装备综合保障工程技术与方法研究
1 引 言
为随时保障装备性能完好，适应未来战争条件下装备快速抢修的要求，目前在应用以自动测试系统与电子测量技术为主的装备技术保障方面取得了较大的进展，装备的保障性建设和功能研制同步进行的重要性已逐步被更多的科研院所认可并实施。
在装备研制过程中综合考虑保障问题，使保障影响设计，并在装备部署使用的同时，以最低费用提供与装备相互匹配的保障资源，建立保障系统，满足战备和任务要求所进行的一系列技术与管理活动。综合保障工程涉及作战任务需求、装备设计和保障资源建设诸多方面，需要建立全系统全寿命管理体制，开展军用装备的可靠性、维修性、测试性和运输性的分析和设计，确定军用装备的保障方案及保障资源，提供所要求的保障，包括制订采购和补给方案、提供各种备件、文件、地面保障设备及培训等。从大的方面将装备保障体系建设作为装备建设工作的重要组成部分，从型号的立项论证开始就重视装备的保障性论证，推行装备保障性系统工程，为装备迅速形成作战能力提供有效的工程方法。
本文在充分研究国内外装备综合保障工程发展现状的基础上，指出当前我国装备综合保障方面的不足，对其相关技术进行了剖析，并对提升装备综合保障能力提出了四点建议。
2 国内外综合保障工程的发展
从20世纪60年代美国最早提出综合后勤保障的概念以来，国外综合后勤保障的研究和实践已有50余年的时间，在这段时间内大体可分为四个主要阶段：
1960年～1975年：综合后勤保障研究的起步阶段。在这个阶段美国先后颁布了国防部指令和军用标准，使综合后勤保障的理论在装备研制中得到了初步的应用。
1976年～1990年：综合后勤保障的全面发展阶段。在此阶段美国防部、各军兵种到工业部门都成立了相应的组织机构，具体型号的研制也成立了综合后勤保障管理机构。至此综合保障工作在国外型号的研制中得到了广泛的应用。
1991年～1999年：综合后勤保障的深化发展阶段。在此阶段美国推行采办后勤，此时综合后勤保障的技术与方法已深入人心，继续得到广泛应用。
2000年至今：综合后勤保障的创新发展阶段。美国国防部于2003年5月29日颁布了《国防部武器系统的保障性设计与评估—提高可靠性和缩小后期保障规模的指南》。2005年8月3日颁布了《国防部可靠性可用性和维修性指南》等一系列指导性文件；英国国防部正在制定《装备寿命周期后勤保障标准》。2005年美国可靠性信息分析中心出版了《保障性工具箱》，2007年美国后勤保障专家詹姆斯·琼斯出版《保障性工程手册》，说明保障性工程在国外不断得到重视。
总结国外在综合保障工程领域的发展趋势主要有如下几点：
1)综合化：随着科学技术的快速发展，各种技术相互渗透，全面促进了现代武器装备设计、制造、维修和保障过程的综合化，出现了多学科综合设计，即充分利用多学科(各子系统)之间的相互作用所产生的协同效应获得整体性能最优的装备。
2)信息化：利用当今快速发展的数字化通信、网络传输等信息技术来完善综合保障管理、改造现用的后勤保障体系，已成为一条必由之路，如美国国防部一直在推行的持续采办和寿命周期保障(CALS)策略、后勤商务系统，美国第四代战斗机研制中采用的交互式电子技术手册、无纸维修车间、综合维修信息系统以及在军用装备后勤补给中采用的全资可视化系统等。
3)仿真化：仿真化是RMS技术的深入发展。建模仿真与虚拟现实技术在综合保障领域的应用具有广阔的前景。它不仅可用于可靠性维修性保障性(RMS)的指标论证、方案权衡、分析与设计，还可用于RMS的试验验证与评价。
4)智能化：计算机技术的飞快发展促使人工智能技术在各种武器装备的发展中得到广泛应用，使各种系统具有在任务、环境等变化产生的复杂状态下靠系统自身完成规定功能的能力，实现智能化。
5)军民两用化：改进军用标准体系，优先采用性能规范、民用规范和标准；发展军民两用的RMS技术和标准；鼓励采用商用现成产品和技术(COTS)和开放式体系结构，便于技术更新和扩充，提高互用性。
