保障裝備體系構(gòu)建的系統(tǒng)工程方法

魏兆磊 ，陳春良 ，王 磊 ，盧先波 ，程城今

（1.解放軍77156部隊(duì)，寧夏 吳忠 751102；2.裝甲兵學(xué)院，北京 100072）

0 引言

保障裝備體系指的是為滿足主戰(zhàn)裝備完成一定的作戰(zhàn)任務(wù)所需的保障需求，根據(jù)作戰(zhàn)與裝備保障的特點(diǎn)和規(guī)律，由功能上相互聯(lián)系、性能上相互補(bǔ)充的具有不同保障能力的各類保障裝備［1-3］，按照一定的原則綜合集成的更高層次的有機(jī)系統(tǒng)或整體。

目前我軍保障裝備體系構(gòu)建多是采用基于經(jīng)驗(yàn)、基于威脅或相似型號(hào)裝備類比等定性方法，缺乏成熟適用的保障裝備體系構(gòu)建的理論及方法的指導(dǎo)，缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃論證和統(tǒng)一管理，導(dǎo)致了保障任務(wù)需求與保障裝備體系結(jié)構(gòu)、功能之間的不一致［4-5］，以至于現(xiàn)行保障裝備體系不能較好地滿足基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)的保障需求。

針對(duì)以上問(wèn)題，借鑒面向活動(dòng)需求分析思想，探索保障裝備體系構(gòu)建內(nèi)涵，確立保障裝備體系構(gòu)建四維框架結(jié)構(gòu)模型，并梳理保障裝備體系構(gòu)建研究的關(guān)鍵技術(shù)。

1 保障裝備體系構(gòu)建的內(nèi)涵分析

1.1 保障裝備體系構(gòu)建的內(nèi)涵剖析

保障裝備體系構(gòu)建指的是采用充分的論據(jù)與嚴(yán)密的科學(xué)方法，以定性與定量相結(jié)合的建模仿真技術(shù)為支撐，考慮保障系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)要求、環(huán)境制約、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)支撐等因素，以保障裝備體系保障任務(wù)需求為驅(qū)動(dòng)，按照“保障任務(wù)需求-保障能力需求-保障功能需求-結(jié)構(gòu)需求-方案評(píng)價(jià)與優(yōu)化”的邏輯關(guān)系，逐步得出其保障活動(dòng)需求、保障能力需求、保障功能需求、保障裝備品種（含戰(zhàn)技指標(biāo)）與數(shù)量需求，并對(duì)確立的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)驗(yàn)證與反饋［6-7］，最終確立最優(yōu)化的保障裝備體系方案的過(guò)程。

為了便于宏觀上消除研究過(guò)程的邏輯錯(cuò)誤，強(qiáng)化研究成果可追溯性、可復(fù)用性、可維護(hù)性［8-13］，借鑒控制論與系統(tǒng)工程理論相關(guān)觀點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)用IDEF3建模方法，構(gòu)建了保障裝備體系構(gòu)建的形式化描述模型，如圖1所示。

保障裝備體系構(gòu)建形式化描述模型涉及輸入、約束條件、機(jī)制、支撐、輸出5類要素。

1）輸入指研究過(guò)程的原始輸入數(shù)據(jù)，是確定保障裝備體系的各類需求來(lái)源和背景，主要涉及裝備保障任務(wù)、專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)等。

2）約束條件是研究過(guò)程的邊界條件，主要指限制保障裝備體系最優(yōu)化核心目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的各類約束要素，包括保障環(huán)境、保障體制等。

3）過(guò)程是指研究過(guò)程的邏輯方式或分析活動(dòng)過(guò)程，即由問(wèn)題提出與界定逐步生成保障裝備體系方案，依據(jù)保障裝備體系評(píng)估結(jié)果反饋調(diào)整的過(guò)程，是得出合理保障裝備體系方案的關(guān)鍵。

