美国“陆军诊断改进计划”

PM-TMDE 将与利用标准的陆军 C4I 系统的 GCSS-A 综合远程维修建 立通信。
陆军航空装备的解决方案即直升机健康监控系统（HUMS）示意图如 图3。完全的HUMS包括：
–嵌入式诊断/预测（ 旋翼运动平滑性、传动系中断与发动机健康和误 差监控）
–安全监控（飞行数据记录器及驾驶员座舱声音记录器） 南卡罗莱纳州陆军国家警卫队（SCARNG）是UH-60L（黑鹰）、AH-64A （阿帕奇）AH-64D 等直升机的测试站
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1.2 应用范围 ADIP 适用于陆军各种装备和用品。包括所有战斗车辆，导弹和飞机；
所有保障车辆和飞机；所有移动电站等。事实上，它比其他军种计划适用 于更多装备类型，并且是国防部传统装备维修改革中最广泛的一个项目。
按照实施需要的时间，ADIP 被分为 3 个阶段。测试、量度与诊断设备 项目主任（PM-TMDE）通过一系列综合产品组（其成员是从设备项目经 理办公室和陆军参谋机构中抽出的）监督该项目。这 3 个阶段是：
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当前的 ADIP 方案
机内或在系统上收集数据和脱机进行预计 便携式维修 辅助装置
车辆可能没有数据总线 便携式维修辅助，包括： --收集传感器“健康”数据 --故障隔离有维修人员使用连接传感器 的 IETM 完成 --数据自动地收集和储存在 GCSS-A（通 过标准数据交换协议）
全球战斗保障系统
先行的后勤
ADIP的提出是为了克服陆军武器装备诊断中普遍存在的以下问题： --诊断错误太多； --故障不能被探测(NEOF)的太多； --消耗劳动量太大； --落后于民用工业； --陆军没有改进的策略。 技术背景：ADIP预计性维修原理起源于柴油发动机车辆。美国大多数 柴油发动机来自3家引擎制造商Detroit Diesel, Cater-pillar和 Cummins。这 些厂家由商业需求驱动，其军用订货业务少于10%。在民用引擎设计中最 大的技术推动是满足环境保护组织发布的标准。满足这些标准推动了带有 传感器和数字式引擎控制单元的电子控制引擎的发展。汽车工程师协会 （SAE）制定了一个通过标准数据总线交换车载发动机和驱动系数据的标 准。这样，就使军用装备可以利用这些成熟技术改进诊断落后局面。因此， ADIP是基于现成商品（COTS）技术和开放体系的结构基础。 ADIP 的目的是通过应用适用于许多系统的共性技术改进陆军武器系 统的诊断和预测能力。其目标是： --减少不能探测的故障（NEOF）约 50%； --减少使用和保障费用约 20%； --减少装备寿命周期费用； --设计诊断业务过程以便建立武器系统到全球通信卫星系统（GCSS-A） 的电子联接。
美国“陆军诊断改进计划”
为了改善武器装备的战备完好性和节省使用与保障费用，美国陆军从 1998 年开始实施“陆军诊断改进计划”（ADIP），并已取得很大进展。他们 在装备维修中的这项重要改革，从技术上还是管理上对于我们可能都是有 启示的。
1 美国“陆军诊断改进计划”简介
“陆军诊断改进计划”（Army Diagnostic Improvement Program，ADIP） 是美国陆军为了应用基于状态的维修（CBM）原理，所制订的一项规模宏 大的工程项目。与此相近的有海军的“综合状态评估系统”（Integrated Condition Assessment System，ICAS），还有联合攻击战斗机“健康预兆管 理”（Joint Strike Fighter Prognostic Health Management，JSF PHM）等。 1.1 背景和目标：
直升机的健康与使用监控系统（HUMS）在 2002 年进行试验，2003 年达到里程碑 C，2004 年开始生产并装备部队。UH-60L 黑鹰直升机 2001 年 1 月已安装 16 个振动管理系统。2002 年 2-5 月 AEC 用户评估；6-8 月 补充投入 UH-60L；11 月里程碑 C 评审和陆军部黑鹰翻修决策；到 2002 财年末，陆军国民警卫队（ARNG）将有 24 个系统在 UH-60L 飞行。2003 年 5-6 月增加投入 8 架一线国民警卫队直升机；7 月器材发放并依据投资增 加投入的直升机。阿帕奇 HUMS 到 2002 财年末，ARNG 将有 127 个系统 在 AH-64A 上飞行。其进度与黑鹰大体相似。
图 1 当前的 ADIP 方案 带TACOM远程维修的ADIP方案如图2。远程维修（Telemaintenance）， 意思是在车辆（或其他载体）上收集健康数据并通过远程通信媒体传输到 一个维修保障中心进行分析，这是由在底特律的坦克汽车和军械司令部 （TACOM）开发的。陆军后勤局投资和支持TACOM的这项工作。像JSF （联合攻击战斗机）的自动化后勤一样，远程维修通过与维修中心连接， 和（或）将各车连接到后勤系统直到维修中心以支持远程后勤。在TACOM， 电子维修系统（EMS）处理连接传感器的IETM和PMA收集车辆传感器健 康数据。EMS将作为结果的信息综合到后勤系统中并能实时跟踪车辆和武 器系统及其维修状态。
