物流工程 - 系统工程手册-系统生命周期的过程与活动指南-专业工程活动

1 物流工程

物流工程（Blanchard和Fabrycky，2011），也称为产品支持工程，是关注识别、获取、采购和提供所有支持资源以维持系统运行和维护的工程学科。物流应从生命周期的角度进行处理，并在程序的所有阶段中考虑，特别是作为系统概念定义和发展的一个固有部分。在这些阶段中强调物流的原因是基于以下事实：（通过过去的经验）系统的大部分生命周期成本可以直接归因于现场系统的操作和支持，并且其中很大一部分成本是基于系统开发早期阶段的设计和管理决策。此外，物流应从系统角度进行处理，包括与支持性设计相关的所有活动、支持元素的获取和采购、所需支持材料的供应和分配，以及系统在其计划使用期间的维护和支持。

因此，物流工程的范围包括：(i) 确定后勤支持需求，(ii) 设计可支持性系统，(iii) 获取或采购支持，以及(iv) 在利用和支持阶段（即运营和维护）为系统提供具有成本效益的后勤支持。物流工程已经发展成为许多相关元素，例如商业领域的供应链管理(SCM)和国防领域的综合后勤支持(ILS)。进一步的物流工程发展包括采购物流和基于性能的物流。物流工程还与可靠性、可用性和可维护性(RAM)密切相关（参见第10.8节），因为这些属性在系统的可支持性中起着重要作用。

2 支持要素

在使用和支持阶段，系统支持需要人员、备件和维修部件、运输、测试和支持设备、设施、数据和文档、计算机资源等。支持规划始于支持和维护概念的定义（在概念阶段），并持续进行。通过支持性分析（在开发阶段）最终制定维护计划。规划、组织和管理活动是必要的，以确保任何给定程序的后勤需求得到适当的协调和实施，并且以下支持要素与系统完全集成：

• 产品支持集成和管理：从概念到退役阶段，规划和管理整个产品支持价值链的成本和性能。
• 设计接口：参与SE过程，从设计开始到整个生命周期中影响设计。促进支持性以最大限度地提高可用性、有效性和能力，同时保持最低的LCC。设计接口评估产品从设计到部署的所有方面，包括产品的操作概念对支持的影响和支持基础设施的充分性。在建立物流需求之前，物流人员完成规划、权衡和分析，为建立支持需求和后续资源提供基础。这些包括支持系统有效性输入到系统规格和目标以及可靠性与可维护性计划要求的整合。必须在这个早期阶段考虑支持替代方案和设计到概念程序中，以便有效地识别和解决问题。物流人员进行分析，以帮助识别潜在的生产后支持问题，并为可能的LCC和支持解决方案做出贡献。
• 持续工程：这项工作涵盖了那些技术任务（工程和物流调查与分析），以确保系统在可控（即已知）风险下持续运行和维护。对关键安全项目的持续监控、这些项目的批准来源以及对已部署系统的配置基线（包括设计包、维护程序和使用概况在内的整体配置的基本设计工程责任）的监督，以确保持续符合认证要求，也是持续工程的一部分。定期的技术审查在役系统性能与基线要求的对比、趋势分析以及解决运营问题的管理选项和资源需求的开发应是持续努力的一部分。
• 维护规划：识别、计划、资助并实施维护概念和要求，以确保在需要时以最低的生命周期成本提供最佳的系统能力。支持概念描述了系统将运行的支持环境。它还包括与系统维护概念相关的信息：支持基础设施、预期支持时间、可靠性和可维护性率以及支持位置。支持概念是驱动维护规划过程的基础。建立总体维修政策，如“修理或更换”标准。
• 运营和维护人员：识别、规划、资助并获取具备操作、维护和支持系统所需培训、经验和技能的人员。
• 培训与培训支持：规划、资助并实施一项策略，以在整个系统生命周期内培训操作员和维护人员。作为该策略的一部分，规划、资助并实施行动，以识别、开发和获取培训辅助工具、设备、模拟器和模拟（TADSS），以最大限度地提高人员操作和维持系统设备的效率，同时保持最低的生命周期成本（LCC）。
• 供应支持：包括所有必要的行动、程序和技术，以确定需求，获取、编目、接收、储存、转移、发放和处置备件、维修部件和物资。这意味着在正确的时间、正确的地点、以正确的数量和价格提供正确的备件、维修部件和各类物资。这个过程包括为初始支持提供物资，以及获取、分配和补充库存。
• 计算机资源（硬件和软件）：支持所有物流功能所需的计算机、相关软件、网络和接口。包括支持长期数据管理和存储所需的资源和技术。
• 技术数据、报告和文档：代表科学或技术信息的记录，技术性质，无论形式或特征（如设备技术手册和工程图纸），工程数据、规格和标准。系统正确操作和维护所需的程序、指南、数据和检查清单，包括：
  • 系统安装程序
  • 操作和维护说明
  • 检验和校准程序
  • 工程设计数据
  • 物流供应和采购数据
  • 供应商数据
  • 系统运行和维护数据
  • 支持的数据库
• 设施和基础设施：支持运营和维护所需的设施（例如，建筑物、仓库、机库、水道等）和基础设施（例如，IT服务、燃料、水、电力服务、机械车间、干船坞、测试范围等）。
• 包装、处理、储存和运输（PHS&T）：资源、流程、程序、设计、考虑因素和方法的组合，以确保所有系统、设备和支持项目得到妥善保存、包装、处理和运输，包括环境考虑因素、设备的短期和长期储存以及可运输性。一些物品需要特殊的环境控制、抗冲击容器，以便通过所有运输方式（陆地、铁路、海上、空中和太空）进行维修和储存设施之间的运输。
• 支持设备：支持设备包括所有维持系统运行和维护所需的设备（移动或固定）。这包括但不限于地面处理和维护设备、卡车、空调、发电机、工具、计量和校准设备以及手动和自动测试设备。

