军地一体化智能保障解决方案

一、军地智能化保障趋势

面对日趋紧张的国际及区域竞争形势，以及维护国防及经济安全需求，保持我军常备不懈的战备状态，是有效应对安全威胁，完成多样化军事任务的重要保证，而装备的综合保障能力正是装备战斗力快速生成与作战效能持续发挥的关键。

随着综合保障与信息化技术的快速发展，装备的承制方和使用方迎来了综合保障向智能化转型升级的新阶段。

1.1使用方角度看智能保障

从使用方需求角度，在信息化战争下，提高作战OODA环（观察、判断、决策、行动）的反应速度是作战致胜的关键。保障智能化的要求主要体现在：

全过程实时信息支持：为指挥作战的快速准确决策提供后勤和装备保障的全过程实时信息、态势信息与预测趋势；

全系统保障服务：为装备保障的精确化提供覆盖保障全要素的军地一体化联合保障；

全社会军民融合能力支持：为军地资源的高效整合提供社会资源的持续、持久能力的可视与掌控；

全寿期持续提升：为作战指挥和装备保障的持续增效提供装备效能、装备质量与可靠性、维修力量等的持续提升。

1.2承制方角度看智能保障

从装备研制与发展角度，新型的研制及保障模式驱动着承制方保障设计与保障服务的智能化发展，主要体现在：

仿制设计向正向设计转型：以基于模型的系统工程（MBSE）为主要特征的正向设计模式，要求装备保障与主装备设计同步开展、协同推进； 

军民融合保障模式深入发展：装备从“完好性保障”到“作战效能保障”的转变，多种保障模式融合，要求做好综合保障体系能力规划和建设；

制造业向制造服务业转型：承制单位由装备研制商向制造服务商转型的内在动力要求其将综合保障能力作为企业核心竞争力；

技术创新应用：物联网、云平台、大数据、虚拟现实、人工智能等领域的技术创新和商业化应用驱动着综合保障向智能化方向发展； 

当前，国外的工业4.0、工业互联网等模式变革方兴未艾，我国的“中国制造2025”、“智能制造”等战略举措正在稳步推进，各军工研制单位正向“智慧研究所”、“智能工厂”迈进。国睿信维以“设计协同闭环、交付智能实用、服务精确高效”为理念，借助大数据、VR/AR、物联网等手段，提出军地一体化智能保障解决方案总体建设思路和框架。

二、总体建设框架

2.1建设思路

基于产品全生命周期保障管理（TLCSM）理念，建立全系统全寿命保障体系和军地一体化保障体系。

在装备研制阶段，加强通用质量特性设计，实现装备的“好保障”，加强保障系统设计，实现装备的“保障好”，并通过质量问题向前端的有效闭环，逆向推动装备性能和质量的持续改进。

在装备服役阶段，推进合同商保障和建制保障的有效融合，加强装备运营监控、视情维修、全资可视化等智能化技术手段建设，提升精确保障能力，加强多级维修体系的互联互通，提升网络化远程保障和协同保障能力。

通过以xBOM为中心的全寿期技术状态管控，实现设计与保障，正向与逆向的业务协同闭环与数据集成共享。

2.2建设框架

国睿信维智能保障整体解决方案为承制方和使用方的智能保障平台建设提供一系列工业自主软件和解决方案套件，组成框架如下：

通用质量特性协同设计平台：通过通用质量特性设计与产品设计的计划、流程、任务一体化，将通用质量特性设计真正融入产品研发过程。通过基于标准的综合保障分析，实现保障方案和保障资源的科学规划，并持续积累的标准故障模式库。通过适时适用的验证评估，保证通用质量特性设计的有效性。

保障系统设计平台：在研制阶段同步开展保障系统设计，开发交互式电子手册（IETM）、电子培训，装备健康管理（PHM）系统等，随装交付保障数据和智能化保障系统。

智能保障服务平台：按需裁剪，灵活部署，可建立覆盖作战部队、装备和后勤保障机构、基地/军兵种、战区、工业部门等的全寿期一体化保障体系覆盖各类售后服务和维修保障业务，并为各级管理决策部门提供快速响应、全资可视化和决策支持中心。

2.3建设路径

企业可结合自身装备特点、业务需求和当前信息化水平开展保障信息化总体规划，梳理关注的业务领域和需要建设功能系统，结合业务成熟度和技术成熟度的分析，规划合理的建设路径，确保工程落地。总体方向上可参考以下路径：

