基于需求智能感知的軍用航材保障模式研究

張 飚,陳 軍

(陸軍勤務(wù)學(xué)院,重慶 400000)

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)加快了現(xiàn)代物流前進(jìn)的步伐,同時也吸引了大批專家學(xué)者將該技術(shù)運用于航空領(lǐng)域。文獻(xiàn)[1]對RFID技術(shù)在航空維修、航材管理中的運用進(jìn)行了探討;文獻(xiàn)[2]以國內(nèi)航空公司航材管理系統(tǒng)為基礎(chǔ),利用RFID技術(shù)改進(jìn)了機(jī)務(wù)維修流程,并進(jìn)行了相關(guān)軟件設(shè)計;文獻(xiàn)[3]通過對國內(nèi)航空公司飛機(jī)維修成本現(xiàn)狀進(jìn)行分析,提出利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)提高航材管理水平;文獻(xiàn)[4]將RFID技術(shù)引入到航材庫存管理中,根據(jù)需求提出了基于RFID技術(shù)的航材智能庫存系統(tǒng)設(shè)計;文獻(xiàn)[5]結(jié)合國內(nèi)航材管理的特點,提出了一種基于RFID和數(shù)據(jù)挖掘的航材數(shù)據(jù)庫,將RFID和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用到航材管理領(lǐng)域。從現(xiàn)存的研究來看,學(xué)者們對RFID技術(shù)在航空維修、航材庫存等航材保障的具體技術(shù)細(xì)節(jié)方面研究論證比較充分,對保障鏈的整體運行模式關(guān)注不夠。保障手段也局限于以往“計劃-下?lián)堋钡姆绞?對部隊新體制下的航材保障模式缺乏探索,對以需求為牽引的航材保障方式缺乏研究。

我軍航材管理部門長期沿用“實物供應(yīng)、無限供給”的保障模式[6],這在一定時期內(nèi)對保證航空兵部隊飛行安全和訓(xùn)練任務(wù)完成起到了積極的作用,具體的障模式如圖1。但隨著部隊機(jī)種編配日趨復(fù)雜多樣、實戰(zhàn)化要求的不斷提高,目前的航材保障模式逐漸暴露出庫存配置不合理,供應(yīng)鏈較長,調(diào)配手續(xù)多,信息傳遞延遲,應(yīng)急能力較差等問題。

本文結(jié)合航空兵部隊航材保障實際,在加強(qiáng)航材供應(yīng)鏈強(qiáng)度的同時,提將RFID技術(shù)運用于航材保障,并在此基礎(chǔ)上探索新的保障模式,以實現(xiàn)航材保障的需求自動感知,資源實時可見,保障方案智能規(guī)劃,保障系統(tǒng)自主運行。

圖1 我軍現(xiàn)行的航材保障模式

1 基于ABC分類方法建立航材庫存“緩沖池”

針對上述現(xiàn)象,各級航材倉庫應(yīng)結(jié)合自身特點,針對不同航材的需求量,對航材庫存進(jìn)行合理的設(shè)置。一般民用航材庫為節(jié)約成本,追求經(jīng)濟(jì)效率,盡量將航材庫存量控制在一個較低的水平,同時依托開放式的物流系統(tǒng)以及先進(jìn)的現(xiàn)代物流手段,力求突現(xiàn) “零庫存”。而相較于民用,軍用航材保障則更加注重于軍事效益。航材缺貨將直接影響飛機(jī)故障的排除,輕則影響飛行訓(xùn)練,重則影響出動、貽誤戰(zhàn)機(jī)。為協(xié)調(diào)庫存輕與供應(yīng)鏈強(qiáng)的關(guān)系,本文提出軍隊航材庫存“緩沖池”的概念與設(shè)想。

