裝備維修保障分隊建模與仿真理論方法研究

豆超勇，古 平，吳巍屹，趙 明

（1.陸軍工程大學石家莊校區，河北 石家莊050003；2.73087部隊，江蘇 徐州221000）

1 引言

隨著改革強軍的穩步推進和裝備技術不斷發展深入，部隊使命任務大為拓展、建設水平全面提高、高新裝備集中列裝，部隊在迎來新的發展機遇的同時，也面臨著裝備維修保障難度顯著提高、實裝訓練成本大幅提高、能力生成周期明顯增長等現實問題。開發裝備維修保障模擬訓練系統，可大幅縮短部隊裝備維修保障訓練培訓周期，顯著提高訓練質量效果，及時進行效能評估，在部隊戰斗力生成和保障能力形成中發揮著重要作用。而裝備維修保障分隊又是部隊完成裝備維修保障任務的主體，也是部隊完成裝備維修保障任務的中堅力量和具體操作者，因此，部隊應注重裝備維修保障分隊的建模與仿真理論方法研究。

2 裝備維修保障分隊建模與仿真相關概念

裝備維修（equipment maintenance）[1]指為使裝備保持、恢復規定的技術狀態或改善裝備性能而對裝備進行維護和修理的活動。按維修性質和目的分為預防性維修、修復性維修、改進性維修；按維修機構和等級分為基層級維修、中繼級維修、基地級維修。

裝備維修保障（equipment maintenance support）[1]指為保持、恢復裝備良好技術狀態或改善裝備性能而進行維護修理的活動。由于裝備維修保障最核心、最主要的內容和工作是裝備維修，所以本文研究裝備維修保障建模與仿真關鍵技術時也主要以研究裝備維修的建模與仿真關鍵技術為主。

分隊（element）[1]指直接擔負作戰和保障任務的營級以下建制單位；相當于連或排的軍隊組織，通常隸屬于中隊；軍事機關各部門和營級以下單位的通信代號。本文研究的分隊指直接擔負作戰和保障任務的營級以下建制單位。

建模（Modeling）[1]是對真實世界進行抽象的過程或方法。

仿真（simulating），《軍語》上并沒有對其進行定義，但對“仿真技術”（simulation technology）[1]進行了定義。仿真技術指利用計算機和其他專用設備，對實際的或設想的對象進行動態模擬的技術。按實現方法和手段分為物理仿真技術、數字仿真技術和半實物仿真技術；按模擬的真實程度分為實況仿真技術、虛擬仿真技術和構造仿真技術。根據《軍語》對“仿真技術”一詞的定義，可以對“仿真”進行類比定義，即仿真是利用計算機和其他專用設備，對實際的或設想的對象進行動態模擬。按實現方法和手段分為物理仿真、數字仿真和半實物仿真；按模擬的真實程度，分為實況仿真、虛擬仿真和構造仿真。

3 國內外研究現狀

裝備維修保障建模與仿真能夠為決策層及時、科學地提供當前維修保障系統的具體情況，為更好建立和完善裝備維修保障系統提供真實、可靠的數據，是提高裝備維修保障效能的重要途徑。所以，國內外對裝備維修保障建模與仿真的研究也愈演愈烈。

3.1 國外研究現狀

自20世紀70年代起美軍陸續建立了覆蓋戰略后勤、戰區后勤和戰術后勤三個層次的后勤保障模型體系，并在此后的多次局部戰爭，特別是在伊拉克戰爭中，得到了實際應用，其中具有代表性的裝備保障系統模型有LCOM模型、SCOPE模型、LOGAM模型、LOGSIM模型，關于這些模型，文獻[2]進行了詳細的介紹。美國國防部建模與仿真辦公室（DoD Modeling and Simulation Office，DMSO）于1995-10發布了“建模與仿真主計劃”（DoD 5000.59-P）。該計劃第一次正式提出了建模與仿真通用技術框架，其目的在于建立人、自然環境、系統等的權威描述，促進各種類型的模型與仿真應用以及與之相關的系統之間互操作，同時也促進建模與仿真部件可重用，實現仿真規模的可伸縮性和仿真高性能[3]。

美軍在研究軍事建模與仿真技術時，十分重視利用仿真系統對軍事系統的建設情況進行評估，發現建設中的問題，及時修正建設計劃。美軍通過對海灣戰爭的反思，制定并推行了新軍事革命的戰略計劃，確定了“提出理論—作戰實驗—實兵演練”的軍隊發展途徑。為此，美軍各軍種和聯合參謀部相繼建立了多個作戰實驗室，實施了一系列高級作戰實驗，并取得了明顯成效。美軍作戰實驗室本著以提高作戰能力為目的，在總結以往作戰經驗教訓、分析當前軍隊編制體制和作戰理論方面存在的問題、預測未來作戰需求的基礎上，采用以作戰模擬、虛擬模擬和實兵演練相結合的方法，對美軍在未來多維聯合作戰環境中新的概念、作戰思想和原則進行了研究、實驗和評估，以尋求增強聯合部隊戰斗力的方法和途徑，為美軍進行現代化建設提供理論依據和動力。建模手段方面，美軍通過CSS、DIF、CMMS模型庫和一些支撐工具支持仿真開發人員在仿真項目中創建、集成和維護概念模型，并進行概念模型的互操作；建模方法方面，主要采用面向對象方法，它以任務為中心，將軍事行動分解為實體、活動、任務和交互；模型描述方面，特別是可視化方面，主要采用UML、IDEF等方法；概念模型應用方面，美軍也十分注意CMMS的重用問題，把它作為建模與仿真資源庫（MSRR）中的一部分。MSRR是與國防建模與仿真相關的、分布于各軍兵種和相關組織機構中的各種資源的集合，包括模型、仿真、對象模型、CMMS、算法、實例數據庫、數據集、數據標準和管理產品、文檔、工具等，是一種按照資源類別進行組織、由所有者負責維護、由分布式網絡實現互連的建模與仿真資源系統。