三、核心能力建设

虽然军地双方对装备综合保障能力建设越来越重视，但装备保障信息化总体还处于起步阶段。探索和建立以下核心能力，为智能保障建立坚实的基础，是当前阶段应优先关注的重点。

△ MBSE下基于模型的通用质量特性一体化设计

△ 以服务SBOM为中枢的保障数字量连续传递

△ 以单机OBOM为主线的运营大数据管控

△ 基于数字孪生的健康监控与预测性维修

△ 基于故障知识库的智能排故引导

△ 基于全资可视化的快速响应与优化保障

△ 基于标准故障模式库的闭环与持续改进

3.1 MBSE研发模式下基于模型的通用质量特性一体化设计

在基于MBSE的研制模式下，以需求正向分解为驱动，在立项阶段、概念方案阶段、详细设计阶段、验证阶段按层级开展应用场景建模、系统建模、子系统建模、模块内部详细建模以及对应的仿真建模等工作。随着MBSE理念在新型号的引入和推进，应同步探索和开展基于模型的通用质量特性设计，随着产品设计与仿真相关的作战场景模型、系统逻辑架构模型、分系统组成模型、结构详细设计模型等的逐层分解与定义，应同步分解和定义通用质量特性设计与仿真相关的保障需求指标模型、保障系统功能模型、分系统通用质量特性模型、保障方案和资源设计模型等。从型号管理线维度，产品设计与仿真，通用质量特性设计与仿真之间通过协同研制平台进行计划、流程、任务的一体化管理。从技术研发线维度，产品设计与仿真，通用质量特性设计与仿真之间通过模型互相约束、互相迭代。

目前国睿信维已经开发了支撑MSBE研制模式的面向技术线的系统工程建模工具和面向型号管理线的集成化研发平台，但由于MBSE在国内刚刚起步，通用质量特性如何有效深入融合的流程、方法、接口还有待在工程实践中逐渐积累和形成应用体系。

3.2以SBOM为中枢的保障数字量连续传递

保障系统和售后服务关注的对象层次及数据与设计制造存在较大差异，在设计制造数据向服务保障的传递中，需要构建以服务BOM（SBOM）为中枢的单一数据源，集中管控型号保障系统设计所需的工程数据，并有效控制数据的完整性和一致性。

以SBOM为中枢的保障数字量连续传递主要作用：

•继承设计BOM（EBOM），建立基于LRU/SRU粒度的SBOM，以该SBOM为核心组织保障系统设计需要的工程数据，为综合保障分析、技术出版物、客户服务等保障系统设计提供产品结构、轻量化模型和基础数据。

•基于SBOM开展综合保障分析，规划保障方案和保障资源，并迭代和优化SBOM。

•从售后服务需求出发，基于服务SBOM标识服务备件，外购件拆分规则和自制件重构规则。对于重构件，逆向触发EBOM优化并支持自制件重构数据向工艺、制造的传递。

•基于SBOM关联各保障系统设计结果，如故障模式、保障方案、技术手册、培训课件等，从而实现产品设计与保障系统设计的变更一体化，当有设计制造变更时，通过数据关联，可有效进行影响分析，确保相关保障系统的一致更新。

•以出厂BOM（BBOM）为实例组成，以SBOM为粒度，可以有效生成面向服务阶段的单机运行BOM（OBOM）。

综上诉说，SBOM作为设计制造和服务保障之间承上启下的桥梁，是设计、制造、保障工程、售后服务等业务环节数字量连续传递的核心。

3.3以OBOM为主线的运营大数据管控

以单机运行BOM（OBOM）为主线进行运营大数据管控和分析利用，是提高精确保障能力和质量持续改进的核心。

基于数字孪生的数据采集：运营大数据主要来自两个方面，一方面是虚拟世界从设计制造和保障设计继承的产品数据；另一方面，是装备整个服役期间，围绕实物装备以及人、机、料、法、环等要素，由人工或传感器采集的健康监控、任务执行、维修维护、升级改装、任务保障等产生的海量运营数据。

全寿期全过程全要素数据融合：以OBOM为主线，对产品数据如服务工程数据、保障方案、四随件、出厂构型及履历，运营数据如运行数据、测量数据、资源数据、维修履历、故障数据、预测分析数据等进行统一存储和管理。