緩沖池的概念主要出現(xiàn)在計算機(jī)領(lǐng)域,它是數(shù)據(jù)庫共享內(nèi)存使用的一塊空間,主要用于數(shù)據(jù)的讀取和更新[7]。本文所說的緩沖池則是為加強(qiáng)航材供應(yīng)鏈抗沖擊力,在正常航材需求庫存量之外設(shè)立的活動庫存。當(dāng)正常庫存受到?jīng)_擊時,緩沖池能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于各種航材的屬性、價值、需求等不同,緩沖量的設(shè)定必須建立在航材合理分類的基礎(chǔ)上。根據(jù)航材的屬性,一般可將航材分為:消耗類、周轉(zhuǎn)類、時控類,但這無法定量地對航材庫存進(jìn)行設(shè)計,在這個問題上可借助經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的ABC分類法。

ABC分類法(Activity Based Classification),全稱為ABC分類庫存控制法,也叫帕累托分類法[6]。該方法區(qū)分問題層次,有針對、有重點地制定措施,在廣大領(lǐng)域得到了推廣應(yīng)用。將ABC分類法運用于航材庫存管理,可將航材分為A, B, C三類。如圖2所示，A類航材,價值占航材總價值的70%左右,而數(shù)量只占庫存總量的10%左右;B類航材價值約占總價值量的20%左右,占庫存航材總量的20%;C類航材價值只有總價值的10%,占庫存航材總量的70%左右。

圖2 航材緩沖池調(diào)節(jié)圖

航材保障的各級單位可根據(jù)任務(wù)需求建立航材保障的數(shù)據(jù)庫,將航材屬性、周轉(zhuǎn)信息、消耗件信息、入庫信息、出庫信息、訂單信息、送修信息、供貨單位信息、使用信息等多種數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)庫范圍。系統(tǒng)通過對本級長期的航材消耗、周轉(zhuǎn)、返修等數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析,結(jié)合飛行單位年度的訓(xùn)練任務(wù)特點、訓(xùn)練時間、氣候環(huán)境等因素,自動生成當(dāng)年的航材保障計劃。根據(jù)總的航材保障計劃,以及階段性的任務(wù)安排,系統(tǒng)還可設(shè)立各個訓(xùn)練階段的航材保障庫存量以及該時期的庫存抗沖擊量,此庫存的抗沖擊量即可視為航材保障的“緩沖池”。通過建立緩沖池,可提高航材供應(yīng)鏈的強(qiáng)度,保證維修人員提出航材申請時,基層航材股始終能滿足需求。

2 航材需求的“智能感知”

2.1 基于RFID技術(shù)實現(xiàn)航材信息的采集及定位追蹤

在建立航材庫存“緩沖池”的基礎(chǔ)上,實時、精準(zhǔn)地感知航材需求對航材保障系統(tǒng)的整體運行效果至關(guān)重要。RFID技術(shù)是一種在國際廣泛使用的智能識別技術(shù),在庫存管理、智慧物流方面發(fā)揮著重要作用。它能自動化地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,能夠滿足實時、精確的航材管理需求,具有防磁、防水、耐高溫、自動讀取速度快、讀取距離大、存儲數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長、數(shù)據(jù)保密性強(qiáng)等優(yōu)點[8]。

RFID系統(tǒng)主要包括電子標(biāo)簽、閱讀器、支持系統(tǒng)三個方面,如圖3所示。其基本工作原理:當(dāng)粘貼有電子標(biāo)簽的物品進(jìn)入閱讀器的射頻磁場覆蓋范內(nèi),電子標(biāo)簽中的天線在接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號后,會使芯片獲得感應(yīng)電流,憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)出存儲在芯片中的物品信息,閱讀器在接受到來自電子標(biāo)簽的信號后,會通過內(nèi)部電流系統(tǒng)對信號進(jìn)行解碼,然后通過閱讀器所連接的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理,實現(xiàn)對物品識別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙芾砉δ躘4]。

圖3 RFID系統(tǒng)組成

通過在航材上加裝RFID電子標(biāo)簽,在航材庫、機(jī)庫、停機(jī)位等安裝標(biāo)簽閱讀器,依托機(jī)場局域網(wǎng)、軍用互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)建立應(yīng)用系統(tǒng),將采集的航材信息進(jìn)行數(shù)字化處理,建立航材保障的數(shù)據(jù)庫[9-11]。通過網(wǎng)絡(luò)查詢可對航材全壽命管理的各個過程實時查詢和監(jiān)控,從而實現(xiàn)資源的實時可視。

