装备维修保障资源优化配置研究综述∗

（火箭军工程大学 西安 710025）

1 引言

进入新世纪以来，随着国际环境日趋复杂多变和高精尖技术的迅猛发展，推动国防科技创新发展既面临重大历史机遇，也面临前所未有的挑战，在习主席强军思想的指引下，全军部队大抓实战化训练，始终以“召之即来、来之能战、战之必胜”的信念来履行使命担当，做到枕戈待旦、箭在弦上，确保一声令下，能够不辱使命；现代战争是体系作战，战争预警时间短，作战流程复杂，参战装备数量规模增大，装备维修保障形势愈加严峻，平时的战备保障和战时的作战保障是确保战争胜利的关键，在最短的时间内，科学高效地优化配置装备维修保障资源，完成装备维修保障工作，在部队实施机动作战或部署时，能够快速转换状态，使装备维修保障活动与作战行动同步或先期展开，对于恢复、保持和提升部队的作战能力具有重大的军事意义。

2 维修保障资源优化配置研究现状

维修保障资源包括维修保障所需的物力、时间、人力、经费和信息等因素，维修保障资源的合理优化配置既是影响装备全寿命周期费用的重要因素，也是影响部队战备完好性和提高部队战斗力的关键因素，根据维修资源的定义，国内外对维修资源优化的研究主要包括以下几个方面。

2.1 维修备件的优化

国内外对备件的研究较多，美军对备件的筹、供、储等方面的研究比较深入，基本形成了比较完善的体系，备件是美军维修保障资源的第九类，其费用占保障资源的80%～90%。美军对于备件配置的研究可以分为三个阶段：第一个阶段，主要是20世纪60年代末和70年代，制定了一系列的备件通用规范，形成了比较完整的程序和方法；第二个阶段，主要进行了一系列备件配置优化，从1979年开始，美国国会要求国防部在预算中提供所用资金与装备战备完好性的关系，并促使各军种相继制定了一套度量战备完好性的方法，1981年，美海军提出将使用可用度作为度量战备完好性要求配置备件，1989年又改称为按照战备完好性要求进行备件配置［1］；第三个阶段，进入90年代以来，面对国际军事形势和国防开支的下降，美军方采取多种改革措施，提出以备件现代化战略达到军队武器装备的现代化。其目标是以合理的备件策略，科学地利用备件预算，以较低的维修保障费用，保持武器系统的技术先进性和可靠性。

国内对备件的优化配置研究大都利用建模仿真、数学分析、优化理论等对各自业务方面备件的存储、分派、调配等进行运用，大部分方法局限性、专用性较强，通用性较差，适用范围较窄。吕春喜［2］分析了备件动态库存管理方法，建立了备件品种的评价体系和指标模型，给出了满足最佳服务的备件存储定额的确定方法，建立了备件的采购模型。曹继平［3］依据两级备件保障系统的综合分类原则，构建了备件存储的定量分析模型，提出了一种基于两级备件保障系统的存储策略，给出了不同存储级别中备件种类和数量的确定方法。胡起伟［4］从工龄更换维修策略入手，提出了考虑预防性维修的备件需求量模型，并基于离散算法对模型进行了求解，一定程度地克服了传统的计算方法在预防性维修工作中备件需求量的确定误差。谷玉波［5］针对维修实际需求，运用延迟时间理论，建立了基于成组检测的备件联合优化模型，从而优化了备件订购周期和备件库存的配置。

2.2 维修时间的优化

预防性维修中维修周期的确定、维修过程中备件的等待时间以及损伤装备在各维修单元的等待时间都对整个维修过程的效率和装备的可靠性有影响作用。Nakagama［6］对预防性维修条件下的平均间隔期进行了研究，并提出了预防维修周期计划的安排问题。Fisher［7］针对失效时间的分布函数不同，系统地进行了维修周期的计算。徐廷学［8］以最小费用和最大可用度为目标，采用蒙特卡罗仿真模型，通过维修周期的多目标模糊决策，建立了基于RCM的维修周期决策模型，在平衡了费用和可用度关系的基础上给出了装备部件的预防性维修周期，但在确定模糊集因子的时候采用专家打分具有一定的主观性和不确定性。张波［9］基于排队理论对维修过程的排队结构进行了分析，建立了维修保障单元数量和损伤装备修复服务时间的关系模型，缩短了故障装备在修时间。李欣玥［10］针对装备每个部件不同的维修间隔期，采用更新过程和再生过程理论，基于费用模型、风险模型和可用度模型，建立了系统维修周期的综合优化模型算法，从而避免了以往靠主观决策和经验判断定性组合维修间隔期而造成维修资源浪费和产生风险。韩玉成［11］提出了基于日历时间和使用时间的二维预防性维修，建立了有限使用期的二维不完全预防性维修费用模型，确定了在有限使用期下二维不完全预防性维修间隔期。

