本书立足国家国防科技发展战略需求,紧扣装备信息化、智能化发展趋势,首次系统性构建了数据驱动的装备维修保障的理论体系与实践框架。全书以装备状态评估-维修保障决策-维修保障方案验证评估与优化-维修保障作业执行全流程为主线,深度解析数据在装备维修保障全寿命周期中的核心赋能作用:先阐明数据驱动的维修保障核心概念与内涵,再聚焦主线中4大方面系统解构其技术框架、业务模式与核心技术,进而深入剖析维修保障数据全寿命管理、标准体系构建与数据资源建设等基础支撑内容,最后以前瞻性视野勾勒出装备维修保障技术融合、模式变革、体系重塑的未 来发展图景。 书中融合大数据、人工智能、数字孪生、扩展现实等前沿技术,嵌入大量工程实践案例与典型应用场景,能够为装备维修保障、设计研发、生产制造领域从业人员提供系统性的技术指引与方法参考,同时为装备体系规划、装备管理领域技术人员提供战略层面的决策支撑,助力我国装备维修保障向 智能自主、协同精准升级。
前言 维修保障是支撑装备保持状态完好、持续发挥作战效能的重要手段。21 世纪以来,随着科技革命与军事革命的深度融合,我国装备建设实现了跨越式发展,装备的信息化、智能化、集成化水平大幅提升,呈现出技术密集、系统复杂、作战环境多元等显著特征。与此同时,传统以 定期维修事后维修 为主的维修保障模式,逐渐暴露出响应滞后、资源浪费、精准度不足等问题,已难以适配新型装备在复杂战场环境下的精准保障需求,构建与数智化装备发展相匹配的新型维修保障模式,成为当前国防科技领域的紧迫课题。 数据作为数智化时代的核心生产要素,为装备维修保障模式的变革提供了全新路径。数据驱动的装备维修保障,打破了传统维修保障依赖经验判断、信息割裂的局限,通过整合装备全寿命周期的维修保障数据,借助人工智能、物联网、数字孪生等先进技术,实现对装备状态的精准感知、故障的提前预测、维修决策的科学制定、保障资源的最优配置以及作业执行的高效协同。这种以数据为核心驱动力的保障模式,不仅能推动维修保障从 被动响应 向 主动预测、从 经验驱动 向 数据驱动、从 分散独立 向 体系协同 转变,更能显著提升装备维修保障的时效性、精准性和经济性,为装备在现代战争中持续发挥作战效能提供坚实支撑。 在国防科技快速发展的大背景下,数据驱动的装备维修保障已成为各国国防领域的竞争焦点。国外军事强国纷纷加大相关技术研发与应用力度,推动维修保障体系向数字化、智能化转型,形成了一系列先进理念与实践成果。我国在该领域虽已取得一定进展,但在数据融合共享、核心技术突破、标准体系构建、实践应用推广等方面仍面临诸多挑战。基于此,本书系统梳理数据驱动的装备维修保障理论体系,总结工程实践经验,探索技术发展路径,对于推动我国装备维修保障能力升级、提升国防科技竞争力具有重要的理论价值与现实意义。 第一章 绪论,阐述了现代战争的启示,分析了装备维修保障的实战需求,提炼了数据在现代战争维修保障中的作用;总结了美军维修保障发展历程,详细介绍了美军数字化产品保障愿景;分析了我军装备维修保障面临的困境与挑战;提出了数据驱动的装备维修保障定义与内涵。 第二章 数据驱动的装备状态评估,描述了基于多源数据融合的状态监测技术及相关方法;提出了健康状态等级定义、层次化健康评估建模的流程方法以及基于故障影响和参数劣化的健康指标计算方法;给出了基于时间序列、隐马尔可夫、神经网络等三类最具代表性的寿命预测方法;针对数据驱动的健康评估与寿命预测及系统级层次化健康评估给出了应用案例。 