趙黎興，侯興明，董 寅

（航天工程大學航天保障系，北京 102206）

0 引言

試驗裝備是裝備科研試驗的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)[1]，也是實現(xiàn)武器裝備信息化、智能化發(fā)展的重要保證。試驗裝備的維修保障是為保持、恢復和改善試驗裝備良好技術(shù)狀態(tài)而采取的各項保證性措施及相應(yīng)活動的統(tǒng)稱[1]。目前，試驗裝備的維修保障主要采取計劃性維護、小修計劃管理、大中修項目管理和綜合保障的方式[2]，但是隨著試驗設(shè)備的高技術(shù)化，集成化，系統(tǒng)復雜化和智能化，以及科研試驗任務(wù)高密度、高強度、多場區(qū)、多地域同步開展，對試驗裝備的狀態(tài)完好率要求日趨嚴格，保持、恢復和改善試驗裝備良好的技術(shù)狀態(tài)顯得尤為重要。計劃性維護、小修標準計領(lǐng)、大中修（改造）項目管理的方式和軍委（軍兵種）—基地—部（站）的三級維修管理模式，在發(fā)揮試驗設(shè)備效能和降低裝備故障帶來的影響方面都起到了積極的作用，但由于試驗體制、試驗模式的改變和精準化維修保障的要求，現(xiàn)行的試驗裝備維修保障方式顯現(xiàn)出諸多亟需解決的問題。

1 試驗裝備維修保障存在的主要問題

試驗裝備維修保障是裝備效能發(fā)揮的前提和基礎(chǔ)，是保證武器裝備好用、管用、耐用的關(guān)鍵，也是裝備試驗部隊試驗裝備保障的重點和難點。目前試驗裝備的維護在內(nèi)容的設(shè)置上大多數(shù)是按照裝備的使用說明書，主要采取不壞不修、壞了再修的事后維修的方式，存在任務(wù)等裝備被動維修保障的現(xiàn)象。為了更好地發(fā)現(xiàn)當前試驗裝備維修保障存在的問題，通過查閱文獻、咨詢部隊一線裝備操作使用人員，并結(jié)合自身的工作實際，通過分析總結(jié)得知，在試驗裝備的維修保障中主要存在對維修需求把握不準、日常維護缺乏針對性、資源底數(shù)摸得不清、維修過程缺乏有效管控、維修統(tǒng)籌協(xié)調(diào)渠道不暢、維修效益衡量標準單一和質(zhì)量溯源的方法不“托底”等問題。

2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障的優(yōu)勢分析

數(shù)據(jù)驅(qū)動是一種問題求解方法。從初始的數(shù)據(jù)或觀測值出發(fā)，運用啟發(fā)式規(guī)則，尋找和建立內(nèi)部特征之間的關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)一些定理或定律。通常也指基于大規(guī)模統(tǒng)計數(shù)據(jù)的自然語言處理方法[3]。數(shù)據(jù)驅(qū)動是對初始數(shù)據(jù)或觀測值、應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)工程和人工智能的思想方法，通過挖掘數(shù)據(jù)間相關(guān)關(guān)系實現(xiàn)數(shù)據(jù)—信息—知識—智能的轉(zhuǎn)換，使無意義的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)優(yōu)化的決策信息的一種問題求解方法。

數(shù)據(jù)驅(qū)動的思想方法，尤其是大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧城市、智能制造、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧金融、智慧圖書館[4-10]等社會各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的理論和技術(shù)都已相對成熟，并彰顯了明顯的優(yōu)勢：通過全局數(shù)據(jù)了解事物真相、通過數(shù)據(jù)分析預知客戶需求、通過數(shù)據(jù)應(yīng)用優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、通過循環(huán)迭代推動業(yè)務(wù)智能等。軍事大數(shù)據(jù)建設(shè)起步較晚[11]，但大數(shù)據(jù)在裝備領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用是大勢所趨[12]。

