装备综合保障研究进展整理

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论文1：基于复杂网络的装备保障体系研究现状及展望（2018）

什么体系，体系的定义？：1991 年，Eisner 通过对多系统集成的研究，首次提出体系的概念和特征。国防科技大学通过承担C4ISR系统研究任务，定义为在不确定性环境下，为了完成某个特定使命或任务，由大量功能上相互独立、操作上具有较强交互性的系统，在一定约束条件下，按照某种模式或方式组成的全新的系统。
什么是装备体系？：《中国人民解放军军语》中定义为：由功能上相互关联的各种类各系列装备构成的整体。通常由战斗装备、综合电子信息系统、保障装备构成

什么是装备保障体系？：在《装备保障性系统工程》一书中，将装备保障体系定义为：在装备的使用和保障阶段，实施保障所需要的组织机构和人员、程序和各类资源及其管理相互作用形成的总体。

国防科技大学装备综合保障技术重点实验室的邱静教授研究团队，在研究装备维修保障系统的网络化描述时认为：：装备维修保障体系是以装备使用单位、维修单位、库存仓库和备件供应商为节点，以连接这些节点的信息流、物流、指挥控制流为边构成的网络
文献［2］将装备保障体系归为5类典型武器装备体系的一种，是由完成给定保障任务的装备构成的整体，如针对作战部队完成某次火力打击任务，提供保障任务的装备。

本文总结提炼出装备保障体系的一般定义：装备保障体系（EquipmentSupport Systemof Systems，ESSoS）是在动态不确定环境中，针对某个特定使命任务，由大量相互独立的保障节点和各级各类保障系统通过互联、互通和互操作综合集成的具有涌现效应和演化功能的有机整体。

建模方法
文献［9］综合多属性决策的保障网络设计方法，建立了装备战略保障设施的多级覆盖设施选址模型
文献［12］基于复杂网络理论构建了装备保障网络模型，装备保障网络具有一般复杂网络相似的拓扑特性，即无尺度特征、小世界效应、较为清晰的层次结构及负相关匹配特性。
文献［22］还对装备保障网络生成机制进行研究，提出了一个装备保障网络演化模型
文献［10］以复杂网络理论为指导，建立了物流保障网络级联失效抗毁性模型，解析分析了典型容
量分布下的战术保障网络的级联失效抗毁性
文献［12］通过构建节点加权复杂网络模型，对装备保障网络的服务效能和抗毁性进行建模，定义了网络服务效能和抗毁性能评价指标

文献［15］构建了典型的装备保障网络拓扑结构模型，提出了装备保障网络的随机失效和蓄意
攻击失效两种失效模式，并对两种失效模式下不同装备保障网络的结构脆弱性进行了仿真分析。研究结果表明：从防御角度而言，适当增加不同保障实体之间的交叉连接有助于提高装备保障网络的抗毁性；而从攻击角度而言，二次攻击则可有效提高攻击效率，以达到迅速瘫痪装备保障体系的目的。

文献［25］构建基于复杂网络理论的舰艇装备保障网络模型，设计了保障网络拓扑特征参数，对保障网络抗毁性进行了仿真研究。理论分析和实验结果表明：遭到随机攻击时保障网络的抗毁性要大于选择性攻击，节点被攻击时保障网络抗毁性小于边被攻击，处于保障流程末端的码头之间有更多的互连路径，对整个网络的抗毁性也有较高的贡献
研究点

1. 保障体系网络模型的构建，构建能够合理表征保障体系拓扑结构的网络模型
2. 保障体系的可靠性（抗毁性、鲁棒性）分析，构建评价体系可靠性的测度指标，进而研究体系的可靠性，在国内尚属空白，是保障体系研究的新方向。
3. 保障体系的仿真研究。构建仿真实验框架，设置保障体系的仿真指标，从而高度还原保障体系在真实作战环境下的状态和效能，判断保障体系设置是否得当、资源配置是否合理，是保障体系仿真研究的重点和难点

基于数字孪生的装备保障关键技术研究综述（2022）

**装备保障的目标：**灵敏地感知、科学地预测装备保障需求，并在准确的时间、准确的地点提供准确的保障是装备保障必须追求的目标
美国对装备保障技术的研究走在世界前列［４３］。以信息技术为支撑，美军在装备维修领域应用人工
智能与自动化、数据处理与传输、维修专家系统［４４］、交互式电子技术手册［４５］等技术，进行状态监测、质量监测、故障预测、需求预测，大大提高了武器装备维修保障效率［４６］。