2.3 维修人力的优化

维修人员是维修过程的主体，是唯一具有能动性的因素，是衔接其他各类维修资源的连接点，具有较大的自由度，维修人员的配置在维修过程中发挥的作用也越来越显得重要。谷玉波［12］通过将维修任务划分为具体的维修工序流程，运用集合论的理论对每一工序进行保障资源需求分析，建立了维修人员的预测模型，有效减少了维修人员的冗余。杨光辉［13］针对指控系统故障规律的随机性，运用排队论和随机过程理论的方法，建立了人员需求模型，较精确的计算出了维修任务对维修人员的数量需求。王雷［14］运用维修周期理论分析维修任务流程及时效性，结合维修人员数量与维修时间的关系，建立了人员优化配置模型，给出了战时数字化部队人力资源配置的一种新方法。侯莉莉［15］对既定的船舶大修维修顺序，根据维修人员数量，区别水平差异，构建人员能力矩阵，以维修任务为目标，运用遗传算法对维修人员分派策略进行了求解，优化了维修人员配置，缩短了船舶大修时间，减少了船舶维修费和停机损失费。孙文选［16］分析了修理工期与人力资源的关系，建立了“工期人员”模型，对维修单元的人员数量运用改进的蚁群算法进行了优化，确定了装备维修单元在规定时间内完成维修任务的最少人员配置。

2.4 维修经费的优化

随着现代化武器装备发展的自动化、复杂化、信息化、智能化，装备的研制、使用与维修保障费用却长期居高不下，装备经费分配不合理对装备的全寿命有重大影响。因此，合理分配装备寿命周期费用对提高装备的效费比和装备的作战性能具有重大意义。杨宇航［17］将维修费用与作战效能联系起来并建立了函数关系，提出了一种武器装备维修费用分配方法，并且开发了装备维修经费优化与管理辅助决策支持系统。刘鹏［18］根据装备寿命周期阶段对寿命周期费用进行分解，构建了装备寿命周期费用优化模型，从而控制了装备寿命周期费用，提高了费用效能。柳成彬［19］通过对舰船装备的维修费用与舰船系统效能之间的函数关系，建立了以效能最大为目标的费用优化模型，给出了维修费用在单个舰船装备中的一种分配方法。

2.5 维修决策的优化

维修决策优化的最终目的就是要综合考量各类维修保障资源进行合理适时配置，使综合效益达到最优。近年来，国内外用的比较多的方法有：概率统计和随机过程建模方法［20］，蒙特卡罗仿真［21～22］，不确定理论法［23］，网络分析法［24～25］，智能优化算法［26～27］等。这些维修资源优化方法，多数针对单一的维修资源要素，并且只采取一种维修方式（如更换）后就能使系统“修复如新”，具体运用建模仿真、数学分析等方法对备件的储存分配、预防性维修周期的确定以及人力资源在各类维修活动中的配置进行研究，这些方法在各自领域的维修资源配置中，取得了较好的效果，达到了资源优化配置的目的。但是，这些方法，有的模型比较复杂，针对性强，有的考虑因素比较理想局限，与维修工作实际差距较大，实施起来比较困难。

3 维修保障资源优化配置的特点

从国内外武器装备维修保障资源优化配置技术的研究与应用现状来看，目前装备维修资源优化配置工作正在向体系化、集成化、实战化方向发展，并呈现出以下三个特点。

3.1 研究由单一化研究向体系化研究迈进

在以往的资源优化配置研究过程中，大多数研究内容目标单一性较强，整体性不足，“以点代面、以偏概全”的现象较为突出，近年来，越来越多的学者开始针对资源优化配置体系结构进行整体研究，能够综合考虑系统动态变化的相关因素，并且能对武器装备全寿命周期进行权衡，所建立的数学模型相互之间的承接关系和模型通用性也越来越强。

