作者：陈春良 等
出版社：电子工业出版社
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装备保障系统建模与应用试读：
前言
本书是近二十年来学习装备保障系统理论，开展装备保障系统研究的结晶。作者前后开展了国家教委高等院校骨干教师资助计划项目、原总装备部科研项目等系列课题研究，对陆军装备保障系统的结构、功能、运行及建模进行了深入研究，为本书的撰写奠定了基础。
本书分为方法论篇、数学建模篇、集成化多视图建模篇三部分，共 9 章。其中，方法论篇包含第1章；数学建模篇包含第2～4章；集成化多视图建模篇包含第5～9章。
第 1 章简述了系统的基本概念及主要特征，给出了军事系统研究的程序及原则，提出了基于控制论的军事系统研究方法，对陆军装备保障系统的功能任务、组织结构、系统运行进行了分析，给出了装备保障系统解析模型的构建框架，简述了集成化多视图装备保障系统模型体系，为后续章节的展开提供了整体架构。
第 2 章简述了装备故障的原因及其度量，按照维修工作的复杂性和维修工作量、质量特性参数恢复程度、维修的周期性，对陆军典型装备进行维修类型的描述。从部队装备维修的视角对装备维修性进行了阐述，给出了保障对象维修工作量分布规律，通过典型示例描述了保障对象维修工作量分布规律的确定方法。
第3、4章采用解析方法，建立装备保障系统的输入、输出与系统结构之间的对应关系，构建装备保障系统需求、能力、效果的分析模型，建立装备保障系统的优化模型并通过典型数据方案进行应用示例计算。
第5～8章分别论述了装备保障系统的功能模型、组织模型、信息模型、资源模型的意义、建模方法，采用多种视图建模方法，构建装备保障系统的功能模型、组织模型、信息模型、资源模型，为规范保障系统的功能、设计保障系统的结构、分析保障系统的信息、调配保障系统的资源，实现精确、高效的保障提供理论支持。
第 9 章简述了装备保障过程建模目的、评价参数、建模方法，给出装备保障过程建模方案，论述装备保障过程优化的原则、方法，最后通过一个综合应用示例给出过程建模的应用效果。
在本书选题、书名确定及出版过程中，得到了陆军装甲兵学院徐航院长的大力支持，在此表示衷心感谢！
本书逻辑严谨、体系清晰、内容新颖，具有可读性和实用性，既可为装备机关、部队、研究院所从事装备工作的人员提供方法指导，也可作为军事院校教师、学生的学习教材或参考书目。陈春良2019.6方法论篇第1章 军事系统研究方法论
军事系统是一个复杂的人工系统，对其展开研究和构建需要科学的方法作为指导，为此，本章对系统的基本概念，军事系统研究的程序及原则、研究方法、分析原则进行阐述，然后对装备保障系统进行分析并提出建模框架。1.1 系统的概念及基本特征
系统是系统方法的核心概念。在古希腊哲学家德谟克利特所著《世界大系统》一书中，对系统的定义是“部分组成的整体”。在《系统科学》一书中，现代系统研究开创者贝塔朗菲对系统的定义是“系统是相互作用的多元素复合体”。在《系统论》一书中，美国著名学者阿柯夫对系统的定义是“系统是由两个或两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的集合”。在美国《韦氏大词典》中，对系统的定义是“有组织的或被组织化的整体；结合整体所形成的各种概念和原理的综合；由有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素集合”。在日本的《JIS 标准》中，对系统的定义是“许多组成要素保持有机的秩序，向同一目标行动的集合体”。在中国人民大学出版社出版的《控制论、信息论、系统论与哲学》一书中，对系统的定义是“所谓系统（Systems）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素（Element）所构成的一个整体”。我国著名科学家钱学森在1978年写的《组织管理的技术—系统工程》一书中指出：“把极其复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体，并且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。”
这些定义从不同侧面揭示了系统的特征：集合性、整体性、层次性、关联性、目的性、适应性等。（1）集合性。集合的概念就是把具有某种属性的一些对象看成一个整体，从而形成一个集合。集合里的各个对象叫作集合的要素（子集）。系统的集合性表明，系统是由两个或两个以上的可以互相区别的要素组成的。这些要素可以是具体的物质，也可以是抽象的或非物质的软件、组织等。（2）整体性。系统不是各部分要素杂乱无序的偶然堆积，而是由各部分组成的有机整体。系统是一个客观统一体，只有当物体作为某一个整体从一定的环境中分离出来的时候，才可能被看作系统。系统的环境是指一个系统之外的与之相关联的事物构成的集合，它的改变将影响所考察系统的状态、特性和功能。环境复杂性是造成系统复杂性的重要根源，研究系统必须研究它的环境及其与环境之间的相互作用。（3）层次性。系统作为一个相互作用的诸要素的总体，可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，系统越复杂，层次就越多。