3.2 國內研究現狀

國內在軍事裝備維修保障建模與仿真關鍵技術方面的研究起步相對較晚。自1998年海灣戰爭爆發，才認識到作戰過程中裝備維修保障的重要作用，開始展開對裝備維修保障建模與仿真關鍵技術更加系統的研究，并取得了許多成果。

2000年，柏彥奇教授在其博士論文中，對作戰仿真研究中的技術突破進行了研究，從概念到應用總結出一系列重要理論，對分布式交互仿真的研究起到了很大的推動作用[4]。2008年，海軍裝備研究院的夏旻對裝備保障仿真模型的系統建模、任務規劃、保障組織建模和維修建模四個方面進行了深入研究，初步構思了裝備保障仿真平臺的設計思路[5]。2008年，張祥林在其博士論文中，將六元建模思想應用于裝備保障仿真系統概念模型的研究，將六種概念模型的標識與智能體的六類元素即交互類、屬性、元信息、智能體類、方法和結構建立了映射關系，提出了基于智能體的六元模型建模方法[6]。2010年，吳秀鵬將模塊化理念引入裝備保障力量領域，從理論和實踐的角度，對裝備保障力量模塊化設計進行研究，探索了一條用模塊化思想解決信息化條件下特別是戰時裝備保障力量的復雜適應性問題的新途徑[7]。2013年，張偉將裝備保障仿真建模劃分為不同階段，抽象出各階段建模的研究對象，構建了裝備保障仿真建模體系，并在此基礎上建立了裝備保障仿真建模原型系統[8]。2014年，陳立云從體系作戰裝備保障模擬訓練系統研制開發的實際需求出發，對裝備保障仿真系統涉及到的保障實體、保障對象、保障環境、保障決策等建模技術進行了深入研究，旨在從系統性、完整性和整體性上為裝備保障仿真系統的建模提供理論和方法支撐[9]。2018年裴國旭認為裝備維修保障分布式仿真是裝備保障仿真的重要構成部分，通過建立指揮所決策模型和維修力量兵力模型，根據維修保障方案，對維修保障任務模擬運行，獲取維修單元的相關數據，可以評估并優化維修保障方案[10]。2019年，郭尚昆著眼于提升陸軍部隊裝備維修保障能力、滿足維修保障模擬訓練需求，充分考慮維修保障工作的特點和規律，系統地對基于模擬訓練的陸軍裝備維修保障數據模型構建進行研究，為維修保障數據模型體系的建設提供理論方法和技術指導[11]。

4 研究現狀的分析總結

通過對國內外裝備維修保障建模與仿真研究現狀的分析，得出新體制下中國軍裝備維修保障分隊建模與仿真研究存在的不足，并針對不足提出科學合理的應對策略。

4.1 存在不足

通過分析和總結發現，中國軍對新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的研究還存在以下三個方面的不足。

4.1.1 新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真內容還不夠明確

近年來，中國軍對新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真研究越來越多，但研究內容差別很大，導致研究得出的結論也大相徑庭，不利于新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真研究的發展。

4.1.2 新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真流程還不夠規范

隨著中國軍裝備保障體制的轉型和裝備建設的發展，新體制下裝備維修保障分隊的建設已取得了很多成果，對建立適應信息化戰爭需求的新體制下裝備維修保障分隊系統模型的相關研究也達到了一定高度，但是這些研究要么是較宏觀而不利于操作，要么是較具體只適合特定專業而缺乏普遍的指導意義。

4.1.3 新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真理論技術還不夠全面

裝備維修保障分隊建模與仿真理論技術研究內容相對單一、方法不夠先進、系統比較片面、操作性也不夠強，不能滿足現代化戰爭裝備維修保障通用性、高效性和不確定性的任務特點需求。

4.2 應對策略

4.2.1 明確新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的內容

立足新體制下裝備維修保障分隊的特征和保障單元的需求，提出基于主體、行為、客體的裝備維修保障模型分析方法；構建滿足新體制下裝備維修保障分隊模擬訓練需求的裝備維修保障模型；借鑒系統科學與方法論的思想，對新體制下裝備維修保障分隊裝備維修保障主體、行為和客體進行研究并建立模型。

4.2.2 規范新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的流程

近年來，國內外在裝備維修保障分隊建模與仿真方面的研究比較多，但建模與仿真的流程缺乏統一的規范。本文通過借鑒系統科學與方法論的思想，基于“圍繞行為、著眼主體、面向客體”的理論框架，規范新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真流程。

4.2.3 豐富新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的理論技術

實現分析決策、尋路、戰損評估、檢測維修等方面的自主化，提高裝備維修保障效能；創新方法精準表示裝備維修保障分隊力量和裝備維修保障能力的變化；針對新體制下裝備維修保障分隊裝備維修保障活動的靈活性、隨機性特征，利用新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的優勢，開發裝備維修保障分隊模擬訓練系統，靈活編組、按需抽組和自動解聚新體制下裝備維修保障分隊裝備保障力量。

5 結束語

通過對裝備維修保障分隊建模與仿真相關概念的界定及其國內外研究情況的分析，找出了中國軍裝備維修保障分隊建模與仿真存在的問題，并給出了解決問題的方法，為新體制下裝備維修保障分隊建模與仿真的理論研究和裝備維修保障模擬訓練系統順利研發提供了思路。