自主式后勤保障系統體系研究

摘要：介紹了自主式后勤保障的概念及組成要素，并與常規的后勤保障進行比較。然后對自主式后勤保障的兩項關鍵支撐技術預測與健康管理系統（PHM）和聯合分布式信息系統（JDIS）的原理、結構功能和技術特點進行了闡述。最后對自主式后勤保障的保障體系進行了描述。

關鍵詞：自主式后勤保障；預測與健康管理系統；聯合分布式信息系統

中圖分類號：E237文獻標識碼：A文章編號：1002-3100(2008)05-0093-04

Abstract: The concept and components of the autonomic logistics system is introduced. And a compare is given between the automatic logistics system and the ordinary logistics system. Then the principle， structure， function， and characteristic of the two key techniques—prognostic and health management system and joint distribute information system is introduced. At last the structure of the support system is described.

Key words: autonomic logistics system; PHM; JDIS

1自主后勤保障的概念

現代裝備的采購費用和使用與后勤維修保障（OS）費用日益龐大，經濟可承受性越來越成為一個不可回避的問題。20世紀80年代后期，美國開始了第四代戰斗機的全面研制工作。為實現經濟可承受性的目標，美軍方提出了武器裝備的自主式后勤保障要求，并在第四代戰機——聯合攻擊機（JSF）上得到實現。

武器裝備的傳統保障是一種被動的反應式保障，即遵循“發生故障—檢測隔離—定位故障—保障資源調度—維修”這一被動過程。自主式后勤保障是一種全新的保障理念，不同于傳統保障，自主式后勤保障是一種基于知識的后勤保障系統，它能夠辨識和綜合后勤保障的需求、供應鏈管理、部件的可靠性、安全性等一系列相關信息以便支持和加強任務的執行。

自主式后勤保障還是一種先導式的保障。它通過PHM系統對裝備的健康狀況進行管理，實時的對裝備的各部件的剩余壽命進行預測，生成維修決策。整個保障系統通過聯合分布式信息系統（JDIS）緊密聯系，使得信息可以實時地到達保障系統的任何地方。自主式后勤保障系統是裝備的自診斷系統和維修系統與網絡化、信息化的后勤保障信息系統緊密協同所形成的綜合后勤保障體系。

自主式后勤保障體系的運作將促進裝備的維修策略由現行的事后維修加預防性維修轉變為基于狀態的維修（Condition Based maintenance，CBM）加少量預防性維修，并促使兩級維修保障體系的形成。

2PHM系統分析

所謂故障預測，即預計性診斷部件或系統完成其功能的狀態，包括確定部件的殘余壽命或正常工作的時間長度。所謂狀態管理，是根據診斷和預測信息、可用資源和使用需求對維修活動做出適當決策的能力。與傳統的故障檢測相比，PHM系統通過先進傳感器和智能算法和智能模型（神經網絡、專家系統、模糊邏輯）來預測監控和管理裝備的健康狀況，完成故障檢測、故障隔離、故障預測、剩余壽命預計、部件壽命跟蹤、性能降級趨勢跟蹤、輔助決策和資源管理等主要功能。

引入PHM不是為了直接消除故障，而是為了了解和預計故障何時將發生，或在出現未料到的故障時觸發一種簡單的系統維護活動。也就是為了滿足下列要求：第一，提高飛機的出動架次率。PHM使后勤保障系統的運行能力能夠充分發揮，并可以預計和延期維護活動。第二，啟動自主式物流功能。整個自主式物流鏈開始于飛機PHM系統預計或診斷事件，這些事件觸發物流響應。第三，降低系統壽命周期費用。PHM可以消除虛警及不必要的拆卸，可以開發和融合所有可獲得的數據資源，將故障準確隔離到單個LRU，以縮短系統修復時間。第四，縮小后勤保障規模。PHM可以在減少測試和保障設備、減少人力和備件等方而發揮作用，使裝備的后勤保障規模縮小。第五，觸發系統重構以滿足運行可靠性。PHM可以保證系統選擇其最佳任務構型。第六，推動視情維修。PHM便于消除計劃維修，代之以滿足使用與保障費用目標所必需的視情維修。第七，提供先進的現場診斷及測試。PHM通過對系統當前和未來狀態的準確、及時的分析，從而減少所需的裝置，降低了維修人員的培訓費用。

