趙黎興,侯興明
(航天工程大學(xué)航天保障系,北京 102206)
隨著試驗(yàn)?zāi)J睫D(zhuǎn)型升級(jí)和試驗(yàn)任務(wù)高密度、多場(chǎng)區(qū)的持續(xù)推進(jìn),試驗(yàn)任務(wù)對(duì)試驗(yàn)裝備的狀態(tài)完好率和裝備性能要求日趨嚴(yán)格。人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使軍事大數(shù)據(jù)建設(shè)和人工智能的軍事應(yīng)用需求愈發(fā)強(qiáng)烈,給試驗(yàn)裝備的維修保障模式的數(shù)智化轉(zhuǎn)型帶來(lái)了變革性的發(fā)展機(jī)遇。試驗(yàn)裝備的信息化、智能化發(fā)展使傳統(tǒng)的計(jì)劃性維護(hù)、小修標(biāo)準(zhǔn)計(jì)領(lǐng)、大中修項(xiàng)目管理的方式難以適應(yīng)精準(zhǔn)化、集約化和全壽命周期維修保障要求,信息化、智能化時(shí)代的到來(lái),使裝備的維修保障必須緊跟試驗(yàn)裝備信息化、智能化的發(fā)展,才能更好地為保持、恢復(fù)和改善試驗(yàn)裝備的技術(shù)狀態(tài)和性能提供各種保證性的措施和活動(dòng)。
試驗(yàn)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(yàn)部隊(duì)試驗(yàn)裝備保障的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。試驗(yàn)機(jī)構(gòu)改革和試訓(xùn)一體、試戰(zhàn)一體、試保一體的新變化賦予試驗(yàn)裝備的維修保障新的時(shí)代內(nèi)涵。
新形勢(shì)下,試驗(yàn)?zāi)芰﹀N煉、作戰(zhàn)能力提升、訓(xùn)練效果轉(zhuǎn)化、保障同步跟進(jìn)呈現(xiàn)四維一體相互融合的發(fā)展模式。試驗(yàn)、訓(xùn)練、作戰(zhàn)、保障的一體化發(fā)展對(duì)試驗(yàn)裝備的維修保障的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、針對(duì)性等提出了更高的要求。試驗(yàn)裝備維修保障涉及面廣、涵蓋內(nèi)容多,是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在提升維修保障能力的前提下,注重裝備維修保障效益是新形勢(shì)下裝備維修保障建設(shè)發(fā)展的內(nèi)在要求,是統(tǒng)籌應(yīng)用有限的維修保障資源,使其發(fā)揮最大的效用和價(jià)值。
新時(shí)期,試驗(yàn)裝備的維修保障從資源的綜合應(yīng)用、力量的統(tǒng)籌運(yùn)用、行動(dòng)的配合協(xié)同和方式方法的優(yōu)化優(yōu)選等更具目標(biāo)導(dǎo)向,針對(duì)不同的維修保障內(nèi)容和不同的維修保障階段制定特定的維修保障目標(biāo),使維修保障效益最大化。構(gòu)建預(yù)知預(yù)覺(jué)、靈活有效、可見(jiàn)可知、全域聯(lián)動(dòng)、鏈路暢通、集約高效的維修保障體系是試驗(yàn)裝備維修保障發(fā)展的必然要求,也是維修保障目標(biāo)導(dǎo)向的具體體現(xiàn)。
維修保障技術(shù)是維修保障發(fā)展的前提和基礎(chǔ),也是提升維修保障效益的關(guān)鍵。科技的迅猛發(fā)展使裝備維修保障技術(shù)向多元化的方向發(fā)展,故障診斷技術(shù),電子技術(shù)手冊(cè),數(shù)字化維修[2]、智能BIT(Built-In Test,機(jī)內(nèi)測(cè)試)技術(shù)、預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技術(shù)、便攜式維修輔助設(shè)備(Portable Maintenance Aid,PMA)、可穿戴計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(Automatic Identification Technology,AIT)、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程維修技術(shù)等的相關(guān)研究和應(yīng)用已經(jīng)成熟,尤其是大數(shù)據(jù)思想和人工智能技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用,給裝備維修保障數(shù)據(jù)建設(shè)提供了方法和經(jīng)驗(yàn)。
試驗(yàn)裝備的維修保障主要采取崗位人員自修和合同化維修的方式,崗位人員自修主要是依靠“操保修”合一的崗位人員,合同化維修主要是依靠裝備的研制方和具有維修能力、資質(zhì)的地方企業(yè)通過(guò)訂立合同的方式進(jìn)行裝備的維修。隨著試驗(yàn)裝備綜合化、信息化、智能化的發(fā)展和試驗(yàn)任務(wù)高密度、多地域的開(kāi)展,受一線(xiàn)崗位人員能力和精力的限制,試驗(yàn)裝備維修保障對(duì)社會(huì)化維修力量的依靠更加明顯,地方企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)和能力優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的更為突出,在充分利用地方企業(yè)優(yōu)勢(shì)的同時(shí),通過(guò)軍民的深度融合提升自身崗位人員或?qū)P奕藛T的維修保障能力也是軍民融合發(fā)展的重要內(nèi)容。
新形勢(shì)下,試驗(yàn)裝備維修保障的精益化、集約化要求必須采用新的方法和手段推動(dòng)維修保障的高效發(fā)展。數(shù)智化維修是對(duì)試驗(yàn)裝備維修保障的初始數(shù)據(jù)或觀(guān)測(cè)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(guò)挖掘數(shù)據(jù)間相關(guān)關(guān)系和應(yīng)用人工智能方法,實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)—信息—知識(shí)—智能”的轉(zhuǎn)換[3],使無(wú)意義的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)優(yōu)化的智能決策信息。