3 支持性分析

支持性分析是一个迭代的分析过程，通过该过程可以识别和评估系统所需的后勤支持需求。它使用定量方法来辅助（i）初始确定和建立支持性要求作为设计的输入；（ii）各种设计选项的评估；（iii）维护和支持的各种要素的识别、获取、采购和提供；以及（iv）在整个使用和支持阶段对系统支持基础设施的最终评估。

支持性分析构成了一种设计分析过程，是整体系统工程工作的一部分。功能分析用于在概念阶段早期定义所有系统功能，并在系统层次结构中适当级别进行定义。由此产生的功能分解结构，连同系统要求和支持维护概念，提供了支持性分析的起点，如图10.7所示。

支持性分析可能包括故障模式、影响和危害性分析（FMECA）、故障树分析（FTA）、可靠性块图（RBD）分析、维护任务分析（MTA）、RCM和LORA等分析。图10.7中识别的产品和活动描述如下：

• 功能失效分析：使用功能分解结构作为参考，进行功能FMECA和/或FTA和RBD分析。这些分析可用于识别功能失效模式，并根据其严重性（即失效影响的严重程度和发生概率）对其进行分类。功能失效分析还可以提供有价值的系统设计输入（例如，冗余要求）。
• 物理定义：在系统设计过程中，应开发系统的物理分解结构，以帮助确定系统中各项的实际位置。这个分解结构在系统生命周期的各个阶段用作基线，并应持续更新和细化到所需的详细程度。
• 物理失效分析：使用物理分解结构作为参考，进行硬件FMECA和/或FTA和RBD分析，以识别所有潜在故障模式的维护任务。故障模式的关键性用于优先考虑纠正性和预防性维护任务需求。
• 任务识别和优化：纠正性维护任务主要通过FMECA进行识别，而预防性维护任务则通过RCM进行识别。可能需要进行权衡研究以实现优化的维护策略。
• 详细任务分析：应制定纠正性和预防性维护任务的详细程序，并确定和分配每个任务的支持资源。可以使用LORA来确定执行这些任务的最适当位置。
• 支持元素规格：应为所有支持开发支持元素规格生产、利用和退役交付物。根据系统不同，可能需要对培训辅助工具、支持设备、出版物和包装材料进行具体规定。
• 支持交付物：所有支持交付物应根据个别规格进行获取或采购。还应制定描述支持元素管理程序的支持元素计划。
• 支持建模和模拟：RAM和LCC建模和模拟是支持性分析的组成部分，应在早期阶段启动，以开发优化的系统设计、维护策略和支持系统。
• 支持测试和评估：支持交付物应根据支持元素规格和整个系统要求进行测试和评估。
• 记录和纠正措施：在使用和支持阶段的故障记录和纠正措施是持续改进的基础。应使用系统可用性指标来持续监控系统，以便在发现不足之处时改进支持。