未来战斗系统的保障性要求及其实现途径
未来战斗系统的保障性要求及其实现途径
装甲兵工程学院 何成铭编译
1. 引言
装备了未来战斗系统(FCS)的未来部队的作战单元（UA）将转变美国陆军控制战争的能力。在保障性方面，这一转变将使未来部队（全能部队——full-spectrum force）的后勤规模远远小于保障重型旅战斗队（MBCT）的要求。这一特性有助于实现战略响应能力，并能使作战单元（UA）在长达3天的战役中，在不受后勤约束和与UA以上部队的线性联系的限制下，实施战术机动。本文重点介绍UA项目经理（PM）如何从保障性的角度影响FCS项目的设计，以便在缩减后勤规模和降低寿命周期费用（LLC）的同时，为21世纪的美军士兵提供最可能做好战斗准备的系统。
2.FCS的保障性要求
在陆军根据UA在未来战场上的预期使用提出并批准FCS的要求时，确定了100多项聚焦于保障性的关键要求。陆军提出了能够使装备 FCS的作战单元（UA）缩减后勤规模和降低寿命周期费用（LCC）的富有挑战性的门限值。这些要求包括超高使用可用度、高于当前系统2-8倍的可靠性水平和2-4倍的维修性水平、燃料效率、水生成、“赛车维修站（pit-stop）”工程、自动化再补给、诊断、预测、80%的维修工作可由乘员完成、最少的工具、非常短的修理时间、车载传感器、限制计划保养、交互式技术手册及最重要的网络中心后勤使能技术。
3. 如何满足要求
200多名来自项目经理团队（PM）和牵头系统集成商（LSI）的后勤工程师和后勤人员与设计工程师并肩工作，把保障性要求纳入到新兴的设计方案中。最初，这项工作以大量的“权衡研究”为重点，确定实现上述要求的最实用的方法，特别是当这些要求与FCS平台的重量和空间限制发生冲突时。这些权衡研究也为质疑由于与项目有关的技术、费用或者重量约束而注定不可能实现的要求提供了系统化的方法。
最终，所有的保障性要求都已经转变成系统的系统（SoS）级的规范，作为政府与牵头系统集成商（LSI）签订的合同的组成部分。在10,000多项单独的SoS规范中有3500多项与保障性有关。这项工作的重点很快将转向对上述SoS规范进行转化与分解，作为众多供应商的平台级规范，这是一个巨系统的工程挑战。
4. 构建保障性网络
针对FCS建立的网络提供了强大的作战优势，同时也大大地提高了保障性。态势感知，特别是当将其应用于供应级别、战损、伤亡以及维修状态时，对于保障机动部队是至关重要的。这个网络将能近实时地提供上述信息，使当前的许多手工操作实现自动化。项目经理/牵头系统集成商（PM/LSI）已经出资建设了两个重要后勤系统——平台-士兵任务完好性系统（PSMRS）和后勤决策支持系统（LDSS），作为网络的组成部分。其目标是借助于近乎完美的满足部队需求的态势感知（SA），实现与机动规划和作战单元（UA）的作战行动综合集成的持续保障。将PSMRS /LDSS集成到网络中，使这一关键的项目目标得以实现。
5. 可靠性影响设计
在项目研制的早期阶段，可靠性既是一项关键要求，也是一个技术难题。项目经理/牵头系统集成商（PM/LSI）深刻认识到通过高可靠性达成缩减后勤规模和降低寿命周期费用这一目标的重要性，与供应商进行了激烈的磋商，最后制定了“可靠性改进计划（RIP）”。该计划激励工业部门采用能使其超过满足作战领域（AO）的要求所必需的可靠性水平的一流的最佳设计实践。已经拨出超过4亿美元的研究与开发基金用于这项工作。与此同时，美国陆军训练与条令司令部也调整了可靠性要求，与具有更高优先级的作战领域（AO）要求协调一致，这使得FCS的可靠性与当前使用的陆军系统相比呈数量级提高。
6. 维修性缩减了后勤规模
FCS将是陆军的第一个从一开始就按两级维修进行设计的项目之一，并将更进一步推动这一创新计划，实现80%的野战修理由乘员完成。这一方法和通用性及其他使能技术结合，与当前的作战系统相比是显著的提高。目前的系统需要众多修理工和供应库存，即过大的后勤规模，来保持系统的战备完好状态。
在FCS项目中，平台的维护主要是乘员的责任，作战单元内只有最少数量的专门修理工来完成超出乘员能力的修理任务，包括战伤。乘员具备完成上述修理任务所必需的技术能力并进行训练是一项巨大的挑战。FCS的后勤人员和工程师们正在设计能减轻这一负担并确保乘员能够维护平台。采取的措施包括：
z使维修工作量最小。当前的空中和地面作战系统无论在哪里每使用1小时都要求30分钟甚至超过1小时的维修,而大多数FCS平台每使用20小时的维修
时间都被限制在1小时以内。这一“维修工时率”是支撑乘员维修和显著缩
减维修基础设施的一项关键要求。同时，由乘员修理的具体维修工作也都
能在30分钟之内完成。综合后勤保障（ILS）经理将与设计工程师密切合作，
使维修（包括有助于实现上述目标的紧固件和连接器的位置）的可达性达
到最大化。
z易于维修。对于那些仍然必须完成的修理活动，FCS正在推行一系列创新计划，为乘员和其它维修人员降低维修作业的难度和复杂度。FCS正在借助
于众所周知的维修站（pit-stop）原理，积极简化维修活动，维修站原理利
用来自美国全国汽车比赛协会（NASCAR）创建的智囊团的思想，该智囊
