基于CALS的雷达装备保障信息化策略研究
引言
随着信息技术的迅猛发展和广泛应用，信息化犹如一支催化剂，它带来的倍增效应使得国防科技工业得到了跨越式发展，并有力地推动着军事的变革和武器装备现代化建设的进程。雷达作为“知彼知己”的关键信息感知手段之一，是获取陆、海、空、天战场全天候、全天时战略和战术情报的现代军事领域的核心装备，其数字化、智能化、自动化、网络化、综合化的程度越来越高，其装备的保障能力直接关系到C4ISR系统的作战效能的发挥。因此，其装备的综合保障能力已成为制约武器装备战斗力形成、保持和提高的关键性因素，其在军队装备建设和未来战争中的地位及作用越来越重要。
近几年，国外武器装备的保障呈现向全系统、全寿命保障发展态势，并趋向精确保障，装备发展的全系统思想要求作战装备与装备保障建设同步发展。本文分析了雷达装备及其研制的特点，探讨了如何应用信息技术，在企业信息化建设中实施雷达装备保障的信息化的策略，以使装备保障建设与装备建设同步发展，实现雷达装备的快速、有力、精确的保障。
1 雷达装备的特点及其维修保障的问题
现代雷达装备应用广泛，在不同的应用场合，当强调某种功能时有不同的分类川。比如，按雷达安放地点或所处平台分类有地面雷达、舰载雷达、机载雷达和星载雷达等；按雷达的作用或承担的任务分类有地面对空监视雷达、引导与目标指示雷达、卫星监视与导弹预警雷达、超视距雷达、火控雷达、导弹制导雷达、精密跟踪和测量雷达，机载预警雷达、机载火控雷达、机载气象雷达、机载测高雷达等；按工作频段分类有短波雷达、米波雷达、微波雷达和毫米波雷达等；按信号形式分类有脉冲雷达和连续波雷达；按信息处理方式分类有动目标显示雷达、脉冲多普勒雷达、频率分集雷达、极化分集雷达、合成孔径雷达等。随着雷达技术、信息技术的发展和军事理论的变革，雷达装备呈多频段、多功能、多体制、智能化、综合化发展趋势，涉及了电、磁、声、光、机械、计算机、信号处理、流体力学等数十门技术，并普遍采用高功能、性能计算、高频率信号处理、高速数字传输、大规模和超大规模集成电路、定制和半定制型功能器件组装、表面安装器件、高密度微组装等技术，其行业发展呈现以下特点：
1）装备及其技术的综合化程度越来越高；
2）装备研制周期越来越短；
3）多品种小批量生产模式；
4）零部件、元器件、原材料采购的国际化；
5）平时多试少产、战时快速响应，快速的服务保障要求；
6）装备的全寿命周期的信息服务要求。
雷达装备全寿命保障的核心是在装备的设计、研制、生产、采购、补给、使用和报废的全过程中，把装备保障因素考虑进去，从而提高装备的战备完好性水平。雷达装备的保障通常采用三级维护保障体制，即现场级、中继级和基地级。现场级维护保障主要是采用机内自测试系统BITE或其他方法找出损坏的电路板或设备可更换单元，更换为使用备件，以保证有效的遂行作战任务；中继级维护保障是解决更为复杂的故障，例如进行必要调整调试，更换复杂昂贵的部件等；基地级维护保障要求必须对损坏的电路板或可更换单元进行修理，以恢复其全部功能和性能。因此，具备足够的备件供应，并适时、适地、适量达到精确保障，最大限度地节约保障资源，是雷达装备保障很重要的任务之一。
从维修保障的角度，雷达装备组成越来越复杂。其设备可更换单元的电路板大量采用了数字、模拟以及模数混合集成电路技术、多层（8层以上）印制电路板、高密度连接器，元器件的封装形式从双列直插式发展到表面贴装式。据对数十种类型的雷达装备材料清单（BillofMaterials，BOM）表中外购的元器件、原材料、机电零部件等调查统计，其构成比如图1所示。由于装备用途、功能、性能、制造年代等不同，其比例略有不同，元器件、零部件、原材料的种类数量达1600个~4000个，供应商数量达200个~400个。
