面向任务的装备维修保障力量解聚方法*

韩震，卢昱，古平，陈立云

（军械工程学院，石家庄050003）

面向任务的装备维修保障力量解聚方法*

韩震，卢昱，古平，陈立云

（军械工程学院，石家庄050003）

针对传统的装备维修保障力量派遣模糊、效率低下等问题，以受损装备为研究对象，以装备受损部位与维修专业之间的关系矩阵、修复受损装备时限为研究内容，以快速、精确派遣维修保障力量为研究目的，建立了面向任务的装备维修保障力量解聚模型。最后，重点分析并实例应用了装备维修保障力量解聚方法。

维修保障力量，解聚方法，受损装备，关系矩阵

0 引言

随着信息化装备保障的日益推进，传统的装备维修保障力量派遣模糊、效率低下等问题日益突出，致使其不能有效满足信息化战争对其的需求［1］。而解聚作为一门新兴的从宏观到微观的分析方法，其思想已用于分析并指导产业生产系统、企业管理系统、食物链系统、数理统计以及装备保障指控系统等，都取得了不同程度的作用效果，并且在科学技术的推动下其优势日益明显。故本文提出采用解聚思想，在对维修保障任务进行抽象提炼的基础上，按照“通用化、系列化、标准化”的要求划分维修保障力量，快速确定所需派遣的装备维修保障力量类型与数量，为装备保障现场指挥员快速制定维修保障力量派遣方案提供一定程度的辅助支持。

1 解聚方法的介绍

解聚（Disaggregation）研究的是同一研究对象下不同粒度（不同分辨率）模型之间相互映射转换的问题［2-3］，具体是指将粗粒度模型映射为细粒度模型，并保持粗细粒度（高低分辨率）模型之间一致性的过程。

解聚方法分为真解聚与伪（部分）解聚方法两大类［4］。而装备保障力量解聚是需要实现粗粒度到细粒度的映射转换，并最终获得全部细粒度的维修保障力量实体，故其属于真解聚。

从功能角度看，解聚过程是指根据具体任务抽象出所需实现的任务功能的过程，而任务功能大致可以划分为总功能、复合功能以及基本功能等3类功能［5］。故装备维修力量解聚的基本过程如图1所示。

图1 装备保障力量解聚的基本过程

如图1所示，首先根据上级下达的保障指令抽取出装备保障任务，抽象出所需实现的装备保障总功能；其次采用自顶向下的方式逐层解聚，把总功能映射为若干个复合功能，再向下继续解聚，最后得到一个个的基本功能。其中，复合功能层具有双重特征：对于总功能层而言，它是解聚后的功能层，具有细粒度特征；但对于基本功能层，它具有粗粒度特征。

针对不同层级的态势图图标显示而言，战略（战役）态势图上的一个图标可能表示一个维修保障系统（其处于复合功能层），而它在战役（战术）态势图上显示时则需要解聚成具有详细意义的图标，这些军标图标即代表着一个个具体的维修保障力量（其处于基本功能层）。

2 装备维修保障力量解聚过程

装备维修保障力量解聚过程，主要是指其功能层面的解聚过程，首先根据维修保障任务抽象出所需具备的维修功能，其次按照功能树的思想从上往下依次解聚成复合功能，最后全部解聚成基本功能这一整个过程。它是人们从抽象的宏观层面逐渐深入到具体的微观层面，不断了解、分析、推理以及总结得到事物本质的过程。

