(装备)维修保障信息化平台-立项项目建议书-24-4-8

图2所示。图SEQ图\*ARABIC2保障性与可靠性维修性的关系由于保障性工作专业化程度高，建模复杂，对于资源优化的计算量大，需要大量数据支撑；同时，我国保障性工程的理论研究和工程应用开展都较晚，对大量保障性工作的具体细节问题仍然没有进行很深入的研究，因此通常需要借助于国外专业化的保障性软件工具才能到达科学地建立保障组织、实现资源优化配置的目的。本文根据国军标GJB-3872为依据，分析了现有的可靠性、维修性和保障性工作根底，提出了结合我单位现有资源和维修保障信息化研发平台的建议。国内外维修保障信息化技术动态调研武器装备是军队战斗力的主要物质根底。近年来，世界新军事变革的加速开展，给装备保障观念、方式、手段都带来了深刻的影响和变化，使之展现出新的开展趋势，主要表达在以下几个方面。以信息化带动装备保障精确化开展准确及时的信息交换成为了综合保障的关键，一些兴旺国家对后勤装备保障的编制、模式、指挥控制等方面进行新的研究试验，让后勤装备保障依托“全资可视化〞信息平台，以信息流引导物资流、技术流，到达适时、适地、适量、高质的保障效能，实现保障的即时化、综合化、精确化和经济性。实现“精确化保障〞的主要手段，是“全资可视化〞技术，它利用扫描器、射频标签、条形码、数据库及其依托的战术互联网，到达对各种保障资源的数量、种类、状态、位置及运输手段“全维可视〞。重视保障装备与主战装备的协调开展努力使保障装备与作战装备同时配套开展，并将保障装备列入军队装备开展的总体规划和编制序列。强调装备可靠性、维修性和综合保障性设计CLS〔ContractLogisticsSupport〕，供应商直接提供的保障由传统的部队、生产方、研制方共同提供装备的综合保障，且部队承担大量的保障工作，转向由第三方供应商提供装备的主要综合保障工作，这是当前欧美等地的一大主要开展趋势，其好处在于大量节俭费用的同时提高了工作效率。数字化仿真技术在保障评价和调整中的应用随着装备的自动化信息化程度的增加，维修保障组织〔网点〕规模和数量的日渐庞大，在制定保障方案〔维修规划〕的过程中需要考虑的各种因素往往具有很强的随机性，传统的解析方法已经不能完全胜任保障性设计和综合后勤保障分析的需求，因而采用系统仿真的方法进行产品的综合后勤保障分析已经成为一种必需的技术手段和途径。强调保障方案的经济性，即获取最好的费效比满足任务需求的使用效能常常伴随着高昂的维修和保障费用，这种情况主要是由于在产品和综合保障系统之间缺乏优化权衡，不能在费用和性能之间做出决策。在实际使用中，需要有一个方便和通用的方法来对所选择的方案进行费用/性能建模和分析，以最低的寿命周期费用或综合保障费用实现最好的系统综合使用性能最好也是目前国际上综合保障工程的一个热点。保障要求和保障方案的及早、科学制定装备的保障设计是为了获取保障方案，然而保障设计需要依据于其保障要求的制定，对于大局部新研装备，其保障要求的制定往往由于缺乏数据而很难科学的实现，因此，如何利用现有少量数据进行科学和及时的进行要求的制定和决策也成为了保障工程开展的热点。维修保障信息化平台建设的实施目标目前，感应国内外综合保障技术的开展状况与趋势，提出了提高装备综合保障能力的建设方案，希望从装备的研制阶段同时开展完善的保障性设计、分析，并建立数字化的仿真评价平台，真正有效地辅助我军的综合保障工作的开展并及时形成战斗力。结合我单位的现有工作，维修保障信息化平台建议方案的目标主要包括以下方面：开展可靠性、维修性、保障性、测试性分析，为后期维修保障提供有力的根底数据支撑；开展可靠性、维修性数据的收集和维修排查经验的数据整理和收集，为前期设计建立数据储藏；利用加速寿命试验方法对新型号的早期故障进行排查，到达提早发现、提早预防的目的；在设计初期对装备进行故障诊断设计和分析，为后期故障诊断和排查提供智能化的诊断手段；对装备故障特征数据建立数据管理库和实时收集分析平台，定量化的开展故障趋势分析工作；结合以往型号装备的故障数据，开展质保期后的定寿、延寿分析工作进行新装备备件优化与战备完好性评估工作；在上面给出的方案中，所有的工作都需要同时进行，以符合装备保障规划的并行要求。