数据信息的安全和共享是实现装备智能保障的基本要求。区块链为解决数据信息安全、数据可靠防篡改、数据存储传输安全、数据源可追溯等武器装备智能化保障中的一系列问题提供了技术支撑，是实现智能化保障的保证。

通过区块链技术可以构建专用链路，军方授权装备承研承制单位接入数据范围，保证数据的共享范围可控，装备承研承制单位利用装备数据开展装备故障分析，提出维修或改进方案，有针对性地处理装备故障和质量问题，同时对武器装备的技术状态进行精准管控。军地双方也可通过建立公共链路，共享辖区内武器装备、保障资源和技术支援设备的状态信息，为跨区域联合训练、联合作战提供了基础。

2.基于3D打印的新型制造技术

基于3D打印的新型制造技术的原理是在3D模型的数据基础上，通过逐层叠加方法将计算机中的3维模型转换为立体实物。3D打印在智能化装备保障体系的建设中可与产品3D模型数据库、性能数据库、可更换单元数据库融合，通过设备对故障件或者受损件进行扫描，并在数据库中进行比对，快速定位到装备故障或受损的地方，再通过3D打印技术按照装备数据库中的相关数据进行受损零部件实时打印，完成故障或受损部位的维修。3D打印技术可融入武器装备智能化保障辅助决策系统，从软件上实现数据的共享，为部队作战人员和装备保障人员制定武器装备保障、维修方案提供方便。

3.基于健康状态管理的自主维修技术

基于健康状态管理的自主维修技术是新时期装备保障的要求，具有维修保障速度快、准确度高、经济适用等特点，具备对产品状态管理能力，实现对故障部位的状态进行实时监测、在线排故、精准预测和自行维修功能，以此对产品的健康状态管理及故障趋势进行分析。

该技术是在完善的系统架构体系下，利用先进的测试方法，对产品关键参数、数据和状态信息进行监测，归纳出产品性能衰退趋势、战技指标、健康指数与产品性能参数的关系和影响，采用基于强化学习、神经网络、遗传算法等先进算法的技术升级，实现对武器装备故障自主诊断和智慧分析，提升武器装备使用保障和维修保障的工作效率。

4.基于装备保障数据管理的信息融合技术

为实现装备故障信息及时感知、装备维修需求准确预测、装备维修备件精确筹供、装备保障过程可控以及装备保障态势全面掌控，需要收集涵盖产品全寿命周期范围内海量数据，并对其进行梳理分析和深度挖掘，实现装备使用保障工作的整体谋划、快速准备、精准实施。

开展装备数据管理和信息融合技术研究，对大量具有价值的维修保障数据进行有效挖掘，为产品的态势感知、配套保障资源的策划和应用决策提供强大的数据支持，最终实现产品数据信息的自动收集、安全传输、分析处理和融合应用，利用数据可视化技术对武器装备数据、状态、决策进行实时动态呈现，提升装备保障人员决策效率。

5.基于元宇宙的远程保障和沉浸式训练技术

元宇宙是一个空间维度上虚拟而时间维度上真实的数字世界，由一系列的增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和互联网组成。为满足维修保障人员高效、实时、精确地开展装备的使用保障和维修保障，保障专家团队需结合以往的故障案例库和调试问题库，制定故障排除方案和预案，将装备故障快速定位到可更换单位，通过元宇宙技术远程指导一线维修保障团队完成武器装备复杂故障的维修保障。

基于元宇宙的远程保障技术研究，通过虚拟现实和人工智能等技术手段，在虚拟世界真实模拟作战场景或训练态势，利用智能监控、生理特征识别和视觉识别等先进手段，模拟真实作战场景，为用户提供沉浸式的作战和训练体验，提高指战人员使用装备的水平。

6.基于物联网、大数据平台的智慧决策技术

物联网是实现物与物、人与物智能交互的技术，通过物联网强大的信息交互和态势感知能力，实现对武器系统产品、保障资源、维修设备和实时感知，同时预测其变化趋势，达到对武器装备维修保障过程全程可控和全维可视的目的，提高决策科学性和绩效评定合理性。

对基于物联网、大数据平台的智慧决策技术进行研究，感知未来战场环境和故障信息的多维态势，将真实的武器装备和作战态势在虚拟空间内构筑成完整的数据模型，基于物联网、大数据、人工智能技术将实际作战模式和战场环境映射成全域、多维、可视化的数字战场，并根据制定的作战方案进行模拟预演，为用户开展作战运用研究提供数据和支撑。