团由密歇根州利福尼亚市Carlson工程研究所的Dennis Carlson领导。Carlson
通过重新设计陆军高纬度防空系统指挥所验证了这一原理，他将电子装置
重新排列成塔板，对指挥所的内部进行了重新配置，使得故障部件易于识
别，并且用很少的工具就能拆卸/更换。目前，Carlson正在与项目经理/牵头
系统集成商（PM/LSI）团队以及主要平台承包商的设计工程师/后勤人员一
起工作，确保FCS平台易于维修，并且对乘员的影响最小。
z嵌入式诊断/预测和供应业务自动化。嵌入式软件和传感器可以预测故障并发出供应请求，无需乘员介入，从而优化乘员时间和平台的使用可用度。
可通过车载PSMRS将故障部件告知乘员组长，并关联到修理程序。此外，
这一方法还可消除对UA内部辅助性诊断设备的需求，在作战部队内部不需
要辅助诊断要求，进一步缩减后勤规模。
z现场可更换模块（LRM）。PM/LSI正在就如何把电子部件到FCS平台上进行重新设计，确保不再将高故障率部位埋入大型和昂贵的电子现场可更换
单元内部。FCS将在大限度地使用现场可更换模块（LRM），LRM应是耐
用的、密封的电路板和电源，它们应牢固地插接在高度可靠的底板上。嵌
入诊断应当将故障隔离到故障的LRM，然后可以由乘员用较少的工具或者
甚至不用工具拆卸或更换。
z工具的限制。FCS平台的乘员维修活动应当可以用不超过10件通用工具完成，这些工具应当随平台携带。对于所有的FCS现场级维修活动，一套完
整的UA工具不应超过20件，且均应为通用工具。
z通用性。对FCS还提出了一项在FCS平台之间贯彻通用性的设计要求，目标是系统之间有90%的备件能够通用，目标基线为70%。要求所有在现场更换
的部件均使用米制紧固件。通用性以及通用紧固件将使得一旦需要时，作
战单元（UA）内部有必需备件的概率更大。这将显著降低由于等待备件造
成的平台级停机时间。
7. 减少供应和需求
PM/LSI采取了大量措施，首先降低UA内部的供应需求，然后再适当地筹划在恰当的地点和恰当的时间高效地提供供应品。FCS项目对燃油效率提出了具有挑战性的目标，同时使平台造得比当今的战斗系统更轻，从而只需更少的IIIB级燃油就可以穿越相同的距离。在效率方面，混合电力驱动装置被认为是一流的动力传动系统，并在有人操纵的地面系统和其它平台得到了采用。水生成器是另外一项创新技术，可以减少在战场上配送的第二大以吨计量的供应品（仅次于燃油）。尽管由于对FCS有人操作的地面系统的重量/空间约束，车载水生成器在技术上不可实现，但是，PM/LSI正在研究将水生成器安装在其它UA的建制补充系统上的可能性，使从战区内其它区域向UA运输水的需求降到最低。
为更好地解决V级弹药的储存和运输问题，正在研制FCS平台上使用的精确弹药，以减少发数要求。特殊平台的大口径弹药的自动化再补给也正在规划中，以便使士兵的压力和工作负荷最小，让他们能够把精力集中在作战任务上。
PM/LSI正在实施基于性能的后勤(PBL)的方案，来管理和提供IX级修理零件。PBL 是美国国防部（DOD）武器系统经理、项目经理（PM）、工业合作伙伴以及系统
集成商为了在降低总拥有费用和缩减后勤规模的同时，提高重要作战部队的性能标准而实行的一项策略。实施PBL保障策略有助于通过基于分配的后勤、全资可视化以及所有平台之间的无缝后勤系统集成来缩减后勤规模。
FCS的PBL保障策略为持续保障库存指定了单一责任点，这能使运输量与再供应负担实现最佳结合，从而减少UA保障所要求的在运资产数量，同时使士兵能够跟踪所请求的零件的状态。PBL的另一个关键优势是鼓励供应商提高系统与部件的可靠性，反对其通过销售昂贵的修理部件获得利润。
8. 度量工作进展
为了确保FCS项目实现其保障性目标，PM/LSI实施了与设计评审同步进行的定期保障性评估，评估内容包括技术性能度量(TPM)和效能度量(MOE)，以便定量估计工作的进展。TPM是UA自身的持续保障指标和系统使用可用度，MOE是UA的后勤规模指标、维修效率指标以及SoS的使用可用度。UA的后勤规模指标MOE量化UA的后勤规模并将其与规模相似的重型旅战斗队（MBCT）的后勤规模进行比较。这样，该MOE就能清楚地表明UA是否显著缩减了后勤规模。
PM/LSI正在进行积极而严格的努力，来影响FCS设计与保障性。在项目的系统研制与验证阶段，这项努力在设定FCS的发展方向（即为21世纪的士兵提供最大的战斗力、最小的后勤规模和最低的寿命周期费用）方面产生了巨大的影响。虽然作战单元（UA）的项目经理（PM）面临着众多挑战，但最终结果必定会是一个具有高使用可用度、缩减了后勤规模及降低了寿命周期费用的现代化的作战系统的集群。这项努力将为未来的士兵提供最可能的能力，以便在不给他们造成不必要的后勤负担的条件下应对未来的威胁。
译者注：原文载于美国陆军杂志《陆军采办后勤与技术（Army AL&T）》2005年第6期（双月刊）。作者Phillip Hodges是负责作战部队（UA）保障性的项目经理帮办，William F.Moore是UA项目经理团队中负责保障性的项目经理帮办助理，Leonard Konwinski是UA项目经理团队中负责综合后勤保障（ILS）的主任助理。