第三章 数据驱动的维修保障决策,从标准的角度分析了基于 PHM 的装备维修大纲分析应用实践及技术方法;针对维修任务、维修间隔两个优化对象,给出基于使用数据的维修任务优化方法、面向多目标决策的维修间隔优化方法;阐述了数据驱动的装备维修保障站点选址、备件配置、保障设备配置方法;针对基于 PHM 的维修大纲制定及民机维修任务优化给出了应用案例。 第四章 数据驱动的维修保障方案验证评估与优化,提出了装备保障仿真模型框架及建模过程;阐述了装备保障效能仿真评估以及针对仿真结果的权衡优化方法;描述了装备保障场景可视化展示技术及系统架构,说明了如何基于仿真推演进行保障决策;针对某飞机保障能力仿真给出了应用案例。 第五章 数据驱动的维修保障作业执行,解析了国外相关业务现状及技术发展趋势;分析了数据驱动的 IETM 研制标准和流程,提出了扩展现实与 IETM 融合并应用于维修保障作业的技术框架;阐述了人工智能技术在装备技术资料研制与管理中的应用方法;针对基于 XR 的维修保障作业辅助及基于大模型的装备智能化应用给出了应用案例。 第六章 装备维修保障数据管理,剖析了维修保障数据的产生、采集、传输、存储、治理、分析应用、交付、使用反馈等活动;分析了国内外装备维修保障数据相关标准,给出启示建议;从数据标准和数据平台两方面开展数据资源建设研究,从客观数据治理和多源数据融合两方面开展了数据管理技术分析。 第七章 展望,以前瞻视角,从技术融合、模式变革、体系重塑三大维度,勾勒未来装备维修保障体系的发展图景。 本书在撰写过程中,力求科学严谨、效果实用,注重理论与实践相结合。然而,由于装备维修保障涉及的领域广泛、内容繁多,加之编者水平有限,书中难免存在疏漏和不足,恳请广大读者批评指正。 最后,感谢在我国装备维修保障领域做出贡献的专家学者和技术人员,正是他们的不懈探索和辛勤努力,为本书的撰写提供了丰富的理论和实践基础。同时,也感谢国防工业出版社为本书出版付出的辛勤努力。希望本书能为推动我国装备维修保障模式创新和智能化升级做出一定的贡献。
目录
第一章 绪论
第一节 概述
第二节 现代战争的启示
一、装备维修保障的实战需求
二、数据在现代战争维修保障中的作用
第三节 国外维修保障发展趋势
一、国外维修保障发展历程
二、美军数字化产品保障愿景
第四节 我军维修保障发展现状
一、我军装备维修保障发展历程
二、面临的主要困境与挑战
第五节 数据驱动的装备维修保障概念
一、数据驱动的装备维修保障定义与内涵
二、数据驱动的装备维修保障主要内容
三、数据驱动的装备维修保障体系架构
参考文献
第二章 数据驱动的装备状态评估
第一节 概述
一、装备状态评估的概念内涵
二、数据驱动的装备状态评估特点与技术框架
三、数据驱动的装备状态评估核心技术
第二节 基于多源数据融合的状态监测技术
一、装备状态感知
二、多源异构数据采集与处理
三、数据驱动的状态指标构建
第三节 基于设计数据的层次化健康评估技术
一、健康状态等级划分原则
二、层次化健康评估实施流程
三、基于设计数据的健康评估建模
四、基于故障影响及参数劣化的健康指标计算
第四节 基于数据驱动的预测评估技术
一、基于时间序列的寿命预测
二、基于隐马尔可夫模型的寿命预测
三、基于神经网络的寿命预测
第五节 应用案例
一、数据驱动的健康评估与寿命预测应用案例
二、系统级层次化健康评估应用案例
参考文献
第三章 数据驱动的维修保障决策
第一节 概述
一、维修保障决策的概念内涵
二、数据驱动的维修保障决策特点与技术框架
三、数据驱动的维修保障决策核心技术
