1、自主式保障的發展分析孟慶均摘 要：自主式保障（AL）是高新技術在裝備保障領域應用的必然結果，也是21世紀裝備 保障發展的必然趨勢，其良好的軍事效益和經濟效益必然對保障模式的變革產生深遠的影 響。本文從理論上分析了裝備保障策略的發展歷程，以及裝備保障模式的演化的內在原因; 提出了自主式保障未來發展中可能存在的挑戰和發展趨勢;進而提出了自主式保障發展的合 理化建議。關鍵詞：自主式保障；保障策略；演化1引言自主式保障系統在美軍F-35戰機上的成功應用標志著自主式保障模式的形成，其良好 的軍事效益和經濟效益必然對保障模式的變革產生深遠的影響。顯然，自主式保障模式是高 新技術在裝備保障領域應用的必然結果

2、，也是21世紀裝備保障發展的必然趨勢。與傳統的 被動的反應式武器裝備保障相比，自主式保障是一種全新的保障理念，它是一種先導式的武 器裝備保障模式。自主式保障的出現既是需求牽引的結果，也是技術推動的結果，其產生有 其深層理論原因。其發展過程中也必然會遇到各種挑戰。2裝備保障模式的演化2.1裝備保障策略隨著現代技術的發展，裝備技術性能在不斷的提高，同時裝備維修保障策略，也在不 斷的進步。從最初根據經驗維修，到現在比較成熟的系統科學理論，在較短的時間內經歷了 較大較快的發展。總體來看，國內外對裝備的維修策略，大體經歷了以下數個階段：1）故障維修（20世 紀50年代以前），故障維修又稱事后維修也叫修復

3、性維修，這是指在裝備發生故障后，再 進行維修；2）定期維修（20世紀50-60年代），定期維修又叫計劃維修，屬于預防性維修， 是在故障發生前實施維修，其前提是了解裝備的故障特性并熟悉其零部件的磨損狀態；3） 基于狀態的維修（20世紀70年代），基于狀態的維修（CBM）也稱作狀態維修、視情維修， 是一種預測性維修方式，也屬于預防性維修，是基于實時或接近實時評估設備狀態，在裝（設） 備出現了明顯劣化后實施的維修策略。4）增強型基于狀態的維修（進入21世紀以來），增 強型基于狀態的維修（Condition Based Maintenance plus， CBM+）是CBM基礎上的擴展， 將一些新的和

4、改進的維修技術、方法與程序引入到維修實踐中，它更加注重狀態的監控、故 障的預測，強調更強的維修和保障能力。與傳統維修方式相比，CBM+在制定維修策略時考慮了系統運行狀態及由于制造過程、 使用保障過程等造成的差異，并盡可能在故障前進行維修。由于掌握了裝備的現行技術狀態， 運用數據分析與決策技術預測裝備的壽命并實施精確維修，所以能有效地減少停機時間，節 約維修費用，延長使用壽命，提高裝備的完好率和可用度CBM+的目的是提高系統的可靠度、 可用度和安全性，減少不必要維修，降低費用，更好地安排裝備維修工作和進行維修管理。 2.2裝備保障模式的演化過程我們把以故障維修和定時維修為主要保障策略的保障模式稱

5、為傳統保障模式，把基于 狀態的維修和增強型基于狀態維修為主要保障策略的保證模式稱為自主式保障模式。二者隨 著時間的推移、探測技術的發展、信息技術的應用，逐步發生著演化。其演化過程如圖1 所示。也就是說，隨著時間的推移，探測技術和信息技術的不斷成熟和應用，傳統保障模式 中的“故障維修”與“定時維修”的比重不斷在下降，當前保障模式中“狀態維修（CBM/CBM+） 已經有了一定的比例，但隨著新技術應用成本和難度的下降，“狀態維修”的比例會進一步 提高，而傳統保障模式中的主要保障策略的比例將進一步下降。我們將這種以“狀態維修” 為主要保障策略的保障模式稱之為自主式保障模式。2.3裝備保障模式演化的內在

