综合保障工程数据标准化与实现

随着现代武器装备复杂性的增长，出现了使用和保障费用高，战备完好性差等问题。保障性逐渐引起各国军方和工业界的普遍注意，美军首先提出了“综合后勤保障”( integrated logistics support，ILS) 的概念。这一概念在国内被称为综合保障工程( 简称综合保障) ，指在装备的寿命周期内，为满足系统战备完好性要求，降低寿命周期费用，综合考虑装备的保障问题，确定保障性要求，进行保障性设计，规划并研制保障资源，及时提供装备保障所需的一系列管理和技术活动。本文简要介绍了综合保障设计与分析的基本内容、 方法以及国内外在综合保障工程标准化与实现上取得的成果， 在指出问题的同时结合海军综合保障工作实际给出了若干建议。

1 装备综合保障技术

1.1 综合保障设计

随着武器装备复杂程度的提高，装备服役后在使用和维修方面遇到越来越多的问题，导致装备的使用可用度、战备完好性等指标不断降低，寿命周期费用不断增加，传统的以装备使用性能为主的先研制后保障的思路难以适应现代战争的需要，因此，迫切要求在装备研制阶段就开始保障性分析，进行使用性能和保障性能的协同设计，如图 1 所示。

装备保障性设计的基本含义是将装备的保障性设计特性要求纳入装备设计，使所设计的装备达到规定的设计要求。因此，装备保障性设计应坚持定性设计与定量设计相结合，综合建模、 分析、 仿真等方法，拟定设计准则， 以满足其定性定量要求。

1.2 保障性分析

保障性分析( logistics support analysis，LSA) 是指在装备的整个寿命周期内，为确定与保障有关的设计要求，影响装备的设计，确定保障资源的要求，使装备得到经济有效地保障而开展的一系列分析活动。LSA作为装备系统工程的一部分，贯穿于寿命周期整个过程，它所采用的方法包括：故障模式、影响及危害性分析(简称 FMEA) 、以可靠性为中心的维修分析( 简称 RCMA) 、修理级别分析( 简称 LORA) 、使用与维修任务分析( 简称 O＆MTA) ，保障性分析的基本过程如图 2 所示。

首先是建立产品的 LCN 结构树， LCN 即保障性分析控制号( lsa control number) ，该术语来自美军标准 MIL－STD-1388－2B，其目的是为了确定 LSA 候选项目。然后是 FMECA，FMECA 是以可靠性为中心的维修分析和维修任务分析的基础，是维修性设计非常重要的信息来源。针对每种故障模式，应有相应的维修对策， 包括预防性维修( PM) 和修复性维修( CM) ; 否则应建议改进产品设计，消除产品固有缺陷与薄弱环节。

当各种故障模式下的维修工作类型确定后需要进行MTA，MTA 是对保障性特性和资源要求的全面估量， 一方面通过 MTA 可以评价装备维修性设计是否符合维修要求， 便于找出设计缺陷以改进维修性设计， 另一方面通过分析可以详细确定维修程序、维修人员数量与技术等级、备件与消耗品、保障设备、维修设施等保障资源要求。LORA 主要解决产品一旦出了故障是否进行修理、如何修、在哪里修等问题，具体包含 2 层含义： ① 应将组成装备的设备、组件、部件的哪一级产品设计成可修理的还是不修理的; ② 如果是可修理的话是现场可更换单元( LRU) 还是车间可更换单元( SRU) ，拆换部件应在哪一个修理级别上进行。

1.3 保障性分析记录

保障性分析记录( logistics support analysis record， LSAＲ)是保障性分析过程中产生的数据的记录， 对这些信息的记录、 处理和应用是保障性分析工作的重要组成部分。以美军标准 MIL-STD-1388-2B 为例， 其 LSAR主要包含 X /A /B /C /D /E /F /G /H /J 10大类关系表，每类表描述的信息见表1所示。