4）輸出是指解決研究問(wèn)題所得出的結(jié)果，即保障裝備體系方案，包括保障裝備品種和數(shù)量規(guī)模，該部分是展開(kāi)研究的目的。

5）機(jī)制是指完成研究過(guò)程、得出研究結(jié)果的主客觀要素，主要涉及相關(guān)人員、技術(shù)方法等。

2 保障裝備體系構(gòu)建過(guò)程的四維框架結(jié)構(gòu)模型分析

由于保障裝備體系構(gòu)建研究是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程問(wèn)題，涉及作戰(zhàn)領(lǐng)域、裝備論證領(lǐng)域等，故在霍爾三維結(jié)構(gòu)模型改進(jìn)的基礎(chǔ)上，從對(duì)象維、邏輯維、理論（方法）維與時(shí)間維4個(gè)角度，構(gòu)建了保障裝備體系構(gòu)建研究過(guò)程的四維框架，以期對(duì)研究過(guò)程提供指導(dǎo)，如圖2所示。

對(duì)象維（O）指的是問(wèn)題研究的主要對(duì)象，涉及信息保障類、搶修類、搶救類、檢測(cè)維修類、供應(yīng)保障類共5類保障任務(wù)或保障裝備；

邏輯維（L）是問(wèn)題研究過(guò)程中系統(tǒng)分析的順序與步驟，主要涉及到問(wèn)題界定、現(xiàn)狀分析、需求分析等共8個(gè)階段。

理論（方法）維（M）是各研究階段中所涉及的相關(guān)理論和技術(shù)方法，涉及到基礎(chǔ)理論主要有系統(tǒng)工程學(xué)、裝備保障學(xué)等，涉及到技術(shù)方法主要有多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)、建模仿真技術(shù)等。

時(shí)間維（T）是進(jìn)行保障裝備體系建設(shè)的各個(gè)時(shí)期，按照全壽命的觀點(diǎn)，該維度主要涉及立項(xiàng)論證、方案制定、工程研制、生產(chǎn)部署、使用保障、退役處廢6個(gè)階段。

2.1 對(duì)象維分析

保障裝備體系構(gòu)建過(guò)程研究的對(duì)象是相應(yīng)的保障任務(wù)、保障能力、保障功能和保障裝備，對(duì)象維主要包括以下幾個(gè)方面：

信息保障類研究對(duì)象是用以描述或滿足保障信息的獲取、傳遞、處理、共享以及控制需求的研究對(duì)象；

搶救類對(duì)象是用以描述或滿足保障對(duì)象牽引、拖救或后送等需求的研究對(duì)象；

搶修類對(duì)象是用以描述或滿足戰(zhàn)時(shí)保障對(duì)象進(jìn)行損傷評(píng)估與修復(fù)至必要功能狀態(tài)需求的研究對(duì)象；

供應(yīng)保障類對(duì)象是用以描述或滿足彈藥、油液、備品備件及能源供應(yīng)保障需求的研究對(duì)象；

檢測(cè)維修類對(duì)象是用以描述或滿足戰(zhàn)時(shí)技術(shù)狀態(tài)檢測(cè)、保養(yǎng)、拆裝與修理及能源補(bǔ)給保障需求的研究對(duì)象；

其他類對(duì)象是用以描述或滿足機(jī)動(dòng)、保障防衛(wèi)等需求的研究對(duì)象。

2.2 邏輯維分析

邏輯維是展開(kāi)保障裝備體系構(gòu)建研究活動(dòng)的具體實(shí)施步驟，是相關(guān)人員在分析實(shí)際問(wèn)題時(shí)的基本思路和框架，采用工作流建模分析技術(shù)，按照其研究活動(dòng)的邏輯順序?qū)φ麄€(gè)流程進(jìn)行分解，并運(yùn)用結(jié)構(gòu)化分析進(jìn)行概括與抽象，生成了保障裝備體系構(gòu)建研究活動(dòng)邏輯維實(shí)施流程，如圖2所示。

2.2.1 問(wèn)題的界定與描述

問(wèn)題界定與描述本質(zhì)是明確保障裝備體系構(gòu)建過(guò)程中的研究對(duì)象、相關(guān)內(nèi)涵以及構(gòu)建環(huán)境等要素，主要涉及以下內(nèi)容：