2.1 解聚层次介绍

装备维修保障力量解聚过程，从其功能角度可以分为总功能层、复合功能层以及基本功能层等3个层次。

①总功能层。一般是指由装备维修保障任务抽象提炼出的一个或若干个维修总功能实体组合形成的顶层功能层。

②复合功能层。一般是指由若干个基本功能实体按某种关系有机组合形成的中间功能层，其实总功能层中的维修总功能也是一种特殊的复合功能。

③基本功能层。一般是指由许多不可再分解或者不宜再分解的子功能有机融合而形成的最低功能层，通过检验这些子功能能及时地知道解聚过程的结束与否。

虽然上述3层次都是由相应的实体有机搭建而成，但各层模型所提供的信息差异却很大：从数量角度看，3层模型所提供的信息量大小不同，对于同一解聚模型，细粒度模型所提供的信息量要大于粗粒度模型所提供的信息量，即基本功能层的信息量大于总功能层的信息量；从质量角度看，不同粒度模型所提供信息的误差大小和信息的价值是不同的，对于基本功能层，虽然其提供的信息误差较大，但是在具体指导实施维修保障方面其所提供的价值却是巨大的。

2.2 解聚过程表示

表现形式上，装备维修保障力量解聚过程可以以功能树表示其解聚过程中的上下层次关系，以函数关系式表示其层次内部实体之间逻辑关系。

按照功能树的表示形式，图1中A可表示顶点，A1，A2，A3可分别表示为中间节点，a11～13，a21～24，a31～32可分别表示为末端节点。则图1用功能树的形式表示为图2所示，其功能树的基本图形描述为如表1所示［7］。

图2 基于功能树的解聚过程表示形式

表1 功能树的基本图形描述

按照函数关系式可以认为图1中A为顶层粗粒度模型中变量，其解聚函数可表示为：

式中A1，A2，A3是描述顶层粗粒度模型的中间层变量，其可分别用解聚函数表示为：

式中变量a11～13，a21～24，a31～32是底层细粒度模型中的实体表示形式。根据顶层、中间层以及底层变量之间的聚合关系，将式（2）～式（4）代入式（1）可得顶层变量A表达式为：

通过比较可以发现，式（5）比式（1）所包含更多的信息。当给粗粒度模型中变量A一个定值后，则可得到许多组满足式（1）～式（4）中细粒度变量a11～13，a21～24，a31～32的值。但根据具体情况，最后可以得到一组最符合实际情况的细粒度变量值。

2.3 解聚求解过程

解聚求解过程主要是指针对具体维修保障任务，将维修总功能实体解聚成维修保障力量实体以及确定每一类实体数量等一系列过程。

为了清晰、明了地表述解聚的求解过程，现以抢修保障力量参与维修保障任务为例加以说明。战时，抢修保障力量接到上级下达的抢修指令后，抽象出抢修任务并组织相关抢修保障力量，形成一个粗略的维修保障力量聚合体，机动前往指定地，在战术态势图上即一个大的军用图标（维修聚合体）机动前往故障装备处，根据故障装备受损情况解聚成各类维修保障力量，实施维修保障。其抢修保障力量工作流程如图2所示。

图3 抢修保障力量工作流程图

图3中，当抢修聚合体机动到受损装备处时，根据受损装备的具体情况，将维修聚合体解聚为检查维修力量、诊断维修力量、评估维修力量以及修理保障力量等，末端解聚成一个个的保障组，如检查组、诊断组、评估组、分解组、更换组以及测试组。其维修聚合体基本解聚示意图如图4所示。注：保障组是指能够独立完成维修保障任务的最小维修资源的有机组合，是最小的装备维修保障力量单位，是进行保障力量编组的最小编成模块。

图4 维修聚合体基本解聚示意图

受损装备的检查情况以及诊断信息一同作为评估维修力量的评估依据，并由此而基本判断装备受损的受损部位以及受损程度，进而可以基本判定是否可修理：若不能维修则向上级装备保障机构申请加强维修保障力量；若能维修则针对受损装备的受损情况，将维修保障力量（聚合类）解聚成分解组、更换组以及测试组等。其中分解组的主要任务是完成受损装备的拆卸以及将受损部位分解为一个个可以直接修理的单元，更换组主要是完成装备受损器件和材料的更换，而测试组的主要任务是测试更换后受损装备性能是否恢复到预期效果。其维修任务（由受损装备所产生）与所需维修保障力量专业之间的属性映射关系可以通过图5表示。

