大數(shù)據(jù)背景下的裝備綜合保障設(shè)計分析

戚艷君 王玉峰 姚會舉

摘 要：立足大數(shù)據(jù)背景，面向未來戰(zhàn)爭發(fā)展趨勢，深入研究國外精確保障能力建設(shè)情況，分析國內(nèi)外裝備精確保障能力差距，總結(jié)開展基于大數(shù)據(jù)的裝備綜合保障設(shè)計的必要性，并在大數(shù)據(jù)背景下的裝備綜合保障設(shè)計的總體思路、基于大數(shù)據(jù)的故障特性分析、健康保障設(shè)計以及保障決策支持等方面給出了設(shè)計方案，為裝備綜合保障設(shè)計體系建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);精確保障;綜合保障設(shè)計;決策支持

1 引言

隨著智能化、信息化技術(shù)和高精度、快響應(yīng)裝備的發(fā)展，武器裝備的綜合保障技術(shù)也在隨著裝備的發(fā)展逐步向“精確、智能保障”的模式深化，傳統(tǒng)的裝備保障能力已經(jīng)不能滿足要求，因此，必須從源頭打破傳統(tǒng)，創(chuàng)新以數(shù)據(jù)為核心的裝備“精確保障力”設(shè)計手段[1]-[2]，充分利用裝備全壽命周期中產(chǎn)生的大量設(shè)計、測試、試驗以及使用、維修等結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)挖掘隱含的設(shè)計缺陷、使用規(guī)律、故障規(guī)律、消耗規(guī)律、優(yōu)化規(guī)律等一系列潛層信息，解決當(dāng)前綜合保障設(shè)計過程中健康管理設(shè)計能力不足、保障設(shè)計手段粗放、仿真優(yōu)化能力缺乏、資源配備與裝備實戰(zhàn)化需求差距巨大等一系列問題[3]。

2 必要性分析

在體系化、信息化的新形勢戰(zhàn)爭模式背景下，以裝備精確保障能力生成為目的，以“大數(shù)據(jù)”、“健康管理”為主要技術(shù)手段[5]-[6]，解決當(dāng)前武器裝備的精確保障設(shè)計技術(shù)和手段不足的緊迫問題，對于防空武器系統(tǒng)的現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義在于：解決武器系統(tǒng)全壽命周期數(shù)據(jù)應(yīng)用于綜合保障源頭設(shè)計的現(xiàn)實性問題;解決裝備保障任務(wù)科學(xué)決策和資源合理調(diào)配的快速性問題;解決當(dāng)前保障資源配置“備而不用，用而不備”的矛盾性問題。

3 基于大數(shù)據(jù)的綜合保障設(shè)計架構(gòu)設(shè)想

3.1總體思路

基于大數(shù)據(jù)健康管理的防空武器系統(tǒng)綜合保障設(shè)計是面向裝備綜合保障設(shè)計需求，以綜合保障設(shè)計流程為驅(qū)動，以多視圖裝備分解結(jié)構(gòu)為對象，結(jié)合基于故障的傳統(tǒng)綜合保障設(shè)計分析及基于狀態(tài)的健康保障設(shè)計結(jié)果，生成滿足保障設(shè)計需求的多套裝備綜合保障方案，并利用多屬性決策方法進(jìn)行方案優(yōu)選，確定最優(yōu)綜合保障方案，為基于大數(shù)據(jù)健康管理的防空武器系統(tǒng)綜合保障仿真優(yōu)化提供輸入。

主要思路為：利用大數(shù)據(jù)手段，對使用規(guī)律、維修規(guī)律、故障規(guī)律、消耗規(guī)律等進(jìn)行挖掘，為傳統(tǒng)綜合保障設(shè)計提供支撐，使得以計劃性維修和事后維修為特征的被動式保障設(shè)計更加準(zhǔn)確，資源規(guī)劃更加合理;針對任務(wù)關(guān)鍵且具備故障趨勢的設(shè)備和系統(tǒng)，對故障趨勢、健康規(guī)律、任務(wù)影響、資源影響等進(jìn)行挖掘，實現(xiàn)以狀態(tài)監(jiān)測和基于健康狀態(tài)的維修（CBM）為特征的主動式保障設(shè)計，健康預(yù)測與評估模型更精確。在保障資源的使用上，實現(xiàn)從傳統(tǒng)“要使用”向“決策使用”的轉(zhuǎn)變，保障資源能夠根據(jù)裝備健康狀態(tài)和作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度與利用，最終實現(xiàn)從傳統(tǒng)單一的被動式保障向被動與主動融合的精確保障模式轉(zhuǎn)變。