元器件尤其是数字技术产品更新周期不到1年，而雷达装备的寿命通常10年~20年或更长，另外，多数零部件供应商相对雷达装备制造商而言获得国家政府技术改造、科研技术项目等经费的支持有限，其地位不够稳定，常常被迫离开防务市场。因此，雷达装备生产和保障的“瓶颈现象”大多发生在零部件上。
另外，各军兵种雷达装备总体上在通用化、系列化、模块化的设计水平不高，普遍存在装备保障信息资源缺乏、信息资源开发利用和共享水平低的问题。全军性的信息共享机制和制度不太完善，雷达装备保障信息共享标准、规范发展相对滞后，各军兵种保障部门间的信息数据语义定义标准、数据标准、信息交换标准不统一，信息采集处理程序不规范，信息系统开发整体性差，这些因素也影响着我军雷达装备全寿命保障水平的提高。
2 基于持续采办和全寿命周期保障（CALS）的雷达装备保障企业信息化策略
CALS概念源于美国国防部提出的“计算机辅助采办后勤保障”计划，并逐步发展为至今的“持续采办和全寿命周期保障”。它是美国国防部重要国防采办计划和重要自动化信息系统采办项目强制程序，也是美国军方在20世纪末率先主导推行的一项武器装备建设信息化的战略。其含义是指对武器装备实施全寿命管理和信息支持，即在武器系统的采办、研制、设计、生产、验收、交付、培训、维护的全寿命过程中，综合利用信息技术，对武器装备和工程的技术数据实施数字化、自动化、网络化、集成化，提高数据的共享性。CALS概念一经提出，即被世界广泛认可并得到持续地发展，其应用范围也在不断演化和扩展，并在许多国家的企业体系中孕育着一场跨时代的革命。
CALS本质上体现了用户的战略需求和思想，是用户对主承包商就产品的产品全生命周期管理（PLM）的要求和信息服务规范。对企业而言，是一种全新的产品或项目管理模式、企业营运管理模式，是在信息时代企业社会化协同的信息组织、业务运作模式，它要求企业立足客户需求，以寻求如何快速获得所需产品或服务的解决方法为目的，以信息技术为核心建立一个开放、共享、安全的集成数据环境（IDE），并提供承包商集成技术信息服务（CITIS），以实现用户和承包商、承包商和协作企业、企业内部的有机集成，为企业与客商之间实现共赢、为企业的可持续发展奠定信息基础。
3 雷达装备保障信息需求及信息化现状分析
3.1 雷达装备保障信息需求
在雷达装备全生命周期内，雷达装备制造商提供的保障服务对象根据装备合同订立、装备配套关系有两类：系统承包商和军方用户。当雷达作为独立装备订货时，雷达制造商须向军方提供信息服务和技术支持，在研制生产过程阶段，向军方提供的信息服务包括：研制生产中的重大技术问题、项目进展情况、经费使用情况、质量保证情况等，以便军方加强对装备研制生产的监控和管理；在装备交付军方后，提供的技术支持包括：用户技术资料（装备技术手册、使用说明书、维修手册等）、培训教材和课件、维修和备件信息等，以便使装备在用户得到正确的使用、保养、维修，尽快形成战斗力。
雷达作为武器系统的配套装备订货时，雷达制造商不仅要向军方提供上述保障服务，还需要向系统主承包商提供雷达产品有关技术数据、图样、项目研制情况、质量保证情况、用户技术资料、维修和备件信息等，以便满足系统总装、试验、验证等要求。无论雷达作为独立装备还是配套设备采购，雷达的保障性均应满足订购方的要求，建立的保障性信息应覆盖产品的全寿命周期各环节，其数据格式、处理要求、数据交换标准可参照《GJB3837装备保障性分析记录》和《GJB1371装备保障性分析》的标准要求。
3.2 雷达制造业信息化现状
近几年，雷达装备制造业在信息化建设方面有了较大的提高。在数字化应用方面，CAD、CAM、CAE、CAPP、MRPII、SCM、ERP、PDM、OA等数字化设计、制造和管理的工具已得到企业（尤其是系统和整机单位）的逐步应用，建立了产品全寿命周期的设计、制造、管理等各环节产品技术信息和管理信息数字化基础。但是，企业尽管有信息化总体规划，限于管理机制、系统的复杂性、经费、信息安全、经验等因素，企业内部、企业和客商间信息共享机制未有形成、信息共享方式缺乏、信息共享手段落后，尤其是在大型电子装备研制工程中不同环节、不同配套单位协作工作中仍然存在大量“信息孤岛”，信息的集成应用挖掘不够。