3.2 平时战备训练条件下维修资源优化配置

平时战备保障条件下，装备维修保障资源的优化配置主要根据费用、时间和效能等指标，综合运用模拟技术、数学规划、排队论、网络分析、概率论与数理统计、计算机仿真法、数据包络法、不确定性理论方法、企业资源规划法、智能优化方法和多元复合算法等系统工程和运筹学的分析优化技术来解决装备的各种资源保障问题，在维修备件的存储优化、维修器材预测供应、维修设备配套、维修人员配备、运输路径选择、修理机构设置等方面优化维修保障资源，目前国内学者的研究成果都不同程度地给出了保障资源配置决策方法。

3.3 实战化演练和战时维修资源优化配置

随着实战化训练和战时装备故障频率和损伤程度加大，现有的维修保障体制，增加了维修保障资源发生冲突的可能性。不同的维修任务间，或在相同的维修任务中不同的维修活动间出现了同一维修保障资源在时间节点上重叠或短缺，先前配置的资源过剩的现象也比较突出。因此，维修保障资源的冲突消解和优化调度是解决这些问题的重要途径。如为了解决协同维修过程中多任务方式下的维修资源冲突问题，基于竞争——协商模型兼顾全局利益的维修资源协调方法，可以消除维修任务间的资源冲突，并相互平衡各维修任务的利益；运用可拓推理和多智能体系统可以解决多个个体之间的资源冲突消解；维修资源柔性分配模型，可以有效配置修理分队的人员和设备；运用应急管理和调度技术，能够实现战时维修资源的优化调配。

4 维修保障资源优化配置的发展趋势

装备维修保障资源优化配置是一个非常复杂的过程，当前维修保障资源优化配置的方法和理论很多，涉及的学科理论囊括系统决策理论、运筹学、工程经济学、可靠性工程学等。本文在以上分析的基础上认为，维修保障资源优化今后的发展方向应当包括以下几个方面。

4.1 基于军民融合的维修资源优化理论与军事实践相结合

维修保障资源优化是一项非常复杂的课题，内容非常丰富，但目前军用维修保障资源由于涉及到军队体制编制、军用物资储备、国家战略布局等因素影响，相对于民用维修保障资源发展过于靠后，军民融合深度不够，因此，必须加强基于军民融合维修保障资源优化理论研究，把理论和具体实际结合起来，使现实保障条件与维修保障资源优化理论相匹配，才能在军事实践活动中不断深入，从而使装备维修保障资源优化理论得到不断的发展。

4.2 基于智能化的维修保障资源优化配置

复杂系统维修资源配置的智能化无疑是当前和今后非常有潜力的发展方向，目前许多维修资源优化配置方法的应用率不高，效果不够明显，应用中具体操作性不好，优化的理论和成果只有少数的专家型人员才能具体实施。因此，维修资源优化理论的智能化、软件化无疑增加了实施具体维修操作人员的参与度，对提升维修资源配置的最终效果具有不可估量的作用。

4.3 基于规范化案例的维修资源优化配置

现有成熟的维修保障资源配置大多包括了专家经验、实际数据以及理论分析的结合，而要想要使这些历史数据得到充分有效的应用，对维修资源优化的方案、记录等进行规范化处理是提高案例使用率的前提，如人工智能领域发展出新的分支——基于案例的推理技术，可通过对以往决策案例的推理获取知识，用于指导以后的资源配置决策。

5 结语

装备维修保障资源优化配置方法为武器装备维修保障器材、备件、设施、设备订购储备以及作战训练调配提供方法支持，为提前、及时、快速地形成装备维修保障能力提供技术支持，是提高装备维修保障能力的有效途径。文章对近年来国内外武器装备维修保障资源优化配置研究现状进行了详细分析，总结了维修保障资源优化配置的特点，对装备维修保障资源优化配置下一步的发展方向进行了展望，为后续开展装备维修保障资源优化配置研究提供了借鉴和参考。