試驗(yàn)裝備故障一般分為突發(fā)故障和漸發(fā)故障[4],突發(fā)故障具有隨機(jī)性且存在一定征兆,漸發(fā)故障有一定的規(guī)律且有跡可循。裝備故障直接影響試驗(yàn)任務(wù)的開(kāi)展,裝備頻繁動(dòng)用和高負(fù)荷工作增大了故障發(fā)生的概率,在故障之初查知故障征兆和軌跡,使裝備在故障發(fā)生之前得到維修,降低裝備故障對(duì)試驗(yàn)任務(wù)的影響。狀態(tài)監(jiān)測(cè)就是通過(guò)對(duì)裝備“行為”數(shù)據(jù)的觀(guān)測(cè)和分析,建立裝備“健康履歷”,提前預(yù)知裝備的維修需求,在裝備未發(fā)生故障之前對(duì)有故障征兆的部件進(jìn)行維修,從而達(dá)到預(yù)測(cè)性維修的目的
在裝備維修應(yīng)用中,可以通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的全方位采集,橫向分析業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián),縱向分析數(shù)據(jù)輸入輸出的發(fā)展變化,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析和數(shù)據(jù)模型應(yīng)用,找準(zhǔn)事物的發(fā)展變化的規(guī)律和各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì),從趨勢(shì)中定位維修保障需求。
維修保障的數(shù)智化以數(shù)據(jù)為主體,注重事物的變化過(guò)程和發(fā)掘業(yè)務(wù)之間、屬性之間的相關(guān)關(guān)系,通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)輸入、輸出的整合和流程篩選、合并,達(dá)到優(yōu)化業(yè)務(wù)流程的目的。比如,物資供應(yīng)鏈和配送路徑的優(yōu)化,需求方可通過(guò)定位和識(shí)別技術(shù)來(lái)跟蹤物資或運(yùn)輸車(chē)輛,并根據(jù)實(shí)時(shí)的交通傳回的數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)輸路線(xiàn)進(jìn)行提前優(yōu)化,幫助運(yùn)輸流程更加省時(shí)省力。
相對(duì)于樣本代替全體的統(tǒng)計(jì)方法,維修保障的數(shù)智化使用全局?jǐn)?shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)和計(jì)算出來(lái)的結(jié)果更為精確,更接近事物真相,從數(shù)據(jù)發(fā)展變化的軌跡糾正人們對(duì)事物錯(cuò)誤的認(rèn)知和實(shí)踐,從數(shù)據(jù)分析結(jié)果歸納和演繹出事物的發(fā)展規(guī)律,應(yīng)用可視化的展示和人機(jī)交互幫助人們進(jìn)行科學(xué)決策[5]。
信息是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘、關(guān)聯(lián)分析和價(jià)值發(fā)現(xiàn)得到對(duì)試驗(yàn)設(shè)備維修保障有用的信息,是為了特定的目的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和建立內(nèi)在關(guān)聯(lián),從而讓數(shù)據(jù)更有意義。知識(shí)是對(duì)信息進(jìn)行綜合、提煉、篩選,是基于信息之間的聯(lián)系,總結(jié)出來(lái)的規(guī)律的方法論。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是“數(shù)據(jù)—信息—知識(shí)—智能化”的循環(huán)改進(jìn)過(guò)程,人工智能和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)強(qiáng)大的搜索功能、運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理效率,增加了人類(lèi)認(rèn)知盈余,豐富的模型庫(kù)、龐大的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、棄因果重關(guān)聯(lián)、前饋反饋相結(jié)合等優(yōu)勢(shì),提高了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)挖掘的效率,構(gòu)建了“尋跡溯源”無(wú)縫連接的證據(jù)鏈路,實(shí)現(xiàn)了資源整合和優(yōu)化配置,推動(dòng)了業(yè)務(wù)決策效益迭代提升和業(yè)務(wù)智能化的發(fā)展。
試驗(yàn)裝備維修保障模式的數(shù)智化轉(zhuǎn)型主要通過(guò)數(shù)據(jù)賦能、平臺(tái)賦能和運(yùn)用賦能實(shí)現(xiàn)維修保障的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。數(shù)字化是基礎(chǔ)和前提,網(wǎng)絡(luò)化是紐帶和關(guān)鍵,智能化是核心和目的。數(shù)字化是指利用數(shù)字技術(shù)、數(shù)字手段和數(shù)字思維來(lái)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)裝備、維修保障資源、維修保障能力、維修保障實(shí)施過(guò)程等信息的數(shù)據(jù)化描述,達(dá)成數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、格式的統(tǒng)一。網(wǎng)絡(luò)化是指利用現(xiàn)有內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò),通過(guò)建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)存取規(guī)范,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分級(jí)分類(lèi)管理和按使用權(quán)限對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)整合利用。智能化是在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上,通過(guò)各種模型庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)從“需求—設(shè)計(jì)—資源配置—過(guò)程管控—效益評(píng)估—持續(xù)改進(jìn)”的智能循環(huán)迭代,從而達(dá)到整個(gè)維修保障活動(dòng)的智能化運(yùn)行。
