輕武器彈藥智能化包裝研究

李良春，王丹，牛正一，徐世欣，葉書貴

輕武器彈藥智能化包裝研究

李良春1，王丹1，牛正一1，徐世欣2，葉書貴3

（1.中國(guó)人民解放軍32181部隊(duì)，西安 710032；2.重慶光能振億科技有限公司，重慶 401120；3.重慶興勇實(shí)業(yè)有限公司，重慶 400080）

著眼未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)信息化和智能化的特點(diǎn)，立足創(chuàng)新彈藥智能化包裝方法，提高彈藥快速保障能力。從輕武器彈藥包裝的內(nèi)包裝、中間包裝、外包裝、集合包裝等智能化包裝要素入手，對(duì)其作戰(zhàn)需求、原理、樣機(jī)制作、保障系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了認(rèn)真思考和充分論證。研究明確了標(biāo)準(zhǔn)化包裝、集裝化運(yùn)輸、成套化供應(yīng)、智能化管理的設(shè)計(jì)方案，探索制作了系統(tǒng)樣機(jī)。通過(guò)試用，驗(yàn)證了彈藥智能化包裝系統(tǒng)的功能符合日常管理需要，能夠滿足適時(shí)、適地、適量、適用的精確化保障目標(biāo)要求。

智能包裝；集合包裝；彈藥保障

戰(zhàn)爭(zhēng)中的彈藥保障問(wèn)題，是關(guān)系到戰(zhàn)爭(zhēng)勝敗的關(guān)鍵問(wèn)題[1]。彈藥包裝作為彈藥保障的基礎(chǔ)和重要手段，直接影響著彈藥的儲(chǔ)存、裝卸搬運(yùn)、運(yùn)輸及分發(fā)的方式方法，是各種保障手段的“承受體”、保障質(zhì)量的“承載體”、保障信息的“連接體”[2]。近年來(lái)，彈藥包裝對(duì)彈藥保障的影響越來(lái)越受到重視，其正朝著以高新技術(shù)為支撐，以精確化保障為目標(biāo)的方向發(fā)展[3]。為適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的特點(diǎn)和需求，以內(nèi)包裝、中間包裝、外包裝、集合包裝等包裝方式的需求、原理、結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，突出彈藥包裝的智能化設(shè)計(jì)，研制彈藥智能化包裝系統(tǒng)樣機(jī)，并充分進(jìn)行試用驗(yàn)證，為創(chuàng)新彈藥智能化包裝方法提供思路和借鑒。

1 彈藥智能化包裝的需求和設(shè)計(jì)思路

彈藥保障存在著彈藥包裝通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化及集合包裝程度較低，信息化水平不高的問(wèn)題，無(wú)法滿足一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中，彈藥保障快速靈活、安全高效、及時(shí)準(zhǔn)確的要求；因此，有必要針對(duì)彈藥保障的新需求，適應(yīng)現(xiàn)代軍事物流的新發(fā)展，利用先進(jìn)的集合包裝手段和信息技術(shù)，使彈藥滿足信息化供應(yīng)保障包裝的新結(jié)構(gòu)，加快彈藥保障信息化發(fā)展的步伐，適應(yīng)新軍事變革發(fā)展趨勢(shì)，有效提高彈藥保障能力及作戰(zhàn)能力[4]。以需求為牽引，緊緊圍繞“標(biāo)準(zhǔn)化包裝、集裝化運(yùn)輸、成套化供應(yīng)、智能化管理、精確化保障”的設(shè)計(jì)思路，對(duì)總體方案進(jìn)行了系統(tǒng)思考和充分論證[5]。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化包裝

在對(duì)內(nèi)包裝、中間包裝和外包裝的設(shè)計(jì)上，突出“通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化”要求，著力解決輕武器彈藥包裝存在的包裝方式、包裝材料、包裝規(guī)格、技術(shù)要求不規(guī)范等問(wèn)題[6]。外包裝采用通用化設(shè)計(jì)原則，采用工程塑料，統(tǒng)一包裝規(guī)格、統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一包裝尺寸，實(shí)現(xiàn)一箱多用、混合堆碼、集中運(yùn)輸，以滿足各種環(huán)境條件下的使用需求；中間包裝采用基數(shù)化和方便攜行的原則，以滿足快速分發(fā)需求；內(nèi)包裝采用基數(shù)化設(shè)計(jì)原則，根據(jù)彈藥基數(shù)確定包裝數(shù)量、規(guī)范包裝方式、提升防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)批量生產(chǎn)自動(dòng)化包裝需求，提高生產(chǎn)效率[7-8]。

