軍事物流裝備集成優(yōu)化設計

王 敏，田廣才，唐志強，徐來春

(1.軍事交通學院 軍事物流系，天津300161;2.總后勤部 華北軍用物資采購局，天津300182)

軍事物流裝備是指在軍事物流活動過程中所動用的一切設備，也是軍事物流作業(yè)過程中所使用的機械化、自動化和信息化設備的總稱。按功能可劃分為儲存設備、裝卸搬運設備、運輸裝備、包裝設備、流通加工設備、信息采集與處理設備、配送中心設備等。它涉及軍事物流活動的每個環(huán)節(jié)，是組織實施軍事物流活動的物質技術基礎，也是現(xiàn)代軍事物流體系的直接載體［1］。

伴隨著軍事物流的發(fā)展與進步，軍事物流裝備基本形成了生產和使用2 大系統(tǒng)。四向托盤、高架叉車、自動分揀機、自動引導搬運車等許多新的設備不斷涌現(xiàn)，極大地降低了勞動強度，提高了軍事物流運作效率和服務質量。現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下要求物資可靠保障、快速保障、精確保障，軍事物流裝備必須不斷進行創(chuàng)新與優(yōu)化設計，以適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍事物流裝備發(fā)展變化的新需求。本文分析了現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下軍事物流裝備的發(fā)展趨勢，探討了軍事物流裝備集成優(yōu)化設計方法。

1 戰(zhàn)爭條件下軍事物流裝備發(fā)展要求

現(xiàn)代戰(zhàn)爭爆發(fā)突然、作戰(zhàn)時間短、環(huán)境復雜多變、部隊機動頻繁、物資消耗巨大，對軍用物資保障提出了新的挑戰(zhàn)。為適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展和變化，作為后勤物資保障主要承載體的軍事物流裝備必須滿足以下要求。

(1)軍事物流裝備高度可靠性。軍事物流裝備可靠性是指其在規(guī)定時間內按要求完成規(guī)定功能的能力，是軍事物流裝備功能在時間上的穩(wěn)定性和保持性。現(xiàn)代戰(zhàn)爭投送環(huán)境惡劣，要求軍用物資裝卸速度更快，運輸距離更遠，這對軍事物流裝備系統(tǒng)的可靠性要求越來越高。軍事物流裝備必須適應復雜環(huán)境的變化，無論是在寒冷地區(qū)、高原地區(qū)、沙漠和溫濕度地區(qū)，還是在復雜電磁環(huán)境下，都要具有較低的差錯率和較短的系統(tǒng)反應時間，在實現(xiàn)作業(yè)效能上保持高度可靠。

(2)軍事物流裝備高度安全性。軍事物流裝備的安全性是進行軍事物流作業(yè)的前提。軍事物流裝備必須適應操作人員要求和保障人員安全。如保證不會出現(xiàn)物資脫落、過大的震動等現(xiàn)象;在物資裝卸的方向、速度、定位等發(fā)生變化時，避免對人員的安全構成威脅。軍事物流裝備保障良好的安全性，可以減輕人員對裝備安全的擔憂，提高作業(yè)效率。

(3)軍事物流裝備高度通用化。現(xiàn)代戰(zhàn)爭要求物流裝備能夠保證物資作業(yè)的快速轉換，實現(xiàn)物資保障及時快速。由于軍事物流器具品種和數(shù)量相對較廣，因此必須具有通用性。軍事物流裝備的通用性指在同一類型或不同類型的物流裝備之間，某些用途相同、結構相近的零部件，可以彼此互換的標準化形式。這樣不僅可以使物流裝備承載水平和互換水平相對較高，大大提高各種裝備的裝載效率和各種器具之間的銜接程度;而且可以降低軍事物流裝備的復雜程度，有利于維修保障工作的快速開展和物流裝備功能的迅速恢復。

(4)軍事物流裝備高度自動化。高度自動化的軍事物流裝備不僅能夠在復雜環(huán)境中提高物資保障效率，而且可以使軍用物資在全程機動中精確定位，在頻繁運輸中高度銜接。將機械技術和電子技術相結合，把先進的光纜技術、液壓技術、模糊控制技術、射頻技術、條碼技術等應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)物流裝備的自動化和智能化。

(5)軍事物流裝備高度隱蔽性。軍事行動中交戰(zhàn)雙方非常重視打擊對方的后勤目標。隨著紅外探測技術、電磁波探測技術的迅速發(fā)展，軍事物流裝備更易暴露和遭受打擊。軍事物流裝備要適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，其外形設計要適應各個戰(zhàn)場環(huán)境要求，具備良好的隱蔽性，不易被敵方發(fā)現(xiàn)，保證自身安全。