2.1 實現(xiàn)從被動維修向主動維修轉(zhuǎn)變

數(shù)據(jù)驅(qū)動的裝備維修保障是從裝備維修的各種數(shù)據(jù)中，通過分析和挖掘數(shù)據(jù)間、屬性間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)因素和準確把握維修保障各業(yè)務(wù)活動的規(guī)律，從規(guī)律和關(guān)聯(lián)因素中預知預覺，實現(xiàn)對裝備狀態(tài)和需求的精準把握，實現(xiàn)被動維修向主動維修的轉(zhuǎn)變[13]。

2.2 實現(xiàn)從階段跟蹤向全程管控拓展

收集裝備維修保障各方的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)和活動數(shù)據(jù)[14]，結(jié)合裝備的維修保障過程，應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼、清洗、轉(zhuǎn)換、整合等數(shù)據(jù)處理方法，按屬性分類別存儲，通過數(shù)據(jù)抽取和利用數(shù)據(jù)模型，挖掘與裝備維修保障業(yè)務(wù)相關(guān)的核心屬性和數(shù)據(jù)[15]，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的整合分析和數(shù)據(jù)變化的動態(tài)展示，實現(xiàn)對研制方、使用方、承修方各種資源底數(shù)的掌握，并通過數(shù)據(jù)的實時上傳和數(shù)據(jù)綜合分析，達到跟蹤維修保障活動的實施過程。

2.3 實現(xiàn)從各自為政向全域聯(lián)動整合

打通軍委（軍兵種）—基地—部（站）、部隊—地方企業(yè)之間的數(shù)據(jù)鏈路，整合維修保障各參與方維修保障數(shù)據(jù)資源[16]，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，實現(xiàn)軍內(nèi)數(shù)據(jù)資源的互通互享、軍地數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一存儲管理，應(yīng)用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法構(gòu)建維修保障各參與方多地多域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、資源互聯(lián)、行動互聯(lián)、利益互聯(lián)的整體聯(lián)動，達到需求的綜合研判、資源的整合應(yīng)用、過程的互相協(xié)同和方法的優(yōu)化應(yīng)用，推動試驗裝備維修保障向智能化方向發(fā)展。

2.4 實現(xiàn)從局部可知向全資可視延伸

數(shù)據(jù)驅(qū)動顯著的優(yōu)勢是對數(shù)據(jù)的可視化展示。維修保障資源數(shù)據(jù)量大、涵蓋范圍廣、涉及維修保障各參與方所有資源數(shù)據(jù)和資源動態(tài)數(shù)據(jù)。維修保障資源包括：人員、物資、設(shè)備、設(shè)施、儲運、技術(shù)、環(huán)境等諸多方面[17]，收集裝備維修保障各參與方的所有維修保障資源數(shù)據(jù)（時間和范圍上都包括），按照不同的應(yīng)用需求進行數(shù)據(jù)不同維度的可視化，實現(xiàn)維修保障資源的動態(tài)管理和全資可視。

2.5 實現(xiàn)從單一指標向綜合評價集成

試驗裝備維修保障是一項復雜的綜合系統(tǒng)工程，單一的指標衡量維修保障效益的方式已不能適應(yīng)裝備集約化發(fā)展的要求，從多個維度考量維修保障效益是形勢所趨，也是實現(xiàn)裝備維修保障集約高效發(fā)展的必然。除了要達到合同規(guī)范的要求之外，還要根據(jù)維修保障的不同階段，不同內(nèi)容，制定細節(jié)性、針對性的指標體系[18-19]，對維修保障過程進行多級細化、多級考核、多級評價，使維修保障數(shù)據(jù)從最終評價向階段性評價、從單一指標衡量向多維綜合指標衡量方向發(fā)展，使維修保障過程得到及時追蹤，使維修保障問題得到及時暴露，從而也達到管控維修保障整個過程的目的。

3 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障體系設(shè)計

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障體系分為：維修保障資源層、維修保障能力層、維修保障效益層和決策與反饋層，各層通過數(shù)據(jù)的前饋和反饋緊密聯(lián)系在一起，使維修保障過程成為不斷優(yōu)化、循環(huán)改進、持續(xù)更新的動態(tài)過程。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障體系框圖如圖1所示。