1.2 集裝化運(yùn)輸

為解決現(xiàn)行輕武器彈藥包裝存在的集裝化困難、混合配送困難、機(jī)械化裝卸困難等問(wèn)題，通過(guò)規(guī)范集合包裝托盤尺寸，滿足生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)等機(jī)械裝卸需要[9]。通過(guò)設(shè)計(jì)折疊式集合箱，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗單元各種彈藥的集中存儲(chǔ)和集裝運(yùn)輸[9]。

1.3 成套化供應(yīng)

在滿足標(biāo)準(zhǔn)化包裝和集裝化運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)將訓(xùn)練和戰(zhàn)斗使用的各種彈藥預(yù)先成套，組合在一個(gè)或數(shù)個(gè)集合包裝中，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)包，以標(biāo)準(zhǔn)包的形式實(shí)施彈藥的儲(chǔ)備和補(bǔ)給等供應(yīng)保障[10]。從而實(shí)現(xiàn)彈藥收發(fā)、請(qǐng)領(lǐng)、計(jì)量、堆碼、裝卸、搬運(yùn)等作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化成套供應(yīng)，縮短供應(yīng)過(guò)程作業(yè)時(shí)間，提高通用彈藥出庫(kù)保障的綜合效率。

1.4 智能化管理

為實(shí)現(xiàn)彈藥智能化管理的需求，在方案上綜合運(yùn)用二維碼、射頻識(shí)別、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)可獲取產(chǎn)品信息、彈藥質(zhì)量信息的產(chǎn)品標(biāo)簽；可感知溫度、濕度、氣壓、跌落等保管信息的倉(cāng)儲(chǔ)標(biāo)簽，可獲取沖擊、振動(dòng)、碰撞、摔箱和轉(zhuǎn)運(yùn)地理位置等運(yùn)輸信息的物流標(biāo)簽；可獲取使用環(huán)境條件、維護(hù)保養(yǎng)、技術(shù)檢查和質(zhì)量轉(zhuǎn)級(jí)等實(shí)操信息的使用標(biāo)簽，讓包裝“開(kāi)口說(shuō)話”[11-12]。通過(guò)建立能覆蓋生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、分發(fā)、使用的全壽命管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輕武器彈藥的數(shù)/質(zhì)量智能管理，為彈藥精確化保障提供技術(shù)支撐。

1.5 精確化保障

在實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化包裝、集裝化運(yùn)輸、成套化供應(yīng)、智能化管理的基礎(chǔ)上，此智能化包裝方案即可滿足彈藥在籌、在途、在儲(chǔ)、在用全過(guò)程，適時(shí)、適地、適量、適用精確化管理的要求，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)到端”、“產(chǎn)到坑”、“端到坑”的精確化保障目標(biāo)[13]。精確化保障業(yè)務(wù)流程見(jiàn)圖1。

圖1 精確化保障業(yè)務(wù)流程

2 彈藥智能化包裝樣機(jī)的設(shè)計(jì)制作

2.1 內(nèi)包裝

內(nèi)包裝基本包裝方式采用紙盒，紙盒采用中性紙板材料，中間帶有隔板，配置基數(shù)滿足單件武器裝備基數(shù)。原紙包散裝的方式容易破裂、散包，未使用完的槍彈，無(wú)法放回紙包；新包裝與原包裝方式相比，具有空間占用率小、摩擦不產(chǎn)生靜電、不會(huì)碰傷表面、方便印刷標(biāo)志、適合機(jī)器自動(dòng)化快速打包等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了快速包裝、智能化管理等功能。