在系统层次结构中表述了在不同层次子系统之间的从属关系或相互作用关系。一个系统有从属于自己的子系统，而本身又从属于另一个更大的系统。在不同层次结构中的子系统存在动态的信息流与物质流，它们一起构成系统的整体运动特性，为深入研究复杂系统的结构与功能及有效地进行控制与调节提供了条件。（4）关联性。组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相互联系说明系统要素之间的特定关系和演变。复杂系统的各子系统之间具有密切关系，相互影响、相互制约、相互作用。要求复杂系统内的各子系统根据整体目标，尽量避免系统的“内耗”，提高系统整体运行的效果。有了系统要素的相互作用和联系，系统才能具有反馈、调节、控制、优化、组织性、适应性等一系列性能。（5）目的性。系统都具有某种目的，为达到既定的目的，系统都具有一定的功能。系统的目的一般用更具体的目标来体现，复杂系统都具有不止一个目标，需要用一个指标体系来描述系统的目标。为了实现目的，系统必须具有控制、调节和管理功能，管理的过程就是系统的有序化过程，使其进入与系统目的相适应的状态。（6）适应性。任何一个系统都存在于一定的物质环境中，因此，必然要与外界环境产生物质、能量和信息交换，外界环境的变化必然会引起系统内部各要素之间的变化。系统可以在运行实践中通过观察和类比进行学习，从而改善自己的功能，以适应外部环境的变化。不能适应环境变化的系统是没有持续生命力的，只有能够经常与外界环境保持最优适应状态的系统，才是具有不断发展势头的理想系统。
以上6条特征相互渗透、密不可分。
系统分类具有多样性。目前对系统进行了多样化分类，分类的多样化一方面是由于客观上存在很多系统，另一方面是由于只要根据不同的特征就可以对系统进行分类。选择分类的特征具有主观性，其取决于系统研究的目的和方向。
通常可将系统分为两大类：自然系统和人工系统。自然系统是由自然物形成的系统，它的特点是自然形成的，如海洋系统、矿藏系统等。人工系统是根据特定目标，通过人的主观努力所建成的系统，如各种军事系统、人力资源管理系统等。
人工系统与自然系统有着很大的区别，明显表现在人工系统的针对性和它们的存在具有严格的因果关系。建立人工系统是为了完成一定任务和达到一定目的。任何人工系统都能自我完善，人工系统达到目的的过程可以自动实现，即具有自主性。如果在系统中分离出控制系统工作和促进系统完善的组成部分，自我完善的过程就可以相当迅速，实现目标的效能也会急剧提高。
存在指挥管理是人工系统区别于自然系统的重要特征。根据管理部分的发展程度可以将人工系统分为简单人工系统、复杂人工系统和巨型人工系统。
简单人工系统是执行有限任务的系统。这种系统组成部分之间的联系显而易见。对这类系统进行管理是通过专门的组成部分来实现的，这种组成部分的一个基本功能就是与上级系统保持联系。在系统所有执行任务的层面，简单人工系统的组成部分自身可能不是系统，这些部分的组成和彼此之间的联系是相对稳定的。
复杂人工系统包括一系列简单人工系统，并且具有完成一系列任务的目标，简单人工系统是复杂人工系统的组成部分。因此，一些问题（任务）的解决（完成）要求改变系统组成部分和子系统的组合，从这个意义上讲，复杂人工系统更加具有动态性和主动性。与简单人工系统中的过程相比，复杂人工系统中过程的稳定性更取决于系统的管理职能，因此，复杂人工系统中具有简单系统形式的管理子系统。
巨型人工系统通过完成有利于总体目标或一些目标组的任务来协调达到全局目标。这样的系统具有发达子系统，这些子系统本身就是复杂系统。
应该指出，简单人工系统、复杂人工系统和巨型人工系统之间的界线并不是一成不变的，这些界线往往是由对系统分析的深度和目的决定的。1.2 军事系统研究的程序和原则
在军事领域，军事系统是指为了进行或保障武装斗争所需的物资、人员及它们发挥作用的原则和方法的总和，这些组成的有机组合使每个系统组成部分（要素）能完成一定的任务。按照军事系统的复杂程度，可以分为复杂军事巨系统，如国家武装力量，复杂军事系统，如陆军、海军、空军、火箭军等，简单军事系统，如陆军集团军、师、旅、团等。
军事系统运行出现问题是因为系统工作的结果与预定的目标不太一致，这种情况常常归结为军事系统工作条件的复杂性和不稳定性。军事系统工作的结果与预期的目标绝对相符未必就是现代复杂系统的合理要求。在资源有限的条件下，总是要使所取得的结果与目标之间的偏差最小化，这也是完善军事系统的主要促进因素。军事系统研究的任务在于保证这个问题的快速和高效解决。
确定完善军事系统的措施或建立新军事系统解决新问题的研究程序如图1-1所示。图1-1 军事系统研究的程序
首先，揭示和确定军事系统的最终目标。该阶段是对实际结果（系统发挥作用的结果）与系统目标（预期结果）进行比较，找出存在的问题。对系统工作过程进行分析，根据系统发挥作用的原则和方法，研究系统结构及确定系统的薄弱环节，进一步明确问题。这个阶段之所以复杂是因为所研究的军事系统要完成庞大的总体任务，有时最明显的任务往往被错误地认为是主要任务，从而使后续分析工作的难度加大了。
其次，通过对军事系统工作过程的分析，建立功能结构图和组织结构图，揭示问题的实质，找出形成这些问题的根本原因。
最后，确定军事系统的解决方案。最终方案是对许多中间方案多次分析后的结果，它们充分反映了军事系统发挥作用的原则和方法，决定系统的整个分析结论。