6、原因上述裝備保障模式的演化過程從整體上反映了在不同技術時代人們在解決保障問題時 采用的不同方式，并且在不斷發展變化著。這其實既是“需求牽引”的結果，也是“技術推 動”的結果。從“需求牽引”的方面來看，對于裝備保障問題人們一直致力于尋求“保障難度小、 保障任務少、保障費用低”的保障方式，進而讓裝備保障這個復雜問題簡單化，減輕保障負 擔。但是人們在追求上述目標的同時，會發現有種種的困難阻礙了上述目標的達成。其中最 主要的就是技術上的困難。因此從“技術推動”的角度來看，是技術的發展讓人們逐步看清了保障問題的源頭， 即故障的發生。當人們對故障規律一無所知時，就只能等到故障成為現實時再去查找故障和 處理

7、故障問題。這時故障及其保障問題是一個“黑箱”狀態；隨著可靠性技術的發展，故障的發生、發展規律得到了一定的解決，一些通用的零部 件的壽命分布曲線可以通過統計分析的方式用概率表達出來，為了保證關鍵部件（影響人員 安全、任務完成和重大經濟損失）在一定時間內放心（較高概率）地使用，對于耗損型的部 件采用了 “定時維修”的辦法。顯然定時維修有可能大量浪費部件的固有壽命（維修過剩）， 也有可能在定時維修前發生故障（維修不足），況且對于非耗損型部件不適用。此時人們對 于故障發生、發展規律的認識還不能完全了解和控制故障問題，可以認為此階段處于“灰箱” 狀態。探測技術的逐步應用形成了一種有效的手段，即基于狀態的

8、維修。通過對故障規律的 掌握以及部件特性的變化，借助這類工具可有效掌握故障發生、發展的實際狀況，進而判斷 其健康狀態、預測其剩余壽命。從“定期檢查”到“實時檢測”技術的發展也推動了 “基于 狀態的維修”向“增強型基于狀態的維修”的發展。后者能夠更為“清楚”和“動態”地掌 握產品故障發生、發展的真實情況，可以認為此階段處于“白箱”狀態，如圖1所示。Time Based MaintenanceCondition MaintenanceFailure Maintenancetraditional supportmodecurrent support modefuture supportmodegra

9、y boxwhite boxdemand tractiontechnology pushFigure 1 the evolution of the equipment support mode在解決保障問題方面，“需求牽引”與“技術推動”的最新成果就是自主式保障方式 和自主式保障系統的應用。自主式保障很大程度上解決了保障問題的不確定性問題，其目標 是幾乎所有的保障問題（特別是維修保障）的解決均以先進探測技術和信息技術作為支撐， 并最終達到裝備保障的“精確化”，包括保障時機的精確化、保障物資的精確化、保障人員 的精確化、保障地點的精確化。3自主式保障發展過程中的挑戰3.1設計的復雜化問題采用自主

10、式保障模式的裝備與不采用自主式保障的裝備相比較，其最大的特點就是復 雜程度明顯提高。基礎數據的采集、信息的綜合、故障的診斷、壽命的預計，到信息的綜合、 信息的處理、信息的傳遞、信息的顯示等，均需要大量的軟硬件植入、嵌入或配置到裝備本 身，以便于及時“觸發”保障任務。所有技術的應用均需要在裝備的設計過程中加以考慮， 設計的復雜化顯然增加了設計的難度，并由此帶來一系列問題。因此應當正確處理CBM/CBM+保障策略與傳統的定時保障、事后保障之間的關系，自主 式保障模式的應用絕不應該拋棄傳統的保障策略，而是結合使用，發揮各自所長，有條件有 步驟地增加CBM/CBM+保障策略的比重，降低新裝備設計與研制

11、的難度。3.2裝備成本增加問題F-35戰機的成本嚴重超過預算的原因是多方面，但其中一個重要原因就是片面追求 自主式保障的“理想效果”，因為其論證目標中要求幾乎所有的保障活動均采用自主式保障模 式。也就是說，對于CBM/CBM+保障策略的過度依賴，可能導致裝備成本的大幅上升，這與 自主式保障的初衷相違背。因此需要CBM/CBM+策略與傳統保障策略的結合使用，在費用、 進度、戰備完好性之間達到最終的平衡。3.3研制周期延長問題當前自主式保障系統所需要的關鍵技術，如PHM都處于不斷發展完善的過程之中，新 技術的應用需要一個成熟度的過程，其試驗項目急劇增加，研制周期大幅延長。另外，由于 自主式保障模式