我国的装备综合保障工程是在20世纪80年代根据国外“综合后勤保障”的概念提出来的。结合我国国情，国内相关组织跟踪国外发展动态，在消化、吸收和借鉴国外经验的基础上，结合我国国情，先后制定了GJB1371《装备保障性分析》、GJB3837《装备保障性分析记录》和GJB3872《装备综合保障通用要求》等军用标准。20世纪90年代中期，国内装备管理和研制部门致力于发展先进的自动测试设备，加强新研制装备机内自测试技术应用，开始着手为新研装备配套建设测试保障装备。
但目前还存在如下问题：
1)装备本身可测试性能力不足：研发人员在设计阶段缺乏测试性设计意识，在装备出现故障时，无处获得必要的信息和数据进行故障定位。
2)缺乏士兵级辅助维修装备：由于士兵水平的限制，无法使用专业的检测设备进行装备维修，必须研制人机交互友好的辅助维修设备。
3)缺乏标准的一致性设计方法：缺乏在武器装备设计过程中，将系统功能、测试性、维修性、可靠性等进行综合全面考虑，进行一致性设计的设计方法。
4)自主保障能力弱。为保证装备完好性，必须有足够合用的备件。目前，我国军用装备无法有效地综合考虑测试性、自动和人工测试、维修辅助手段、技术信息、人员培训等构成诊断能力的所有要素，使其难以最有效地检测、隔离装备内已知或预期发生的所有故障，这导致备件过量，保障成本高，保障被动。
目前国内在装备研制过程中，尚未有系统地开展综合保障工程的项目进行。因此有必要对装备综合保障工程的相关技术进行系统的研究与应用。
3 综合保障工程的主要技术研究
为了使装备设计得便于保障，并在交付后及时形成保障能力，必须在装备研制过程中同步协调地考虑保障问题，提出明确协调的保障性要求，以指导装备研制过程中综合保障工作的开展；要求尽早进行保障的规划工作，使装备在使用过程中的保障工作尽可能少且简单；要求保障资源与主装备必须协调匹配，品种和数量较少，尽可能通用并可为多种装备类型提供保障；要求在装备的使用过程中以最低的保障费用保证装备的完好。如图1为装备综合保障过程流程图，涉及到的关键技术包括综合保障方案确定技术、保障资源需求确定技术、设计-制造-维护纵向集成测试策略开发技术等。
1)综合保障方案确定技术
综合保障方案是装备在总体上保障工作的系统级说明，是落实装备保障性要求和实现保障性目标的总体规划。保障方案规划了对保障对象应进行的保障工作，不涉及具体的保障资源，但它是确定保障资源需求的重要输入。其内容主要包括保障规划方案、人力人员配备方案、供应保障方案、保障设备配备方案、训练保障方案、设施方案、包装运输方案、存储方案、技术资料保障方案、计算机资源保障方案、能源保障方案等，涉及的内容十分繁杂，在制定时需综合考虑保障方案、使用方案和设计方案，使得三个方案相协调。以上三者之间的相互依存关系如图2所示。
如图2所示，三个方案的任务来源都来自任务需求，在使用方案中剖些任务的功能需求和能力要求，功能要求为装备的设计提供主要依据，而保障方案制定则要满足任务能力要求。同时设计方案同保障方案互相影响，任务能力的要求同时要反映到设计方案中，既保障性设计要求中的可靠性、维修性等设计对设计方案的要求，而保障方案制定时需考虑各个不同的保障要素对设计的影响。
2)保障资源需求确定技术
保障资源是装备形成保障能力的物质基础，它对装备保障能力与战斗能力的形成具有重要的影响。保障资源需求确定是规划保障工作的重要工作内容，需重点研究使用和维修工作分析、人员人力需求确定方法、保障设备需求确定方法、备品备件需求确定方法的流程等。在确定保障资源时需考虑如下因素：
·拟部署的部队编制体制，特别是保障的编制体制；
·现有部队保障资源的可利用情况及新装备部署后可能产生的影响；
·部队上下层次保障资源使用的关系；
·新部署装备的保障系统对部队保障体系的影响；
·保障费用评估。
3)保障性试验与评价技术
保障性试验与评价工作是装备综合保障工作的重要组成部分，贯穿于装备寿命周期的各个阶段，以保障及时掌握装备保障性的现状和水平，发现保障性的设计缺陷。保障性试验与评价是通过试验考察装备系统、整机或部件是否满足规定的技术要求和产品规范，评估装备的保障性水平，检查保障系统是否与主装备相匹配，是否使装备达到预定的战备完好性水平。需重点研究寿命周期各阶段的保障性试验与评价方法，保障性定量和定性要求的试验与评价方法。在制定评估试验时需按照如下步骤：
