舰船综合保障体系综述

2020-06-03孙光甦原宗关静

中国舰船研究 2020年1期

孙光甦，原宗，关静

中国舰船研究设计中心，湖北武汉 430064

0 引言

舰船综合保障是指在舰船的全寿期内，为满足总体战备完好性要求，降低全寿期费用，综合考虑装备的保障问题，在研制阶段，确定可靠性、维修性、保障性、测试性和环境适应性等保障特性要求，进行保障特性设计，规划并研制保障资源，建立保障系统；在服役阶段，跟踪舰船装备技术状态，确定舰船修理需求，进行在航临抢修支援和等级修理设计，及时提供舰船装备所需保障的一系列管理和技术活动[1-2]。

近年来，随着大批采用全新设计理念、先进信息化技术、新材料及新工艺的海军新型舰船陆续服役，其装备数量、复杂程度、技术难度都大幅提升，同时，在规定的任务模式下，舰船装备的运行强度和维修保障需求也显著提高，传统的保障系统和模式已明显不能适应当前或未来新型舰船装备发展的需要。为此，迫切需要深入研究新型舰船装备的保障需求与特点，在装备研制阶段即开展保障特性与主装备技战术特性的同步设计与综合权衡优化，以便更好地将装备保障资源研制与主装备研制有效融合[3]，在装备研制过程中同步规划保障资源的基础上，研究装备保障费用的产生规律，降低舰船装备全寿期的经费投入[4]；通过深入开展装备综合保障工作，实现精确化的保障资源配置、自动化的状态检测和故障诊断、信息化的保障管理和指挥、智能化的保障评估和辅助决策，从源头促进舰员自主保障能力和基地级维修能力的提升，进一步促进新型舰船交付后保障能力的同步形成和舰船战斗力的高效保持。

1 国内外舰船综合保障发展现状

美国国防部在1964 年颁布的DoDD4100.35《系统和设备综合后勤保障研制》中，首次提出了“综合后勤保障”（Integrated Logistics Support，ILS）的概念；1983 年，在美国国防部修订颁布的DoDD5000.39《系统与设备综合后勤保障的采办和管理》中规定，保障性应与装备的其他性能、进度和费用同等对待，从装备寿命周期一开始就需开展综合后勤保障工作，以达到保障性要求；1996 年，美国国防部在颁布的DoDD5000.1《国防采办》中提出了“采办后勤”（Acquisition Logistics）的概念，突出强调了保障性分析、保障方案、保障数据和保障资源等概念，并将质量、可靠性、维修性、可用性等设计特性作为工程设计的重要内容；1997 年，美国国防部颁布了MIL-HDBK-502《采办后勤》，代替1983 年颁布的MIL-STD-1388-1A《后勤保障分析》，明确了保障性是性能要求的一部分，保障性分析是系统工程过程不可缺少的一部分；2003 年，在美国国防部颁布的最新版本5000 系列采办条例中，将保障性和持续保障作为武器系统性能的关键要素[5]。经过几十年的探索和实践应用，美军已经形成了一套完整、科学的舰船装备综合保障管理方法，将使用阶段的保障要求融入到装备设计过程中，同步进行保障设计与装备设计，并根据实践不断修改和完善[6]。美军装备并行设计流程如图1 所示。

美军提出的ILS 技术与方法不仅在其装备保障过程中发挥了巨大的作用，也对其他国家的装备保障产生了重大影响。1993 年，英国国防部颁发了《在采购过程中应用综合后勤保障的政策》文件，对国防部的ILS 目标做出了明确的规定；1996 年，英国国防部参照美军标MIL-STD-1388-1A[7]和MIL-STD-1388-2B[8]，制定了DEF STAN 00-60《综合后勤保障》国防标准[9]。

图 1 美军装备并行设计流程Fig. 1 Parallel design process for US military equipment

为了满足舰船的综合保障需求，在节约全寿期保障费用的同时，减轻舰员和保障人员的工作负荷，美军将传统的计划维修向基于状态的维修进行转变，战备状态测试系统（Operation Readiness Test System，ORTS）、综合状态评估系统（Integrated Condition Assessment System，ICAS）等保障系统由此产生。其中：ORTS 作为“宙斯盾”作战系统的重要组成部分，是以测试性、故障诊断技术为基础，集状态检测、状态影响评价、故障处置引导于一体；ICAS能够监控和评估舰上船机电装备的运行状态、预测装备的运行趋势和使用寿命，为装备使用和维修人员提供维修决策支持。这些保障系统在美军舰船上的普遍应用，为舰船装备基于状态的维修提供了有效支撑，有力保障了舰船的战备完好性[10]。美军在规划和构建综合保障体系时强调，需对各个相关保障要素进行综合考虑和协调，以及对多个保障系统、多项保障技术进行集成和综合应用，美军很好地结合了军内维修保障和军民融合维修保障2 种模式的优点，最大限度地适应了现代化海军舰船装备维修保障的发展方向[11]，尤其在经历了海湾战争、阿富汗战争、伊拉克战争等实战检验后，其维修保障体制更加完善。