以下将针对上面方案中的局部重点工作给出建议性开展方案。维修保障信息化研发平台建设的初步方案我国在维修保障信息化工程方面的研究和探索起步晚，也尚未形成较为科学的体系。而与此同时，国外已经在保障性工程方面进行了很长时间的探索和研究工作，并开发了先进的软件平台，可以适应现代化战争保障工作开展的需要。因此，引进先进的保障性软件工具是解决现有武器装备综合保障问题的有效方法。结合我单位建设目标，构建了如下的维修保障信息化平台的建设方案：装备维修保障信息化平台FMECA…CaseBank质保期后保障阶段交付使用维护阶段试验FMECA…CaseBank质保期后保障阶段交付使用维护阶段试验阶段设计阶段SARA故障模式影响分析技术故障树技术机械产品随机有限元分析ALTAE加速寿命试验分析基于使用中的维修经验的维修作业系统SPAR备件优化和战备完好性评估，制定合理优化的保障方案EXAKT定寿、延寿分析、维修决策优化Nimech虚拟装配、维修、训练系统VSE建立诊断模型，形成诊断知识库，结合传感器边界扫描技术形成实时在线监测和诊断系统Itrend实时数据采集与管理、故障趋势分析计算模型，并对数据进行管PAGE8-本次维修保障信息化科研研发平台建设SARA非线性随机有限元软件SARA软件功能组成及功能：由SARA根底模块、前处理模块Gid、随机有限元分析模块FREET组成，示意图如下：SARA根底模块：对前处理模块Gid、求解器模块ATENA、随机有限元分析模块FREET进行集成和管理。Gid模块：在Gid模块中进行建模并划分网格、设定约束等进行数据输入。ATENA模块：在该模块中开展确定性有限元求解并进行后处理。FREET模块：该模块开展随机有限元分析，支持正态、对数正态、Weibull等28种分布类型。支持重要抽样、模拟退火算法、响应面等多种概率技术方法；支持参数敏感性分析，支持失效概率、可靠度计算。软件分析原理：根据应力强度干预模型〔如以以下图所示〕确定发生广义强度低于广义应力的发生概率，即产品发生失效的概率，并分析出引起产品失效的根本原因。广义应力受产品的材料特性、外载荷以及产品的几何尺寸影响；正是因为产品的材料特性、产品所受外载荷以及产品几何尺寸的不确定性，引起产品应力与强度的不确定性。同时根据产品的失效原理确定产品的状态方程〔即故障判据〕，用途：用于结构产品进行随机有限元分析，考虑各种随机因素对产品的影响，找到产品设计薄弱环节，提高结构产品的可靠性水平。SARA新增必要性在武器系统的机械结构的设计分析中，由于在设计、制造、应用过程中的材料、几何，载荷的不确定性，而且对于关键武器系统的关键零部件其往往都存在非线性的问题。如果使用确定性的方法和软件(如：ANSYS等)或采用解决线性问题的方法进行分析，往往会产生错误的结果，出现设计缺乏的情况，导致产品的将来的使用过程中，可靠性水平过低。而SARA软件基于对影响因素的不确定性的考虑，并针对非线性的问题采用非线性的方法进行分析，正确的找出产品设计薄弱环节，提出设计改进建议，提高产品可靠性水平。故拟新增1套非线性随机有限元分析软件。SARA预算项目配置模块名称配置数量价格1FReET模块1软件合计G2智能状态监控与故障诊断研发系统G2软件功能组成及功能：G2由IntegrityCore、OPAC(OperatorAction)、IntegritySymCure、Gateways以及接口模块组成，其主要功能如下：IntegrityCore，是G2平台的核心，提供了面向对象的用户领域描述，包括网络的连接和包含关系的映射图，输入/输出设备的映射图。它还提供了消息/事件的描述和管理，用户界面设计工具以及其它功能。OPAC(OperatorAction)，用于描述操作过程的通用化图形语言。通过简单的“复制，连接，设置〞等可视化编程操作，可以以最小的工作量迅速地开发新的系统。它包括决策树，状态转换图，事件关联，以及通用的实时过程推理等。IntegritySymCure，是G2的故障诊断的核心技术。SymCure用图形化的方式描述故障病症与其根源起因之间的联系，能够迅速地诊断故障的根源并进行处理以减小对效劳质量的影响。