航材供應(yīng)商可根據(jù)機(jī)件屬性的不同,在航材生產(chǎn)之初,在航材中加裝永久性RFID標(biāo)簽,這些標(biāo)簽?zāi)軌蛴涗洰a(chǎn)品的名稱、屬性、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)工廠、修理次數(shù)、剩余壽命、儲存環(huán)境要求等各類顯示身份、狀態(tài)的信息。數(shù)字化儲存記錄產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)的資料,增強(qiáng)航材保障的自動化和可視性。標(biāo)簽閱讀器通過讀取電子標(biāo)簽的信息,并將這些信息發(fā)送到系統(tǒng)上,系統(tǒng)通過對航材的庫存信息進(jìn)行比對,感知航材使用情況,智能生成航材保障方案,提高航材保障效率[12]。

用戶還可通過PC端或者手持的標(biāo)簽閱讀器了解航材的使用保管情況 、儲存條件、時限,顯示航材放置的位置(貨架)等信息,方便航材的查詢和存放;航材管理部門可通過聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備實時地掌控所屬部門的航材使用和庫存情況,從而免去了手續(xù)繁雜的統(tǒng)計、上報等過程。同時,電子標(biāo)簽采集的航材使用時間、次數(shù)、剩余壽命等航材使用信息,在機(jī)務(wù)維修活動中也極為重要。維修單位可根據(jù)自身需要,有針對地選擇需求的信息,協(xié)助排查飛機(jī)故障,提高維修效率[13]。

將RFID技術(shù)運用于航材的出入庫管理、查詢、調(diào)配以及飛機(jī)故障排除等方面,將大大降低航材的運轉(zhuǎn)成本,提高航材的保障效率。國外一些航空公司對RFID技術(shù)在航空維修、航材管理方面的運用進(jìn)行了嘗試,并取得了一定的效果。如:空客公司在A380的總裝線上運用RFID技術(shù),將標(biāo)簽貼于各航材上,利用RFID技術(shù)跟蹤每件航材的流向,實現(xiàn)了整個航材供應(yīng)鏈的實時自動化和準(zhǔn)確可視性,有效減少了總裝過程中的人為差錯,大大提高了生產(chǎn)率;波音公司與日本航空公司聯(lián)合跟蹤波音777飛機(jī)上氧氣瓶的有效期,通常情況下一個人需要花費13小時才能完成,使用了RFID技術(shù)之后,檢查時間只需8.5分鐘即可完成[8]。

2.2 航材需求智能感知的技術(shù)支撐

RFID標(biāo)簽采集而來的海量數(shù)據(jù)構(gòu)成了航材保障方案決策的重要數(shù)據(jù)庫,但單純的數(shù)據(jù)并無法提供航材保障的解決方案。在建立數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上可利用數(shù)據(jù)挖掘、云計算、自學(xué)習(xí)等技術(shù)手段,通過分析消耗規(guī)律,智能地制定保障方案。

1)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘是一個發(fā)現(xiàn)知識的過程,是從海量數(shù)據(jù)信息中提取未知的、隱含的對管理者有重要利用價值的規(guī)則和知識[9]。具體操作過程中可采取統(tǒng)計分析方法、決策樹模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、遺傳算法和基因表達(dá)式編程等。

2)云計算技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層通過建立云計算平臺,實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、存儲和服務(wù),云計算和物聯(lián)網(wǎng)的相互作用關(guān)系如圖4所示[10]。物聯(lián)網(wǎng)采用云計算技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)中海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理,實現(xiàn)人機(jī)交互和輔助決策,將兩者應(yīng)用于航材保障中,可有效提高航材保障全程的可視化程度、精確保障水平及管理保障效能。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)與云計算作用關(guān)系

3)自學(xué)習(xí)