·确定要评价的保障资源；
·确定评价问题的方法和所需的数据、资料等；
·确定获得数据、资料的途径；
·进行评价、提出评价报告和解决措施。
4)设计-制造-维护纵向集成测试策略开发技术
在装备的研制、生产和使用维护的测试中，推行一种设计-制造-维护纵向集成测试策略，简称E-M-F测试策略。E-M-F测试策略是指在装备设计过程中的验证测试、制造过程中的验收实验测试和使用过程中的故障诊断测试均采用相同的标准、可通用的测试资源。为了实现E-M-F测试策略，必须实行并行工程的设计方法和标准化的设计思想。标准化就是在设计过程中，采用标准化的设计方法、标准化的测试软硬件资源、标准化的数据格式等，达到测试之间的兼容；并行工程的设计方法是指在装备设计过程中，将系统功能、测试性、维修性、可靠性等进行综合全面考虑，进行一致性设计的设计方法。
4 某型装备综合保障系统设计方案
依据上述综合保障工程流程图，以舰载某型装备为例，在充分协调使用方案及设计方案基础上，设计相应的综合保障系统。
如图3所示，对舰载某型装备使用功能进行分解，获取其功能需求和任务能力要求。从而在该装备的全寿命周期内，分别建立了软硬件保障性设计方案、备品备件生产计划方案、设备运输过程保障方案、在线检测保障方案、装备维护保障方案等。在保障方案制定过程中需充分考虑舰载某型装备强实时、高可靠、智能化的任务能力要求，将保障性方案融入到装备的设计方案中。
在装备保障的决策部署过程中，涉及到大量数据的计算和各种因素的权衡，必须遵循一系列的方法、规范，需开发综合保障辅助决策支持系统，为产品全寿命周期提供保障系统管理。装备保障辅助决策系统充分利用计算机处理信息迅速、准确、直观等优势，能较好地为装备保障方案的制定提供科学合理的决策支持，提高部队的快速保障能力。
在制定软硬件保障性设计方案时，全面考虑可靠性设计、测试性设计及维修性设计。在功能电路基础上，添加自测试电路(BIT)，为装备的正常服役阶段和装备维护阶段提供底层支撑。同时在功能设计时要充分考虑容错设计，以保障该装备故障时应用的动态迁移。
在装备的运输过程中，传统的物流系统效率低下，无法适应当前舰载装备的多样化、复杂化、大型化的特点，需建立基于RFID的军事物流信息系统。该系统应用于军事物流体系的意义在于通过电子标签和读写器获取大量军事物资仓储、运输过程中的实时数据，结合RFID软件(包括应用程序和数据库等)搭建的军事物流管理平台，完成数据传输，调节系统效率。达到对军事物资数据处理的稳定、可靠、高效、大容量的目的，链接军事物流动作的各个环节，实现军事物流配送实体网络和信息网络的“无缝链接”，满足保障资源需求。
综合自动保障设备满足电子装备的各级自动保障需求。既能对装备状态实现原位监测和功能性能全面检测，保障装备的完好率；也能有效地缩短装备故障诊断定位时间，满足战损装备的快速抢修需求。该设备可采用多级开放的系统结构，共由控制子系统、电源子系统、数字系统测试部件、模拟系统测试部件、通用接口、系统总线和开关网络等七个部分组成，可对电子装备中的显示部件、操控部件、接口计算机、任务计算机等的进行测试。
在装备维护阶段，由于舰员专业知识有限，同时缺乏一种人机交互方式友好、智能化的维护手段，大多数设备仅仅只能依靠专业技术人员上舰或返厂进行维修。而随着不间断航行时间的增强，对装备的智能维护提出了更高的需求，可建立交互式电子技术手册来辅助舰员进行维护。交互式电子技术手册具有辅助功能多样化、表现力强、查询方便、版本更新简便、即时远距离传输、多用户能同时阅读和容易维护等诸多优点。建立一套先进的交互式电子技术手册系统，可以减少装备的维护成本和时间，提高保障能力。
5 结语
综合保障工程贯穿于装备系统寿命周期的各个阶段，需要按照系统工程的原理，反复运用定义、分析、综合、权衡、试验和评价技术，实现保障性目标。这不仅需要与各专业工程密切协调，权衡和综合相关的各项活动，而且要求用户与装备的承制部门密切配合。因此，为了保证综合保障工程各项工作的顺利实施，需要建立与其功能相适应的管理机构与体制及有效的信息交流渠道，保证保障性要求的实现与落实。