SymCure同样能够预测故障造成的影响，比方哪些效劳或效劳的性能会受到故障的影响。SymCure图形化和通用化的因果关系描述可以快速地建立故障病症和根源之间的因果关系模型。Gateways，用于与各种协议标准相集成，以及与HPOpenView或IBMNetView等网络管理系统通过SNMP协议交换信息。Gateways还包括与数据库和其它外部系统连接的网桥。接口模块，支持与Web、ActiveX、JAVA接口。软件界面、运算案例：案例1：NASA-火箭发射过程检测NASA的各个航天中心都运行着G2来担负分析和处理大量实时数据的任务。在航天器发射升空的过程中，G2对火箭推进器、机载计算机、振动分析仪器、通讯设备等不同子系统进行实时监控与诊断，确保发射任务的顺利完成。G2新增必要性对于地空导弹装备，结合先进的状态监控与故障诊断技术，已经是空军迫切需要的一项工作，能够实时的对装备故障趋势进行预测和开展故障排查工作，是军方提高维修保障效能的需要，也是工业部门需要在设计初期考虑并预先设计的工作，采用状态监控与故障诊断技术可以使设计的装备更好、更准、更高效的开展装备维修保障工作。故拟新增1套智能状态监控与故障诊断研发系统软件。G2预算项目配置模块名称配置数量价格模块配置IntegrityCore1OPAC1IntegritySymCure1Gateways1接口模块1软件总价合计ALTAE加速寿命试验分析与评估软件ALTAE软件功能组成及功能：ALTAE软件由加速寿命试验评估模块和加速退化试验评估模块组成，其主要功能如下：加速寿命试验评估模块：基于指数分布和威布尔分布，通过对产品恒定应力和步进应力加速失效数据进行拟合，结合加速模型，建立加速寿命试验可靠性评估模型；采用极大似然估计、最小二乘回归、线性估计外推评估产品在正常应力水平下产品的寿命与可靠性点估计值，从而给出正常应力水平条件下产品的各种可靠性指标；根据产品在正常应力水平下分位寿命的极大似然点估计的渐近正态性，给出产品寿命与可靠性在一定置信度下的置信区间。加速退化试验评估模块：基于漂移布朗运动理论，通过对恒定应力和步进应力加速性能退化过程采用漂移布朗运动进行拟合，结合加速模型，建立基于漂移布朗运动的加速退化试验可靠性评估模型；通过建立极大似然方程，评估漂移布朗运动模型参数；通过漂移布朗运动的首穿时分布，外推预测产品正常应力水平下的寿命与可靠性点估计值从而给出正常应力水平条件下产品的各种可靠性指标；根据产品在正常应力水平下分位寿命的极大似然点估计的渐近正态性，给出产品寿命与可靠性在一定置信度下的置信区间。用途：对于长寿命的电子产品，需要通过加速寿命试验或加速退化试验确定其寿命与可靠性水平，而在非加速条件下，需要试验的时间太长，往往不具有工程实施的条件，因此通过加速寿命使用或加速退化试验来缩短试验时间，得到试验数据，采购该软件可以对加速寿命试验与加速退化试验的数据进行评估，得出其寿命与给定置信水平的可靠性参数水平。软件界面、运算案例：ALTAE新增必要性在弹系统的设计研发过程中，根据军标要求，需要对其各组成局部开展增长试验、定型试验、摸底试验等。但是系统中的电子产品其寿命非常长，常温、常湿、常电应力试验条件往往不具有工程适用性，因此常常需要开展加速寿命或加速退化试验，而加速试验所获取的数据需要采用科学的方法对其进行评估，ALTAE软件就是采用科学的方法对加速试验的数据进行评估与分析，得出精确的寿命与可靠性水平结果数据。从而解决加速试验数据的利用评估问题。故拟新增1套加速试验分析与评估软件。ALTAE预算项目配置模块名称配置数量价格模块配置加速寿命试验评估模块1加速退化试验评估模块1软件总价合计SpotLight基于经验的维修指导平台SpotLight软件功能组成及功能：SpotLight根底模块、API模块、AUTHOR模块、数据库模块组成，其主要功能原理如以以下图所示如下：SpotLight根底模块：提供基于案例的故障诊断引擎推理模型，根据各种维修诊断知识的积累，实现快速的对发生的故障事件进行诊断，实现快速隔离故障。