如何消除“信息孤岛”，建立雷达全寿命保障信息资源，美国管理信息系统专家查德·诺兰总结了著名的六阶段“诺兰模型”，即:起步、扩展、控制、集成、数据管理、成熟。六阶段模型反映了企业信息化的规律，前三个阶段具有计算机时代的特征，后三个阶段具有信息时代的特征，其转折点处是进行信息资源规划的时机，并从数据集成到信息集成直至知识集成的发展。
因此，分析用户（军方）的需求，研究并科学合理地规划企业的信息资源，营造企业良好的集成数据环境（IDE），实现对企业的原始数据进行控制、管理、处理、利用，并实现其附加值，是雷达装备保障信息化的基础，也是企业架构的基础工作之一。图2给出了雷达全寿命周期保障信息形成过程。
4 基于CALS的企业总体架构研究
4.1 基于CALS的，达制造业虚拟企业架构
企业架构的设计需要与其战略相匹配，然而，要解决企业在战略层面的问题，需要详尽描述、分析实现企业战略成功的关键因素及其因果关系，是极其复杂的、也是有难度的。但是，分析并运用业务层战略可以帮助企业获得竞争优势。根据阿贝尔的观点业务定义的流程包括三个方面：顾客需求、顾客群体、独特竟争力。这三个方面构成企业业务层战略选择的基础，决定企业在哪里竟争、如何竞争，并为客户创造价值。
因此，为满足雷达保障要求，雷达制造商应采取相应的信息技术手段，针对客户群改造相应的保障业务流程，提供基于产品数据集成的承包商集成技术信息服务，同时不断获取用户装备使用保障需求、备件库存等情况；针一对供应商建立优选机制，优化采购业务流程，及时采购市场零部件供应情况等信息，以便形成装备保障决策方案。图3是给出雷达制造业数字化虚拟企业构图。
4.2 基于CALS的雷达保障信息集成架构
CALS的核心是产品技术信息集成服务，也称为承包商技术集成服务，它强调集成与服务两个方面。CITIS的基础是集成，它要求雷达承制方建立和谐共享的集成数据环境（IDE），以支持在雷达全寿命周期内，在用户、承包商、供应商之间实现异地无纸设计、制造、管理的协同工作、信息交互、信息服务。其信息来源覆盖了与产品全寿命周期有关的设计、工程分析、工装设计、工艺过程设计、数控加工和检测、售后服务、项目管理等环节和领域。因此，CAD、CAE、CAM、CAPP及PDM等系统是构建集成雷达数据环境、实施CITIS的信息基础。
本文提出了集成雷达数据库的概念，其结构主要由雷达产品数据、保障数据、技术手册、培训教材、保障案例、辅助决策信息、服务信息、身份权限、信息安全等内容组成，在功能上可根据雷达用户、功能、用途、部署位置、产品结构等进行分类分层管理和集成应用，实现各军兵种雷达在全寿命周期的装备数据和保障数据的集成和共享，是全域信息集成的雷达综合数据库。图4给出了基于CALS的雷达保障信息集成架构和实施途径。
如图4所示，CAD、CAPP产生产品或工程的设计文件和工艺文件，包括产品结构数据信息、零部件基本信息和工艺信息，它们是PDM、MRPII系统运行的基础。PDM根据这些信息来管理产品结构和各零部件的基本数据，并为MRPII、ERP的运行提供主要依据。在解决产品设计、工艺设计、工程分析、工程模拟至产品制造过程的数据统一和共享交换问题上，PDM具备了CAD/CAPP/CAM集成能力，它通过PDM的封装和集成规范各种应用软件产生的数据和数据流程，实现工程应用软件的数据管理和系统集成，提供产品工程设计与工艺规划设计之间电子数据交换和项目管理应用环境，集成并统一管理和处理与产品有关的信息、过程和人与组织信息。