(6)軍事物流裝備的經(jīng)濟環(huán)保性。隨著軍事物流服務水平的不斷提高，軍事物流裝備需求不斷擴大，種類、數(shù)量日益增多，軍事物流裝備必須重視經(jīng)濟和環(huán)保要求。這樣不僅可以減少使用過程中的費用，擺脫不計成本、粗放管理的問題，實現(xiàn)現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下軍用物資保障效率和復合效益的最大化;而且可以減少資源浪費，實現(xiàn)資源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

2 軍事物流裝備集成優(yōu)化設計意義

軍事物流裝備是衡量軍事物流技術水平高低的主要標志，也是軍事物資供應保障能力的重要方面，其良好程度直接影響軍事物流活動的效率和效果。現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下軍事物流裝備要求高度可靠、安全、通用、自動化、隱蔽和經(jīng)濟環(huán)保，因此開展軍事物流裝備集成優(yōu)化設計勢在必行。

(1)提高物流能力的重要保障。從三國時代的“木牛流馬”，到現(xiàn)代戰(zhàn)爭全戰(zhàn)場可視化的實時物資保障，物流技術與裝備是構成軍事物流系統(tǒng)的重要支持力量，影響著物流系統(tǒng)的每一環(huán)節(jié)。目前部分物流裝備自動化、信息化、通用化以及集成化等程度相對較低，可靠性較差，已經(jīng)成為制約軍事物流發(fā)展的瓶頸。“工欲善其事，必先利其器”，為了軍事物流的暢通無阻，必須對軍事物流裝備進行集成優(yōu)化設計。如對設備進行技術改造與創(chuàng)新，加上控制裝置，使其成為自動化、半自動化設備，提高各種設備的使用效率;對遂行裝卸作業(yè)的叉車，配備可實現(xiàn)叉裝、鏟運、推土、清障、剪切、破碎等多種作業(yè)更換屬具，實現(xiàn)物流作業(yè)的快速轉換;對運輸設備進行可靠性設計，使其能夠在復雜的環(huán)境下具有較低的差錯率和較短的系統(tǒng)反應時間，從而適應現(xiàn)代化立體戰(zhàn)爭的需要。

(2)保存物資補給線的有效手段。現(xiàn)代戰(zhàn)爭前后方界限模糊，不論是海灣戰(zhàn)爭，還是科索沃戰(zhàn)爭，美軍都以高強度的轟炸來破壞對方的后勤系統(tǒng)，軍事物流基地和軍事物流裝備常常成為敵方軍事打擊的重要目標。對軍事物流裝備進行集成優(yōu)化設計，一方面使其具有偽裝性，能夠通過模糊裝備與環(huán)境的邊界使其融入周圍情景，從而減少被發(fā)現(xiàn)與攻擊的危險;另一方面使其具有再生性，通過標準化與模塊化設計，用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品種、多規(guī)格和多用途的系列裝備，對遭受攻擊的裝備迅速修復和重組，保存其功能。對軍事物流裝備進行集成優(yōu)化設計，是保存物資補給線的有效手段。

(3)實施科技強軍的必然要求。依靠科技進步，改進軍隊的武器、裝備，提高軍隊的戰(zhàn)斗力，實施科技強軍是我軍的重要戰(zhàn)略。打贏信息化條件下的局部戰(zhàn)爭，不僅要擁有性能優(yōu)良的武器裝備，還要有保證軍隊實施快速機動的現(xiàn)代物流裝備。軍事物流裝備集成優(yōu)化設計，是實現(xiàn)軍事物流裝備現(xiàn)代化、科學化、自動化、信息化、智能化的重要手段，是適應我軍新時期軍事變革、提高后勤裝備和物資綜合保障能力、打贏信息化條件下局部戰(zhàn)爭的必然要求。

3 軍事物流裝備集成優(yōu)化設計方法

集成(Integration)按照一般意義理解，就是指聚集、綜合、融合、整合及一體化的意思［2］。軍事物流裝備集成優(yōu)化設計就是以滿足傳輸、裝卸、搬運等功能需求和現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下安全性、隱蔽性、經(jīng)濟環(huán)保性等非功能需求為目標，以系統(tǒng)思想為指導，創(chuàng)造性地將模塊化設計、可靠性設計、人機工程設計、綠色設計和造型再設計等多個優(yōu)化設計方法整合為一個有機整體，對軍事物流裝備進行設計的行為及過程。軍事物流裝備集成優(yōu)化設計不僅把各個分離的優(yōu)化設計方法物理地集合在一起，而且還以工程技術為紐帶，將這些方法邏輯上聯(lián)系起來，彼此協(xié)調，形成一個有機的整體。軍事物流裝備集成優(yōu)化設計過程如圖1 所示。

