中国指挥与控制学会会刊 
射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术加快了现代物流前进的步伐,同时也吸引了大批专家学者将该技术运用于航空领域。文献[1]对RFID技术在航空维修、航材管理中的运用进行了探讨;文献[2]以国内航空公司航材管理系统为基础,利用RFID技术改进了机务维修流程,并进行了相关软件设计;文献[3]通过对国内航空公司飞机维修成本现状进行分析,提出利用物联网、云计算等技术提高航材管理水平;文献[4]将RFID技术引入到航材库存管理中,根据需求提出了基于RFID技术的航材智能库存系统设计;文献[5]结合国内航材管理的特点,提出了一种基于RFID和数据挖掘的航材数据库,将RFID和数据挖掘应用到航材管理领域。从现存的研究来看,学者们对RFID技术在航空维修、航材库存等航材保障的具体技术细节方面研究论证比较充分,对保障链的整体运行模式关注不够。保障手段也局限于以往“计划-下拨”的方式,对部队新体制下的航材保障模式缺乏探索,对以需求为牵引的航材保障方式缺乏研究。
我军航材管理部门长期沿用“实物供应、无限供给”的保障模式[6],这在一定时期内对保证航空兵部队飞行安全和训练任务完成起到了积极的作用,具体的障模式如图1 。但随着部队机种编配日趋复杂多样、实战化要求的不断提高,目前的航材保障模式逐渐暴露出库存配置不合理,供应链较长,调配手续多,信息传递延迟,应急能力较差等问题。
本文结合航空兵部队航材保障实际,在加强航材供应链强度的同时,提将RFID技术运用于航材保障,并在此基础上探索新的保障模式,以实现航材保障的需求自动感知,资源实时可见,保障方案智能规划,保障系统自主运行。
1 基于ABC分类方法建立航材库存“缓冲池”
针对上述现象,各级航材仓库应结合自身特点,针对不同航材的需求量,对航材库存进行合理的设置。一般民用航材库为节约成本,追求经济效率,尽量将航材库存量控制在一个较低的水平,同时依托开放式的物流系统以及先进的现代物流手段,力求突现 “零库存”。而相较于民用,军用航材保障则更加注重于军事效益。航材缺货将直接影响飞机故障的排除,轻则影响飞行训练,重则影响出动、贻误战机。为协调库存轻与供应链强的关系,本文提出军队航材库存“缓冲池”的概念与设想。
缓冲池的概念主要出现在计算机领域,它是数据库共享内存使用的一块空间,主要用于数据的读取和更新[7]。本文所说的缓冲池则是为加强航材供应链抗冲击力,在正常航材需求库存量之外设立的活动库存。当正常库存受到冲击时,缓冲池能在一定范围内进行调节。由于各种航材的属性、价值、需求等不同,缓冲量的设定必须建立在航材合理分类的基础上。根据航材的属性,一般可将航材分为:消耗类、周转类、时控类,但这无法定量地对航材库存进行设计,在这个问题上可借助经济学领域的ABC分类法。
ABC分类法(Activity Based Classification),全称为ABC分类库存控制法,也叫帕累托分类法[6]。该方法区分问题层次,有针对、有重点地制定措施,在广大领域得到了推广应用。将ABC分类法运用于航材库存管理,可将航材分为A, B, C三类。如图2 所示,A类航材,价值占航材总价值的70%左右,而数量只占库存总量的10%左右;B类航材价值约占总价值量的20%左右,占库存航材总量的20%;C类航材价值只有总价值的10%,占库存航材总量的70%左右。
航材保障的各级单位可根据任务需求建立航材保障的数据库,将航材属性、周转信息、消耗件信息、入库信息、出库信息、订单信息、送修信息、供货单位信息、使用信息等多种数据纳入数据库范围。系统通过对本级长期的航材消耗、周转、返修等数据进行挖掘分析,结合飞行单位年度的训练任务特点、训练时间、气候环境等因素,自动生成当年的航材保障计划。根据总的航材保障计划,以及阶段性的任务安排,系统还可设立各个训练阶段的航材保障库存量以及该时期的库存抗冲击量,此库存的抗冲击量即可视为航材保障的“缓冲池”。通过建立缓冲池,可提高航材供应链的强度,保证维修人员提出航材申请时,基层航材股始终能满足需求。
2 航材需求的“智能感知”
2.1 基于RFID技术实现航材信息的采集及定位追踪
在建立航材库存“缓冲池”的基础上,实时、精准地感知航材需求对航材保障系统的整体运行效果至关重要。RFID技术是一种在国际广泛使用的智能识别技术,在库存管理、智慧物流方面发挥着重要作用。它能自动化地进行数据采集,能够满足实时、精确的航材管理需求,具有防磁、防水、耐高温、自动读取速度快、读取距离大、存储数据容量大、使用寿命长、数据保密性强等优点[8]。
RFID系统主要包括电子标签、阅读器、支持系统三个方面,如图3 所示。其基本工作原理:当粘贴有电子标签的物品进入阅读器的射频磁场覆盖范内,电子标签中的天线在接收到阅读器发出的射频信号后,会使芯片获得感应电流,凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的物品信息,阅读器在接受到来自电子标签的信号后,会通过内部电流系统对信号进行解码,然后通过阅读器所连接的计算机系统进行有关数据处理,实现对物品识别信息的采集、处理及远程传输等管理功能[4]。