12、要求其對應的保障系統應當具有信息化、智能化的特點，能夠根據PHM系統 提供的數據與信息提前規劃保障所需資源，因此原有保障系統需要進行改造。新裝備研制完 成后部署時如果保障系統沒有同步改造完成，將影響裝備保障能力的及時形成。3.4技術升級加快問題構成自主式保障系統的一些基礎性技術，如PHM技術、微電子技術、信息技術等，都 處于飛速發展的階段。由于上述種種原因，采用自主式保障系統有可能延長裝備的研制周期， 這樣在裝備工程研制前期采用的各種技術有可能在裝備研制完成后變得落后，有需要進一步 的技術升級，原有的保障系統面臨改造的難題。因此有必要在裝備研制前期考慮技術進步帶 來的種種問題，保證技術成熟的同

13、時提高技術的先進性。4自主式保障的發展趨勢總體來說，自主式保障模式將逐步取代傳統的裝備保障模式，事后維修、定時維修等 保障策略進一步弱化，CBM/CBM+保障策略將進一步加強。另外自主式保障將與其他先進保障 理念相融合，例如“精確后勤”、“基于性能的后勤”、“感知與響應后勤”等，形成貫穿 裝備壽命周期、覆蓋武器裝備體系、綜合多個軍兵種、滲透各層次保障機構的“聯合一體化 自主式保障”模式。4.1貫穿裝備全壽命周期自主式保障系統的開發和自主式保障模式的應用的各項活動貫穿于裝備的全壽命周 期，如圖2所示。Figure 2 AL engineering work throughout the equi

14、pment life cycle自主式保障的開發和應用實際上從裝備的探索和預研階段就已經開始，在此階段通過 對新概念的探索、新材料的開發、新技術的儲備、新手段工具的設想等，為賦予新裝備具有 自主式保障的特性和相應的保障系統建設奠定基礎。在裝備的論證階段，主要突出各種新技術的可行性和成熟度分析，并對新技術應用對 裝備研制的風險、費用、進度的影響進行分析，形成為具體設計方案和相應的自主式保障方 案的確定提供支撐。在裝備的方案階段，首先考慮自主式保障模式因素構建相應的備選設計方案，并從裝 備保障效果方面提出優選裝備設計方案的建議；其次在已經確定的裝備設計方案的基礎上， 構建多個保障方案，通過權衡分析

15、優選并確定最終保障方案；然后將設計方案與保障方案結 合，相互影響并形成一體化的設計、保障方案；最后，根據此方案提出保障系統的建設預想。在工程研制階段，首先應當從工程設計和制造人員的角度檢驗設計方案的可行性；針 對某些關鍵的技術要求和技術成熟度尚未達到要求的技術途徑進行攻關;然后通過技術應用 試驗（承包方主導）和鑒定定型試驗（訂購方主導），對自主式保障系統、資源進行考核， 并給出結論。在裝備部署與使用階段，首先進行初始保障的試運行活動，探索與優化裝備保障活動 的規律以及保障系統的應用方法，逐步形成完善的自主式保障規定、章程、制度；其次，注 重使用過程數據和信息的積累，保障效果的增長紀錄，并把有用

16、的（特別是缺陷信息）反饋 給裝備的承包商，尋求自主式保障系統的改進手段。在裝備的研制過程應當考慮裝備及其保障系統中某些產品的停產后保障問題，主要考 慮自主式保障系統中軟硬件的升級換代問題、關鍵保障資源的可替代問題、系統升級改造的 接口問題等。總之，自主式保障模式的應用和自主式保障系統的開發是一個涉及裝備全壽命周期的 完整過程，絕不僅限于工程研制階段和使用階段。從這個角度來看，我們更應當注重技術的 積累與工程開發，為具體應用做好先期準備。4.2覆蓋武器裝備體系在信息化時代的軍事對抗是體系與體系的對抗，僅靠一兩件先進武器裝備無法取得決 定性勝利。從裝備保障的角度來看，武器裝備是否形成自主式保障能力

17、是其先進與否的一個 重要方面。當前，美軍僅在F-35飛機上較為完整地采用了自主式保障模式，并建立的相應 的自主式保障系統。但是美國陸軍、空軍、海軍均在努力推進自主式保障模式，可以想見在 未來一段時間內，各軍兵種均會出現采用自主式保障模式的新型武器裝備，進而形成覆蓋整 個裝備體系的自主式保障體系。4.3綜合多個軍兵種自主式保障模式是在軍事信息化條件下催生的產物，因此其應用與發展絕不會也不應該 重復過去各軍兵種裝備保障各自為政、獨立發展、信息孤島的情形。而是注重頂層設計，充 分考慮保障系統的融合、保障資源和信息資源的共享、保障力量的統一部署與使用等問題， 從源頭上解決“一體化保障”問題，進而適應一