现存问题：
信息利用水平不高。 装备保障信息主要依托各类人工登记统计，信息分散、无法进行有效利用，不能充分利用数据分析装备故障规律、预测维修器材需求、进行精确保障。

主动预警能力不强。修复性维修遵循“发生故障—检测隔离—故障定位—资源调度—维修实施”这一被动过程。 装备故障无法提前预知，直到发生故障影响装备功能使用后才得以发现，不得不进行停机修理，影响装备使用效益，发生“维修不足”的情况。

器材需求测算不准。

美国国家航空航天局将物理系统与其等效的数字孪生系统相结合，研究了基于数字孪生的复杂系统故障预测与消除方法，并应用在飞行系统的健康管理中
在模型建模方面 ：
Ｗａｎｇ等［２９］将数字孪生引入装备维修管理领域，建立了装备维修管理数字孪生模型。
李杰林等［３０］结合武器装备可靠性研究与数字孪生技术，提出了可靠性数字孪生的概念。
陶飞等［３１］将数字孪生五维模型引入故障预测与健康管理（ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃｓａｎｄ ｈｅａｌｔｈ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ＰＨＭ）中，提出了基于数字孪生的ＰＨＭ［３2］
洪学武等［３６］研究了基于数字孪生的船舶远程运维系统，进行设备维修保养辅助决策和维护建议。
庄重等［３７］提出了基于数字孪生的设备大数据智能运维平台构建思想，解决了不同类型的数据采集等技术问题。
孙正等［６０］构建了战时装备维修器材一体化配置决策模型
李福兴等［６２］基于数字孪生建立了船舶预测性维护模型，进行船舶的故障预测、诊断和设备维护。
黄大山等［６５］研究设计了维修数字化平台系统模型，整合集成维修业务全过程数据，提高维修保障标准化、规范化建设水平。
在装备质量评估方面 ：
彭绍雄等［６９］基于成熟度等级研究了导弹装备质量评估方法。
陈帝江等［７０］研究了雷达装备质量数据分析与评估方法
裴晶晶等［７２］研究了海军导弹装备质量状态评估方法。
郝东等［７３］基于贝叶斯理论研究了武器装备质量评估方法。
安进等［７４］研究了组合赋权下的装备质量状态信息融合评估方法。

舰船装备维修保障资源规划技术发展研究综述

维修资源的定义：维修资源是装备维修所需的人力、物资、经费、技术、信息和时间的统称，主要包括维修人员、维修工装/设施、维修器材、备品备件和技术资料
维修保障资源的相关研究：
根据装备寿命阶段的不同时期，装备维修保障资源一般分为初始保障资源和后续保障资源。初始保障资源是装备形成战斗力的初始保障期内，装备使用与维修所需要的维修资源，在装备列装服役初期，由承制方同步交付部队，在采购装备的同时，军方需要与承制方协商来确定初始维修资源的种类和数量，即所谓的初始配置优化问题。该领域的理论基础源于多等级多层级库存控制理论(METＲIC)，此后，该理论得到了进一步的拓展和完善，如: MOD-METＲIC、DynaMETＲIC、VAＲI-METＲIC 等，被广泛运用于装备保障性分析、初始保障资源优化、保障费效分析评估等。例如:航空装备初始备件资源的库存优化问题［1－2］;单点库存多备件配置优化问题［3］; 基于维修任务规划的维修资源配置模型［4］;多级保障系统的维修资源最优库存控制问题［5］;需求率随时间变化的维修资源动态规划与决策问题等

后续保障资源是指装备已形成初始战斗力后，在规定时间内装备使用与维修所需要补充和采购的维修资源。此时，军方构建了较完善的保障体系并具备初始保障能力，供应商具有零部件、组件/模块和整机的生产研制能力和稳定的供货渠道。装备使用阶段，需要根据维修资源消耗使用情况，对后续保障资源进行规划，制定合理的采购计划与供应策略。该领域的理论基础源于供应链协同控制论，在研究对象上，主要针对于需求率高、价格较低的通用维修资源，制订合理的订购点Ｒ和采购量Q。如:低需求资源的订购策略优化问题［8］; 需求率高、数量规模大的维修资源采购优化问题［9］;基于数据挖掘的最优采购策略优化问题［10］;基于库存信息共享条件下的维修资源供应链建模问题［11］;维修资源调度与转运优化问题等［12］。