通过以上几个步骤的系统研究，得到军事系统的目标和子系统的任务，通过系统调整优化，形成军事系统备选方案并最终形成改进军事系统的建议。因此，研究军事系统问题的方法就是通过研究军事系统的所有组成部分及它们之间的联系，采取不断优化的步骤，找出改进完善军事系统途径的一系列研究和分析方法。
通常依据研究对象的系统特征，确定系统研究的原则。系统具有集合性、整体性、层次性、关联性、目的性、适应性等众多特征，开展系统研究应该遵循以下基本原则。（1）军事系统研究的第一个原则是必须集中关注系统的整体而不是系统的个别组成部分，这也反映了系统作为整体对象的性质，关于研究对象的整体性观念是所有系统研究的出发点。
在军事系统中，其整体性是由系统的目的性来决定的。系统的各组成部分（子系统）所要完成的任务就是系统要实现的总目标。系统各组成部分之间建立的所有联系都是为了实现总目标。子系统的任务作为下一级子系统的目标。其任务结构示意图如图1-2所示。图1-2 军事系统的任务结构示意图（2）军事系统研究的第二个原则是必须关注研究对象的动态过程。不仅关注研究对象的具体过程，还要关注达到目标的总体过程。军事系统中的过程应该看作系统与外界环境相互作用的反应，特别要注意建立反映军事系统稳定发挥作用、实现系统目标的过程模式。（3）军事系统研究的第三个原则是对研究对象进行结构分析，即研究军事系统的组织结构。系统组成部分的数量、名称和复杂性，以及组成部分的层次分布，各组成部分之间联系的性质和特征，系统外部联系的性质，隶属组成部分的数量和功能—以上这些就构成了军事系统的组织结构模式。1.3 基于控制论的军事系统研究方法
军事系统研究方法是从一系列实用学科借用来的，如数学逻辑、控制论、博弈理论等，遵循上述军事系统研究的基本原则并综合使用这些方法可以取得理想的结果。
在控制论中，系统的运行是由输入、过程、输出、限制和反馈（逆向联系）等共同决定的。系统发挥作用的形式是过程改进的基础，可供改进的部分有输入、过程、输出、限制和逆向联系（反馈）。
采用控制论方法进行军事系统分析的一般过程如图1-3所示。图1-3 采用控制论方法进行军事系统分析的一般过程
过程的输入是指所有的物质部分及能源、劳动力、资金和其他资源，也就是劳动对象和劳动工具。过程是指所有的输入部分在系统工作时所经历的全部转换、变化。
过程的输出，首先是指实现过程所达到的那个目标；其次，输出还包括未耗尽的资源、资料和材料部分，它们可以重新参加输入过程。未耗尽的各种资源重新回到输入过程叫作逆向联系。逆向联系从一个方面反映了作为劳动对象的输入组成部分的变化，这种变化是系统发挥作用的结果。
限制是指军事系统工作的要求和上一级系统给本级系统的条件。
第一个限制是军事系统首先给它的从属系统提出目标，从属系统的目标是上一级系统目标中的一个分目标。
第二个限制是军事系统各组成部分之间协作所采用的作用原则和方法。每一个子系统的过程实现不是随意的，上级系统中使用的方法是子系统构建和发挥作用的原则。
军事系统发挥作用的原则反映了它们的外部联系，被研究系统所采用的方法决定了其内部联系，系统发挥作用的原则和方法应该是协调一致的。
在内部联系的构建和作用中，任何与由上而下原则的偏离，均可能导致系统过程的错误，从而导致系统过程失去稳定性。
第三个限制是作用于输入的资源。这里的资源包括物质资源、劳动资源、信息资源及时间资源。
另外，还有来自周围环境方面的限制，军事系统外部环境的改变会影响被研究系统的性质，这些限制包括军事系统作用的时间和地点、同一级别相邻系统的作用、敌对（对立）系统的作用等。
军事系统一般可以预先确定过程的质量标准，即军事系统的功能效率和经济效率。功能效率是指在实际条件下军事系统达到预定目标的程度，经济效率是指实现预定目标所耗费的资源。
根据功能效率和经济效率指标，可以对重新设计的军事系统方案进行比较，或者对现有军事系统完善的合理性进行评价。一般情况下，计算出具体军事系统中上述量化指标是非常困难的，计算精度取决于对被分析军事系统的建模水平和相关数据的可信程度。1.4 军事系统任务过程及组织结构分析原则
在图 1-3 所示的军事系统分析过程中，并没有反映出军事系统的任务过程。为了全面描述和分析军事系统，可以把军事系统的任务过程区分为主要任务过程、辅助任务过程和保障任务过程。主要任务过程是指完成各个级别主要任务的过程，直接影响军事系统目标的实现；辅助任务过程是指为促进主要任务过程稳定而进行的辅助任务过程；为了保障军事系统主要任务过程和辅助任务过程的稳定性，军事系统中还存在第三种任务过程，即保障任务过程。这三种任务过程的统一、联系和相互依存能够全面反映军事系统的工作。
通常，军事系统实现具体任务的主要任务过程往往是一系列战斗行动，如进攻、防御、行军等。主要任务过程中的一些阶段任务可以具体化，如强渡水障行军、遭遇战、突破防御等。对于主要任务过程而言，各个级别的任务也可以细化，如联合战役的主要任务过程可以分解为：一部分战役军团在主要方向进攻，担负主要突击任务；另一部分战役军团在辅助方向进攻，实施引诱突击；还有一些战役军团处于第二梯队，担负支援和后续作战任务。在战术级别上（部队战斗），完成直接影响战役主要目标实现的任务范围更窄、更具体。因此，所有这些级别的一系列战斗行动组成了联合战役主要任务过程的内容。离开军事系统战斗保障子系统的工作，主要任务过程是不可能完成的，如侦察、通信、工程保障、防空等都是非常重要的战斗保障过程。对应这些子系统的工作构成了辅助任务过程的内容。还有一些过程，如保障各类人员的给养、机构的活动、医疗保障、在战役战斗过程中的装备维修保障、物资器材供应等，可以保障主要任务过程和辅助任务过程的稳定性，这些属于保障任务过程的范畴。