航材供应商可根据机件属性的不同,在航材生产之初,在航材中加装永久性RFID标签,这些标签能够记录产品的名称、属性、生产日期、生产工厂、修理次数、剩余寿命、储存环境要求等各类显示身份、状态的信息。数字化储存记录产品全寿命周期内的资料,增强航材保障的自动化和可视性。标签阅读器通过读取电子标签的信息,并将这些信息发送到系统上,系统通过对航材的库存信息进行比对,感知航材使用情况,智能生成航材保障方案,提高航材保障效率[12]。
用户还可通过PC端或者手持的标签阅读器了解航材的使用保管情况 、储存条件、时限,显示航材放置的位置(货架)等信息,方便航材的查询和存放;航材管理部门可通过联网的终端设备实时地掌控所属部门的航材使用和库存情况,从而免去了手续繁杂的统计、上报等过程。同时,电子标签采集的航材使用时间、次数、剩余寿命等航材使用信息,在机务维修活动中也极为重要。维修单位可根据自身需要,有针对地选择需求的信息,协助排查飞机故障,提高维修效率[13]。
将RFID技术运用于航材的出入库管理、查询、调配以及飞机故障排除等方面,将大大降低航材的运转成本,提高航材的保障效率。国外一些航空公司对RFID技术在航空维修、航材管理方面的运用进行了尝试,并取得了一定的效果。如:空客公司在A380的总装线上运用RFID技术,将标签贴于各航材上,利用RFID技术跟踪每件航材的流向,实现了整个航材供应链的实时自动化和准确可视性,有效减少了总装过程中的人为差错,大大提高了生产率;波音公司与日本航空公司联合跟踪波音777飞机上氧气瓶的有效期,通常情况下一个人需要花费13小时才能完成,使用了RFID技术之后,检查时间只需8.5分钟即可完成[8]。
2.2 航材需求智能感知的技术支撑
RFID标签采集而来的海量数据构成了航材保障方案决策的重要数据库,但单纯的数据并无法提供航材保障的解决方案。在建立数据库的基础上可利用数据挖掘、云计算、自学习等技术手段,通过分析消耗规律,智能地制定保障方案。
1)数据挖掘技术
数据挖掘是一个发现知识的过程,是从海量数据信息中提取未知的、隐含的对管理者有重要利用价值的规则和知识[9]。具体操作过程中可采取统计分析方法、决策树模型、人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法和基因表达式编程等。
2)云计算技术
物联网应用层通过建立云计算平台,实现统一的数据采集、存储和服务,云计算和物联网的相互作用关系如图4 所示[10]。物联网采用云计算技术将网络中海量数据和信息进行分析和处理,实现人机交互和辅助决策,将两者应用于航材保障中,可有效提高航材保障全程的可视化程度、精确保障水平及管理保障效能。
3)自学习
航材保障系统在运行过程中通过评估已有行为的正确性或优良度,自动修改参数,从而改进系统自身的品质[11]。
通过RFID技术对航材保障过程的信息进行采集,在军网、机场局域网的基础上搭建航材保障的物联网,并通过航材保障系统建立数据库,以数据挖掘、云计算、系统自学习等方法为技术支撑,从而实现航材需求的智能感知与保障方案的智能生成。
3 航材保障模式的构建
基于需求的智能感知,可建立更加高效的保障模式,如图5 。各层级的航材保障系统能自动感知航材的使用和消耗情况,当基层级航材库存率不能达到“缓冲池”要求时,自动向中继级航材部门提出申请,中继级航材部门感知下一层级需求,自动生成航材的最优保障方案,并下达航材出库指令。后方的航材基地也能及时感受低层级的航材消耗情况,出现库存不足时也能提早向航材供货商发付采购计划。
需求信息层层传达,如果需要,最高级别的航材管理部门甚至能感受到一个基层航材仓库的消耗情况,一件航材的流向。该模式下,各级能及时感知和掌握航材需求情况,并智能生成航材保障方案。例如,基层航材部门感受到某件进口航材的需求,该航材的需求信息迅速在网上传递,空军航材部门能够根据储备情况及时应对,当储备不足时,航材的采购部门能够提前准备,缩短基层等待时间。该模式免去了层层呈报的时间耽搁,大大缩短了信息的传导周期,压缩了需求上报的时间,变被动上报为主动感知,将保障的关口前移,提高了航材的保障效率。
4 结束语
本文通过ABC分类法优化了航材库存,建立航材缓冲池,强化了航材供应保障链,利用RFID技术对航材的全寿命过程进行了实时监控,通过将云计算、数据挖掘、自学习等技术运用于航材需求信息处理,航材保障系统能及时地感受航材需求信息,智能生成保障方案。在此基础上探讨新的更加高效的航材保障模式,以期将每一件航材及时、准确地送到最需要的地方。
精确自动的航材需求感知系统能协助制定最优的库存,节省管理成本;智能生成的保障方案能简化手续、避免错误;自主运行的系统能够提高保障的效率。本文对新时代军队航材保障面临的问题,提出了以需求为牵引的航材保障模式,在考虑军事效益的同时兼顾经济效益。当然该模式的具体运行还需要结合各航材机构的实际,同时,航材保障系统的建立与维护则需要更多专业的技术人员和相关的政策支撑,通过不断的运行和改善,军用航材保障定能更加智能、高效。