2.2 中間包裝

中間包裝是由數(shù)個(gè)內(nèi)包裝集合形成，應(yīng)滿足方便攜行與分發(fā)的要求。根據(jù)不同彈種特點(diǎn)，選用不同的包裝方式組合。中間包裝的基礎(chǔ)形式采用覆膜或鋁塑袋，其中鋁塑袋具有防潮、防靜電、防腐蝕、抗電磁輻射等功能，可拴掛攜行，可有效保護(hù)彈藥不受外界環(huán)境影響，彌補(bǔ)外包裝箱環(huán)境適應(yīng)性方面的缺陷，如防靜電、防潮等，從而優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，節(jié)省整體成本[14]。中間包裝可噴涂或貼粘二維碼，在分發(fā)時(shí)方便信息采集設(shè)備識(shí)讀。

2.3 外包裝

外包裝箱主要滿足槍彈運(yùn)輸和儲(chǔ)存要求，符合國(guó)家以塑代木、以塑代鋼、綠色包裝、循環(huán)包裝等發(fā)展方向，要實(shí)現(xiàn)一箱多用，由一種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化外包裝容器滿足各種槍彈的包裝[15-16]。通過(guò)外包裝容器內(nèi)部空間的合理匹配，保證不同彈種空間綜合利用率的最大化；通過(guò)對(duì)外包裝容器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證外包裝箱在各種環(huán)境條件下好用、實(shí)用、耐用；通過(guò)對(duì)現(xiàn)有包裝材料的改性設(shè)計(jì)，在充分試驗(yàn)驗(yàn)證的情況下，優(yōu)選性價(jià)比最高的包裝材料[17]。

外包裝箱由箱蓋、箱體等部分組成，外包裝箱組成見(jiàn)圖2。主要部件箱體和箱蓋采用改性塑料，具有防霉菌、抗鹽霧、耐濕熱、耐高溫和低溫、抗沖擊等性能，可以滿足耐腐蝕性、耐老化性、耐候性能、防震、防霉、貯存年限、環(huán)境適應(yīng)性等相關(guān)要求。外包裝箱的上搭扣、下搭扣、下搭扣軸通過(guò)裝配成為搭扣部件；將箱蓋、搭扣部件、上搭扣軸、密封墊和氣壓調(diào)節(jié)閥裝配在一起組成箱蓋組件；箱蓋組件工作時(shí)通過(guò)搭扣部件進(jìn)行扣合，從而使箱蓋組件、箱體組件組合在一起。

為便于外包裝箱的智能化管理，采用一體化的設(shè)計(jì)思路，充分考慮智能化標(biāo)簽結(jié)構(gòu)和安裝位置，在箱蓋和箱體上可嵌入或固接智能化標(biāo)簽，使得包裝箱與智能化標(biāo)簽融合在一起，提高包裝箱的整體防護(hù)性能。

圖2 外包裝箱組成

2.4 集合包裝

在標(biāo)準(zhǔn)化包裝的基礎(chǔ)上，通過(guò)規(guī)范和設(shè)計(jì)集裝運(yùn)輸單元（托盤、折疊式集合箱），能夠滿足集裝化運(yùn)輸?shù)男枰?，著力解決了現(xiàn)行通用彈藥存在的集裝運(yùn)輸困難、混合配送困難、機(jī)械裝卸困難等問(wèn)題。彈藥智能化包裝保障系統(tǒng)托盤材料采用工程塑料，規(guī)范為1 200 mm×1 000 mm的標(biāo)準(zhǔn)托盤，能較好地匹配外包裝箱和運(yùn)輸車輛尺寸[18]。

折疊式集合箱采用輕量化、可折疊、內(nèi)部具有網(wǎng)格的箱體結(jié)構(gòu)，以滿足不同品種產(chǎn)品集中成套籌措、存儲(chǔ)和分發(fā)的需要?？蓪?shí)現(xiàn)吊裝、快速裝卸、堆碼固定、集裝運(yùn)輸?shù)纫??？烧郫B的功能，在運(yùn)輸過(guò)程中運(yùn)力可提升2倍[19]。折疊式集合箱見(jiàn)圖3。