相比之下，俄罗斯海军的舰船装备保障工作则因国家整体情况的变化而一直处于变动之中。前苏联的舰船装备保障方式是在舰船研制过程中并行开展修理设计，其设计内容包括：编制修理要求、修理计划、修理方案、装备技术状态报告、各类消耗清单、修理设计相关的图纸等，修理设计与舰船设计一样，从用户提要求，到工业部门负责设计，再到按规范验收交付，都有明确的流程、完整的标准和规范，其范围覆盖舰船的全寿命周期。早在20 世纪70 年代中期，前苏联就提出了按参数监控的视情维修、按可靠性水平监控的视情维修和定时维修3 种方式。其中，按参数监控的视情维修与美军的视情维修相当，而按可靠性水平监控的视情维修，实际上就是美军的状态监控方式。苏联解体后，俄罗斯海军一直采用计划预防性检查和修理制度[12]。

我国装备综合保障的研究和实践从20 世纪80 年代引入美军ILS 的概念开始，90 年代颁布了一系列国家军用标准，初步建立了国内装备综合保障军用标准体系[13]。随着各方对舰船综合保障工作的重视及认识的日益深入，工作体系也逐步成熟和完善，现阶段舰船综合保障工作主要包括3 个方面：

1）在舰船设计阶段将综合保障要求纳入舰船研制总要求，开展可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性等保障特性设计工作，对相关指标进行预计、分配、检查，并针对部分关键装备开展可靠性试验等验证工作；

2）与保障特性设计工作同步开展保障资源规划和保障系统设计工作，包括完工文件、等级修理文件、交互式电子手册等技术资料的编制，备件与供应品配置，综合保障管理、状态监测与健康管理、技术资料数字化管理等一系列信息化保障系统开发；

3）在舰船服役阶段开展技术保障工作，包括在航保障、等级修理、器材供应、人员培训、远程技术支援等。

2 舰船装备综合保障体系分析

舰船装备综合保障贯穿于舰船的论证、设计、研制、服役、退役的全寿命周期。为实现舰船的战备完好性和持续作战能力要求，在设计装备时需将装备本身设计得容易保障，研制装备时需统筹规划好装备所需的保障资源，装备服役后需满足其使用和维修保障需求。

舰船装备综合保障是典型的复杂系统工程，既需要高强度的技术活动，又要开展具有高度系统性、综合性和复杂性的管理工作，两者紧密结合在一起，不可分割[14]。因此，舰船综合保障体系应涵盖技术体系和工作体系两方面。

2.1 技术体系

根据当前舰船设计研制和服役中综合保障工作现状，结合舰船装备保障的实际需求，舰船综合保障技术体系应包括3 个方面，如图2 所示。

图 2 舰船综合保障技术体系Fig. 2 The integrated logistics support technical system for ship

1）保障特性设计技术。

主要指舰船装备研制过程中的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性的设计、分析与试验验证技术，即在研制阶段，以提高可靠性、减少维修难度、降低保障需求、提升测试能力等为目标，将装备保障特性设计与其性能总体设计相融合，使其互相影响，实现保障特性与装备性能的综合优化，从根本上提高装备的保障特性水平，简化服役后的使用和维修保障需求，确保舰船装备保障工作便捷。

在舰船保障特性设计技术中，可靠性、维修性和保障性设计分析技术研究在舰船装备研制过程中起步较早，如可靠性建模与仿真技术，虚拟维修设计与验证技术，保障性分析、保障性资源规划、保障方案生成技术等，工程化应用相对成熟；起步相对较晚的测试性、安全性和环境适应性设计分析技术，随着装备使用需求的日益提升，也在不断的深化研究中探索能有效提升舰船装备可用性的新途径[15]；而现阶段的难点主要集中于如何结合舰船装备的特点，从总体层面进行可靠性等保障特性试验规划，从系统和设备层面深入研究不同类型装备的保障特性试验与评估技术，进而量化提升装备的各保障特性指标，为装备保障特性与技战术特性的一体化设计奠定基础。