1）研究對(duì)象指的是構(gòu)建的保障裝備體系適用于哪一級(jí)別的部隊(duì)；

2）內(nèi)涵界定指的是明確研究范圍和研究?jī)?nèi)容，以防止研究過(guò)程中出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤，提高對(duì)研究過(guò)程的理解程度；

3）構(gòu)建環(huán)境指的是構(gòu)建適用于數(shù)字化機(jī)步師保障裝備體系的所有約束條件，即分析戰(zhàn)時(shí)裝備保障模式、裝備保障特點(diǎn)與要求、保障裝備體系構(gòu)建要求等。

2.2.2 保障裝備體系構(gòu)建相關(guān)研究現(xiàn)狀分析

保障裝備體系構(gòu)建相關(guān)研究現(xiàn)狀分析是分析國(guó)內(nèi)外保障裝備建設(shè)現(xiàn)狀與相關(guān)技術(shù)研究情況。

2.2.3 保障裝備體系保障任務(wù)需求分析

保障裝備體系保障任務(wù)需求分析是對(duì)保障裝備體系各類保障任務(wù)進(jìn)行逐項(xiàng)逐步細(xì)化分解至適用的保障活動(dòng)，確立層次化樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的任務(wù)需求體系，并進(jìn)行逐項(xiàng)描述，對(duì)各類保障任務(wù)工作量進(jìn)行預(yù)計(jì)，是進(jìn)行保障能力需求和保障結(jié)構(gòu)需求分析的重要依據(jù)。

具體流程為：作戰(zhàn)任務(wù)分析——保障任務(wù)概念分析——保障對(duì)象分析——保障任務(wù)分解與描述——保障任務(wù)量預(yù)計(jì)。

2.2.4 保障裝備體系保障能力需求指標(biāo)生成

保障裝備體系保障能力需求指標(biāo)生成是依據(jù)保障任務(wù)需求分析結(jié)果，逐步生成保障裝備體系能力需求指標(biāo)，具體來(lái)說(shuō)，就是運(yùn)用系統(tǒng)建模方法，依據(jù)保障活動(dòng)與保障能力需求指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，明確保障活動(dòng)需要哪些保障能力，并進(jìn)行聚合等優(yōu)化處理，得出合理的保障裝備體系能力需求指標(biāo)。

具體流程為：保障活動(dòng)到保障能力需求指標(biāo)映射分析——保障能力需求指標(biāo)優(yōu)化處理——保障能力需求指標(biāo)聚合分析。

2.2.5 保障裝備體系中保障裝備品種確定

保障裝備體系中保障裝備品種確定是依據(jù)保障能力需求指標(biāo)，經(jīng)過(guò)分類與聚合處理，逐步確立保障裝備品種，依據(jù)底層保障能力需求指標(biāo)確立保障設(shè)備類型，綜合考慮相關(guān)約束條件，進(jìn)行優(yōu)化配置。

具體流程為：保障能力需求指標(biāo)到保障功能需求映射分析——保障功能模塊分類與聚合處理——基型車的選擇——保障設(shè)備配置分析。

2.2.6 保障裝備體系中保障裝備數(shù)量確定

保障裝備體系中保障裝備數(shù)量確定是依據(jù)預(yù)計(jì)的戰(zhàn)時(shí)各項(xiàng)保障任務(wù)工作量和保障裝備品種，運(yùn)用解析建模與仿真技術(shù)手段，逐步確定各種保障裝備體系保障裝備數(shù)量。

具體流程為：保障任務(wù)量分析——構(gòu)建解析與仿真模型——確定保障裝備數(shù)量。

2.2.7 保障裝備體系方案評(píng)價(jià)