3.1 軍事物流裝備模塊化設計

圖1 軍事物流裝備集成優(yōu)化設計過程

軍事物流裝備模塊化設計是充分考慮物流裝備功能需求的獨立性，以功能差異來劃分模塊的設計方法。模塊化設計中軍事物流裝備的物理組件與其功能配置是一一對應的映射關系。軍事物流裝備模塊化設計過程如下:首先，通過初始設計生成與軍事物流裝備功能一一對應的零件序列;其次，利用模塊分析準則對各個零件進行模塊化合并;最后，經(jīng)過模塊評價和合理性檢驗后，將軍事物流裝備模塊劃分方案細化并進行最終設計。模塊分析準則主要為功能準則和合并準則。功能準則包括結構交互準則、能量交互準則、物質交互準則、信號交互準則和作用力交互準則。通常兩零件的功能準則交互作用越大，越應劃分為同一模塊。合并準則可基于以下情況考慮:①零件使用同一種材料，或改進后可以使用同一種材料;②零件互相接觸、無相對運動且有剛性連接;③零件中沒有標準件、通用件和外配件;④零件合并后不會影響產品的可拆性和裝配性［3］。

軍事物流裝備通過模塊化設計，劃分出一系列功能模塊單元，通過對模塊的選擇和組合不僅可以構成多規(guī)格的物流裝備，滿足不同軍事物流需求;而且有利于在軍事物流裝備中及時引入新技術，以新技術來改造相應模塊，取代那些在功能上或結構上已落后的模塊，在不變更其他模塊的基礎上，適應日益變化的現(xiàn)代戰(zhàn)爭軍事物流裝備的需要。

3.2 軍事物流裝備可靠性優(yōu)化設計

可靠性設計是在產品設計過程中，消除裝備的潛在缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，防止故障發(fā)生，確保滿足規(guī)定的可靠性要求所采取的技術活動［4-5］。軍事物流裝備可靠性優(yōu)化設計是在可靠性基礎上進行優(yōu)化和穩(wěn)健性設計，既能定量地滿足產品在運行中的可靠性，又能使產品的尺寸、成本、質量、體積和安全性等參數(shù)得到優(yōu)化，并且能使其在壽命周期內，不管其參數(shù)、結構發(fā)生漂移或老化，都能持續(xù)可靠地工作。開展軍事物流裝備可靠性優(yōu)化設計不是摒棄以往的常規(guī)設計方法，而是充分掌握物流裝備所設計零件的強度分布、應力分布以及各種設計參數(shù)的隨機性基礎上，通過建立隱式或顯式極限狀態(tài)函數(shù)的關系定量地進行可靠性設計和應用預防故障設計方法、簡化設計方法、降額設計方法和耐環(huán)境設計方法定性地進行可靠性設計。由于軍事物流裝備應用廣泛，結構形式因功能要求而千變萬化，戰(zhàn)爭條件下使用環(huán)境差距較大，耗損規(guī)律受多種不確定因素影響，因此在常規(guī)設計基礎上增加設計變量的不確定性分析，并把相關模糊可靠性理論［6］引入設計過程中，使軍事物流裝備設計更趨完善、更加精確、更為科學。對軍事物流裝備進行可靠性優(yōu)化設計，一方面能夠提高軍事物流裝備的可靠性，延長其使用壽命;另一方面可以減少廢品率，降低由于零件損傷而引起的事故，提高軍事物流作業(yè)效能。

3.3 軍事物流裝備人機工程優(yōu)化設計

人機工程設計是以人的生理、心里特征為依據(jù)，運用系統(tǒng)工程的觀點，分析研究人與機械、人與環(huán)境之間的相互作用，設計操作簡便省力、安全舒適、人—機—環(huán)境的配合達到最佳狀態(tài)的工程系統(tǒng)設計方法［7］。軍事物流裝備開展人機工程設計是綜合協(xié)調人、軍事物流裝備和使用環(huán)境三要素。人主要是考慮靜態(tài)和動態(tài)2 種情況下人的可調設計范圍、極限設計范圍和平均設計范圍;軍事物流裝備主要考慮穩(wěn)定性、快速性、準確性等可操作性和易維護性;使用環(huán)境主要是考慮光照、溫度、噪聲、震動等環(huán)境的普遍屬性以及各種環(huán)境對人的影響。針對上述三要素開展人機工程設計應遵循通用性、安全性和宜人性原則。通用性原則主要是保證使用的公平性、省力、容錯，提供多渠道信息和符合人性直覺等;安全性原則主要是采用成熟的安全監(jiān)控技術、偽裝防護技術、包裝技術和信息安全技術等;宜人性原則主要是符合認知心理、滿足感覺器官和人機界面的設計等。

