基于统一的综合保障数据平台的保障性分析系统

基于统一的综合保障数据平台的保障性分析系统北京瑞风协同科技股份有限公司崔建锋王可1.概述1.1.背景随着武器装备的复杂程度的提高，装备服役后在使用和维修方面遇到越来越多的问题，导致装备的使用可用度/战备完好性/可执行任务率不断降低，寿命周期费用不断增加，传统的以装备的使用性能为主的串行设计流程已有不能满足要求，迫切要求在装备研制阶段考虑综合保障的问题，开展使用性能和保障性能的协同设计。主要流程见图1-1。图1-1装备并行研制流程综合保障（IntegratedLogisticsSupport,简称ILS）,是在装备的寿命周期内，为满足装备战备完好性要求，降低寿命周期费用，综合考虑装备的保障问题，确定保障性要求，进行保障性设计，规划并研制保障资源，及时提供装备所需保障的一系列管理和技术活动。其中的确定保障性要求、规划保障资源以及权衡寿命周期费用等工作主要通过保障性分析来进行的，可见保障性分析工作是装备综合保障工作中非常重要的一个环节。保障性分析（LogisticsSupportAnalysis,简称LSA）是在装备的整个寿命周期内，为确定与保障有关的设计要求，影响装备的设计，确定保障资源要求，使装备得到经济有效地保障而开展的一系列分析活动。保障性分析记录（LogisticsSupportAnalysisRecords,简称LSAR）是保障性分析过程中产生的数据的记录，包括有关装备保障资源需求的详细数据。1.2.LSA及相关标准的发展过程1.2.1国外随着现代武器装备复杂性的增长，出现了使用和保障费用高，战备完好性差的问题。装备保障逐渐引起各国军方和工业界的注意，在美国的F-16,F/A-18,B-2等战机研制过程中，开始开展LSA的工作，通过LSA工作，协调产品的使用性能和保障性能（可靠性、维修性、测试性、安全性等）设计，确定合理的保障资源配备方案，提高装备的使用可用度或战备完好性，降低寿命周期费用。为规范LSA工作流程和分析的结果，美国军方于70年代率先制订了LSA和LSAR的军用标准MIL-STD-1388-1,MIL-STD-1388-2,随着计算机技术的发展，标准先后升级为MIL-1388-1A,MIL-1388-2B。后来，美军提出了采办后勤的概念，分别用MIL-PRF-49506替代了MIL-1388-2B，MIL-HDBK-502替代了MIL-1388-1A。后来美国政府电子和信息技术协会于2007年发布了GEIA-STD-0007成为最新的LSAR的标准。在欧洲方面，英国参照美标MIL-1388-1A,MIL-1388-2B制订了DEF-00-60，后来欧洲的ASD组织于2009推出了S3000L，此标准参考了MIL-STD-1388-1A,MIL-HDBK-502和DEF-STAN-00-60以及ISO10303-239PLCS给出的活动模型，作为最新的LSA的标准，目前为业界所看好。1.2.2国内我国于1992基于MIL-1388-1A制订了GJB1371，1999年基于MIL-STD-1388-2B制订了GJB3837作为LSA和LSAR工作的军用标准。但到目前为止，系统进行过保障性分析工作的装备或项目还比较少，总体来说，我国的综合保障无论从标准还是实际工作方面都远远落后于欧美。1.3.国内研制单位现状国内武器装备的研制目前正处于一个转变阶段，随着军方/采购方对于装备的综合保障的要求不断的提高，迫切要求研制单位在研制阶段就开始考虑装备保障的问题，但由于在过去的研制过程中，主要考虑装备的使用性能，因此在装备的综合保障甚至保障性设计和分析方面基础非常薄弱，具体体现在以下方面：1.3.1缺乏规范的业务流程LSA工作很多方面、深层次的工作没有开展起来，LSA业务缺少自身完整性，不能有效开展整体LSA工作，很难实现开展LSA工作的目标。1.3.2缺乏专业的工具某些单位可能在局部环节购置了部分的分析工具，但是缺乏满足LSA分析全过程的业务工具，导致很多工作只能手工开展，对人员的要求高，工作效率低。