18、體化聯合作戰的需要。4.4滲透各層保障機構從自主式保障模式來看，保障機構可以分為型號級（裝備級）、基層級和基地級。型 號級（裝備級）是圍繞某一型號裝備設置的保障機構，形成獨立的保障系統。型號級（裝備 級）保障機構的存在是在當前自主式保障尚未形成體系能力的情況下的特殊情況。當裝備體 系中的大多數型號已經具備自主式保障條件時，保障機構僅為基層級和基地級兩級，這也是 自主式保障發展對當前保障體制的影響結果。顯然，自主式保障系統要素將滲透到涉及的各 級保障機構。5發展自主式保障的建議（1）長遠規劃，分步實施自主式保障關鍵技術的研究和應用，目前都沒有統一的規劃，研究成果是分散的，應 用是局限的。為使自主

19、式保障系統更快更好發展，我們在研究自主式保障的同時更應該把目 光放長遠，瞄準未來裝備保障的發展方向，進行長期布局，有針對性、有步驟地進行相應的 技術積累和工程應用，通過政策的傾斜、機制的完善、投入的增加來鼓勵相關科研力量和工 業部門進行探索和研究。（2）以點帶面，重點發展以CBM/CBM+為主要保障策略的裝備保障模式的特點是技術含量高，前期投入巨大，這 一點從F-35戰機自主式保障系統的研制和應用情況就可見一斑。況且并不是所有的裝備中 所有的功能系統都需要采用CBM/CBM+，這樣做既不可能也不經濟。因此，可以針對重點裝 備中的核心功能系統進行自主式保障模式的探索，其途徑既可以是針對新研裝備同

20、步研制相 應的自主式保障系統，也可以是對已有型號進行技術改進。另外，自主式保障系統中涉及的 以PHM為代表的多種技術具有很強的通用性，因此完全可以將不斷成熟的技術和模式推廣到 其他型號，促進自主式保障模式的更好更快發展。（3）集智攻關，軍民融合當前世界各國不同程度開展了 PHM的研究和應用。但是，效果并不是很理想，與期望 值有一定的差距，總體看來，投入產出比、性能價格比都很不理想。其中一個主要原因是自 身技術力量的薄弱，以及缺乏科研攻關和工程應用能力。因此可以聯合企業、高校、研究所 等科研力量，發揮各自所長，盡快完善自主式保障系統關鍵技術的軍用民用攻關。將其研究 成果應用到按照不同的要求分別應

21、用到軍民裝備設備中，以實現其社會、經濟等效益的最大 化，實現多贏的良好合作模式。6總結通過上述研究可以得出如下結論：其一，自主式保障系統能夠大大縮短維修和供應的 保障過程，降低保障響應要求，避免不正確的維修活動，精簡維修技術人員和管理人員，縮 小后勤規模，減少飛機再次出動準備時間，提高出動率，達到高效、經濟、精確、快速保障 的目標；其二，自主式保障是需求牽引和技術進步的必然結果，其發展具有不可逆的趨勢； 其三，其發展成果逐步向裝備的全壽命周期、全裝備體系、多軍兵種以及各層級滲透；其四， 自主式保障的發展必然是一個長期的、復雜的發展過程，必須采用合理的發展戰略，才能逐 步實現預期的發展目標。參考

22、文獻：References:Skormin V A, Gorodetski V I, Popyack L J. Data mining technology for failure prognosticof avionicsJ.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2002,38(2): 388403Malley M E. Methodology for simulating the joint strike fighters(JSF) prognostics and health management systemD. A

23、ir Force Institute of Technology, 2001.Byington C S, Kalgren P W, Johns R, Beers R J. Embedded diagnostic/prognostic reasoning and information continuity for improved avionics maintenanceA. Proceedings of IEEE Systems Readiness Technology Conference(Autotestcon2003)C. 2003:320329Qiu H, Liao H T, Lee J. Degradation assessment for machinery prognostics using hidden Mrkov modelsA. Proceedings of the ASME International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference(DETC2005)C. 2005, 531