智能化在武器装备保障中的应用与展望

蔡 杰，刘 涛，郭纪锋

(1.中国船舶集团有限公司第七一三研究所，河南 郑州 450015；2.中铁隧道局集团建设有限公司，广西 南宁 530000)

0 引言

近年来，随着科学技术的创新发展和武器装备的升级换代，武器装备的功能日益复杂，装备的使用与维修保障问题也越来越突出，世界各军事强国也逐步认识到装备保障在战争中的重要性[1]，认识到从某种程度上讲“打仗就是打保障”，由过去重装备向重保障转变，由保障好到好保障转变，由预防性保障到预测性保障转变。随着人工智能、大数据等新兴技术的迅猛发展为装备保障赋能，智能+保障为装备的保障性提高和保障能力建设产生了颠覆性的影响。本文以武器装备的智能化保障为研究对象，以新形势下保障的发展方向为牵引，以智能化技术为基础，以提高保障的时效性和精准度为目标，针对装备保障应用中存在的问题，开展武器装备智能化保障研究，为科学、高效、精准地满足一线部队保障需求，提高部队战斗力提供技术支持。

1 智能化保障概念

武器装备保障就是随着战争形势的变化，如何更好地满足武器装备需求、作战人员的需求，以提高部队战斗力。在新形势下，传统的被动式保障已经无法满足新时代装备的需要以及未来战争的需要。未来战场的保障需求涵盖全时智能感知、物资弹药精确调控、作战补给精准配送等综合保障总体要求。为逐步实现从“被动式保障”到“预防性保障”，最终实现“预测性保障”、“精准保障”的转变，在智能条件下装备保障的模式逐步朝向自主式保障、协同式保障、扁平化保障、系统化保障的方向发展[2]。具体体现在：实时状态监控与决策、弹药精准补给、备件及时供应、人员动态调配、协同作战等。智能化保障将一改传统保障模式人为参与过多的弊端，借助大数据、信息系统等新兴技术收集装备状态并科学、准确、智能的进行自主判断和合理决策，从而实现装备保障的及时化、精准化、系统化和全局化。

图1 智能化保障概念图Fig.1 Concept map of intelligent equipment support

2 国外智能化保障的发展现状

在高新技术不断发展的基础上，随着军事保障理念的不断进步，近年来世界各国在智能化保障方面不断深化研究并转化应用，越来越多的智能化保障装备、保障系统逐步应用并列装部队，整体呈现出保障装备无人化、保障伴随自主化和保障预测精准化的态势。

1）保障装备无人化

无人化的保障装备具备风险系数低、操作难度小、保障效能高等特点，最大限度的降低安全风险，满足“非接触零伤亡”需求。其中，美国防部研发了一种战场搜索救护机器人，能够怀抱士兵在崎岖不平的地带完成搜索和救护；美海军研发了能在水下对受困的潜艇艇员实施救援的无人潜航救生艇[3]。俄罗斯研制出“天王星−6”多功能无人排雷系统，可在战场进行扫雷行动；研制出的智能水下机器人用于探雷、猎雷、搜索和探测失事舰船等。法国“骑兵”轮式保障车可执行监视、扫雷、运输武器等任务。

2）保障伴随自主化

随着装备性能的不断提高，战机、舰艇等作战半径逐步延伸，在远离保障基地、保障资源的情况下，如何让装备持久保持战斗力是世界各国关注的焦点，并逐渐呈现出自主化伴随的特点。其中，美国应用3D 打印技术成功修复某型主战坦克的燃气涡轮和AV−8鹞式战机的鼻锥受损部位[4]。美陆军“破碎机”无人运输车能克服垄沟、树林等多地段环境并携带约3.6 t的装备对部队实施伴随保障。

3）保障预测精准化

面对战争要做到“针对性、计划性、目的性、超前性”，才能掌控战争主动权，占据战争优势地位。面对瞬息万变的战争形式，对其发展趋势进行精准预测则将对战争占据先机。2018 年，美军第94 战斗机中队在6 个月中东部署期间，完成多频次、高强度的飞行任务。以F−22 为核心创造的“快速猛禽”战术，4 架F−22 搭配1 架C−17 可随时部署到陌生的野战机场，24 h 内具备作战能力，以应对日趋完善的“远程侦察−精确打击”体系对固定基地部署的威胁[5]。

3 我国智能化保障发展存在的问题

1）装备的信息化、智能化程度低

装备智能化程度的高低较大程度取决于信息的实时采集、汇总与处理。目前绝大多数装备的信息化程度较低，信息的采集和处理较多限定为单机范围，无法实时的将装备状态信息反馈至数据处理中心。

2）智能保障平台体系不完善

装备的保障平台不能准确把控各型装备的状态，缺乏大量的装备零部件磨损、疲劳、腐蚀等基础数据积累，不能科学评估装备的磨损、疲劳、腐蚀程度、定期更换件周期、弹药使用情况等，无法为智能判断装备的状态提供依据。