1.3.3缺乏统一的数据管理平台保障性分析牵涉到的专业非常多，各专业的数据无法统一管理和有效互用，存在很多“信息孤岛”，对于数据的管理、使用、浏览和查询都增加了很大的工作量。总体来说，由于工具、流程、平台甚至专业人员的不足，严重限制了国内装备研制单位LSA工作的开展，导致最终的装备在服役阶段使用可用度/战备完好性低，使用和维修费用高，导致装备全寿命周期的费用很高。2.基于统一综合保障数据平台（LDM）的LSA系统2.1LSA与统一综合保障数据平台（LDM）的关系2.1.1LSA工作的特点LSA工作本身是一个系统的工作，在综合保障的体系中，LSA系统需要以四性设计分析的结果作为分析的输入，同时LSA系统要输出保障资源的需求为后续的保障资源的规划和研制提供输入。而在LSA系统自身过程中，其各工作项目之间关联紧密，一脉相承，前面的工作为后续的工作提供输入。而目前市场上的LSA系统或工具，基本上是独立的工具，缺乏一个统一的综合保障数据库的支撑，导致与四性设计分析、保障资源的规划研制之间数据交互困难，在LSA系统内容也是以独立运行的工具为主，导致已有的分析结果很难被后续的分析工具使用，大大增加了数据交互和共享的难度和工作量。基于以上问题，业界目前提出了基于统一综合保障数据平台（LDM）的LSA系统的思路，建设一个统一的综合保障的数据平台，将四性设计分析结果、LSA系统各工具设计分析结果、保障资源规划研制数据统一管理，实现数据的无缝衔接。2.1.2LDM概念综合保障数据管理(LDM,Logistic-supportDataManagement）是管理装备全生命周期的综合保障信息的技术。它也可简称为综保数据管理。综保数据管理（LDM）涉及到装备全生命周期中的三类信息：第一类信息是使装备正常发挥功能的设计特性数据，主要是指可靠性、维修性、测试性、安全性、经济性、舒适性、环境适应性等方面的设计/分析/评估/验证数据；第二类信息是围绕装备的保障性的设计分析数据，包括使用及维修方案、保障资源数据如人力人员、供应、保障设备、技术资料、设施、软件保障、包装贮运、训练和训练保障等；第三类信息是装备在使用和维护维修阶段围绕装备使用保障和维修保障的各种数据，包括装备使用信息、故障信息、训练信息及备件供应信息等。通过以上的概念可以看出LDM作为综合保障数据管理的平台，其管理的保障性数据中包含了LSA的分析结果LSAR的内容，通过LDM对LSA的过程和工具进行底层的数据支撑，从而实现LSA过程中各工具之间数据的无缝集成和使用。详细关系见图2-1。保障性分析系统LSA综保数据管理LDM技术状态管理需求管理四性设计分析保障资源规划技术服务设计分析工具图2-1LSA系统与LDM的关系2.1.3LSA的作用LSA是装备综合保障工作中最重要的一个环节，通过LSA可以对产品设计、四性设计和保障系统设计方案进行权衡，确定最佳费效比的方案。LSA的主要作用，是在装备的研制过程中考虑装备使用和维修中可能会遇到的问题，通过一系列科学规范的工作流程，分析产品设计和四性设计中的不足之处，提出最佳匹配的保障资源的配备方案，从而满足装备的使用可用度或战备完好性要求。另外，LSA系统在O&MTA工作完成后，会提出保障资源的配备要求，作为保障资源研制的输入。2.1.4LSA系统的结构和功能GJB1371规定LSA的主要工作内容有：制订保障性分析工作纲要、制订保障性分析工作计划、有关保障性分析的评审；使用研究、硬件、软件及保障系统的标准化、比较分析、改进保障性的技术途径、确定保障性和有关保障性的设计因素；确定功能要求、确定保障系统的备选方案、备选方案的评价与权衡分析；使用与维修工作分析、早期现场分析、停产后保障分析；保障性试验、评价和验证。结合国内用户现状及国外LSA工作经验，现阶段，LSA系统的主要由两部分组成，一部分是工作任务管理工具，另外一部分是实际业务工具，包括任务剖面、FMECA-故障模式影响及危害性分析、RCMA-以可靠性为中心的维修分析、O&MTA-使用和维修任务分析等。