第二节 基于 PHM 的装备维修大纲制定
一、基于 PHM 的维修大纲分析先进做法
二、基于 PHM 的维修大纲分析方法
第三节 基于多维数据的维修优化
一、基于多维数据的维修优化先进做法
二、基于使用数据的维修任务优化方法
三、面向多目标决策的维修间隔优化方法
第四节 数据融合驱动的保障资源配置
一、基于多阶响应的装备维修保障站点选址模型构建
二、基于隐枚举法的维修保障站点选址模型求解
三、备件配置方法
四、保障设备配置方法
第五节 应用案例
一、考虑 PHM 的维修大纲制定案例
二、某民用飞机维修任务优化案例
参考文献
第四章 数据驱动的维修保障方案验证评估与优化
第一节 概述
一、维修保障方案验证评估与优化的概念内涵
二、数据驱动的维修保障方案验证评估与优化特点与技术框架
三、维修保障方案验证评估与优化的核心技术
第二节 基于维修保障数据的仿真建模
一、装备保障仿真模型框架
二、装备建模
三、任务建模
四、保障组织建模
五、保障资源建模
六、保障过程建模
第三节 基于维修保障数据的装备保障能力仿真评估
一、保障效能仿真策略方法
二、保障效能指标评估方法
三、保障效能仿真权衡优化方法
第四节 基于 GIS 的装备保障仿真推演
一、基于 GIS 的场景展示技术
二、基于仿真推演的保障决策
第五节 装备保障能力仿真评估系统
第六节 应用案例
参考文献
第五章 数据驱动的维修保障作业执行
第一节 概述
一、维修保障作业执行的概念内涵
二、数据驱动的维修保障作业执行特点与技术框架
三、数据驱动的维修保障作业执行核心技术
第二节 维修保障作业执行的先进做法
一、S1000D 标准分析
二、美空军 TO 体系分析
三、美海军 NATOPS 体系分析
第三节 数据驱动的新型 IETM 研制与使用管理技术
一、数据驱动的新型 IETM 研制及管理流程分析
二、数据驱动的新型 IETM 研制与使用管理平台分析
三、数据驱动的 IETM 保障作业执行系统设计
第四节 基于扩展现实(XR)的维修保障作业辅助技术
一、装备维修保障作业多源数据融合建模技术
二、装备维修保障作业场景感知识别技术
三、装备维修保障作业多源数据可视化展示与交互技术
四、基于扩展现实(XR)的维修保障作业辅助系统设计
第五节 基于 AI 的装备维修保障作业技术资料智能化技术
一、面向装备维修保障作业的知识图谱构建技术
二、装备维修保障技术资料长文本上下文理解技术
三、装备维修保障技术资料多模态数据融合技术
四、基于 AI 的装备维修保障作业技术资料智能化系统设计
第六节 应用案例
一、基于扩展现实(XR)的维修保障作业辅助应用
二、基于大模型的装备 IETM 智能化应用
参考文献
第六章 装备维修保障数据管理
第一节 概述
第二节 装备维修保障数据活动
一、维修保障数据的产生
二、维修保障数据的采集
三、维修保障数据的传输
四、维修保障数据的存储
五、维修保障数据的治理
六、维修保障数据的分析应用
七、装备研制数据交付
八、装备使用数据反馈
第三节 装备维修保障数据标准
一、国外装备维修保障数据相关标准分析
二、国内维修保障数据相关标准分析
三、启示与建议
第四节 装备维修保障数据资源建设
一、装备维修保障数据平台建设
二、装备维修保障数据管理技术
参考文献
第七章 展望:迈向智能自主、协同精准的未来装备维修保障体系
一、技术深度融合推动从 数据赋能 到 智能涌现
二、模式变革演进加速从 被动计划 到 自主协同
三、体系加快重塑实现从 信息孤岛 到 智慧生态
参考文献