《The Journal of Defense Modeling and Simulation》：Simulation analysis of additive manufacturing support for military maintenance during operations
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维护、修理和大修（Maintenance, Repair, and Overhaul, MRO）对战场成功至关重要。本文中，研究人员研究了营级增材制造（Additive Manufacturing, AM）支持的维护、修理和大修。研究人员建立了一个机械化营在为
维护、修理和大修（Maintenance, Repair, and Overhaul, MRO）对战场成功至关重要。本文中，研究人员研究了营级增材制造（Additive Manufacturing, AM）支持的维护、修理和大修。研究人员建立了一个机械化营在为期两周的决定性战斗中的离散事件仿真（Discrete-Event Simulation, DES）模型。该模型基于研究人员之前的研究，包含三个子模型：战斗损伤模型、维护模型和库存模型。维护系统由金属和塑料增材制造打印机支持，用于补充初始备件库存。采用最佳可用输入参数值的离散事件仿真建模，能够测试营级维护、修理和大修性能的变量组合。结果表明，战斗强度仍然是一个问题，而初始库存可以最优分配。增材制造仅在低战斗强度条件下能够支持为期两周战斗的维护、修理和大修。在更高战斗强度下，该技术无法足够快速地响应由此产生的备件需求激增。研究结果能够为军事后勤规划和实施增材制造支持的维护、修理和大修行动提供支持。
《增材制造支持军事维护的仿真分析》论文解读
现代战争中，装备的维护、修理和大修（Maintenance, Repair, and Overhaul, MRO）是决定战斗力的核心要素。俄乌冲突的实战经验表明，冲突中备件获取极为困难，即使获得外部援助，备件供应也常常不足。传统供应链在危机中可能面临中断风险，长距离运输、高启动成本、库存限制等问题使得快速响应变得困难。增材制造（Additive Manufacturing, AM）作为一种数字化制造方法，通过逐层叠加材料制造零件，具有分布式生产、个性化定制、快速部署等优势，为军事后勤提供了新的解决方案。多个国家的军队已开始应用增材制造，例如美国国防部将其纳入战略，中国解放军用于前线支持，法国、德国等也配备了相关能力。然而，现有研究多集中于技术可行性或单级维护，对作战单元整体效能的影响缺乏定量分析。特别是机械化营级单位在两周决定性战斗中，增材制造能否有效支持维护系统，尚未得到充分验证。为此，研究人员开展了本研究，利用离散事件仿真模型评估增材制造和初始库存对维护性能的影响，为规划和实施增材制造支持的维护、修理和大修行动提供依据。该论文发表在《The Journal of Defense Modeling and Simulation》上。
研究人员构建了一个离散事件仿真（Discrete-Event Simulation, DES）模型，包含三个子模型：战斗损伤模型、维护模型和库存模型。战斗损伤模型将损伤事件建模为齐次泊松过程，强度取决于外生战斗强度（低、中、高对应每日预期损伤率10%、20%、30%）。维护模型描述了现场级和持续级两级维护体系，包括运输、排队、检修等过程。库存模型追踪各维修站备件库存，并模拟增材制造打印机补充库存的过程。案例研究基于77辆俄制MT-LB装甲输送车（Armored Personnel Carrier, APC），通过实际3D打印20种金属零件获得打印时间，结合零件体积外推其余280种金属和30种塑料零件的打印时间。模拟周期为15天（360小时），每个场景运行1000次。变化参数包括初始库存类型（常量或随机）、初始库存量（金属零件现场级a
f 0~20，持续级a
d 0~19）、增材制造速度（0倍、当前1倍、5倍、10倍）以及战斗强度。可用性（availability）被定义为模拟期末作战可用APC的百分比，并采用作战能力天数（Days of Operational Capability, DOC）作为辅助指标。
研究结果部分首先考察初始库存的影响。对于常量初始库存，增加库存能提高可用性，但边际效益递减。当初始库存达到（a
f, a
d）=（10,9）时，平均可用性达到最大值71.0%，而基线（7,6）无法在期末维持70%的可用性。随机初始库存下，最大可用性为69.7%，且随着库存增加可用性持续上升，但始终低于常量库存场景。其次，战斗强度的影响显示，高战斗强度下维护系统无法维持70%可用性。中等强度下期末最大可用性为42.1%，高强度下仅为14.6%。即便使用DOC指标，可用性超过70%的天数也仅能维持2～3天。第三，增材制造的作用分析显示，当前打印速度下，增材制造仅能提供约1个百分点的小幅可用性提升。提高打印速度（5倍、10倍）能在低初始库存时显著提升可用性，但在库存充足时无额外收益。打印机利用率分析显示，持续级金属打印机是瓶颈，现场级缺乏金属打印能力，导致备件补充延迟较长。
讨论部分指出，初始备件库存对维护性能至关重要，但实际中不可能无限增大。常量库存优于随机库存，因此应避免部分备件短缺而其他备件富余的情况。增材制造虽然有帮助，但受限于现场级金属打印的技术约束，目前无法在高强度战斗中发挥决定性作用。运输和维修提前期严重制约了系统性能。未来增材制造技术（如速度、尺寸、材料）的进步有望改善支持效果。此外，模型中的战斗损伤过程假设与实战可能有差异，例如地雷或反坦克武器造成的损伤可能并非独立。研究人员建议在模型中考虑备件横向调拨、从下游补充金属备件、优化库存分配、利用损坏设备拆件等改进措施。
研究结论可翻译为：模拟结果清楚表明，在两周决定性战斗中，面对较高强度战斗时，维护系统无法维持机械化营的战斗力（即可用性超过70%）。要维持战斗力，唯一途径是依靠模型之外的补给。初始备件库存的水平对维护系统性能至关重要，但所需库存量可能过大而不切实际。常量初始库存远优于随机初始库存。与预期相反，增材制造能力并未对70%可用性标准产生决定性影响，但在低库存和随机库存情形下仍有帮助。提高增材制造速度可改善可用性，但主要局限于低常量初始库存情况。维护系统性能还受到提前期的进一步制约。从增材制造角度看，生产使能因素必须在需求产生前规划好。未来增材制造技术的进步可能缩短备件交付时间，从而更有效地支持作战行动。