保障裝備體系方案評(píng)價(jià)是對(duì)確立的保障裝備體系方案的可行性、有效性及適用性進(jìn)行綜合評(píng)判和分析，是保障裝備體系構(gòu)建研究的驗(yàn)證環(huán)節(jié)，為提高評(píng)價(jià)的客觀性和合理性，采用定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，最終依據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)保障裝備體系方案和構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證和反饋調(diào)整。

具體流程為：按照“影響因素分析-參數(shù)約簡(jiǎn)-賦權(quán)-綜合評(píng)價(jià)”的思路，構(gòu)建保障裝備體系方案質(zhì)量的定性評(píng)價(jià)模型；按照“確定評(píng)價(jià)參數(shù)-確定輸入-構(gòu)建解析模型-優(yōu)化求解”的思路，構(gòu)建定量模型。

2.3 理論（方法）維分析

理論（方法）維指的是針對(duì)對(duì)象維各要素，實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究活動(dòng)的各類理論和方法的集合。

1）理論類主要是系統(tǒng)工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、軍事裝備學(xué)、裝備保障學(xué)、維修工程學(xué)、裝備管理學(xué)等包含的相關(guān)理論。

運(yùn)籌學(xué)可用于保障裝備體系構(gòu)建過(guò)程中各類問(wèn)題的優(yōu)化，為整個(gè)研究過(guò)程提供優(yōu)化模型和技術(shù)；

軍事裝備學(xué)可用以確定研究的軍事背景，分析裝備及保障裝備的發(fā)展規(guī)律；

維修工程學(xué)和裝備保障學(xué)可用以明確裝備戰(zhàn)場(chǎng)搶修的背景，提高保障任務(wù)需求、保障能力需求、保障裝備體系結(jié)構(gòu)需求以及定性評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建等問(wèn)題的準(zhǔn)確性和合理性；

控制工程學(xué)用以指導(dǎo)整個(gè)研究過(guò)程的思路，優(yōu)化研究流程，提高研究工作效率。

2）方法類主要有系統(tǒng)分析技術(shù)、保障任務(wù)分解技術(shù)、形式化描述技術(shù)、聚合與耦合技術(shù)、多約束優(yōu)化技術(shù)、建模仿真技術(shù)、評(píng)估技術(shù)等。

其中，系統(tǒng)分析技術(shù)可用于處理問(wèn)題界定與描述、保障裝備體系構(gòu)建相關(guān)現(xiàn)狀和保障任務(wù)分析等問(wèn)題；

保障任務(wù)分解技術(shù)可用于處理保障任務(wù)分解至適用保障活動(dòng)，綜合考慮保障活動(dòng)功能屬性和流程屬性，采用系統(tǒng)分析方法對(duì)保障任務(wù)進(jìn)行由上而下逐步分解至保障活動(dòng)；

形式化描述技術(shù)可用于處理問(wèn)題界定與描述以及保障活動(dòng)描述等問(wèn)題，綜合分析IDEF3、UML和SysML等建模方法的適用性，選用IDEF 3用于對(duì)研究過(guò)程中相關(guān)問(wèn)題的形式化描述；

聚合與耦合技術(shù)可用于處理保障能力需求指標(biāo)生成和保障功能優(yōu)化分析，以實(shí)現(xiàn)底層保障能力需求指標(biāo)聚合得到保障能力需求，將分解后的保障功能聚合得到保障裝備品種，如運(yùn)用模糊聚類分析方法解決專業(yè)作業(yè)模塊聚合為保障品種的問(wèn)題；

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多約束優(yōu)化技術(shù)可用于解決保障設(shè)備配置問(wèn)題和指標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，如將保障設(shè)備配置問(wèn)題轉(zhuǎn)化典型的任務(wù)指派問(wèn)題，即在綜合考慮各類約束條件下，運(yùn)用遺傳算法等進(jìn)行優(yōu)化配置；

評(píng)估技術(shù)主要用于解決保障裝備體系定性評(píng)價(jià)問(wèn)題和定量評(píng)價(jià)問(wèn)題，對(duì)整個(gè)研究過(guò)程進(jìn)行反饋，從而得出優(yōu)化后的保障裝備體系方案。