軍事物流裝備實施人機工程設計，堅持以人為核心，綜合考慮人、軍事物流裝備、未來不確定使用環(huán)境三要素，對于提高工作效率，保障人的健康、安全和舒適性具有重要的作用。如對于軍用叉車駕駛室的設計，利用彈簧液壓減震裝置使之與車架隔開，不僅可以降低震動噪音，而且可以根據(jù)駕駛員身高、體重進行調整，從而使駕駛員獲得舒適的狀態(tài);又如采用無反光的全玻璃駕駛室，不僅可以提高全視野的工作環(huán)境，而且可以在各種光照下進行作業(yè)，提高工作效率。

3.4 軍事物流裝備綠色優(yōu)化設計

綠色設計是一種基于產品整個生命周期，并以產品的環(huán)境資源屬性為核心的現(xiàn)代設計方法。其基本理念除了考慮產品的功能、性能、壽命、成本等技術和經(jīng)濟屬性外，還重點考慮產品在生產、使用、廢棄和回收過程中對環(huán)境和資源的影響［8-9］。軍事物流裝備開展綠色設計，即從其方案的構思開始，在結構設計、零部件的選材、制造、使用、報廢和回收利用過程中堅持重用性原則、升級性原則、維護性原則、回收性原則［3］。重用性原則主要是將重用性較大的零件放在同一模塊，以方便物流裝備整體廢棄后部分零件的重用，從而大大地減輕廢棄物對環(huán)境的影響;升級性原則主要是避免因部分零部件升級而廢棄整個物流裝備，避免增加產品回收和處理成本;維護性原則主要是以模塊為單元，無論是預防性維修還是恢復性維修，其拆裝不受工具、測試設備和操作空間等限制，改善維護條件，提高軍事物流裝備的再生性;回收性原則主要是設計過程中采用環(huán)境協(xié)調性好、低能耗、低成本、少污染、易回收的材料，并盡量減少產品中的材料種類。

軍事物流裝備開展綠色優(yōu)化設計，不僅能夠實現(xiàn)對資源的循環(huán)利用，降低能源消耗，而且可以最大程度地減小物流裝備制造和使用對環(huán)境的影響，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.5 軍事物流裝備造型再設計

造型再設計是在產品功能滿足要求、技術性能良好的基礎上，根據(jù)工業(yè)設計原則，針對原有造型設計中存在的缺點，提出新的合理化造型設計方案［10］。目前，部分軍事物流裝備具有一定的使用功能，但是造型不能適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下安全性和隱蔽性等要求，如果把這類軍事物流裝備全部重新設計，需要投入很多時間、人力、物力，導致成本的增加和資源的浪費。開展軍事物流裝備造型再設計，以符號學、美學、軍人心理學、人機工程學為基礎，把偽裝性能作為貫徹指標，對于提高軍事物流裝備的外在質量，具有重要的實際價值和現(xiàn)實意義。

軍事物流裝備造型再設計應從形態(tài)和色彩2方面入手。形態(tài)是軍事物流裝備存在和功能實現(xiàn)的前提，再設計時注意功能的科學性、使用的合理性、維修的方便性;色彩依附于形態(tài)，但是色彩比形態(tài)更具魅力，在軍事物流裝備造型中色彩運用不當，帶來安全隱患更為明顯，再設計時注意色調與功能、環(huán)境相統(tǒng)一，使操作者感到親切、舒適和安全。如在倉庫內部使用的叉車設備和堆垛設備，其色彩設計采用純度較低的中性或偏暖的色彩為主色調，這樣可以減少對人的刺激，使操作者心情愉悅。而暴露在外面的起重設備和運輸設備則需要噴涂迷彩，配備紅外偽裝網(wǎng)，提高其隱蔽性。

4 結 語

軍事物流的最終目的是后勤保障，即對作戰(zhàn)部隊進行適時、適地、適量的物資補給和投送，為鞏固和提高部隊戰(zhàn)斗力、保護有生力量提供物資基礎［2］。在整個軍事物流運作過程中，若任一個環(huán)節(jié)的物流裝備出現(xiàn)故障，都會影響軍用物資保障。良好的軍事物流裝備，是實現(xiàn)軍事物流功能，進而實現(xiàn)高效后勤物資保障的關鍵。本文對現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下軍事物流裝備發(fā)展要求進行了分析，在此基礎上探討了軍事物流裝備可靠性設計、人機工程設計、模塊化設計、綠色設計和造型再設計等集成優(yōu)化設計方法，為軍事物流裝備的功能創(chuàng)新和結構改進提供了良好的方法。

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