第1章 备件管理与保障规划概述
根据装备备件保障规划的军事需求背景，分析备件使用管理与保障规划的特点及要求；由“单项法→基于需求的方法→系统分析法→以可用度为中心的方法→基于战备完好性的方法”，构建备件优化建模理论的发展体系，通过分析对比，给出各种方法的特点及适用条件；从备件配置优化理论研究、备件模型软件开发设计及应用、备件保障规划的发展趋势等方面，对备件保障规划理论及工程技术发展进行总结。
1.1 背景与需求
随着以信息技术为核心的新军事变革和军队转型建设的深入推进，各种新型号武器装备相继列装并交付部队使用，装备总体水平逐渐提高，呈现出“结构复杂、技术密集、集成度高”的技术特征[1]；在新的作战样式和任务模式牵引下，为满足复杂战场环境下的作战训练任务，在使用过程中充分发挥装备技术或战术性能，军方对装备维修保障能力提出了新的要求。装备保障工作成为武器装备战斗力生成的重要组成[2]，与装备的作战性能居于同等重要地位。
备品备件是装备计划修理和战时抢修的保障性物资，是开展装备维修供应的物质基础和重要保证，对装备保障能力的及时形成和长久保持发挥重要作用，不仅影响着装备寿命周期的保障费用，还直接影响装备的战备完好性及其作战能力。
采用科学合理的方法对备件保障方案进行规划，能够进一步优化备件的品种、数量、存储结构及布局，缩短备件供应周期，达到对备件保障方案控制的“优生”目标，提高备件资源利用率和保障效益。长期以来，备件保障规划与管理主要依靠经验和类比的方法，科学定量依据少，“经费紧张、备件短缺”的供需矛盾日益突出。
备件保障规划是装备保障工程的重难点[3]，即使在欧美发达国家和地区，也*具有挑战性。例如，20世纪60年代，美军国防预算的三分之一消耗在装备的使用和维修上，装备保障费用在寿命周期费用中所占的比例高达60%，有的甚至达到70%～80%。美国海军海上系统司令部的分析报告结果显示，装备在三年的使用期间内，所需要的备件有近60%不能得到满足，只有8%满足了装备故障修理的要求，有近80%的备件从未用到，在存储过程中损坏而不得不进行报废处理。相关资料显示[4]，在装备寿命周期费用的分解结构中，备件费用占据了装备寿命费用的30%～35%，“不需要的备件大量积压，需要的备件严重短缺”的现象较为普遍，在影响装备停机时间的主要因素中，等待备件所造成的停机时间已经超过修复性维修和预防性维修停机的总时间，成为制约装备可用度提高的瓶颈。对此，需充分借鉴西方发达国家在备件保障工作中的经验，转变传统的“粗放式”管理模式，依托信息化手段，加强备件精细化管理体系建设，提高备件保障效益。
当前，世界各国都非常重视装备作战能力和保障能力的同步配套建设，在以往传统模式下，装备保障系统采用序贯式的设计模式（图1-1（a）），从装备设计到保障系统设计，装备系统列装后再确定装备初始保障资源，该模式下，缺乏在装备系统与保障系统之间的综合权衡分析，装备技术指标与保障性要求难以协调发展。图1-1（b）采用一种综合同步式的设计模式，在装备设计与保障系统设计同步的基础上，通过保障性分析，形成装备系统，在装备列装的初期，确定同步配套的初始保障资源（备件）方案。
对此，备件保障规划需要前伸至装备设计阶段，在装备研制过程中，需要综合考虑保障性要求对初始备件的影响，在与承制方开展的研制工作同步的基础上，军方能够有针对性地提出与装备使用任务相适应的备件保障需求，以便合理确定初始备件品种和数量。对此，军方必须借助科学有效的手段，以装备可靠性、维修性、保障性为输入，对承制方所提出的初始保障方案进行评价和验证。在装备服役使用阶段，按照初始备件方案建立的保障系统需要3～5年的运行完善，以训练和作战任务为输入，对装备保障能力进行综合评价，在初始化备件的基础上，对其进行补充与调整，针对不同的保障模式，对各个修理级别所需的备件进行分类和集成优化，以满足部队使用要求。