四、武器装备智能化保障发展思考

当前，智能化技术飞速发展，广泛应用于国防发展和军队建设领域，为实现武器装备智能化保障提供了技术可行性，也为武器装备保障模式和体系建设奠定了基础。

1.构建基于区块链技术的武器装备智能保障应用场景

装备智能化保障的根本目的是在准确的时间和地点，为在役武器装备提供精确的技术保障和准确的设备保障，减少指战人员在复杂作战环境和战场态势下错误决策的概率。未来的武器装备保障工作机制必须重点考虑维修保障数据信息的安全性和完整性，数据信息能够安全存储和自主交互。

区块链技术具有防止篡改数据、去中心化和智能合约的特征，通过分布式存储和计算的方式，任何参与维修保障任务的相关要素都可以存储数据信息并对其完整备份，其中的单节点出现问题，剩余节点则会继续对数据进行计算、更新、存储，保证所有保障要素的安全性和完整性。

2.通过3D打印现场制造，支撑武器装备维修保障高效率

基于3D打印的新型制造技术具有即用即造、制造简单、成型速度快和不易受环境制约等优点，一方面，通过智能数据信息处理系统可以迅速找到装备故障件存在的问题，利用智能化的辅助决策设备研究和制定装备维修保障方案和预案。另一方面，利用3D打印技术可以现场制造、打印成型复杂结构装备单元件不受时间空间约束的优点，支撑武器装备维修保障高效率，满足各军兵种武器装备在复杂环境下的装备维修保障要求。

3.构建武器装备健康状态系统，支撑用户使用保障和维修保障

构建武器装备健康状态系统可以提升装备数据信息的搜集、储存、分析使用效率，对武器装备部署、维修、故障等信息的规律进行统计分析，对未来装备的故障模式和故障部位进行分析和趋势判断。

健康状态系统能够实时精准地判定武器装备的健康情况，对武器装备的故障部位或缺陷部位进行诊断、监测和修复提醒，同时自动对装备故障维修方案进行智能分析、评估和决策，满足新时期武器装备多源数据的准确收集、精准运用、智能决策的保障需求，提升用户的使用保障和维修保障水平。

4.建立完善的装备保障信息网络系统，提升用户自主保障能力

建立完善的装备保障信息网络系统，可以将目前分散的维修保障相关要素进行集成，使维修保障与作战运用、前方使用与后方研制之间真正实现信息共享与融合，及时响应用户维修保障需求。

保障信息网络系统能够提升数据收集的全面性和准确性，对武器装备保障的相关要素进行有效管理，一线部队用户可以通过智慧网络实时向后方的专家团队请求技术支援，通过远程指导与交流提高用户的自主保障能力。

5.开展元宇宙技术研究，拓展维修保障和训练方式

为确保装备战备完好性和实战化能力，做好装备的“保障好”工作，利用元宇宙技术建立虚拟环境代替实际武器装备进行模拟训练，通过建立虚拟的战场态势和复杂环境，指战人员在虚拟的空间进行操作，拓展维修保障和训练方式。建立基于元宇宙的远程保障系统，提高前后方人员的交互紧密性，后方专家团队可以详实地掌握武器装备的故障状况。在前端的“好保障”设计过程中，可通过元宇宙技术在虚拟环境下构建与真实战场环境高度一致的仿真与验证系统，提升产品的设计特性与验证评估能力，达到降低资源消耗、缩短研制周期和提升研制效率的目的。

6.利用物联网、大数据平台，实现保障资源精准调配

武器装备智能化保障体系建设可以运用物联网、大数据平台进行动态分析，并与保障任务的全领信息链进行整合集成，充分配置、精准调配各类资源，为武器装备保障工作的开展提供足够的信息支撑。另一方面，利用物联网、大数据技术将实战装备、健康状态管理系统、装备保障信息网络系统与保障资源精准调配进行充分耦合和精细管理，以便更加高效地开展武器装备保障资源调配，充分保障作战或训练任务的有效执行。

随着武器装备作战运用的不断深化和综合保障工作的不断开拓，武器装备综合保障的工作思路也发生了变化。同时，区块链、3D打印、人工智能、元宇宙、虚拟现实、边缘计算、大数据、物联网等新概念和新技术不断发展并应用于军事领域推动了武器装备智慧保障，构想一些适应未来作战场景的智能化保障应用场景，为逐步建设适配未来智能化战争发展的新型保障系统提供了有力支撑，从而实现军队“能打仗、打胜仗”的目标。