图 1-4 给出了各个级别的军事系统任务过程分析图。箭头表示每一个过程的结果运动方向。第一级别的主要过程（过程Ⅰ）是其他所有过程的“用户”，第二、第三级别的主要过程构成了主要过程Ⅰ的具体内容，从而体现出军事系统的层次性。
从图 1-4 中可以看出，第一级别的辅助过程和保障过程在自己的子系统中被看成主要过程。同时它们也有自己的辅助过程和保障过程，以这些辅助过程和保障过程为中心，又构成了新子系统的主要过程，使系统在水平方向也出现了分支。
在细化分析军事系统纵向任务过程时，至少应分离出 3 个级别，每个级别的辅助过程和保障过程也应细化到3个级别，这样的细化过程便于找出军事系统主要任务（主要目标）实现过程的特点，以及军事系统辅助子系统和保障子系统的具体内容。
在明确了进行军事系统任务过程分析原则的基础上，进而确定分析研究军事系统组织结构的原则。
军事系统的组织结构分析用来揭示军事系统的组成部分和子系统的名称、复杂性和按级别分布、它们之间联系的性质和特征、外部联系的性质、隶属组成部分的数量和功能。军事系统的组织结构是实际发挥作用的一定数量的物质组成部分（或子系统）及它们之间联系的综合。
在进行军事系统的组织结构分析时，首先确定主要子系统组织结构的 3 个级别，找出每个级别起辅助功能和保障功能的环节，将这些环节联合成具有各自级别的子系统。在这个步骤中，找出属于主要子系统、辅助子系统、保障子系统的隶属组成部分，从而可以确定子系统、整个系统与上一级系统之间的外部联系。图1-4 各个级别的军事系统任务过程分析图
其次找出军事系统的内部联系。军事系统的内部联系表现为各种形式的流：第一种是主要输入流，即劳动对象流；第二种是劳动工具流，包括各种能源、工艺设备及其一定量的储备，以及劳动资源和资金流等；第三种是军事系统中最重要、最广泛的信息流，通过信息的联系实现指挥子系统的管理活动。
综上所述，对军事系统进行分析研究就是对军事系统的目标、任务过程和组织结构依次分析的循环过程，需要根据上一个过程的分析结果修正后面的结果，需要建立各式各样的模型，借助计算机仿真等手段才能实现。1.5 装备保障系统分析及建模框架
陆军是一个复杂军事系统，本书主要研究陆军中的装备保障系统。采用系统分析方法，将陆军看成一个包括执行主要作战任务的人员、装备系统，以及在作战行动中执行保障功能的一系列保障系统在内的复杂军事系统。在这个军事系统中，有战役（战斗）系统、装备保障系统和后勤保障系统等，如图1-5所示。图1-5 陆军的层次结构图
在装备保障系统中，可以分出装备使用保障系统、装备维修保障系统及装备调配保障系统。
装备使用保障系统的目标是确保装备“按用途使用”和“按规定的程序正确使用”。在部队中，它也被称为装备管理系统或装备运用系统。其组成包括装备的使用及其管理人员、装备及相应的制度和规定等。
装备调配保障系统的目标是保持装备的完好率、在编率、配套率，提高装备的持续保障能力，保障部队战备、训练、作战等的需要，保持和提高部队的战斗力。其主要保障活动包括装备申请、补充、调拨供应、换装、调整、交接、退役、报废和储备。装备调配保障系统应该充分考虑国家经济发展水平、工业生产和运输能力、社会信息化水平、自然条件、地理环境、交通网络等因素的影响，建立和完善与之相适应的组织结构和运行机制。
装备维修保障系统是陆军装备保障系统的核心组成部分，其基本功能是对技术故障或战损引起的损坏装备实施相应的维修保障活动，恢复装备到完好状态。装备维修保障系统是包括维修分队，维修部队，维修工厂、机构和军工企业，军事装备科研院所，军事院校，以及它们发挥作用的原则和方法的综合体，通过装备的维修保障活动保持陆军部队的战斗力。
装备维修保障系统是装备保障系统的核心子系统，对其进行系统功能任务分析、组织结构及运行分析基本上可以体现装备保障系统的本质特征。1.5.1 保障系统功能任务分析
按照系统的功能层次和任务的重要性（主要任务、辅助任务和保障任务）来排列这些任务综合体，构成了装备保障系统的功能层次及任务类型图，如图 1-6 所示。前已述及装备保障系统可以分为装备维修保障、装备使用保障、装备调配保障 3 个子系统，下面以装备维修保障系统为主对装备保障系统进行功能任务分析。
装备维修保障系统的目标是直接在战斗行动中及时修复受损装备，使滞留、故障、受损的装备恢复作战使用，维持陆军部队的战斗力。
上述目标是通过完成一系列重要程度和复杂程度不同的任务而实现的。“装备维修保障”的任务包括搜索滞留装备、故障装备、受损装备，以及对它们进行后送、修理和维护，将修竣的装备送交部队，并为修理工作提供物资技术保障。这一系列工作构成了“装备维修保障”层次的任务。不管是根据任务的重要程度还是根据维修所需的工作量和复杂程度，在这一层次的主要任务是对装备进行修理，即恢复装备失去的战斗性能和技术性能。图1-6 装备保障系统的功能层次及任务类型图