圖3 折疊式集合箱

托盤和折疊式集合箱可固接智能產(chǎn)品標(biāo)簽和物流標(biāo)簽，獲取產(chǎn)品信息，實(shí)施區(qū)域配置、位置追蹤等功能。

2.5 智能化標(biāo)簽設(shè)計(jì)

智能化標(biāo)簽分為產(chǎn)品標(biāo)簽、倉(cāng)儲(chǔ)標(biāo)簽、物流標(biāo)簽和使用標(biāo)簽。產(chǎn)品標(biāo)簽通過(guò)二維碼標(biāo)簽識(shí)別產(chǎn)品信息、質(zhì)量狀態(tài)、批次等信息。倉(cāng)儲(chǔ)標(biāo)簽具有監(jiān)測(cè)自然環(huán)境因素和誘發(fā)環(huán)境因素的功能，能感知沖擊力、跌落、傾斜、溫度、濕度、氣壓等信息，可根據(jù)不同彈種和環(huán)境使用條件設(shè)置不同功能；能對(duì)沖擊力、跌落、傾斜、溫度、濕度、氣壓等參數(shù)設(shè)置閾值，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，可通過(guò)直觀方式進(jìn)行本地警示；具有開(kāi)箱狀態(tài)檢測(cè)功能，結(jié)合鉛封實(shí)現(xiàn)容器封箱，可授權(quán)開(kāi)箱和異常報(bào)警功能。物流標(biāo)簽可獲取產(chǎn)品信息，感知記錄彈藥在運(yùn)輸物流過(guò)程中受到的溫度、濕度、氣壓等自然環(huán)境因素和裝卸搬運(yùn)過(guò)程中的沖擊、振動(dòng)、跌落等誘發(fā)環(huán)境因素，同時(shí)實(shí)現(xiàn)地理位置定位的功能。使用標(biāo)簽通過(guò)RFID與二維碼產(chǎn)品信息實(shí)現(xiàn)綁定，可實(shí)現(xiàn)批量識(shí)讀，提高入庫(kù)、出庫(kù)、盤點(diǎn)等保管作業(yè)的效率。

倉(cāng)儲(chǔ)標(biāo)簽和物流標(biāo)簽分別由溫濕度傳感器、沖擊加速度傳感器、電子封簽、通訊單元、MCU、定位模塊、電池等組成，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)、物流、使用等過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)檢測(cè)、位置定位和超限報(bào)警等功能，通過(guò)信息采集裝置采集智能化電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，工作原理見(jiàn)圖4。

圖4 智能化電子標(biāo)簽原理

智能化標(biāo)簽設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮安全性要求，采取預(yù)留數(shù)據(jù)加密接口、增加加密模塊、認(rèn)證方式和物理安全防護(hù)等措施，安全防護(hù)措施應(yīng)符合國(guó)家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，保證數(shù)據(jù)傳輸和使用的安全性。

3 彈藥智能化包裝保障系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

彈藥智能化包裝系統(tǒng)依托軍事物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，以通信技術(shù)為基礎(chǔ)，分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，主要具備以下功能特點(diǎn)：全面感知，隨時(shí)隨地獲取軍事物流資源信息；可靠傳遞，通過(guò)軍內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確傳遞到所需要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；智能處理，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等智能技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，生成對(duì)決策者有用的知識(shí)，提高科學(xué)決策和指揮水平[20]。

彈藥智能化包裝保障系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖5。

3.2 系統(tǒng)組成

彈藥智能化包裝保障系統(tǒng)由手持端APP、客戶端軟件、后臺(tái)管理系統(tǒng)組成，采用成熟的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言定制開(kāi)發(fā)，手持端APP適用于信息采集裝置采集和顯示數(shù)據(jù)，客戶端軟件適用于計(jì)算機(jī)端打印符合彈藥管理要求的二維碼，后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、預(yù)警管理、權(quán)限管理、產(chǎn)品管理、物流管理、倉(cāng)庫(kù)管理、使用管理等。可滿足生產(chǎn)籌措、物流運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)管理、使用分發(fā)等場(chǎng)景的使用要求。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用