3）保障性设计不充分

装备的好保障是设计出来的。装备在设计初期往往忽略了保障性或对保障性设计考虑不充分，导致装备的保障性设计不足。

4）智能保障体系及规范不统一

装备保障智能化发展依赖智能保障体系，应具备“实时监控状态、提前触发保障、智能放飞决策、精确故障隔离、基于状态维修”等技术特征，目前并没有形成认知统一、理念一致的体系技术内涵和规范，不利于装备保障智能化的长远发展。

5）智能化保障装备建设程度不高

作战装备和保障装备之间存在“上限”和“下限”的必然关联：智能化作战装备的建设决定了战斗力的“下限”，而保障装备的建设决定了装备是否能最大化发挥战斗力和是否能够持久保持战斗力，其决定了装备战斗力的“上限”。目前我国的大量精力放在对智能化作战武器平台的研发，而智能化保障装备的建设明显滞后。

4 智能化在装备保障的发展方向

1）保障感知自主化

为适应未来战争的需求，满足装备的快速化、精准化保障的需求，对装备健康状态进行智能监测并对保障需求进行自主感知，是实现智能化保障的重要技术基础[6]。故障预测与健康管理技术（PHM）的核心在于对装备或复杂系统的状态预测，为精准、高效的智能化保障提供数据支持。通过传感器采集系统对装备进行数字化的信息或信号采集，在日常保障中可通过多源信号快速预处理方法与动态性能特征提取、融合及降维方式等方法，借助智能算法与推理模型实现武器装备运行状态的检测、预测和判别，自主感知装备的保障需求。

2）保障系统集成化

数字化、信息化技术是智能化保障的关键数据基础，结合装备全寿命周期管理的理念，从装备的保障需求出发，从上至下逐级搭建保障管理系统。总系统、子系统、分系统各司其职，将数据进行分类、提取、归纳和处理，通过数字化信息手段掌控各级装备的健康状况，并实现“下情上达”，为保障资源的分配提供数据支持。为发挥智能化在装备保障中的优势，从总体上实现全局掌控，打通“奇经八脉”进行保障系统集成化建设是一个必然的发展方向。

3）保障决策智能化

面对海量传输数据，如何实现快速、精准的数据筛选、分析和保障决策是智能化保障的核心，是判断智能化程度高低的关键指标，是提升保障效率的关键环节，是装备保障智能化发展的重点方向。结合人工智能技术的发展，在大数据、云平台等基础上，对装备、战场的保障需求从辅助分析、辅助决策向自主分析、智能决策进行进化，合理判别战场态势的弹药、备品备件、人员的需求，科学评估装备的受力件、磨损件、寿命件的健康状况并作出智能决策。

4）保障手段丰富化

面对未来战争的需求和装备保障的需求，随着技术的拓展应用，前沿技术的不断突破，为装备保障提供了更多的选择，保障手段日益丰富。

①结合虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR 等技术的应用发展，在装备的保障性设计中，为装备的保障性设计进行空间、结构、原理的实体化验证，进行验证性评估。在装备的训练工作中，结合虚拟现实取代实装场景，为装备的保障培训、训练提供身临其境的训练体验，提升训练效率，降低训练风险。

②增材再制造技术可以在不更换产品基体的情况下，在基体本身上实现不同区域、舰船复杂状态下的原位修复，提高保障效率，促进装备战斗力。同时，面对战时应急保障、远海保障、岛礁及海外基地保障，由于装备损坏部位难以预测，同时携带备件能力有限，利用增材制造技术可以提高战时应急保障能力。

③建立以“5G+保障”的装备远程保障调度管理中心，借助云平台数据传输服务，应用5G 网络技术、故障诊断专家系统和智能推理算法，实现装备保障需求信息的远程传输、装备故障远程诊断、装备训练远程培训等功能，实现装备保障可视化管理和保障资源统筹调配和人员调度的管理。

④借助多维度、多层次的数据联系实现虚拟空间与物理实体交互融合的数字孪生技术，能够节约保障成本、提升保障时效，为装备保障的提供新动力。

⑤基于无人化保障装备的发展和应用，实现战争补给、伤员救治、装备救援等无人化保障的目标，高效满足保障需求的同时，降低人员损耗、节约保障成本、提升保障效率。

5）保障储备平战一体化

保障储备不但要满足装备日常保障需求，同时也要适应紧急情况下平时转战时的保障需要，如何科学、合理的进行弹药、油料、备件等物资的储备，是智能化保障的物质基础。结合大数据等信息技术助力物资储备，针对不同阶段、不同时期、不同地域、不同军种的保障需求进行智能化评估，在兼顾战时和平时的基础上进行物资”柔性化”储备，协调“库存”和“消耗”之间形成良性循环，既不产生物资储备过剩造成资源浪费，亦不出现物资紧缺影响战斗力。提高物资储备效能，适应装备保障的发展需要，达到保障物资储备战平化是未来保障的重要环节。

5 结语

历史是最好的教科书，军事力量的发展依靠技术作为支撑。数字孪生、故障预测与健康管理、人工智能等技术的飞速发展，为装备保障的发展提供了强有力的技术支持和蜕变的契机。为持续保持军事竞争力，保证装备的持续战斗力，本文以智能化保障为切入点，从发展现状、发展前景以及当下发展的问题为指引，研究装备的智能化发展，为装备保障的智能化发展提供技术支持。