为了执行装备修理任务，首先需要完成一系列辅助任务。这些辅助任务包括在战场上搜索受损、故障和滞留装备，即实施技术侦察；对这些装备进行抢救后送到维修机构的集中地，即抢救后送。技术侦察和抢救后送工作对完成主要任务（装备修理）有重大影响，对装备修理的速度和数量起着非常重要的作用。因此，必须快速搜寻和后送所有待修装备。
该层次的辅助任务还包括修竣装备的归建，及时将修竣的装备送交作战部队。送交的方式主要有：距离比较近时，可以通过装备自行行驶至作战部队；距离比较远时，可以使用平板拖车公路输送或铁路输送到作战部队。
要成功完成主要任务和辅助任务，就必须为保障过程提供维修周转器材和维修备件，提供燃料和其他材料，以及维修工具和测量工具，弥补工艺设备的损耗等，这些任务构成了第三组任务即保障任务，为主要任务（即装备修理）和辅助任务（搜寻、后送）提供相应的物资技术保障。具体的保障任务包括提供维修所需的周转器材和维修备件、各种燃料和其他物质材料、维修作业手段工具及检测设备，以及弥补工艺设备的损耗等。
对于“装备修理”任务而言，其主要任务是装备修理工艺，其辅助任务是修理工艺的准备，其保障任务是为修理作业提供运输保障和能源保障。
装备修理工艺（流程）还可以分解为相互联系的第三层次的任务。第三层次的主要任务是待修装备的拆装工作，采用换件修理进行装备维修时，这一任务所消耗的工作量占整个维修工作量的 60%～90%；各种专业工作，如焊接、钳工工作、电气设备的维修和其他工作属于辅助任务；修理的准备及结束工作，如受理修理、故障检查、试验、维护等属于保障任务。1.5.2 保障系统的组织结构
装备保障是由受过专业训练的技术人员在一定的物质基础支持下完成的，为了有效地利用技术人员的劳动和维修工艺设备，将人员和设备进行优化组合构成一定的组织结构环节，如维修分队、维修部队等，这些环节统称为维修机构。按照一定的高低级别合理配置维修机构，就构成了装备保障系统的组织结构。
根据维修机构的使用条件，维修机构又分为固定维修机构和移动维修机构。根据维修机构在陆军部队结构中的地位，维修机构又分为不同的级别和环节，图 1-7 所示是装备保障系统的典型组织结构。图1-7 装备保障系统的典型组织结构
1）固定维修机构
第一组维修机构是固定维修机构。其任务包括在平时保障经常性的战备、在战时实施高难度的维修及对装备进行改装。固定维修机构的工作特点是具有固定的部署地点，使用固定的工艺设备，维修计划和工作制度相对稳定，建立规范的生产过程。
固定维修机构分为3个级别：部队级维修机构、战区级维修机构和总部隶属维修机构。
部队级维修机构的工作地点相对固定，在修理和维护过程中主要是动用部队维修机构的人员和固定的工艺设备。对于野外维修所用的技术设备（工程车、维修用的吊车、动力设备等）平时处于保管状态，仅在对人员进行培训时使用，其目的是平时储备下来以便战时可以直接使用。
战区级维修机构是指战区所属的修理所、修理基地、修理厂及其他维修机构，其任务是对一定型号的装备及其装配单元进行大修。
总部隶属维修机构包括维修所、兵工厂、维修厂等。这些维修机构的职能主要包括对装备进行大修并改装，与装备生产厂家经常保持联系，制定（修改）大修工艺流程，对装备设计进行改良，决定装备大修和改装的所有技术政策；在新型装备大修方面，掌握大修技术并向其他维修企业提供技术文件和专家咨询；生产装备维修所需的保障装备（技术设备），如牵引车、技术救援车、装甲维修后送车、移动吊车等。
总部还有一些科研机构、工艺设计和试验机构，其职能是向维修机构提供技术帮助，研制装备维修所需要的保障装备（技术设备）。
每个维修机构都是装备保障系统的一个环节，每个维修机构都承担一定的任务，具有相应的组成、工艺设备、一些必不可少的专家级维修人员，并且具有一定的生产能力。
2）移动维修机构
在装备保障系统中，第二组移动维修机构具有极其重要的作用，在战斗条件下通过对装备进行维修来保持部队战斗力水平。
由于战时复杂变化的环境影响，移动维修机构的工作具有以下特点：（1）待修装备和待后送装备在数量和质量方面变化无常，散布在广阔的地域上；（2）维修任务在内容、地点、时间上处于变化状态；（3）由于战斗中修理设备和后送设备的损失及人员伤亡，移动维修机构的组成也是变化的；（4）自然气候条件变化不定；（5）敌方的威胁和其他因素对维修工作具有很大影响。
根据维修机构在陆军系统结构中的地位，移动维修机构又可分为不同的级别和环节。战术级维修机构有营的维修机构、团的维修机构和师（旅）的维修机构。战役级维修机构有集团军维修机构和战区维修机构。战略级维修机构有保障装备（技术设备）保管基地、各种移动修理厂、后备维修机构。每一类维修机构都具有各自的工作特点，对修竣装备的使用有各自的程序。
战术级维修机构的工作特点是直接编入战术级的作战分队、部队，在战斗中紧随作战分队、部队，在一个地点的连续工作时间有限，修竣的装备重新返回各自的作战分队、部队。
战役级维修机构在建制上与战术级作战部队没有隶属联系，其工作特点是可以在一个地方工作较长的时间，其修竣的装备作为后备力量使用。
战略级维修机构包括战区各种移动修理厂、预备维修机构，以及用于组建新的维修部队的保障基地、组织和机关等。1.5.3 保障系统运行分析
采用前面论述的基于控制论的军事系统研究方法，按照系统的输入、系统的过程、系统的输出、影响系统运行的因素、系统的逆向联系（反馈）5个方面，分析装备保障系统的运行形式，如图1-8所示。图1-8 装备保障系统的运行形式