圖1 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障體系框圖

3.1 維修保障資源層

維修保障資源層主要是維修保障各參與方擁有維修資源的類型、數(shù)量、質(zhì)量等情況[20]，以及對維修保障資源各要素所含內(nèi)容的數(shù)據(jù)化度量。維修保障資源主要包括人力人員、備件、保障設(shè)備、技術(shù)資料、訓練與訓練保障資源、保障設(shè)施、計算機資源、裝卸/存儲和運輸資源等[21]。

（1）人員是指試驗裝備的維護人員和修理人員，維修人員的數(shù)量和專業(yè)技術(shù)水平是維修保障的主要影響因素。

（2）備件是為裝備易損部件準備的更換件，備件的數(shù)量和質(zhì)量以及備件配置的速率對裝備的維修保障效益有很大的影響。

（3）保障設(shè)備、保障設(shè)施是對裝備維修起保障作用的設(shè)備、設(shè)施。保障設(shè)備、設(shè)施的質(zhì)量、技術(shù)狀態(tài)的保障設(shè)備的選擇直接關(guān)系到裝備維修的效果。

（4）技術(shù)資料包括圖紙、驗收報告、使用說明書、研究報告、技術(shù)規(guī)范、法規(guī)制度、發(fā)明專利、文獻著作以及相關(guān)軟件等。技術(shù)資料的多少在一定程度上也反映了維修保障參與方維修“軟實力”的大小，尤其是發(fā)明專利、研究報告、文獻著作和自主研發(fā)軟件。

（5）訓練與訓練保障資源是提升維修人員能力素質(zhì)的重要資源，通過經(jīng)常性、專業(yè)性的維修保障訓練，提升維修人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平。

3.2 維修保障能力層

數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障能力是一個動態(tài)的變換過程，各參與方能力數(shù)據(jù)的實時交互和反饋是實現(xiàn)維修保障智能化發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，通過各類數(shù)據(jù)資源的互聯(lián)互通和整合，實現(xiàn)能力的“強強聯(lián)合”，從而更好地服務(wù)裝備的維修保障，提升維修保障的效率和質(zhì)量。維修保障能力，一方面是維修保障各參與方維修資源數(shù)質(zhì)量的度量，另一方面是對維修各參與方以往維修效能的綜合衡量。主要包括資源配置能力、庫存供應(yīng)能力、運輸能力、維修能力和裝備通用質(zhì)量特性[22]。

（1）資源配置能力。人力人員、備件、保障設(shè)備、技術(shù)資料、訓練與訓練保障資源對維修保障任務(wù)的完成時間有重要的影響，通常用于衡量資源配置的能力。

（2）庫存供應(yīng)能力。庫存供應(yīng)的對象主要是備件和設(shè)備，庫存供應(yīng)能力主要用裝卸能力、無延期交貨概率、供應(yīng)時間、運送能力、庫存容量和倉庫距離來衡量。

（3）運輸能力用車輛數(shù)量、載重噸位、滿載率、裝卸能力、平均運輸能力和準時到達率度量。

（4）維修能力。維修是維修保障工作的核心環(huán)節(jié)，影響維修能力的主要因素有：維修人員的能力、維修任務(wù)量、維修人員數(shù)量、維修資源配置、裝備維修時間和裝備返修率。

（5）裝備通用質(zhì)量特性是裝備的固有屬性，裝備的維修保障主要考慮維修后裝備的可靠性和維修性的變化。裝備的可靠性[22]是指裝備在規(guī)定的使用條件下，規(guī)定時間范圍內(nèi)，完成既定任務(wù)的概率，通常用可靠度來度量。裝備的維修性是指裝備故障易于被維修的可能性，受裝備維修方式的影響。選用平均致命性故障間隔時間、可靠壽命、裝備維修時間、最大修復時間等來衡量裝備的通用質(zhì)量特性。