图5 维修任务与维修专业之间的属性映射关系

图5中，维修任务与所需维修专业之间是相互对应的，这种对应关系并不是杂乱无章的，而是按照某种逻辑关系层次映射的，通过这种映射关系可以初步实现维修任务—所需维修专业由定性化描述向定量化分析转变。

为了进一步反映装备受损部位与维修专业之间的映射关系，建立了两者之间的关系矩阵，从而可以快速明了地知道维修过程中所需派遣的维修保障力量类型，其关系矩阵如表2所示。

表2 装备受损部位与维修专业的关系矩阵

通过表2，可以确定维修过程中所需动用的维修保障力量类型，并且可将所有维修专业形成了一个维修专业集合，该集合覆盖了作战装备所有部位的维修需求，即作战装备受损部位产生的任意维修任务都能够在维修专业集合中得到满足。

通过表2可以确定受损装备所需的维修专业编成结构，即可以确定维修保障力量（聚合类）所需解聚成的维修类型，下一步可以按照修复受损装备的时限进而确定针对具体任务各类维修保障力量所需派遣的数量，即维修保障力量（聚合类）所需解聚成各类维修专业下的维修保障力量数量。

①将聚合类维修保障力量分为检查类、诊断类、评估类以及修理类等四大类保障力量。

②检查类、诊断类以及评估类保障力量按照能单独完成相应保障任务所需的最少资源各自分解出检查组、诊断组以及评估组，各类保障力量先抽调出一组参与保障任务。

③判断检查组、诊断组以及评估组能否在规定的时间T1（比如10 min）内完成任务，若不能则增加相应保障力量的组数；若能按时完成保障任务则转入步骤④。

④根据上述检查、诊断以及评估结果，按照所需维修专业划分修理类保障力量形成诸如分解组、更换组以及测试组等种类的维修组，并且各类维修组分别抽调出一组参与修理。

⑤通过测试组检测装备性能的恢复情况，从而判断在规定的时间T2（若总的修理时限为T，则T2=T-T1）内是否完成了修理任务，若未完成任务则增加相应类别的维修组，直至能在规定的总时间T内完成任务。

⑥修理结束，向上级维修保障指挥机构报告修理情况。

其他类别的受损装备按照上述相似步骤参与维修保障，现场指挥员也能把聚合类维修保障力量快速地解聚成所需类别与数量的维修保障力量，也就都能在限定的时间内完成指定的任务。

3 应用案例

选取某次演习中抢修分队执行其中一次维修保障任务为例，分析其中的解聚过程。抢修分队接到维修指令后，迅速组织保障保障力量，组成一个聚合级维修保障力量机动前往装备受损地，到达目的地后，查看发现某型轮式自行火炮、履带式自行高炮、履带式自行火炮各一台装备需要抢修，而这3台武器装备对作战的影响系数分别为0.2，0.5，0.3，按照对作战的贡献情况确定依次抢修履带式自行高炮、履带式自行火炮以及轮式自行火炮，因3台武器装备抢修过程基本相似且抢修时间都为30 min，故下面以抢修履带式自行高炮为例加以分析。

根据履带式自行高炮上报的受损情况以及现场观察情况，结合表2中装备受损部位与维修专业的关系矩阵，将聚合级维修保障力量划分为检查类、诊断类、评估类以及修理类等4类维修保障力量。

①根据独立完成保障任务所需的最少资源，将上述检查类、诊断类以及评估类维修保障力量各自分解出若干个检查组、诊断组以及评估组。

②根据检查、诊断以及评估这整个过程的要求时限为5 min～7 min，而平时一组检查组、诊断组以及评估组协调保障履带式自行高炮所共用时间是10 min～13 min，二组检查组、诊断组以及评估组协调保障履带式自行高炮所共用时间是3 min～4 min，故适当增减检查组、诊断组以及评估组的组数，使其组数尽量少的同时也能在规定的时限内完成指定任务，最终确定抽取二组检查组、一组诊断组以及一组评估组参与保障，其协调作业所共用时间为6 min。