其中每一大类型中又包含若干子表， 各个表之间存在一定的关联关系， 如图 3 是美国雷神公司的 EAGLE( enhanced automated graphical logistics environment， 增强型自动图形化后勤环境) 软件的数据管理模型，该软件遵循 MIL-STD-1388-2B 标准。

2 国外综合保障工程的发展

2.1国外综合保障工程标准的发展

美军在 1964 颁布的国防部指令文件 DODI4100.35《系统和设备的综合后勤保障要求》 中首先提出了“综合后勤保障” ( ILS) 的概念，1968 年的美国国防部指令 DODI 4100． 35G《系统和设备的综合后勤保障的采办和管理》 中把综合后勤保障划分为 11 方面的工作要素。同时，为了综合保障工作能够切实进行并发挥作用， 美军于 1973 年制订了 LSA 和LSAＲ 的军用标准 MIL-STD-1388-1 和 MIL-STD-1388-2， 前者用于规范 LSA 中各类方法、 过程的有序执行， 后者用于规范保障性分析中输入输出数据的存取与利用。1983 年至 1984年， MIL-STD-1388-1 和 MIL-STD-1388-2 升 级 为 MIL-STD-1388-1A 和 MIL-STD-1388-2A，随着计算机技术的发展， 后者又进一步升级为 MIL-STD-1388-2B。经过近 30 年的摸索和经验总结， 美国国防部于 1991 年颁布了新的采办指令性文件 DoDD5000.1《重大国防系统的采办》 和 DoDD5000.2《防务采办管理政策和程序》，将保障性定义为装备通用性能的一个组成部分，将综合后勤保障作为装备采办工作一个不可分割的组成部分。并将综合保障的范畴扩大为使用和维护装备的人员、 保障要素、 保障基础设施等。在此理念的指导下， 美国国防部又制定了 MIL-HDBK502 和 MIL-PRF49506，前者是 军用标准 MIL-STD-1388-1A 的实施指南，后者则对实施指南中涉及的数据进行了详细定义。

除了军用标准外， 美国电子信息协会( government electronics information technology association， GEIA) 还颁布了标准 GEIA0007， 由于其基本表结构与 MIL-STD-1388-2B 类似，在数据交换方面采用了更为灵活的 XML 技术， 所以目前有逐步取代 MIL-STD-1388-2B 的趋势。在欧洲方面， 较为流行的英国标准 DEF-STAN-00-60 是英国在 2004 年参照美军标准 MIL-STD-1388-1A， MIL-STD-1388-2B 制定的。
近年来为了确保诸如综合保障分析、 物料供应、 技术出版物、 计划性维修信息、 维修信息反馈等技术数据能够在装备全生命期内无缝地共享， 欧洲航空航天与国防工业协会( ASD) 与美国航空航天工业协会( AIA) 计划携手开发 S 系列规范， 并 于 2009 年 推 出 了 S3000L， 此 标 准 参 考 了 MILSTD-1388-1A， MIL-HDBK-502 和 DEF-STAN-00-60 以 及 ISO10303-239 PLCS 给出的活动模型，是目前综合保障领域最新的 LSA 标准。

2.2 国外综合保障工程的软件实现

综合保障工程的发展与计算机技术的发展紧密相关， 随着数据库、 互联网等技术的发展， 国外综合保障软件的发展呈现出以下特点：

1) 标准化、 集成化。这表现为在 LSA 过程中的众多环节都有专用的辅助软件，软件之间互为补充且集成在统一的平台与框架之下；软件大都采用综合保障领域的国际通用标准进行开发，不同公司的产品甚至能够直接对接， 极大方便了数据交换与共享。

2) 仿真技术大量运用。将仿真技术引入 LSA， 进行可靠性、 维修性、 保障性( ＲMS) 的指标论证、 方案权衡、 分析与设计，同时也用于 ＲMS 的试验验证与评价。