3.1.1 試驗(yàn)裝備基本信息的數(shù)字化
試驗(yàn)裝備的基本信息是裝備管理的主要內(nèi)容,主要包括裝備型號(hào)、研制單位、研制時(shí)間、技術(shù)規(guī)范、使用說(shuō)明書(shū)、技術(shù)指標(biāo)、裝備的兼容性以及備附件等內(nèi)容?;拘畔⒌臄?shù)字化主要是通過(guò)統(tǒng)一編碼和規(guī)范各級(jí)裝備管理系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式、單位量綱,建立統(tǒng)一的試驗(yàn)裝備數(shù)字檔案。
3.1.2 維修保障資源、能力的數(shù)字化
維修保障資源、能力的數(shù)字化是運(yùn)用快速發(fā)展的數(shù)字新技術(shù),將資源、能力各要素?cái)?shù)字化,并構(gòu)建各要素之間的數(shù)字化關(guān)聯(lián)規(guī)則,以此為基礎(chǔ)構(gòu)建全新的維修保障資源、能力整合模式,發(fā)揮數(shù)字化維修保障系統(tǒng)涌現(xiàn)性、作業(yè)流程高并發(fā)性、資源能力全局可見(jiàn)、全域可知的全局性特征,提升維修保障資源、能力整體效能發(fā)揮。
3.1.3 維修保障各階段活動(dòng)的數(shù)字化
維修保障活動(dòng)的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)裝備維修保障需求、維修保障設(shè)計(jì)、維修保障過(guò)程管控、維修保障效益評(píng)估、維修保障持續(xù)改進(jìn)等各階段活動(dòng)的數(shù)字化,維修保障活動(dòng)的數(shù)據(jù)化從橫向上主要包括裝備使用方、研制方、承修方以及各級(jí)裝備管理部門(mén)維修保障活動(dòng)的數(shù)據(jù)化,縱向上包括裝備論證、研制、驗(yàn)收(出校驗(yàn)收、靶場(chǎng)驗(yàn)收)、使用、維修、報(bào)廢等全壽命信息的數(shù)字化。為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)維修和各種資源的高效利用,就要實(shí)現(xiàn)裝備狀態(tài)、維修保障過(guò)程、維修保障環(huán)境、空間以及裝備維修保障資源的數(shù)量、位置、衡量參數(shù)、相互關(guān)系、業(yè)務(wù)活動(dòng)等的數(shù)字化。除了數(shù)字化技術(shù)以外,還需要解決自然語(yǔ)言理解、語(yǔ)音/圖像/圖形識(shí)別,以及傳感器技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)從維修支持文本、維修作業(yè)影像、機(jī)件圖像識(shí)別,直到監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備、維修支持設(shè)備乃至拆裝工具都實(shí)現(xiàn)數(shù)字化感知和數(shù)據(jù)采集[6]。
網(wǎng)絡(luò)化是連接維修保障數(shù)字化和應(yīng)用智能化的橋梁,通過(guò)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)存取規(guī)則,將各方維修保障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理。當(dāng)前,試驗(yàn)裝備維修保障部門(mén)分割、多頭管理、各自為政缺乏信息資源的互通互享,致使試驗(yàn)裝備維修保障數(shù)據(jù)的隱性?xún)r(jià)值難以發(fā)揮。試驗(yàn)裝備維修保障的網(wǎng)絡(luò)化主要包括以下兩個(gè)方面。
3.2.1 維修保障活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)行的試驗(yàn)裝備管理系統(tǒng)在裝備的日常管理中發(fā)揮了重要的作用,但隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能的發(fā)展,系統(tǒng)內(nèi)容的單一性和局限性逐步凸顯,難于為試驗(yàn)裝備維修保障數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐。拓展現(xiàn)有裝備管理系統(tǒng)功能,增加試驗(yàn)裝備狀態(tài)信息、裝備使用信息、故障信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),通過(guò)統(tǒng)一接口,打通維修保障資源管理系統(tǒng)、裝備管理系統(tǒng)和裝備維修管理系統(tǒng)之間的鏈路,采用條形碼、二維碼技術(shù)等對(duì)資源的動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)時(shí)上傳到系統(tǒng),通過(guò)現(xiàn)有的局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)維修保障活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián),使維修保障生成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的環(huán)境中。