API模块：提供用户二次开发的接口，以便用户在SpotLight平台的根底上，拓展软件系统的功能；AUTHOR模块：提供用户自定义故障诊断案例的接口，为用户故障诊断知识的积累提供输入接口，并提供严格的故障诊断案例的审查程序，以保证新积累的故障诊断知识可以为所有相关型号导弹装备的维护人员使用；数据库模块：SpotLight数据库模块提供SpotLight数据中心，该数据中心提供导入导出的功能、以支持单机使用SpotLight软件系统，同时SpotLight数据库模块还可以作为PDA工具的效劳器系统以及SpotLight的Web效劳器系统。SpotLight网络应用网络应用首先要有网络硬件设施，其中包括SpotLightWeb效劳器以及PDA效劳器，信号发射基站，PDA硬件产品等。网络应用原理是现场或基地维护人员，在PDA系统中输入故障现象，通过网络系统在PDA效劳器中搜索故障诊断过程，并根据检索到的信息作为故障诊断、隔离故障单元的维修步骤，实施维修。SpotLight单机应用单机应用，要求硬件设施的性能高，在单机中具备故障诊断的信息库，现场或基地维修人员可以利用该计算机直接进行故障现象搜索，进行故障诊断并进行故障定位，实施维修。用途：通过使用SpotLight软件系统可以实现对复杂导弹装备的维修过程信息进行高效的收集与利用，实现对导弹装备的故障实现快速诊断，大大减少导弹装备的维修时间、提高导弹装备的使用可用度、从而提高导弹装备的战备完好性。节约导弹装备的维修保障费用。数据流程框图：软件诊断信息来与主要包括如下四个方面：先前的故障诊断知识整理，专家的维修经验，产品研发过程中预计的故障模式以及设备维修记录信息。并随着导弹装备的应用不断更新。软件诊断信息更新如以以下图所示；级维护人员可以直接访问SpotLight信息库，并可能根据发生的故障现象确定新的故障诊断过程，维护人员将新产生的故障诊断信息〔raw信息〕输入信息系统，此时的信息将由知识库管理员对新录入的故障诊断信息进行审查，如果审查信息的结果没有问题，并确定了故障的根原因，知识库研发人员将确定具体产品单元故障现象的故障诊断解决方案，该故障诊断解决方案必须通过SpotLight故障诊断系统负责人、具体产品供应商负责人等进行独立审查通过。此时将该新故障诊断信息更新为所有维护人员可用的故障诊断信息。上述过程用以保证故障诊断信息的质量。运算案例：GE公司－CFM56发动机美国雷神公司-爱国者导弹SpotLight新增必要性对于导弹装备系统，其组成变得越来越复杂，出现的故障种类也越来越多，故障的查找也越来也困难，因此装备的维修所需要的时间也越来越长，导致装备的使用可用度低。因此对于现代装备故障的准确、快速定位提出了很高的要求，新一代装备对于好的、高效的、有用的故障诊断软件系统的迫切需求性也越来越高。故拟新增1套故障诊断分析系统软件。SpotLight预算模块配置根底模块1API模块1AUTHOR模块1数据库模块1配置优惠价合计SPAR备件优化与战备完好性评估软件SPAR软件功能功能：SPARTM软件系统主要采用了传统蒙特卡洛方法的改进方法进行仿真计算。该仿真技术的改进实现了在仿真过程中考虑各种变量对系统战备完好性与经济性的影响。这些变量因素包括：系统组成：考虑系统冗余与结构重新配置的影响；系统仿真目标；〔可用性、战备完好率等〕；系统运行策略；系统组成单元的质量，如初始寿命、故障率、老化率、维修时间等；备件库存策略，如供应商周转时间、备件价格等；预防维修周期、维修资源等。SPAR软件系统可以综合考虑上述因素，预测装备系统的战备完好性随着时间的变化关系，同时可以进行对各个因素的敏感性分析，确定装备系统的战备完好性的影响因素。从而实现对备件方案、保障方案进行优化与权衡分析。用途：通过使用SPAR软件系统可以实现以装备寿命周期费用与装备的战备完好性为约束条件对武器装备的备件、预防性维修周期、维修资源进行合理的优化，实现对武器装备系统的高可用性、高战备完好性，低寿命周期费用。