3) 军民两用化。这主要是因为国外大力推行军民两用的综合保障技术和标准; 在软件的设计和开发上鼓励采用商用现成产品和技术( COTS) 和开放式体系结构， 方便后期技术更新和扩充，提高互用性。

目前国际上主要的综合保障软件供应商有： 瑞典的 Systecon 公司，美国的 TFD 公司、 雷神( Ｒaytheon) 公司和英国的Pennant 公司。每个公司都有其自己的 ILS 解决方案，表 3 给出了上述公司主要的综合保障软件产品。

3 国内综合保障工程领域存在的问题

3. 1 综合保障工程标准滞后

我国在装备维修可靠性分析、 综合保障管理方面起步较晚，从 20 世纪 80 年代后期开始引人装备综合保障理念， 通过对国外先进技术和方法的消化吸收， 目前也形成了一些标准规范，在综合保障分析与数据标准化方面， 主要有 1992 年基于 MIL-1388-1A 制订的 GJB1371《装备保障性分析》 和1999 年基于 MIL-STD-1388-2B 制订的 GJB3837《装备保障性分析记录》 。相对于 M1L-STD-1388-2B，GJB—3837 并未添加新内容，而是依据国情对其进行了剪裁， 并对部分表格进行了合并。由于我军的信息化程度与美军尚有很大差距， 保障性分析工作深度尚浅， 相应的国军标缺乏必要的实施指南，造成许多数据项在实际工作中无法获得， 没有数据来源， 这使得 GJB-3837 在实际中无法被真正应用起来。沈飞 601、成飞 611、 602、 中船 701 等国内主要装备研制部门在实际工作中大都转向国际通用标准。同时从国内标准制定的时间来看，基本停留在国外 20 世纪八九十年代的水平， 已经严重滞后于装备保障工作的发展。

3.2 综合保障管理工作有待加强

目前国内在装备的保障性设计和分析方面基础非常薄弱，综合保障管理工作水平总体来说与西方发达国家有较大差距，具体体现在以下方面：

1) 综合保障工作的主体不完整

国内综合保障的主体部门是装备的使用维修单位， 形成以使用维修为主体的产品保障方式， 而根据国外的综合保障经验，决定装备保障性的主体在研制和生产阶段部门， 而国内的研制和生产部门却对综合保障的参与度和关注度有限，形成保障工作的主体不完整的缺陷。这一方面是体制的原因，另一方面也是因为装备生产和研制部门在开展保障性分析( LSA) 过程中没有充分了解部队需求， LSA 业务缺少自身完整性，难以实现保障性目标。

2) 综合保障的信息共享不全面

目前国内缺乏贯穿于装备全寿命周期使用的信息管理手段，使得装备在论证、 研制、 生产到使用阶段的综合保障信息难以共享。该问题一方面阻碍了装备保障性研制人员及时获取装备保障人员关于综合保障的建议， 同时也增加了装备保障人员向研制人员反馈关于装备综合保障信息的困难。

3) 缺少专业软件的支持

综合保障工作涉及的主体多， 周期长， 需要大量产品信息、 使用信息和故障信息的支持。目前国内无论是在计算机辅助设计、 保障性辅助决策还是在多源信息的整合共享上都极大依赖于国外专业软件的支持，缺乏具有自主知识产权和标准的综合保障软件。

4 对海军综合保障工程化的建议

随着我国海军新型舰船装备引入新技术比例的日益增大，对装备保障的依赖性也越来越强， 保障难度大、 保障任务重，装备保障性成为影响新型舰船装备研制的关键因素之一。有必要加紧实施综合保障工程， 提高装备战备完好性，降低装备全寿命周期费用。