当前，装备体系结构复杂、技术密集、集成度高，所涉及的备品备件种类多、数量规模庞大、备件保障经费需求剧增，再加上任务期间所处战场环境的特殊性，备件保障管理具有以下特点。
（1）装备结构复杂、备件资源规模庞大，备件保障信息量呈几何级剧增。例如，对于一艘现代化的大型水面舰船，装配了数千台（套）设备，仅机电专业所涉及的备件品种和数量就达到了数十万件，备件管理中所产生的实时状态数据及分析处理后得到的衍生数据，其数据量呈几何级剧增。对此，需要对备件保障数据进行深度挖掘，制定数据规范和标准，摸清备件消耗规律，为备件保障规划提供准确的输入。
（2）装备任务期间的自主保障要求高，受存储空间和携行能力的限制，任务携行备件必须具有较高的利用率。对此，备件保障规划必须紧密结合装备任务的特点，进一步提高备件保障精确化的水平。
（3）装备保障体系庞大，备件存储结构复杂，保障模式灵活多样。装备保障工作责任主体涉及军内外多家单位，保障层次涉及基层级、中继级、基地级等多个保障等级，保障体系庞大；备件保障模式灵活多样，例如，平时采用三级储供体系，装备任务期间，一般随装备进行自主保障，也可临时成立伴随保障队伍，或由保障基地实施定期保障或远程支援保障，形成了复杂的备件存储供应网络。因此，需要构建“备件统管统用、保障集成优化”的新模式，用系统保障的理念集约整合保障资源，改变传统的按照单装设备、按照专业划分模块的保障模式，通过综合集成、功能融合，实现资源共享，达到“1+1＞2”的效果。
（4）装备寿命周期保障经费需求剧增，备件保障方案规划必须将经费作为一项重要的约束指标，强调经费的合理管控。例如，完成舰船船体及各舱室的一次涂装所需经费达数千万元，部分专用大型军用器件及贵重部件使用强度大、更换频繁，备件全寿命保障经费需求剧增。对此，必须将保障经费作为一项重要的约束指标，合理预测备件全寿命保障费用，统筹经费的投入使用，加强经费的调节和管控，提高保障效益。
1.2 备件使用管理现状
在20世纪80年代，各国军方在备件管理工作中都面临被动的局面，基本上依靠过量采购和储备来满足保障需求，极大地增加了备件储存和管理成本，造成大量的浪费。英国海军的21型护卫舰在全部退役时，尚有价值近两亿英镑的专用备件因得不到再利用而报废，有价值上千万英镑的专用修理设施和工装因建设时没有考虑到通用性、不能再利用而不得不拆除；在海湾战争中，美军为了保证部队的后勤供应，不计成本地向前线输送了大量的保障物资，直到战争结束，还有八千多个集装箱没有打开，有价值超过20亿美元的保障物资还没有开启封条，又原封不动地运回了本土。
海湾战争之后，美军认真总结了经验教训，充分认识到科学制定备件保障方案对降低装备保障成本、提高保障效益，以及掌握战时主动权的重要性。以美国为首的西方发达国家为装备保障管理制定了一套完整的规章制度，形成了严密的组织体系和详尽的军用标准与规范，给出了一套从计划、筹措、储备到供应的政策和方法。一是加强了备件消耗和需求相关的历史数据的搜集、整理和分析，从重视装备的购置费用开始向重视装备寿命周期费用（life cycle cost，LCC）转变，从单纯重视装备的战术性能向性能和可靠性、维修性、保障性（reliability、maintainability & supportability，RMS）指标并重转变，逐步形成了装备“持续采办和寿命周期保障”战略；二是根据全球军事战略和新研装备的使命任务，准确对装备任务剖面进行分析，建立备件规划模型，能够较好地指导保障体系建设和备件筹措工作；三是加强了对备件供应商研发、生产、配送能力的分析，为了适应全球部署战略的需要，美军建立了结构合理、分布科学、管理高效、机制灵活的备件供应商网络体系，努力实现备件采购本地化，降低配送和库存成本；四是为应对在全球范围内的需要，美军加强了对热点地区执行任务的装备保障资源消耗规律预测，并根据预测结果在相应的地区和基地进行了一定程度上的预置和储备，以提高应对突发事件的能力；五是加强全球配送体系的信息化建设，美军建立了“以军为主、军民一体”的备件配送体系，保证所需备件能够在*短的时间内以*少的配送成本得到满足。