2）保障系统设计技术。

主要基于信息化为主导的联合作战体系，形成一系列保障系统设计技术，包括：

（1）保障系统顶层设计技术，通过对保障系统的体系结构和系统运行模式进行分析研究来构建保障系统；

（2）综合保障管理系统研制技术，实现器材、物资等保障资源状态的全程可视化和装备保障信息集成管理，使装备保障全程可追溯、全寿期保障费用可控；

（3）以完工文件、舰员级和基地级修理技术文件等为载体的技术资料研制技术，为科学化、规范化、标准化开展装备保障工作提供重要理论依据和指导；

（4）故障预测与健康管理（PHM）技术，通过在线监测或定期点检的方式实现对装备状态的全程把控，通过监测数据跟踪装备劣化趋势，实时掌握装备的保障需求，及时提供状态评估、故障诊断、辅助决策等技术支持，为合理确定维修时机和范围提供技术输入；

（5）数字化训练技术，以虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术为基础的虚拟训练作为实装训练的补充，提升舰员自主组织训练实施、考核的能力。

在保障系统设计技术中，舰船保障系统顶层设计需考虑各型舰船全寿期内的使用与维修需求，内容庞杂。目前，对其体系结构和运行模式尚未形成完整、系统性的分析结果。相比之下，综合保障管理系统研制、技术资料研制、预测与健康管理等技术则较为成熟，其中，综合保障管理系统和技术资料研制技术已普遍应用于各型舰船装备的研制中，而随着舰船装备由预防性维修（计划修理）逐步向基于状态的视情维修的转变，预测与健康管理技术的应用前景也十分广阔。此外，新型装备智能化水平的迅速提升，也对舰员的使用与自主维修能力提出了更高的要求，如何结合舰员现有培训机制，合理规划、应用VR/AR等虚拟训练技术来有效提升舰员能力，也是目前亟需解决的问题。

3）使用与维修保障技术。

为满足舰船装备的使用和维修保障需求、提高舰船装备的基地级修理能力和战场抢修能力、确保装备操作使用正确、故障隐患得到及时排查、故障得到及时修复、退役后合理处置，需形成一系列使用与维修保障技术。其中，等级修理保障技术经过多年各型舰船等级修理的工程化应用实践，已较为成熟；使用与维修保障设备研制技术则需随着舰船装备的研制和改进升级而不断更新；远程保障支援技术、使用与维修保障数据管理技术虽起步较晚，但近年来随着大数据等技术的迅速发展，相关应用研究也日益深入。由于我国第一代舰船已基本处于退役阶段，相关退役评估分析、封存方法等退役处置技术经过实践已较为成熟，但随着拥有先进工艺技术的新一代舰船的入役，其退役处置技术仍处于不断发展和完善之中。

2.2 工作体系

舰船综合保障工作需要规范化、精确化的工作流程作为保证[16]，在舰船全寿期内，用户、总体、系统和设备单位应在其设计、建造和服役阶段分别考虑舰船装备保障的相关问题，对应开展相关工作，如图3 所示。

1）舰船设计阶段。

通过一系列设计措施使舰船装备具有良好的保障特性。用户提出保障需求，总体单位根据该需求进行全舰装备全寿期保障规划，制定总体保障特性设计工作计划，开展全舰保障系统设计，同时自上而下分解总体可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等保障特性设计指标，提出相关设计要求，进行过程检查和问题协调；系统和设备单位由下至上开展保障特性设计，落实设计指标和有关设计要求。保障特性设计与总体设计类似，是一个不断迭代与改进的过程，通过各级分工协作、多轮协调，最终达到综合权衡后的保障特性的最优方案。用户在该阶段进行过程监督、控制工作进度和质量。

图 3 舰船综合保障工作体系Fig. 3 The integrated logistics support working system for ship

2）舰船建造及试验阶段。

总体单位统筹考虑舰船装备所需的保障资源并进行保障系统研制，以便在舰船交付后同步形成保障能力。系统和设备单位在研制装备使用和维修保障所需的各种保障资源时，需结合型号特点和研制进度，有针对性地进行装备保障性分析，在舰员级操作使用及维修、基地级维修保障等方面进行工作规划，确保舰船交付后，相关人员开展装备保障工作时有据可依。用户在该阶段进行过程监督的同时，通过仿真、评估、试验等手段验证装备保障特性设计成果是否达到既定要求。

3）舰船服役阶段。

总体、系统和设备单位开展装备保障工程设计及实施工作，即基于装备状态，及时开展保持或恢复装备战术技术性能的一系列技术活动，包括等级修理、临时修理、器材供应、修理质量控制管理、退役保障等，同时根据用户需求，提供在航保障和重大任务保障。在保障工程实施过程中，应注重装备使用中暴露的质量问题信息和装备维修保障过程的信息收集与再利用，一方面为装备后续保障提供借鉴和指导，另一方面根据用户使用和维修保障信息的反馈，逐步形成不断优化设计的良性循环机制[17]。