③由于抢修履带式自行高炮总的时间为30 min，则参与修理的保障力量时限为24 min。根据上述检查、诊断以及评估的结果，可以确定履带式自行高炮的电子系统中5个电路处于轻损状态，根据战时抢修时间的紧迫性，一般采取换件修理方式。将修理类保障力量解聚成电路修理类保障力量与其他等两类维修保障力量，再进一步将电路修理类保障力量划分为若干个电路分解组、器件更换组以及电路测试组等。

⑤根据平时训练修理上述5个轻损电路的时限情况与维修保障任务的时限情况，可以基本确定参与抢修电路所需派遣的组数：1组电路分解组、2组器件更换组以及1组电路测试组，故抽取相应的组数参与抢修，其在21 min时完成了对5个损坏电路的换件修理。

⑥抢修任务完成，上报修理情况。

上述基于维修任务的解聚过程通过功能树的形式可表示为图6所示。

采用上述相似的步骤，现场指挥员也能针对抢修履带式自行火炮以及轮式自行火炮的受损情况，迅速地将聚合级维修保障力量解聚成所需类别与数量的维修保障力量。

4 结束语

本文提出了面向任务的装备维修保障力量解聚模型，以受损装备的维修任务为出发点，以解聚的3个功能层次和解聚过程的表示形式为着力点，以装备受损部位与维修专业的关系矩阵，修复受损装备的时限为落脚点，重点分析了装备维修保障力量类型与数量的求解过程，一定程度上为装备维修保障现场指挥员快速地制定维修保障方案，高效地落实维修保障任务提供了辅助支撑作用。

图6 基于维修任务的解聚过程表示形式

［1］谢晴，陆凡.高技术武器装备维修保障力量建设探析［J］.炮兵学院学报，2012，134（1）：56-58.

［2］Natrajan A，Nguyen-Tuong A.To Disaggregate or Not to Disaggregate，that is not the Question［R］.CS-95-18.Department of Computer Science，University of Virginia，2002.

［3］Natrajan A.，Reynolds P F，Srinivasan S.MRE:A Flexible Approach to Multi-Resolution Modeling［J］.Parallel and Distributed Simulation，2001.

［4］杨立功，郭齐胜.聚合级实体仿真中的若干关键问题分析［J］.系统仿真学报，2006，18（2）：373-377.

［5］Hirtz J，Stone R.A Functional Basis for Engineering Design: Reconciling and Evolving Previous Efforts［J］.Research in Engineering Design，2002，13（2）:65-82.

［6］Bargiela A，Pedryca W.Granular Computing:an Introduction［M］.Boston:Kluwer Academic Publishers，2002.

［7］刘晓平，唐益明.概念设计中基于扩展功能矩阵的功能求解方法［J］.计算机辅助设计与图形学学报，2007，19（12）:1610-1617.

Research on the Disaggregation Method of Equipment Maintenance Support Force Based on Missions

HAN Zhen，LU Yu，GU Ping，CHEN Li-yun
（Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003，China）

Aiming at these problems of dispatch fuzzy and efficiency low of the conventional equipment maintenance support force，the paper develops the disaggregation method of equipment maintenance support force based on missions.The method is that the damaged equipment to be the object of research，the relationship matrix between damaged parts and maintenance specialty and the time limit of repairing damaged equipment to be the content of research，the quick and precise dispatch maintenance support force to be the purpose of research.Finally，the paper analyzes and applies the disaggregation method.

maintenance support force，disaggregation process，damaged equipment，relationship matrix

E92

A

1002-0640（2015）02-0027-05

2013-12-19

2014-01-15

国家自然科学基金资助项目（60904071）

韩震（1986-），男，四川资阳人，博士研究生。研究方向：装备保障信息化。