1）系统的输入
系统的输入包括两部分：一部分是待修装备和待后送装备；另一部分是用于修理作业的修理设备和用于抢救后送作业的后送设备。
待修装备是指故障的、受损的装备，恢复其工作性能所需要的维修工作量和维修的复杂程度有所差别。待后送装备包括两类：一类是在各种障碍下滞留的非故障装备，需要将它们拖出来；另一类是需要拖出或需要从敌人火力下后撤，转移到维修点或就近隐蔽处的故障和受损装备。
待修装备和待后送装备是保障系统输入的重要组成部分，它们对系统的工作效率有很大影响，因此，必须用相应的指标来评价待修装备和待后送装备。数量指标反映的是待修装备的数量。通常根据部队行动的地域和战役（战斗）的进程，并且考虑待修装备在空间上和时间上的分布，来预测待修装备的数量。质量指标是将待修装备分为小修、中修、大修及相应的比例，将待后送装备分为轻型、中型、重型和超重型。因此，对于待修装备来说，质量指标反映的是维修工作的内容和分类。
战前，制订保障计划时，通过预测来确定这一部分的输入（指标）；作战过程中，则是通过技术侦察来给出这一部分的输入（指标），即给出装备的损坏地点、评估装备的损坏程度，指出由哪一级机构负责抢救后送，后送到哪一级修理机构进行修理。
在图 1-8 所示装备保障系统的运行形式中，隐含了保障系统本身的特征，其中包括修理力量、后送力量及其使用原则和方法，既有修理设备、后送设备，也有修理人员、抢救后送人员等。事实上，随着战役（战斗）进程的发展，这些力量也在发生变化，系统的微观构成也在发生改变，从这种意义上来讲，保障力量（修理力量和后送力量）可以看成保障系统输入的第二部分。
依据上述分析，输入的第二部分是修理装备、后送装备，与其对应的是修理机构和后送机构，反映其基本性能的指标是标准生产能力和实际生产能力。维修机构的标准生产能力是指在标准条件下，采用先进的维修生产工艺和组织形式，充分使用人员和技术资源，单位时间内（昼夜、月）修复装备的最大可能数。维修机构的实际生产能力是指在具体战斗条件下，维修机构实际发挥出来的生产能力。实际生产能力与标准条件下的标准生产能力有一定的偏差（偏大或偏小），应该区分这两个概念。
系统输入的第二部分与第一部分一样，对保障系统的工作效率有很大影响。因此，需要进行科学的预测，包括对保障需求的预测和保障能力的评估。不仅要对待修装备和待后送装备的数量指标、质量指标进行合理的保障需求预测，还必须对维修机构在不同战斗条件下的实际保障能力进行相当准确的评价，即能力评估。
2）系统的过程
前已述及，根据保障系统的任务结构，系统过程可以分为主要过程、辅助过程和保障过程。
主要过程是指直接作用于装备，将装备从非战备状态转入战备状态的过程。对于待修装备来说，主要过程就是对装备进行修理和技术维护，对于滞留的非故障装备来说，就是对这些装备进行抢救拖救和牵引。
辅助过程是指对部队行动地域里的待修装备和待后送装备进行技术侦察，以及将受损装备和故障装备后送（牵引或运输）到最近的隐蔽处、后送到维修机构展开的地点、运送到后送线上或装载站里，以及将修竣的装备运送到战斗部队。
保障过程是指对主要过程和辅助过程实施的物资技术保障，包括提供备件、材料、工具、技术文件和各种给养。
考虑保障系统的结构环节，针对不同情形对系统的主要过程、辅助过程和保障过程进行完善，是提高保障系统工作效率的一条途径。
3）系统的输出
装备保障系统的工作结果，即系统（过程）的输出，包括修竣的可继续投入战斗使用的装备，以及扣除损失或折旧部分后仍可继续投入使用的后送装备、修理装备。
对保障系统的工作结果可以借助于功能指标和经济指标来进行评价。评价保障系统的指标主要有单位周期（如一个战役）内修竣的装备数量、维修强度（速度）、维修成本。第一个指标能够反映部队的战斗能力或完好装备数量，第二个指标反映的是单位时间内保障系统的修复能力及抢救后送能力，第三个指标是指取得结果所付出的代价。按照评价指标的定义，可以对保障系统的每一个级别和每一个环节进行评价。
4）影响系统运行的因素
对保障系统最重要的要求是装备的修复强度与装备的损坏强度一致。“装备的损坏强度”是指单位时间内产生的损坏装备的数量；“装备的修复强度”是指单位时间内能够修复损坏装备的数量。这个要求具体体现在一定条件下保障系统的目标上。确切地讲，保障系统追求的目标就是精确保障，使得投入的保障资源、保障力量适时、适地、适量，正好够用，没有多余，也不缺少，而影响保障系统目标实现的难以控制的因素有很多。
首先，部队战斗行动的类型、战斗企图等影响保障系统的输入。部队战斗行动的类型（进攻、防御）对保障系统的输入有重要影响，不仅影响待修装备和待后送装备的数量和质量指标，而且影响维修机构的保障能力。在进攻战斗（战役）中部队的伤亡和装备的受损往往比防御战斗中多，而维修机构的保障能力由于重新部署、展开、撤收和其他辅助过程耗费大量的时间而下降。
其次，战场的自然气候条件影响保障系统的工作。这些影响因素包括道路网络的发达程度，水、能源和生产资源的满足程度，林区、气温等环境情况。这些因素会促进或阻碍维修工作，进而缩短或增加维修的辅助过程，或者保障过程的时间。因为重新部署、隐蔽、工程保障等也需要大量时间，这些因素也会影响维修机构的保障能力。
5）系统的逆向联系