数据驱动的保障服务和保障管控能力提升：通过对运营大数据的有效利用，使保障服务从传统的被动式售后服务向主动式服务、预测性维修、精确化保障和持续优化转变，使保障管控从以人和资源为依赖的粗放式管控向基于技术状态和端到端闭环的流程化、规范化、精细化管控转变。

数据驱动服务增强：通过对运营大数据的建模分析，进一步提升服务保障能力，实现以实际数据训练和优化预测模型，进行复杂故障的关联根因分析和保障决策与绩效评估，“让数据说话”。

3.4基于数字孪生的健康监控与预测性维修

装备维修已经从传统的故障修、预防性维护向预测性维修发展，随着物联网和大数据技术的广泛应用，以装备机内测试系统（BIT）和传感器为基础，进行实时数据采集、状态监控、故障诊断、健康评估及预测分析，已是新型装备维修保障能力提升的必然趋势。

通过将实物装备的实时监控数据映射到数字化虚拟世界，通过虚拟世界的数据处理，既可以对装备进行实时互操作，也可通过对健康数据进行故障诊断、故障/性能/寿命预测分析来驱动维修执行改变实物装备状态。

3.5基于故障知识库的智能排故引导

装备服务保障的过程是和故障做斗争的过程，提高排故准确率和效率是提高保障效率的关键。传统基于技术资料的故障隔离手册是以设计师预计的潜在故障模式为基础编制，一方面，故障覆盖率低，现场发生的故障在手册里通常找不到解决方案，另一方面，因复杂故障的机理复杂，排故分支多，按理论路径的故障定位过程低效。同时，不同用户的排故经验难以统一积累、规范和共享。

对于复杂装备，有必要建立故障知识库和智能排故引导系统，形成一个正向设计及逆向反馈积累的共享排故知识库，并为使用维护人员提供基于最佳实践的智能推送的排故向导引擎。通过将排故逻辑的结构化，形成故障知识库，在排故时，以问答方式进行向导式指导和IETM资料关联查询，并优先推送历史上高概率的故障分支。对与无法找到排故方法或新故障模式的情况，可以更新和积累故障库，将不同用户的排故经验进行整合和共享。

3.6基于全资可视化的快速响应与优化保障

通过构建维面向服务保障的全资可视化与决策支持能力，将装备、任务、资源等各要素信息进行融合，为领导决策提供实时化和一体化管理驾驶舱，减少指挥层次，缩短信息流程，提高反应速度，增强指挥效能。

以信息的全资可视为特征，从底向上层级汇聚，为各级决策者实时准确的掌握装备实力、保障资源、保障能力、保障任务等的全局态势提供管理驾驶舱，提高整体谋划和科学决策能力；

以信息的随机穿透为特征，为各级决策者从上到下的执行追溯提供信息的精细定位，减少信息的不对称，提高执行透明度。

以信息的知识驱动为特征，为保障执行人员提供装备、任务、资源等的全时域全维度全要素数据，提高保障实施的精确性和快速响应能力。

3.7基于标准故障模式库的闭环与持续改进

建立标准故障模式库是一项非常核心的基础性工作，故障模式是贯彻产品设计、通用质量特性设计、保障系统设计和质量闭环等各项业务工作的核心。目前大部分单位在通用质量特性和保障系统设计过程中，故障模式语义不准、覆盖不全、一致性差，导致大量重复无效工作。在调试试验和售后服务的故障闭环过程中，故障案例与前端故障模式缺少继承与共享，导致各种故障信息没有统一归类，形成数据死海，难以形成为设计改进提供有效参考的可检索可分析的完整有效知识。

可按照装备专业、系统等各维度归类和管理故障模式，建立故障模式的创建和管理的规范化流程，并为通用质量特性、保障系统设计、质量闭环等业务等提供统一服务，一方面使得不同阶段、不同专业基于统一语言描述故障，另一方面，通过故障案例的统一归类，可以为新型号的故障模式分析快速推送完整有效的实际发生的故障模式，减轻设计师分析工作，提升故障模式覆盖率，从而提高新型号通用质量特性和保障系统设计的适用性。

四、总结

国睿信维提供的综合保障端到端解决方案和国产自主工业软件，是建设智能保障平台的核心构件和能力基石，可以有效提升装备承制方和使用方的全寿期保障能力、一体化保障能力和精确保障能力。在航空、航天、船舶、国防电子、核、兵器、部队、轨道交通等行业，众多单位基于国睿信维解决方案开展了综合保障信息化的顶层规划和能力建设，为未来智能保障的深入应用奠定了良好的基础。