3.3 維修保障效益層

裝備維修效益是對裝備維護、小修、大中修和裝備的加改裝效果的定量描述。裝備維修一方面恢復、保持和改善了裝備的技術(shù)狀態(tài)和性能，使裝備能夠更好的完成各項試驗保障任務(wù)。另一方面通過裝備維修提升了裝備使用人員維修技能，使人員更加熟悉裝備的性能和技術(shù)狀態(tài)[23]。同時裝備維修給承擔維修任務(wù)的地方企業(yè)帶來了經(jīng)濟效益。

本文的維修保障效益主要是針對裝備的各項維修活動產(chǎn)生的各種效益。裝備維修效益應(yīng)從以下3個方面來衡量：

（1）裝備維修的軍事效益。獲得最大的軍事效益是裝備維修的首要目的。主要通過裝備的可靠性的和設(shè)備性能、技術(shù)狀態(tài)的變化來定量描述。通過無故障工作時間、裝備維修時長、技術(shù)指標的綜合提升率、性能狀態(tài)的穩(wěn)定性、裝備誤差變化率和保障任務(wù)的任務(wù)量來衡量。

（2）維修的經(jīng)濟效益。在滿足軍事效益最大的前提下，盡量減少開支，最大程度發(fā)揮經(jīng)費和資源效用，是集約化、精細化管理的終極目標。經(jīng)濟效益也稱經(jīng)濟績效，主要是指對經(jīng)濟與資源分配以及資源利用有關(guān)的效率的評價。經(jīng)濟效益的評價標準，主要是由與資源分配以及資源利用有關(guān)的效率所決定[24]。試驗裝備維修保障的經(jīng)濟效益，是對裝備維修過程中產(chǎn)生的費用和各種資源的消耗量的評價。

（3）環(huán)境效益。環(huán)境效益是對人類社會活動的環(huán)境后果的衡量，是人們在使用環(huán)境資源的過程中，環(huán)境的各種功能給人們帶來的效益。環(huán)境效益有正效益、直接效益和間接效益之分，環(huán)境科學有專門的環(huán)境效益衡量指標，試驗裝備維修保障的環(huán)境效益特指裝備維修活動對環(huán)境影響后果的衡量。一般用空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤質(zhì)量的變化等來衡量[25]。

3.4 決策與反饋

維修保障資源數(shù)據(jù)、維修保障能力數(shù)據(jù)、維修保障效益數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)可視化展示給決策層，決策層根據(jù)維修需求和任務(wù)的重要性進行決策。

決策的內(nèi)容主要包括維修經(jīng)費的劃撥、維修方式的選擇、承修方的選擇、維修等級的確定、維修資源的配置和維修保障過程的指揮等。通過各類維修保障數(shù)據(jù)的匯聚和應(yīng)用，實現(xiàn)對維修保障過程的全程監(jiān)督，建立承修方“電子履歷”或“維修檔案”和能力數(shù)據(jù)庫，綜合評價各承修方的維修保障能力。對于維修過程中發(fā)現(xiàn)的問題，通過數(shù)據(jù)反饋給維修保障的各參與方，各參與方根據(jù)反饋進行有針對性的問題查找，通過逐層逐級分析查找問題的根源并將問題歸零，通過數(shù)據(jù)的前饋和反饋實現(xiàn)維修保障的持續(xù)改進和維修保障效益的最大化。

4 結(jié)束語

建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障體系是研究數(shù)據(jù)驅(qū)動方法在裝備維修保障應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。按照數(shù)據(jù)—信息—知識—智能化的思路和結(jié)合資源—能力—效益的價值生成過程，構(gòu)建了數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修體系，并對資源、能力、效益在裝備維修保障領(lǐng)域應(yīng)包含和關(guān)注的內(nèi)容，進行了詳細描述，為建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗裝備維修保障的數(shù)據(jù)模型打下了基礎(chǔ)。未來將對維修保障的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)應(yīng)用展開研究。

全軍軍事類研究生資助課題：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的試驗設(shè)備維修保障研究（JY2020C250）。