航材保障系統(tǒng)在運行過程中通過評估已有行為的正確性或優(yōu)良度,自動修改參數(shù),從而改進(jìn)系統(tǒng)自身的品質(zhì)[11]。

系統(tǒng)對在保障過程中某一特定時期(如:某月、某季度等)的消耗數(shù)值進(jìn)行編碼、記錄,經(jīng)年累月便形成了一個歷史記錄空間。在往后的保障過程中,系統(tǒng)通過橫向、縱向的對比,在指定的更新規(guī)則下對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,該空間可為系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)提供判決依據(jù),系統(tǒng)將按照指定的自學(xué)習(xí)策略對歷史記錄空間進(jìn)行分析,從而針對不同時期、不同機(jī)構(gòu)提出最優(yōu)的保障方案[14-16]。

通過RFID技術(shù)對航材保障過程的信息進(jìn)行采集,在軍網(wǎng)、機(jī)場局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上搭建航材保障的物聯(lián)網(wǎng),并通過航材保障系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)庫,以數(shù)據(jù)挖掘、云計算、系統(tǒng)自學(xué)習(xí)等方法為技術(shù)支撐,從而實現(xiàn)航材需求的智能感知與保障方案的智能生成。

3 航材保障模式的構(gòu)建

基于需求的智能感知,可建立更加高效的保障模式,如圖5。各層級的航材保障系統(tǒng)能自動感知航材的使用和消耗情況,當(dāng)基層級航材庫存率不能達(dá)到“緩沖池”要求時,自動向中繼級航材部門提出申請,中繼級航材部門感知下一層級需求,自動生成航材的最優(yōu)保障方案,并下達(dá)航材出庫指令。后方的航材基地也能及時感受低層級的航材消耗情況,出現(xiàn)庫存不足時也能提早向航材供貨商發(fā)付采購計劃。

圖5 航材保障模式的建立

需求信息層層傳達(dá),如果需要,最高級別的航材管理部門甚至能感受到一個基層航材倉庫的消耗情況,一件航材的流向。該模式下,各級能及時感知和掌握航材需求情況,并智能生成航材保障方案。例如,基層航材部門感受到某件進(jìn)口航材的需求,該航材的需求信息迅速在網(wǎng)上傳遞,空軍航材部門能夠根據(jù)儲備情況及時應(yīng)對,當(dāng)儲備不足時,航材的采購部門能夠提前準(zhǔn)備,縮短基層等待時間。該模式免去了層層呈報的時間耽擱,大大縮短了信息的傳導(dǎo)周期,壓縮了需求上報的時間,變被動上報為主動感知,將保障的關(guān)口前移,提高了航材的保障效率。

4 結(jié)束語

本文通過ABC分類法優(yōu)化了航材庫存,建立航材緩沖池,強(qiáng)化了航材供應(yīng)保障鏈,利用RFID技術(shù)對航材的全壽命過程進(jìn)行了實時監(jiān)控,通過將云計算、數(shù)據(jù)挖掘、自學(xué)習(xí)等技術(shù)運用于航材需求信息處理,航材保障系統(tǒng)能及時地感受航材需求信息,智能生成保障方案。在此基礎(chǔ)上探討新的更加高效的航材保障模式,以期將每一件航材及時、準(zhǔn)確地送到最需要的地方。

精確自動的航材需求感知系統(tǒng)能協(xié)助制定最優(yōu)的庫存,節(jié)省管理成本;智能生成的保障方案能簡化手續(xù)、避免錯誤;自主運行的系統(tǒng)能夠提高保障的效率。本文對新時代軍隊航材保障面臨的問題,提出了以需求為牽引的航材保障模式,在考慮軍事效益的同時兼顧經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然該模式的具體運行還需要結(jié)合各航材機(jī)構(gòu)的實際,同時,航材保障系統(tǒng)的建立與維護(hù)則需要更多專業(yè)的技術(shù)人員和相關(guān)的政策支撐,通過不斷的運行和改善,軍用航材保障定能更加智能、高效。