3.2.2 內(nèi)外數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)化
試驗(yàn)裝備的研制方和維修方在長(zhǎng)期的裝備研制和維修的實(shí)踐活動(dòng)中積累了大量的數(shù)據(jù),通過(guò)建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)共享機(jī)制,實(shí)現(xiàn)各方數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)。構(gòu)建試驗(yàn)裝備使用方數(shù)據(jù)、研制方數(shù)據(jù)、承修方數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通,以及維修保障需求數(shù)據(jù)、裝備維修保障資源數(shù)據(jù)、維修保障過(guò)程數(shù)據(jù)和維修評(píng)估改進(jìn)等維修保障過(guò)程數(shù)據(jù)的互通互享,促進(jìn)維修保障數(shù)據(jù)的整合利用。
3.3.1 以大數(shù)據(jù)+的方式,推進(jìn)維修保障智能化
維修保障的智能化即維修保障方式的現(xiàn)代化、智能化,讓維修保障數(shù)據(jù)、信息在試驗(yàn)裝備維修保障的每一個(gè)環(huán)節(jié)、流程中充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的隱性?xún)r(jià)值。在整合維修保障各參與方維修保障生命周期數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、人工智能方法分析和提取滿(mǎn)足裝備維修保障活動(dòng)的屬性和相關(guān)數(shù)據(jù),在重構(gòu)維修保障體系中數(shù)據(jù)流、信息流、“物流”和價(jià)值流的基礎(chǔ)上,重組試驗(yàn)裝備使用單位、研制方和維修方的組織關(guān)系,整合各參與方維修保障資源、能力優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)維修保障活動(dòng)的合理決策和裝備維修保障的持續(xù)改進(jìn)[7]。
3.3.2 推進(jìn)兩化深度融合,實(shí)現(xiàn)維修保障智能化
融合數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是實(shí)現(xiàn)裝備維修保障智能化的基礎(chǔ),人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是實(shí)現(xiàn)維修保障智能化的重要手段。數(shù)據(jù)挖掘是從大規(guī)模數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新穎、深刻、有趣的模式和具有描述性、可理解、能預(yù)測(cè)模型的過(guò)程,人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)技術(shù)科學(xué),人工智能的主要方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、蟻群算法等。通過(guò)對(duì)維修保障數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘,提取對(duì)相關(guān)維修保障活動(dòng)的關(guān)聯(lián)屬性和因素,應(yīng)用人工智能方法對(duì)裝備維修保障關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)迭代,為維修保障活動(dòng)的需求預(yù)測(cè)、維修設(shè)計(jì)、效果評(píng)估和持續(xù)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。
試驗(yàn)裝備維修保障模式的數(shù)智化轉(zhuǎn)型,是軍事裝備信息化、智能化發(fā)展的迫切要求。緊跟國(guó)家和軍隊(duì)大數(shù)據(jù)建設(shè)發(fā)展步伐,積極適應(yīng)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)改革和裝備建設(shè)需求,運(yùn)用人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)手段,構(gòu)建“標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、要素齊全、一數(shù)一源、常態(tài)保鮮”的試驗(yàn)裝備數(shù)據(jù)資源體系,形成分級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)設(shè)備數(shù)據(jù)資源庫(kù),強(qiáng)化數(shù)據(jù)統(tǒng)管分建共用、分級(jí)分類(lèi)采集匯聚,把廣域分布的數(shù)據(jù)組織成邏輯統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池。構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源共享交換平臺(tái),按需提供數(shù)據(jù)共享交換和服務(wù)保障,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源多方采集、分級(jí)管控、統(tǒng)一調(diào)度和按需服務(wù)。緊貼備戰(zhàn)打仗需要,深化試驗(yàn)裝備維修保障數(shù)據(jù)挖掘利用和技術(shù)創(chuàng)新,探索試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)踐技術(shù)路徑和建設(shè)模式,進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值,促進(jìn)試驗(yàn)裝備維修保障的數(shù)智化轉(zhuǎn)型,為提高試驗(yàn)裝備維修保障的智能化發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。