逆向联系作为保障系统的组成部分，主要体现在两个方面：第一，反映保障系统过程输出端的成分变化，这些成分会重新输入到保障系统的输入端，重新参加保障系统的工作过程；第二，逆向联系可以实现对保障系统运行的指挥管理。
在保障系统工作的时间历程中，保障对象（待修装备和待后送装备）在发生变化，修理设备、后送设备的数量和质量也在发生变化，只有动态地考虑保障对象和修理设备、后送设备在数量和质量上的变化，进行科学合理决策，才能保证保障对象在各级维修机构合理分配。因此，逆向联系的重要功能之一就是对保障系统进行科学决策、正确指挥。
指挥过程的本质是对系统的实际输出和理想输出（目标）进行比较，对偏差进行分析，并确定解决出现偏差的方案。
通常采用系统的方法、原理及依据指挥经验，对偏差进行分析和做出决定，提出解决方案，比如，通过改变装备保障系统的结构组成部分来实现：对某个层面（战略、战役、战术）的保障力量进行重新分配；改变某个层面（如战役、战术层面）维修机构的功能；合理储备维修设备（修理设备和后送设备）。
对于完善装备保障系统指挥方面的其他因素，如改进装备维修过程的组织方法、改进装备质量、提高维修设备性能等，其效果比较慢且不明显，通常只在组建新的保障系统或完善保障系统时才起很大作用。1.5.4 保障系统建模框架
上述分析表明，装备保障系统是一个复杂的人工系统。根据保障任务需求，科学编配保障力量，形成最优的保障系统结构，是顺利完成保障任务的前提，也是实现精确保障的重要途径。无论是平时还是战时，研究保障系统设计方法、优化系统结构、合理分配资源、提高保障能力是保障指挥人员最关注的核心问题。因此，有必要运用系统科学理论和方法，研究建立一个能够支持保障系统设计与优化的理论体系，这个理论体系应该包括装备保障的指导理论、保障需求分析理论、系统结构分析理论、系统过程分析理论、系统建模与优化理论及系统效能评估理论。为达到上述目的，采用状态空间分析方法，研究建立系统的状态空间模型并分析系统的可控性，以此作为研究保障需求分析模型、保障系统结构模型、保障系统过程模型、保障系统优化模型和效能评估模型的框架。
1）系统状态变量
设保障系统输入为x（t），表示t时刻进入保障系统的第i种装备损i伤数量，保障系统输出为y（t），表示t时刻保障系统修复的第i种装备i数量。
用y（t） （ i=1，2，…， m）就能完整描述保障系统的维修工i作状态，其中， m为待修装备的种类数。y（t）也是一组独立变量，i可将y（t）作为保障系统的状态变量，即i
这里， Y （t）就是系统的状态向量。
2）离散形式的系统状态模型
理论分析和实践经验表明，影响保障系统状态变化的因素主要有两个：一是保障系统对损伤装备的修复能力；二是战场损伤装备的数量和分布状况。考虑到实际运用中对离散形式数学模型的需求，建立离散形式的保障系统状态空间模型。
定义 1：战场损伤装备经过保障系统修复，由非堪用状态转化为堪用状态的过程称为修复过程。
设β（t）为保障系统对第i种装备的按时修复率，即保障系统在ti时刻到t+1时刻对第i种装备的平均修复率，则保障系统在t+1时刻对第i种装备的修复数等于保障系统t时刻对第i种装备的修复数加上t时刻到t+1时刻保障系统对第i种装备的修复数，即
在装备保障方案确定后，保障系统结构随之确定，保障系统能够提供的最大维修能力为一定值，设为Q（t）。Q（t）表示t时刻到t+1ii时刻期间保障系统满负荷工作时能够修复的第i种装备的数量。当保障系统输入x（t）≤Q（t）时，β（t）=1；当保障系统输入x（t）＞iiiiQ（t）时，β（t）=Q（t）/x（t）。iiii
一般情况下， x（t）和β（t）都要分解为保障系统中各级维修ii机构对第i种装备的承修数量x（t）和修复率β（t）分别进行计算。i ji j其中， j=1，2，…， K，表示保障系统中包含的维修机构级别，一般取K ≤5，分别对应总部、战区、集团军、师（旅）、团（营）5级维修机构。
式（1-1）表明，保障系统的状态主要由保障系统输入x（t）和i保障系统维修能力Q（t）确定。i
定义 2：在作战行动限定的时间内，需要修理的装备数与作战时间之比称为修理流，用修理流强度λ（t）表示，单位为台/天。
修理流强度反映了单位作战时间内损伤装备的数量状况。显然，当按作战行动过程逐日计算时，有x（t）=λ（t）。
装备的损坏主要由技术故障和战斗损伤两种原因造成，下面给出两种情况下的修理流强度计算。（1）由于技术故障产生的第i种装备的修理流强度。
按战役过程中战斗行动的推进过程逐日计算，平均每天的修理流为
式中，λ （t）为第t天第i种装备发生技术故障的装备数量；ioN（t-1）为第i种装备在作战第t天的初始参战数量；P（t）为第i种装ii备在第t天因战斗损伤的概率；L（t）为战役第t天战斗任务的纵深；k（t）为战役第 t 天第i种装备的机动系数，这是考虑在任务纵深距mi离上增加的因曲折行驶引入的系数；ω为第 i种装备的平均故障流强io度，即单台装备平均每行驶1km发生故障的次数。
由式（1-2）可以计算得到第t天第i种装备因技术故障需要修理的装备数量。（2）由于战损产生的第i种装备的修理流强度。
根据上述参数定义，战役第t天由于战损产生的第i种装备的修理流强度为
式中，λ（t）为战役第t天由于战损产生的第i种装备的修理流强iδ度。