為實現這些目標，JSF的PHM系統分為三個層次，即：最底層分布于飛機各分系統部件中的傳感器；中間層的區域管理器；最上層的飛機平臺管理器。最底層的傳感器作為PHM系統的信息源，將飛機各分系統即部件的相關信息傳遞給中間層的區域管理器，各區域管理器具有信息處理和數據融合的能力，經過區域管理器處理融合并篩選出來的特征信息傳送到最高層的飛機平臺管理器中，通過對所有系統的故障信息相關聯，并與歷史數據和產品模型相比對，確認并隔離故障，最終形成維修信息通過JDIS系統傳遞給地面的自動化后勤信息系統，據此來判斷飛機的安全性，安排飛行任務，實施技術狀態管理，更新飛機的狀態記錄，調整使用計劃，生成維修工作安排，以及分析整個機群的狀況。

JSF的中間層區域管理器包含了飛機的如下幾個區域：

（1）推進系統實時監控系統：包括發動機碎屑吸入監控系統、滑油狀況監控系統、發動機引力結案監控系統、靜電式軸承監控系統、靜電式滑油碎屑監控系統；

（2）航電設備的實時監控系統：包括通訊系統、導航設備、電子戰設備及外掛設備的電子射頻預測性診斷系統；

（3）機體結構管理系統：包括評估機體結構健康狀態、測量機體應力，測量機體G力超限和壽命消耗量等參數的傳感器。

3JDIS系統分析

JDIS是使用自主式后勤保障系統所必需的一種電子化環境，是自主式后勤保障系統方案的神經中樞。JDIS旨在將來自PHM的裝備狀態信息與來自后勤保障系統的信息，以及來自供應鏈各部門的信息綜合在一起，并按照所要求的任務用途將調度員的意圖輸入。這種信息融合方式使JDIS可以提出有關措施和建議，而非僅僅是數據。JDIS作為裝備、后勤保障人員和其他供應鏈成員之間的信息通道，使他們可以充分利用信息來優化資源部署。

聯合分布式信息系統的輸入信息包括：（1）裝備信息；（2）備件信息；（3）維修設施設備信息；（4）維修人員信息；（5）技術資料信息；（6）經費信息；（7）情報信息。JDIS在這些輸入信息的支持下，通過各種服務軟件和應用工具，達到信息管理、輔助決策、指揮控制、遠程技術支持、遠程監控、信息采集處理、維修保障訓練等各項功能。JDIS作為實時的信息通道，使后勤保障系統在整個周期內的運營活動得以及時、順利地實施。

4后勤保障系統分析

后勤維修保障系統由外場維修基地、后方維修保障中心、地方民用維修保障體系與裝備研制生產工廠四個部分組成。其中外場維修基地和后方維修基地構成兩級保障體制。

裝備PHM系統只負責對裝備的分系統和外場可更換單元（LRU）進行故障預測與精確的隔離定位，而對裝備分系統與LRU的進一步診斷與維修還需外場維修基地來完成。所以外場維修基地主要完成裝備分系統與LRU的拆換，同時對它們作更深一層的檢測、診斷，并將故障隔離到內場可更換單元（SRU）。拆卸、更換故障的SRU并送到所屬后方維修保障中心也是其主要的工作。

在上述的診斷與維修過程中，外場維修基地主要是利用自身的決策系統對所轄范圍內的資源進行調度。當遇到不能診斷或維修的故障時，立即向所屬后方維修保障中心提出維修請求。

后方維修保障中心與外場維修基地具有一定程度上的上下關系，它們構成了自治性維修體系網絡化格局中的“縱向線”。當收到外場維修基地的SRU后，立即將其檢測和隔離故障到出故障的元器件，并依靠自身的修理力量或調度其他維修力量（民用維修保障單位、裝備研制生產廠家等）將它修好。另外，后方維修保障中心除了在維修級別、任務上與外場維修基地有差異，其它功能與組織應和外場維修基地類似。

地方民用維修保障體系同樣是整個維修保障體系中的重要環節。它職責主要配合外場維修基地和后方維修保障中心對裝備進行維修保障，并接受后方維修保障中心的調度與安排。

5結束語

歐美等先進國家正大力研究和推廣自主式后勤保障。實踐表明，采用自主式后勤保障體制能夠大大簡化飛機后勤保障的規模，提高飛機的出動架次率，極大地減少了飛機服役的全壽命周期費用。

研究PHM技術與JDIS技術，引入先進的后勤保障理念與管理方法，有助于我國在裝備技術的發展方面縮短與軍事強國之間的差距，增強我國在后勤保障方面的能力。

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