另外，PDM系统也是与MRPII、ERP系统集成的理想平台。MRPII的许多信息来自CAD/CAPP/CAM系统，通过PDM的集成，完整地描述了产品生命周期的数据和模型，并为MRPII提供有关产品数据的全部来源，MRPII也可通过PDM平台将有关信息传递给CAD/CAPP/CAM系统。因此，通过相应的标准PDM系统为CAX、MRPII的集成提供了良好的平台。
综上分析，雷达装备保障信息数据主要是在产品研制生产中产生，但也有部分来自供应商以及用户在方案论证或使用保障等过程中产生。对于合同要求的保障数据，雷达承制商应参照GJB3837标准，选择并建立雷达保障性分析记录数据，这些数据应能满足GJB1371规定的工作项目在全寿命周期各阶段的数据交换要求。通过共享的雷达数据集成环境，标准规范的LSA数据词典构建雷达综合保障数据，实现可靠性维修性(R&M)与CAD/CAE/CIM的集成、承制方保障性分析(LSA)与R&M设计的过程集成以及雷达装备的技术状态管理。通过数据集成与过程集成以及并行工程(CE)的方法，可以实现设计、研制、制造与保障过程的一体化，最终获得全域信息集成的雷达产品。
CITIS平台是承包商联系供应商、军方用户、行业管理部门之间的桥梁，通过计算机网络等相关信息技术手段，一方面获取并集成企业外部相关保障信息，另一方面根据用户需要和相应规则提供信息支持服务。CITIS的功能主要有：有序存储、信息数据维护和管理、访问和检索、发送/接收和上传/下载、用户管理、系统安全和信息安全功能等。
4.3 雷达综合保障数据库
图4所示的集成雷达数据库(IRDB)采用开放、交互式的数据库体系结构，是一个综合的共享的数据环境，集合了多型号雷达装备共享的产品数据和保障信息数据，能够在异构平台、异构网络、异构环境中实现数据交换和业务自动处理，并由CITIS平台统一管理数据。在雷达装备全寿命周期内，雷达承制方利用IRDB，并通过CITIS联机服务方式为军方用户、主承包商提供快捷有效的信息，其应用包括：计算机辅助设计、设计分析、制造加工规划、计算机集成制造、保障性分析、维修规划、技术手册与训练资料的编写、在线辅助维修、联机供应、自动备件采购等方面。不同的CITIS授权用户，可根据规则对IRDB数据进行读、写、修改、删除及使用。
在构建雷达综合数据库时，重要的是按照统一的定义、标准和结构，从雷达保障的实际需求出发，做好保障信息资源的规划，并以CITIS为功能平台，把装备数据、人员信息和作战资料等高度融合，实现信息数据的实时+及时.获取和维修供给的即时保障。从信息内容上讲，应包含战时雷达装备保障指挥和日常业务工作所需的各类基础数据和保障信息，如雷达装备基础数据、装备数量、库存、维修、供应、调拨、人员、主要战例、外军装备、相关标准和条例，以及阵地资料、作战文书、态势信息和实时信息、技术手册和训练教程等；从信息格式讲，有数据、语音、图像、视频等。
另外，雷达综合数据库中的信息也是不断充实完善的，并向信息的可视化发展，这需要注重在雷达全寿命周期内收集并积累雷达及其保障的相关信息数据，并建立科学合理的信息采集、处理、集成、分析、统计和数据挖掘的方法和制度，分析雷达装备保障规律，逐步构建并完善雷达保障全域数据模型，为雷达保障提供实时、准确的可视化信息资源，以实现雷达保障的精确化、即时化。
5 结束语
基于CALS的武器装备建设信息化战略在美国等发达国家的实施均取得了巨大效益，然而，CALS战略的实施不是一跳而就的，需要总体规划、循序渐进。另外，还需要结合国情，并和国防装备的采购程序、法规、管理制度、标准规范、信息基础、信息安全等建设协调发展。
本文针对雷达装备特点及其保障需求，探讨了基于CALS的雷达保障信息化的策略，提出并研究了雷达保障信息集成架构、集成雷达数据库、信息集成方法，这有助于雷达全寿命周期保障性信息资源的规划和雷达集成数据环境的建设以及企业业务流程优化、再造。雷达制造商通过企业信息化的建设，必将提高雷达保障的效率和质量，提高产品创新能力，为用户创造价值。