4.1 科学管理

从系统工程的角度看现代装备综合保障工程是典型的并行工程( concurrent engineering， CE) 。并行工程是美国国防部 20 世纪 90 年代乃至 21 世纪发展武器装备系统的基本管理模式。其核心内容是： 强调用户需求， 并把用户需求转化为完整的产品要求; 交互作用、 互相协调的并行研制过程，以便将产品的设计与产品的制造过程和保障过程用系统工程方法综合在一起，从而在产品的整个研制过程中综合考虑其性能、 可靠性、 维修性、 保障性和生产性; 建立多学科( 多专业) 的综合产品研制机制及计算和辅助工程环境。并行工程思想对装备综合保障工程的重要影响体现在两个方面：一是开展并行工程的过程设计，二是组织管理模式发生的变化。其中前者在装备保障领域具体反映在《装备综合保障通用要求》、《装备保障性分析》等标准性文件中，后者表现为管理模式趋于扁平化。装备主管部门应当加领导，通过信息集成与共享等手段打破部门界限， 提高协作水平，以更好地促进综合保障工程的实施开展。

4.2 建立装备综合保障的专职队伍

专门建立了军工产品保障团队， 该体系由项目经理( program manager，PM) 、 产品保障经理( product support manager， PSM) 、 产品保障集成商( product support integrator， PSI) 和产品承包商( product support provider， PSP) 等 4 个级别构成。项目经理通过分析产品的作战效能和全寿命周期内的费用投人计划，确定实现持续性产品保障策略和全寿命周期内的整体保障目标; 产品保障经理受项目经理的领导， 负责从产品整体到系统、 子系统、 部件等在设计、 制造和升级工作中的综合保障指导工作，还要将对产品保障的各种要求转化为可实现的综合保障方案; 分项目保障经理在产品保障经理的领导下负责一个或数个系统级的产品保障计划的制定和落实; 产品承包商在分项目经理的领导下对每个产品的保障性能负责，具体实现产品的保障方案。我军的装备研制生产保障管理模式虽然与美军有所不同，但是专业综合保障人员欠缺却是不争的事实， 因此应当从装备管理和保障工作的实际出发，健全完善管理组织，建立装备综合保障的专职队伍， 加强机关、 工业部门与部队三方的联系。

4.3 加强保障性分析的基础工作

保障性分析的基础工作主要体现在 2 个方面： 产品的正确描述和切实可行的分析模型。

1)产品的正确描述

装备保障人员对保障性分析数据库往往寄予厚望， 但是最重要也最容易被忽视的是建模分析的基础来自于数据被准确地描述和定义。TFD 公司的首席执行官 Butler 在其撰写的文章中指出，在综合保障软件的工程实现中必须从保障对象的属性、 任务周期活动等方面重新加以定义。表 5 给出了他对系统、 装备单元、 功能逻辑单元等的理解。

2)切实可行的分析模型

保障性分析一般采用定性与定量相结合的方法进行， 分析结果的可信度与实用价值与其采用的模型和方法密切相关，以 EAGLE 软件中可达可用度的计算为例， 其计算公式如下：

模型中参数的含义为： MTBM 为平均维修间隔; MTBF 为平均故障间隔; MTBMND 为平均无故障维修间隔; MTBPM为平均预防性维修间隔; M 为平均停机维修时间( 包括预防性维修和修复性维修)；ETi 为任务 i 的持续时间 TFi 为任务i 的执行频率； N 为总任务数。上述数据主要来自表格 BD和 CA。

从上述计算过程可以看出模型对平均维修间隔(MTBM)和M(平均停机维修时间) 从维修原因、 维修方式、维修任务的频率等方面做了进一步的分析， 对参数进行了进一步划分。好的计算模型需要尽可能的贴近综合保障的工作实际，参数的选取也要同时兼顾科学性与可测性， 笼统的参数定义只具有理论意义而无实际应用价值。

5 结束语

综合保障工程的核心是在保障性设计的过程中开展保障性分析 LSA，LSA 的数据基础和分析成果即为保障性分析记录 LSAR，两者缺一不可是进行保障性设计的重要方法和依据。我国在综合保障数据标准化与软件实现方面与国外相比有较大差距，已经严重影响了装备效能的发挥。