通过加强备件保障体系建设及改善备件管理模式，美军在战争中取得了较好的效果。例如，伊拉克战争中，美军所消耗的保障物资比在海湾战争增加了20%以上，但在作战地区的资源储备比在海湾战争中减少了30%以上，战场保障资源闲置率降低了超过80%，平均保障延误时间缩短了60%，减轻了保障部门的负担。
国内在装备保障工作中历经几十年的探索和经验积累，基本形成了与装备发展适应的备件保障体系，通过备件保障法规制度的不断完善，逐步形成了高效顺畅的管理体制；通过加强备件保障力量建设，提高了备件筹措能力；通过采用灵活多样的保障模式，提高了备件供应能力；通过开展保障信息化建设，在一定程度上提高了保障效率。但与精确保障目标相比，还具有一定的差距，主要体现在装备全寿命保障过程中缺乏对保障资源消耗规律预测和全面的掌握，使得装备故障维修所急需的备件不能及时供应到位，同时又存在部分备件闲置不能充分发挥作用；备件保障信息集成度低，难以实时、准确地掌握备件动态信息，没有形成共享的集成数据环境和有效的信息反馈机制；备件筹措机构缺乏与备件供应商之间的有效合作，尚未形成无缝链接的供需网络，部分专用器件生产周期长，供货状态不稳定。从技术层面来看，主要有以下原因。
（1）备件配置规划的经验成分多，科学定量分析的依据少。为了满足备件使用需求，往往过量采购和储备，造成了极大的浪费，同时降低了装备的任务持续能力和保障效益。在多次训练任务中，曾一度携带了相当规模的备件，而真正用到的却很少，装备故障修理所急需的部分器材没有携带。
（2）过分依赖初始备件，缺乏后续备件的科学定量配置标准。初始备件由装备承制方提供，为了自身的效益，企业对初始备件方案选择的随意性较大，往往缺乏相应的依据。装备服役使用阶段的后续备件补充修订工作需要由军方来主导，由于受备件采购经费的限制，后续备件方案的制定主要是在初始方案基础上，通过类比分析以及经验判断，缺乏科学性和准确性。
某型装备备件年度使用及消耗情况统计如表1-1所示。由表可以看出，为了满足装备备件使用需求，配备的备件品种及数量都具备一定规模，而在实际中，真正用到的备件数量较少，利用率只有2%左右，满足率不足15%，某些备件严重短缺，影响了装备维修工作的正常开展，同时又有相当规模的备件积压，在存储过程中损坏、失效，造成大量浪费。（注：在该型装备使用管理规定中，某些备件在平时不允许使用，只有在执行任务时才能使用，因此，统计得到的数据不一定完全符合实际情况，但从一定程度上反映了备件配置及使用的不合理现象。
（3）备件规划缺乏从系统性、整体性和全寿命保障费用的角度进行考虑。备件保障体系是一个复杂的供应链系统网络，具有系统性和整体性的特征，而备件筹措、供应和储备等各个环节的工作独立开展；装备研制阶段缺乏装备全寿命保障费用分析。例如，某型武器系统在退役时，有价值超过一千万（按照采购时价格）的备件库存因不能再利用而同步报废。装备使用阶段，备件保障方案难以与作战任务要求相匹配，使得装备可用度及战备完好性难以达到规定的指标要求。
1.3 备件优化建模方法的发展
20世纪70年代以来，欧美发达国家非常重视备件配置优化建模方法及其相关的理论研究，根据装备建设的发展和实际保障需求不断对其进行更新和完善。例如，美军采用的备件建模方法经历了以下典型的发展阶段：单项法/传统法（20世纪70年代以前）、基于需求的方法（20世纪70年代）、系统分析法（20世纪80年代）、以可用度为中心的配置方法（20世纪80年代～90年代初）、基于战备完好性的配置方法（20世纪90年代中期～21世纪初）。目前，在基于战备完好性的配置方法基础上进一步延伸发展为基于战备完好性工程的方法。
1.3.1 单项法
单项法又称传统法，普遍使用于20世纪70年代之前，该方法通过在某个单项备件的库存管理费、
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