维修资源规划模型及工具

技术体系
根据舰船装备维修保障的专业特点及维修保障资源规划技术内涵，未来该领域发展的主要技术体系包括**“保障资源优化建模技术”、“保障资源评估与仿真验证技术”、“保障资源规划应用技术”以及“保障资源规划支撑理论技术”**四个方面

在资源规划的信息要素上，向综合集成的方向发展。
在资源规划的研究时域上，，由过去的“装备使用任务保障”向“装备全寿命保障”转变
在资源规划的能力建设上，，由“粗放式、概略式、模糊式保障”向“集约化、科学化、精确化保障”发展。

装备保障体系的发展综述

保障理论概念研究进程

１９６４年美国国防部颁布ＤｏＤＩ４１００．３５ 《系统和设备的综合后勤保障要求》，首先提出了 “综合后勤保障”的概念，并提出了装备全寿命管理中的综合后勤保障问题；１９６８年美国国防部指令ＤｏＤＩ４１００．３５Ｇ 《国防系统和设备综合后勤保障指南》中把综合后勤保障划分为１１方面的工作要素；１９７１年颁布了ＤｏＤＩ５０００．１ 《重要武器系统采办》指令［１－２］，明确指出要将费用作为主要设计参数之一，要把使用和保障费用指标与武器系统设计指标挂钩综合考虑。到２０世纪８０年代中期，美国军方认识到保障性问题不仅需要通过分析与设计来解决，更要从管理入手，强调全面解决。１９８３年美国国防部修订颁发了指令ＤｏＤＤ５０００．３９ 《系统和设备综合后勤保障的采办和管理》，该指令规定保障性应与性能、进度和费用同等对待，规定了从装备寿命周期的一开始就要开展综合后勤保障工作，以达到规定的保障性要求。到了２０世纪９０年代，美国国防部废除了ＤｏＤＤ５０００．３９，将综合后勤保障纳入国防部指示ＤｏＤＩ５０００．２《防务采办管理政策和程序》，确定将综合后勤保障作为装备采办工作的一个不可分割的组成部分。１９９７年５月美国国防部颁布的ＭＩＬ－ＨＤＢＫ－５０２ 《采办后勤》将综合后勤保障改为采办后勤，强调保障性的重要性。２００３年５月美国国防部颁发的最新版本的５０００系列采办条例将保障性和持续保障（Ｓｕｓｔａｉｎｍｅｎｔ）作为武器系统性能的关键要素，强调在产品的采办和持续保障中，应考虑并在现实可行时采用基于性能的后勤 （ＰＢＬ）策略作为国防部落实产品保障的优选途径。

综合保障关键技术

1. 体系结构顶层规划与论证
2. 装备综合保障多指标综合优化设计技术，弥补单一评价方法在评价装备综合保障系统工程评价能力的不足
3. 装备维修保障能力评估技术
4. 装备保障远程支援技术，远程监控与远程故障诊断维修功能，提前预测故障发生临界点，事先采取措施。
5. ＩＥＴＭ （交互式电子技术手册）

建议与措施
有军方牵头建立一个技术保障管理平台 （可参考下图），通过平台实现各单位之间的信息交互、信息共享、技术交流、合作保障等。

美军的三级保障体系，重点发展两端，即加强舰员级和基地级的保障能力

装备保障体系结构描述及鲁棒性分析

《2016年中国国防白皮书》［1］中关于中国“军事力量建设发展”章节均添加了：**“增强综合保障能力”、“创新保障模式”、“发展新型保障手段”**等 内 容 ，并 且针对国家未来军事斗争准备，要求“着力解决体系作战能力的突出矛盾和问题”、“增强基于信息系统的体系作战能力”、“ 完善综合保障体系”等 。可见能否建成与武器装备体系相配套的装备保障体系，并 形 成 体系保障能力，是现阶段我军装备保障领域研究的重点与难点