主要流程见图2-2。图2-2LSA系统组成工作任务管理工具可预先根据GJB1371、S3000L或项目规范要求制订LSA工作模板，基于待分析的装备特点，在模板的基础上剪裁和定制，以工作流程为主线将工作项目、所需资源、项目时间、相应的交付物要求以及交付物和结果的审批流程有机组织起来。任务剖面工具主要功能是确定装备预期的使用任务及相应属性（如任务时间、任务环境等），为后续的四性设计、FMECA分析、O&MTA等工作提供任务持续时间、任务环境及使用任务等输入。FMECA工具主要功能是分析产品所有可能的故障模式，并且分析这些故障模式可能产生的影响，基于故障模式的影响和故障模式的危害性，提出对装备设计过程中的不合理之处的改进建议，以及分析对某些故障模式采取的修复性维修工作和预防性维修工作的建议，为后续的RCMA工作提供故障模式和建议进行预防性维修工作故障模式的输入，为O&MTA工作提供修复性维修工作的输入。RCMA工具主要功能是按照以最少的维修资源消耗保持装备固有可靠性水平和安全性水平的原则，应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程。通过分析重要功能产品和重要结构产品，筛选需要进行预防性维修的产品，根据GJB1378A提供的逻辑决断方法确定需要进行的预防性维修工作或修复性维修工作，为维修规划及后续的O&MTA提供预防性维修工作和修复性维修工作的输入。O&MTA工具主要功能是基于确定的使用任务、预防性维修工作和修复性维修工作，分析为满足装备的使用和维修要求，需要配备的保障资源（如人力人员、供应、保障设备、技术资料、设施、软件保障、包装贮运、训练和训练保障）等，作为后续各保障资源设计的输入。2.2LDM对于LSA系统的业务支持和数据管理2.2.1以工作项为核心的业务支持平台LDM中工作项管理工具，可以预先根据标准或规范的要求制订LSA的工作项模板，可结合装备的实际情况对工作项模板进行灵活的裁剪和定制，设定各工作项的具体要求以及工作项之间相互的关系，从而有机的将LSA各工作有机串联起来。2.2.2LDM中相应的支撑LSA工作的数据模型LDM中支撑LSA工作的数据模型以GJB3837为基础，建立了X、A、B、C、E、F、G、H、U、J十大类表，为了实现对以上LSA工具分析过程的支持，对B类表和C类表进行了扩充，分别增加了任务剖面内容、FMECA分析过程数据、RCMA分析过程数据以及O&MTA分析过程数据，另外为了实现LSAR与IETM创作工具的衔接，参考GEIA-STD-0007对B类表、C类表和H类表进行了扩展。各类表之间的关系见图2-3。技能要求被测单元要求保障设备要求使用及维修要求运输性工程分析数据包装和供应要求人员及技能要求设施信息使用、维修任务及配套资源信息与产品的预期使用、使用与维修环境和必须满足的维修要求用于建立各功能数据库的关系表之间的联系与维修方案有关的数据,由故障模式、影响及危害性分析及以可靠性为中心的维修分析结果完成使用任务和维修任务所需配备的各项障资源的需求汇总的新的或已有保障设备的信息用于记录包装与供应数据要求记录装备的使用与维修所需人员的技术专业与技术等级要求说明和验证通过使用与维修工作分析提出的全部专门的和附加的设施要求用于记录有关运输的最终产品和装运方式等方面的信息用于记录有关被测单元的信息，并标识进行脱机测试所需的软硬件工作单元信息设施要求信息人员要求保障设备信息保障设备信息产品型号工作单元产品型号工作单元预防性维修工作修复性维修工作产品型号工作单元技术手册信息参考号工作单元信息、技术手册号、机构代码供应品的参考号、机构代码可更换单元信息工作单元信息产品结构信息产品保障特性数据及FMECA、RCMA结果装运要求图2-3LDM中支撑LSA工作的数据模型以X类表为基础，建立分析对象模型，通过A、B类表确定使用及维修要求和产品的四性、FMECA、RCMA等数据，以C类表为中心，将使用