由式（1-2）和式（1-3）可以得到第t天第i种装备总的修理流强度λ（t）为i（3）维修能力的计算。
对维修能力的计算以条令规定的各级维修机构能够提供的工作时间为限制条件，以保障系统组织结构组成为主要计算内容进行计算，将人员技术的熟练程度、维修备件供应等因素作为修正系数对计算结果进行修正。
第j级维修机构对第i种装备的按天修复数量为
式中， q（t）为第t天第j级维修机构对第i种装备的修复数量；nijij为第j级维修机构编配的第i种装备的专业修理小组数量；τ（t）为第jφj级维修机构的修理小组在一个地点可提供的修理人时数；k、k为ujcj第j级维修机构的时间利用系数和修理工技术熟练程度系数；为第j级维修机构修理1台装备所需的平均修理工作量。
在作战行动中，各级维修机构经常会遭到敌方火力袭击并造成损失，当考虑维修机构损失时，战斗第t天保障系统对第i种装备的修复数量Q（t）为i
式中， K为保障系统中包含的维修机构级别数量；B为保障系统j所拥有的第j级维修机构的数量；为战役第d天第j级维修机构的损失率。1.6 集成化多视图装备保障系统模型体系
模型是实际事物、实际系统的抽象，是针对所需要了解和解决的问题，抽取其主要因素和主要矛盾，忽略一些不影响基本性质的次要因素，形成对实际系统的表示方法。模型的表示形式多种多样，可以是数学表达式、物理模型或图形文字描述等。总之，只要能回答所需研究问题的实际事物或系统的抽象表达形式，都可以称为模型。
在装备保障系统的研究中，由于装备保障实际问题的复杂性、不确定性和人的因素、主观因素的存在，更多应用的是图形模型和文字描述模型。装备保障系统模型是人们了解装备保障而经过抽象得到的对于装备保障系统某个或某些方面进行的描述。由于装备保障系统是非常复杂的系统，不可能用一个模型描述清楚，因此，装备保障系统模型的一个显著特点是由一组模型组成，每个子模型完成装备保障系统某一个局部特性的描述，按照一定的约束和连接关系将所有子模型组成在一起，构成整个装备保障系统模型。装备保障系统模型的另一个显著特点是多视图特性，即需要采用多个视图从不同的侧面描述装备保障系统，每个视图从一个侧面描述一部分特性，不同的视图之间相互补充，共同完成装备保障系统的描述任务。
装备保障系统建模是根据装备保障系统建模的知识、以前的模型、参考模型、领域的本体论和模型表达语言来完成建立全部或部分装备保障系统模型（过程模型、组织模型、资源模型等）的一个过程。它通过一系列步骤和采用一定的方法，对装备保障系统进行分析和简化，在去掉对建模目的影响不大的许多细节后，得到一个抽象模型。为了能够方便、快速地构建装备保障系统模型，在装备保障系统建模方法中一般定义了一组模型构件作为建模的基本组件，一个模型构件是建模语言的一个基本单元，其语法和语义有精确定义。
在本书给出的集成化多视图装备保障系统模型体系结构中，包括功能模型、组织模型、信息模型、资源模型、过程模型，其模型体系拓扑结构如图1-9所示。图1-9 装备保障系统模型体系拓扑结构
功能模型是从功能活动的角度对装备保障系统及各组成部分功能进行的描述，它不仅有助于管理保障系统，而且有助于改进保障系统现状，促进保障系统演化。系统的集成更离不开功能模型的建立，功能模型描述了装备保障系统各功能模块之间的关系，为其他几种模型提供建模依据。
组织模型是利用抽象的模型和元素，构造出一系列关系，用于表达保障系统组织机构中组织实体及组织实体间的关系、组织实体与其他视图模型中实体间的关系、组织实体的职责与权限，以及组织视图与其他视图的一致性问题。
信息模型是从信息的角度对装备保障系统进行的描述。装备保障系统的信息模型反映了用于存储、维护、处理与装备保障相关的所有信息，而信息是保障系统集成的基础，是联系各个功能元素的纽带，因此建立装备保障系统的信息模型非常重要，它为信息共享提供了帮助，是实现装备保障信息化的基础。
资源模型描述装备保障系统的各种资源实体、资源类型、资源池、资源分类树、资源活动等，资源建模通过定义资源实体及其相互间的关系来描述装备保障系统的资源结构、资源构成与属性，为实现“资源共享、资源优化”打下基础。
过程模型是装备保障系统过程分析与过程重组的重要基础，通过定义其组成活动，以及活动之间的逻辑关系来描述设计保障过程。它用计算机可以理解和处理的形式化定义准确地描述装备保障系统的运行过程，供流程分析和优化使用。根据优化的过程模型设计相应的装备保障系统及其运行模式，可以使装备保障系统按过程而不是按传统的部门或功能划分结构实现横向集成，从而满足信息化条件下装备保障高效、敏捷的核心要求。过程模型还是记录和保存装备保障系统过程信息的一种有效途径，不同的组织或信息系统可以根据不同的需求访问过程模型，实现装备保障系统过程信息的共享，可以说装备保障系统的过程模型是整个模型体系的核心，模型体系最终通过过程模型进行仿真运行、分析优化，实现装备的精确化保障。
本章探讨了系统的概念和基本特征，阐明了军事系统研究的程序、原则，提出了基于控制论的军事系统研究方法，给出了进行军事系统任务过程分析和组织结构分析的原则。对装备保障系统的功能任务、组织结构、运行关系进行了论述，给出了解析模型的构建框架，简述了集成化多视图装备保障系统模型体系，为后续章节的展开构建了框架结构。
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