3.2基于大數(shù)據(jù)的故障特性分析及預(yù)測

針對防空武器系統(tǒng)特點，分析研究各類典型部件的故障預(yù)測方法，綜合考慮數(shù)據(jù)來源，利用大數(shù)據(jù)手段，在基于物理模型和大數(shù)據(jù)方法的基礎(chǔ)上，引入全壽命過程的狀態(tài)監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)，通過有效的數(shù)據(jù)處理手段將系統(tǒng)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、處理、綜合，結(jié)合建立的物理模型已知的結(jié)構(gòu)、環(huán)境特點，通過算法或?qū)＜医?jīng)驗推斷出某一部件或設(shè)備發(fā)生故障的時機、性質(zhì)，并預(yù)測該部件或設(shè)備的發(fā)展趨勢及剩余壽命，形成復(fù)雜裝備的精準(zhǔn)預(yù)測應(yīng)用流程。

3.3基于大數(shù)據(jù)的健康保障設(shè)計

以防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)健康管理需求為輸入，以防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)任務(wù)關(guān)鍵、核心安全、經(jīng)濟重大的系統(tǒng)和設(shè)備未向，分析裝備故障特性，構(gòu)建故障或者壽命預(yù)測模型、健康評估模型、健康控制策略模型為驅(qū)動的健康保障設(shè)計能力，支持面向健康狀態(tài)的裝備作戰(zhàn)使用和預(yù)測性維修設(shè)計，能夠?qū)鞲衅?、監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)包、決策工具等新型信息化保障資源進(jìn)行規(guī)劃，并實現(xiàn)保障方案的形式化建模，進(jìn)行保障方案的仿真優(yōu)化。

3.4基于大數(shù)據(jù)的保障決策支持

通過從論證到使用的全壽命過程綜合保障數(shù)據(jù)入手，從武器系統(tǒng)到裝備底層零部件的裝備全系統(tǒng)，格式化數(shù)據(jù)與非格式化數(shù)據(jù)，包括裝備的保障需求和技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)、六性設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出有效的、可用的數(shù)據(jù)，同時，也包括對其它相似裝備的保障性分析數(shù)據(jù)、保障方案數(shù)據(jù)、裝備技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)、保障資源使用/消耗數(shù)據(jù)、使用與維修數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)，平貯件數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)內(nèi)容。以面向保障性分析需求入手，利用數(shù)據(jù)挖掘等分析技術(shù)，從大量、關(guān)聯(lián)性差的綜合保障數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律并加以利用，基于大數(shù)據(jù)健康管理提供的裝備狀態(tài)信息，為決策支持模型和算法的研究提供輸入，構(gòu)建基于輔助決策的裝備保障任務(wù)規(guī)劃模型、備件優(yōu)化、人力人員、保障設(shè)備工具等資源配置規(guī)劃模型，利用智能優(yōu)化算法研究決策支持模型技術(shù)，并形成適合于綜合保障決策支持的決策分析模型庫，為綜合保障方案評估優(yōu)化提供算法支持。

4 結(jié)論

本文首先根據(jù)當(dāng)前裝備綜合保障數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，充分對比國內(nèi)外裝備綜合保障設(shè)計的差距，詳細(xì)深入的分析了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，開展武器裝備的精確保障設(shè)計的必要性及長遠(yuǎn)意義，在此基礎(chǔ)上從基于大數(shù)據(jù)綜合保障設(shè)計的總體思路、基于大數(shù)據(jù)的故障特性分析、健康保障設(shè)計以及保障決策支持等方面給出了設(shè)計方案，為粗放式保障向精確式保障的轉(zhuǎn)變夯實了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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