软件应用特性装备保障方案比较备件供应方案优化；预防性维修间隔期优化；质保期优化；风险评估：装备不可用状态的原因分析运算案例：装甲系统－BattleGroupThermalImaging〔BGTI〕Program船舶系统－WR-21发动机以色列箭2导弹－ArrowAnti-TacticalBallisticMissile(ATBM)SPAR新增必要性对于武器装备系统来讲，其组成越来越复杂，出现的故障种类也越来越多，系统需要的维修保障的类型越多，同时产生的系统的备件类型、备件数量越多，导致装备的战备完好性差，使用可用性低，寿命周期费用高等问题，而SPAR软件系统采用仿真的手段，提出最优的解决方案，提高武器装备的战备完好性、使用可用性、降低其寿命周期费用。对于当前的武器装备，好的、高效的、有用的装备备件优化与战备完好性评估软件系统的迫切需求性也越来越高。故拟新增1套装备备件优化与战备完好性评估软件。C、主要技术参数与性能比照分析目前，国内尚无类似用途的软件。国外同类功能的软件中，SPARTM的功能最为强大，应用最为广泛，在国际先进的箭2反导导弹武器系统中有直接应用，其应用还包括Boeing、洛克希德马丁公司等等。SPAR预算项目配置模块名称配置数量价格1SPAR1配置优惠价合计EXAKT装备定寿、延寿分析软件EXAKT软件功能组成及功能：EXAKT软件由EXAKT建模模块与EXAKT决策模块组成，其主要功能如下：EXAKT建模模块：根据装备的故障模式数据、CBM数据、装备使用条件数据、以及各种导致故障的行为数据，然后根据比例风险模型和转换概率模型对武器装备建立定寿、延寿模型。建好的EXAKT模型〔称之为“看门狗〞〕可以为以后产品进行使用，并可以用于检查各种新的状态〔CBM〕数据。EXAKT决策模块：根据EXAKT建立的模型，首先对模型参数进行决策，然后对寿命、剩余寿命、最优更换周期、费用、风险等进行分析、评价。用途：对于各种类型装备、尤其是价格昂贵的装备，制定合理的寿命、或对使用一段的时间的装备，对其进行合理的延寿，即可以保障装备的使用可用度、战备完好性，又可以大大降低装备的寿命周期费用。同时依据对单元或设备制定的合理的寿命，为针对这些单元制定合理的周期性更换决策提供了依据。从而为提高装备的战备完好性、经济性提供了保证。主要技术参数与性能比照分析：据调研，EXAKT软件最初由加拿大Jardine、Makis等教授采用基于比例风险模型的方法而开发的软件产品，后来在国外多个型号装备中使用，后经加拿大ＯＭＤＥＣ公司商业化，现已为国际上最专业的装备定寿、延寿分析工具。国际上调研也未找到与该软件相竞争的同类产品。该软件在国内有独家代理商，且该代理公司完全能够提供全面技术支持。软件界面、运算算例：EXAKT新增必要性当前在装备论证时，往往提出装备寿命要求；设计定型时，往往根据专家经验给出装备寿命；而依据于专家经验往往无法给出最合理的寿命，而在装备使用一段时间后，装备性能只是局部衰退或没有衰退，此时往往需要对装备进行延寿，此时对于专家而言，也往往很难给出合理的结论与依据。而EXAKT软件可以根据装备的使用数据、故障模式数据等，通过科学的方法为装备定寿、延寿给出最科学的结论。从而从根本上解决装备定寿、延寿问题。故拟新增1套装备定寿、延寿分析软件。EXAKT预算项目配置模块名称配置数量价格软件优惠总价合计Nimech装备虚拟装配、维修、训练系统Nimech软件功能：组成及功能：Nimech软件系统由aniDemo，aniDim3nsion，aniPart，aniUpdate以及DeepExploration组成，其主要功能如下：aniDemo模块：支持用户现场的维修过程自动显示功能，支持交互式演示。该模块的轻量化3D引擎功能强大，以Web方式交付给最终用户的分布式电子培训管理和交互式课程运行系统。aniDim3nsion模块：该模块可以采用3D图形的方式，对维修人员进行现场产品配置，该模块可以直接从企业的PDM以及ERP系统读取数据，图形化用户界面功能强大，支持根据用户的实际需求进行定制。aniPart模块：该模块可以与CAD，PDM或ERP系统直接挂接，以利用所内的CAD，PDM以及ERP数据。该模块支持各种类型的数据格式，包括：IGES,

STEP,ACIS,Parasolid,Inventor,CATIAv4CATIAv5,CATpart,Pro/En