短期计划-为改进诊断直接的技术引进项目； 中期计划-在地面车辆和直升机中开发预计维修能力； 长期计划-研究嵌入式诊断共同性的结构和途径的方案验证。 1.3 技术方案 ADIP 的设想和项目由 TMDE（测试、量度和诊断设备）产品主任 （ PM-TMDE ） 管 理 ， 与 陆 军 后 勤 局 （ LIA ）、 陆 军 全 球 战 斗 保 障 系 统 （GCSS-A）主任和各个武器系统项目主任密切协作并予以支持。第一个由 TMDE 倡议的 CBM 是连接传感器的交互式电子技术手册（IETM）。SAE 数据总线提供通向传感器并可获得用新的电子控制引擎车辆的健康信息； 这使连接传感器的 IETM 的操作更容易收集传感器数据和 IETM 检修数 据，以及保留历史趋势分析数据。这导致了现行 ADIP 及其 3 阶段发展途 径。 当前的 ADIP CBM 方案（图 1）是利用便携式维修辅助装置（PMA） 作为主要的数据收集和通信工具访问机上数据。PMA 驱使传感器健康检查 和连接传感器的交互式电子技术手册（IETM）自动收集数据并将其传输到 GCSS-A。PM-TMDE 和 PM-GCSS-A 共同开发适用于 IETM 数据收集和车 辆健康数据的 GCSS-A 软件接口。
ADIP既为现有的平台开发解决方案，又要与翻修装备的项目经理一起 工作，将嵌入式诊断/预测结合到系统中，还要帮助项目经理为新系统嵌入 诊断/预测能力。
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地面装备（战斗车辆）的嵌入式诊断系统在 2001 年进行了试验，去年 8 月陆军评价司令部（AEC）用户评估，以 6 种车（BFVS、PLS、HEMTT、 M915、M916 和 HMMWV）总计 18 台试验；11 月，另外安装在 6 台 Paladins、 6 台 FAAS-V、14 台 HEMTT 进行扩大试验。2002 年 3 月达到里程碑 C， 签订合同并开始生产，10 月器材发放，2003 年起装备部队，到 2008 年将 完成 6 个旅的配备。
飞行员夜视成像系统
通用航空解决方案
/平视显示器
总线
硬件传感器
模拟数据
HUMS 功能 诊断
旋翼平稳性 旋转机构 振动管理单元
数字
飞行数据记录器/ 驾驶舱声音记录器
HUMS 功能 诊断
引擎健康与使用监控 误差监控
HUMS 功能 安全
声音和数据记录 事故可保存记录器
后勤系统 预测性维修模块
图 3 航空通用解决方案示意图 1.4 进度安排和进展
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TACOM 已经扩展应用连接传感器的 IETM 于它的战术和战斗车辆， 并扩展该技术到包括实时长距离通信链。初始的远程维修方案开发在 1997 年用 Qualcomm 商业卫星得到验证。远程维修软件结构已为多种通信媒体 提供。海军陆战队（USMC）远程维修也在 1997 年早期建立，并用连接传 感器的 IETM 对托盘式装载系统（PLS）卡车，通过 USMC TRC-170 对流 层分布式无线电作为长距离通信媒体得到验证。
这些项目的主要开发工作大都在 2002 或 03 年前完成，然后在地面和航 空装备中全面推广，实现其预期效益。
2 启示
从以上介绍可见，美国“陆军诊断改进计划”的提出和实施具有一些 重要的特点，比如：由高层集中统一领导和组织实施；强调共性技术开发 和广泛应用，建立适用范围广的软件硬件平台，实现通用化；强调成熟技 术的应用，包含民用先进技术的应用，并不完全追求技术上最新、最尖； 诊断技术改进在现役装备、翻修装备和研制装备中同时并进。与 ADIP 相 似的海军综合状态评估系统，是用于监控舰船状态并依状态安排维修包含 硬件、软件和传感器等的系统，同样是以民用技术为基础加以改进，将在 大西洋和太平洋舰队约 320 艘主要舰船上使用（2000 年已配备 62 艘）。
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带有远程维修的 ADIP 方案
机内或在系统上收集数据和脱机进行预计 便携式维修 辅助装置
远程维修
远程维修利用卫星通过几乎实时 的车辆健康监控增强便携式维修 辅助能力
全球战斗保障系统 远程后勤
图2 远程维修的ADIP方案 ADIP 在机上的硬件部件是现成商品（COTS），由引擎、传动系统和 其他车辆子系统原始制造商（OEM）作为包裹集成到车辆中予以交付。 PMA 可经过普通的多脚连接器直接读取车辆传感器数据，或者通过连 接到数据总线并获取从装在引擎上的控制单元已经处理的传感器数据。 PMA 通过称为健康检查的单独过程收集传感器数据，或者利用连接传感器 的 IETM 只是有选择地访问那些对已知症状检修过程相适合的传感器。 PM-TMDE 的 CBM 主要创造之一是开发了预计性维修模块（PMM）， 它过去被称为故障分析和维修规划系统（FAMPS）。这基本上是收集、储 存、分析和处理数据并鉴别设备状态趋势。 第一阶段的 ADIP 没有机上嵌入式诊断，没有决策支持过程。ADIP 的 第 3 阶段——长期计划——将致力于这种能力。 地面嵌入式诊断/预测的解决方案主要是：采用两种增补盒，一种是嵌 入式数字系统（EDS），一种是嵌入式模拟系统（EAS）。以 Riley 基地 作为地面测试站，对托盘式装载系统（PLS）和布雷德利（Bradley）战斗 车辆系统等的诊断。