可根據(jù)彈藥智能化管理的業(yè)務(wù)和功能需求，定制開(kāi)發(fā)軟件和顯示界面。通過(guò)APP和后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需求請(qǐng)領(lǐng)信息、消耗補(bǔ)給信息等彈藥的各種在籌、在儲(chǔ)、在途和在用信息適時(shí)感知，實(shí)現(xiàn)以信息化為主體的彈藥智能化管理及加密傳輸信息。

4 彈藥智能化包裝的試用驗(yàn)證

為驗(yàn)證彈藥智能化包裝系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)性能，將該系統(tǒng)進(jìn)行了1 500 km的物流運(yùn)輸驗(yàn)證，并進(jìn)行了充分的試用驗(yàn)證。通過(guò)生產(chǎn)、物流、儲(chǔ)存、使用全程的模擬演練，對(duì)該系統(tǒng)的先進(jìn)性、合理性、可行性進(jìn)行綜合性測(cè)試，對(duì)是否滿足實(shí)戰(zhàn)和勤務(wù)需求進(jìn)行了全面考核。通過(guò)一系列試用驗(yàn)證，以及與參試人員的座談交流認(rèn)為：外包裝箱可快速開(kāi)啟，單人和雙人攜行方便；內(nèi)包裝、中間包裝可實(shí)現(xiàn)槍彈快速分發(fā)，方便使用；折疊集合箱實(shí)現(xiàn)了槍彈分類存儲(chǔ)，可快速折疊和展開(kāi)，節(jié)省空間；實(shí)戰(zhàn)化包裝適用于戰(zhàn)時(shí)及特種作戰(zhàn)條件下快速反應(yīng)的需求；快反包裝操作簡(jiǎn)單，可明顯提高裝彈效率；智能化包裝各項(xiàng)功能符合日常管理需要。

圖5 彈藥智能化包裝保障系統(tǒng)架構(gòu)

5 結(jié)論

為提升實(shí)戰(zhàn)演訓(xùn)和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中彈藥保障的整體效能，加快創(chuàng)新和推行彈藥智能化包裝的任務(wù)十分迫切，也非常必要。在探索實(shí)踐彈藥智能化包裝的過(guò)程中，要考慮彈藥生產(chǎn)制造到實(shí)訓(xùn)實(shí)戰(zhàn)的整個(gè)保障過(guò)程，要運(yùn)用包裝結(jié)構(gòu)、材料學(xué)、信息技術(shù)等多種技術(shù)手段，要統(tǒng)籌內(nèi)包裝滿足管理和使用要求、中間包裝滿足攜行和分發(fā)要求、外包裝滿足運(yùn)輸和儲(chǔ)存要求、集合包裝滿足集裝運(yùn)輸和成套供應(yīng)的要求等多種要素，融合多種包裝方式共同發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)彈藥的立體化防護(hù)，實(shí)現(xiàn)彈藥在籌、在儲(chǔ)、在用全過(guò)程，適時(shí)、適地、適量、適用的精確化保障。

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Intelligent Package for Ammunition of Light Weapons

LI Liang-chun1,WANG Dan1,NIU Zheng-yi1, XU Shi-xin2,YE Shu-gui3

(1. Unit 32181 of PLA, Xi'an 710032, China; 2. Chongqing Guangneng Zhenyi Technology Co., Ltd., Chongqing 401120, China; 3. Chongqing Xingyong Enterprise Co., Ltd., Chongqing 400080, China)

The work aims to improve the rapid support capability of ammunition through innovating intelligence package of ammunition according to the information-based and intelligent characteristic of future battleground. Starting from the elements of intelligent package, such as inner package, middle package, outer package and integrated package of ammunition for light weapons, its fight requirement, principle, sample making, support system and structure were thought seriously and demonstrated fully. The research defined the design method of standard package, container transportation, complete set supply, intelligent management and made multi-functional container sample. By trying out, it is certificated that the function of the intelligent ammunition package system meets the daily management requirement. It can meet the precise support requirement of timeliness, appropriate place and amount and applicability.

intelligence package, integrated packaging, ammunition support

TB489

A

1001-3563(2022)17-0208-05

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.17.027

2022–04–06

李良春（1967—），男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)檐娖钒b。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