本文参照美国国防部体系结构框架（DoDAF），结合装备保障体系结构的主要特点，基于SysML的统一建模语言，在复杂网络理论的约束下，给出了装备保障体系结构的描述方法，建 立 了装备保障体系网络结构模型。
由具有一定功能和相互联系的各级各类装备保障系统，按照装备保障规律和保障原则综合集成的有机整
体。其结构组成复杂：在纵向层级上有总部、军区、军、师旅、营、连的各级指挥和保障机构，在 横 向 组 成 上 有大 量 的装备、人员、器 材 、设 施 等 实体，并 通过各种保障业务活动交叉、组合、集成为一个整体。

装备保障性定量参数基本集合研究

保障性定义：。GJB 451A对保障性的定义“系统的设计特性和计划的保障资源满足平时战备及战时使用要求的能力。
保障性作为装备系统的固有属性具有2方面的含义：a）与保障有关的设计特性；b）保障资源充足与适用程度。
系统的设计特性是指包括可靠性、测试性、安全性、维修性、运输性、经济性等与保障性相关的系统自身特性
计划的保障资源是指人力人员、技术资料、保障设备与设施、备件、训练、计算机资源、包装、贮存、运输等保障要素均为保证装备使用和维修而规划的资源和条件

保障性参数：保障性参数是用于描述直接反映装备战备完好性、任务成功性和使用与保障费用等要求的参数。
保障性强调装备自身的设计特性和外部的保障条件2个方面[4]：a）装备的设计在满足功能和性能要求的同时要容易保障和便于保障，即所谓的**“好保障”；b）要为装备完成任务提供必要的保障资源和保障条件，提升装备的保障性水平，即所谓的“保障好”**。

全过程是指装备全寿命周期过程，一般包括论证、方案、工程研制、设计定型阶段、生产、使用以及退役处理等阶段

装备体系保障性研究综述

体系保障性是一定战训任务牵引下相互独立、相互协作的若干装备，或装备系统构成的装备体系构建特性和规划的保障系统满足战训任务指标要求的能力。体系保障性是装备体系满足使用要求的能力，决定于体系构建、环境扰动和保障运行3个方面。
体系构建, 是由作战指挥员和保障指挥员根据战训任务赋予体系的初始属性；
环境扰动是体系运行过程中外界条件变化对体系的动态影响；
保障运行是装备体系承担使命任务过程中可获得的保障物质和人员及其运行管理。

这篇文章对体系做了定义：
**体系（SystemofSystems，SoS）**是 由 目标一致、功能协调、自主管理的系统构成的具有一定能力、完成一定任务的复杂物质或抽象系统。一般将体系研究归纳为系统科学，是系统科学对大规模复杂系统的综合研究［42］。
**体系结构（SystemofSystemsArchitecture，SoSA）**是组成体系的系统之间的关联，这种关联包括层次关联、功能关联、信息关联及替代关联等，结构的产生服务于体系运作机制［43］。
**体系效能（SystemofSystemsEffectiveness，SoSE）**是指装备体系实现特定任务目标的有效程度，即在给定威胁、条件、环境和作战方案下装备体系完成作战任务效果的度量，是一个整体性、动态性和对抗性的概念［44］。

装备维修保障效能评估研究综述

从平、战角度，可以分为平时装备维修保障效能评估研究和战时装备维修保障效能评估研究；从修理级别的角度，可以分为基层级装备维修保障效能评估研究和基地级装备维修保障效能评估研究；从保障对象的角度，可以分为装甲装备维修保障效能评估研究、通信装备维修保障效能评估研究、车辆装备维修保障效能评估研究、导弹装备维修保障效能评估研究等；从评估方法［４－６］的角度可以分为基于多指标综合评定法［７］的装备维修保障效能评估研究、基于仿真法的装备维修保障效能评估研究、基于解析法的装备维修保障效能评估研究、基于智能算法的装备维修保障效能评估研究等

装备维修保障资源配置文献分析与内容综述

关于“装备维修保障资源”的界定，2011版《军语》综合国军标及有关界定，从系统角度出发对装备维修保障资源进行了精准权威的定义，即“可用于维修保障的人力、物力、财力、信息等资源的统称”

“装备维修保障资源配置”是指为完成装备维修保障任务，对可用于装备维修保障的人力、物力、财力、信息等资源的统筹协调、布局安排、组合设置。

“规定时间内、完成规定保障任务、实现最佳保障效能的最少保障资源组合”定义为一个最小维修单元