2.4 時(shí)間維分析

在立項(xiàng)論證階段，制定保障裝備研制方案明確數(shù)字化保障裝備構(gòu)建的需求與約束，以及保障裝備的需求與戰(zhàn)技指標(biāo)等，例如：經(jīng)費(fèi)、研制周期、保障率和最大機(jī)動(dòng)速度等；

在方案研制階段，論證保障裝備研制方案，并進(jìn)行品種整合；

在工程研制階段，運(yùn)用解析建模和仿真手段，進(jìn)一步明確保障裝備的品種與數(shù)量；

在生產(chǎn)部署階段，進(jìn)一步論證保障裝備的戰(zhàn)技指標(biāo)與使用要求，組織裝備的生產(chǎn)和逐步列裝部隊(duì)，并對(duì)保障裝備的戰(zhàn)技指標(biāo)與使用要求進(jìn)行修正和改進(jìn)。

在使用保障階段，依據(jù)裝備保障實(shí)際和保障裝備應(yīng)用情況，綜合考慮經(jīng)費(fèi)等約束條件，優(yōu)化各層級(jí)部隊(duì)配備數(shù)量；

在退役處廢階段，不能滿足保障任務(wù)需求的各種保障裝備和不能達(dá)到必要功能狀態(tài)的保障裝備報(bào)廢或它用。

3 保障裝備體系構(gòu)建研究關(guān)鍵技術(shù)

依據(jù)對(duì)保障裝備體系構(gòu)建內(nèi)涵剖析和四維框架結(jié)構(gòu)模型分析結(jié)果，把以下問(wèn)題的解決技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。

3.1 保障任務(wù)分解與工作量預(yù)計(jì)技術(shù)

保障任務(wù)分解與工作量預(yù)計(jì)結(jié)果作為保障裝備體系構(gòu)建的原始輸入，其分解結(jié)果直接影響著后續(xù)研究的準(zhǔn)確性和合理性，故保障任務(wù)合理分解與工作量預(yù)計(jì)技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.2 保障能力需求指標(biāo)生成技術(shù)

保障能力需求指標(biāo)作為由保障任務(wù)需求到保障裝備品種需求過(guò)度的中間環(huán)節(jié)，其適用性和有效性直接影響保障裝備品種研究的工作量和準(zhǔn)確性，因此，保障能力需求指標(biāo)生成技術(shù)也為關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.3 保障裝備品種確定技術(shù)

保障裝備品種與在保障裝備上配置的保障設(shè)備的合理性，直接影響著保障裝備體系覆蓋保障需求程度或水平，因此，如何合理有效地確定保障裝備品種與在保障裝備上配置的保障設(shè)備是關(guān)鍵問(wèn)題之一。

3.4 保障裝備數(shù)量確定技術(shù)

保障裝備數(shù)量規(guī)模的大小直接影響著戰(zhàn)時(shí)裝備保障的效能和效益，如何確定比例適當(dāng)?shù)谋Ｕ涎b備數(shù)量規(guī)模是關(guān)鍵問(wèn)題之一。

3.5 保障裝備體系方案評(píng)價(jià)技術(shù)

保障裝備體系方案評(píng)價(jià)是對(duì)確立的保障裝備體系方案有效性和適用性的驗(yàn)證，也是對(duì)保障裝備體系構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行調(diào)整控制的必要措施，其結(jié)果的合理性直接影響著保障裝備體系方案質(zhì)量。

4 結(jié)論

保障裝備體系方案的合理性和適用性很大程度上影響著部隊(duì)保障裝備體系建設(shè)質(zhì)量和體系保障能力的形成、保持，在借鑒面向活動(dòng)分析思想的技術(shù)上，對(duì)保障裝備體系構(gòu)建內(nèi)涵進(jìn)行了規(guī)范化描述，構(gòu)建并系統(tǒng)分析了保障裝備體系構(gòu)建的四維框架結(jié)構(gòu)，并梳理出了研究?jī)?nèi)容的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)相關(guān)研究工作可提供一定指導(dǎo)和參考。

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