标准化!美国防部发布使命任务工程指南

美国防部在2020年11月30日发布一份关于使命任务工程原则的指南,以帮助工程人员和采办团队在寻求新的军事能力时使用。国防部研究与工程部副部长办公室工程副主任桑迪·马格努斯表示:“国防部正在努力使整个部门的系统工程方法实现标准化,该指南是其所做努力的一部分。国防部打算将使命任务分解为几个组成部分,以了解系统之系统是如何工作,从而‘理解这些交联的支撑问题,以便我们知道自己正在向正确的事情进行投资’。”在美国防部努力构建联合全域指挥与控制(JADC2)系统时发布该指南,将对该工作起到帮助。数字工程将对使命任务工程起到重要支撑。

2020年11月30日,美国防部发布的《使命任务工程指南》封面(美国防部图片)

何为使命任务工程
使命任务工程是审慎地规划、分析、组织和集成当前与新兴作战与系统能力,以达到想要的作战使命任务效果的系统工程过程。使命任务工程将端到端的使命任务视为“系统”,单个系统是大型使命任务“系统”的组成部分,系统工程应用于体系以支撑作战使命任务。使命任务工程不仅是系统之间的数据交换,还处理跨系统的前沿功能、端到端的控制和权衡,因为技术权衡在多个层级存在,不仅仅是单个系统中,因此设计良好的使命任务架构将促进新技术的强韧性、适应性和快速植入。
使命任务工程在资助方和监管方决策后启动。在使命任务集成管理系统中,使命任务工程活动的顶层流程主要包括“使命任务表征”(提供效能分析、使命任务评估、CONOPS)、“使命任务设计与选项分析”(提供需求调整)、“协调执行”(提供装备和非装备解决方案、技术植入、创新)、“部署与持续保障”(提供升级、新能力、重新配置、快速植入)以及“实验、原型、演示验证、试验与训练”(提供性能数据及差距)。在体系生命周期波浪模型中,这些流程将不断迭代以增量地部署能力改进。

使命任务工程、系统采办和作战三者密不可分(美国防部图片)
美国防部正在努力实施《2018国防战略》,并与中俄进行强国竞争。国防部一直在认真地研究如何使其所投资的事物变得更智能和更专注,以及所有这些事物如何共同发挥作用,以完成国防部需要它们完成的使命任务。这就是使命任务工程的源头。尽管系统工程涉及使用分析学和量化研究来了解系统如何工作以及如何构建系统,但使命任务工程会将这一概念提升到另一个层次来研究‘体系(SoS)’(更准确的称呼实际就是“系统之系统”)。
使命任务工程是对系统工程的补充,而不是替代。它尝试采用相同的范式,将其应用于使命任务,将使命任务分解为几个部分,了解体系如何一同工作,然后尝试获取有关这些部分之间的关系并了解这些交联的支撑问题。使命任务工程对于美国防部或工业界来说并不陌生,但它需要更好的共识。国防部十分想采用这种方法,并围绕它建立一个跨国防部职能而实现标准化的方法学科,这样,当每个人谈论使命任务工程时,都会在“同一个频道”。这实际上就是指南的全部内容。
美军使命任务工程方法需要标准化和数字工程
国防部对使命任务工程的兴趣持续增长,而国防部国防工业协会也将年度系统工程会议改为了“系统和使命任务工程会议”。美军各军种自2016年起,已经以不同形式实施了各种使命任务工程。海军评估当前的使命任务能力,作为识别能力不足、备选方案以及建议的计划和预算变化的基础;陆军在开发过程中处理集成问题;空军进行早期开发规划,以获得使命任务差距和能力解决方案;导弹防御局进行综合的工程和集成,以改进使命任务效能。不同军种的使命任务工程活动聚焦独特的方法和使命任务方面。 

一张模糊的使命作战任务成果仿真图(美国防部图片)
马格努斯表示,她在美国防部任职后,意识到并不是每个人都以相同的方式使用术语。“当我四处闲逛时,人们在谈论‘告诉我您如何执行使命任务工程,告诉我您对使命任务工程的看法’……他们使用的使命任务工程一词略有不同,曲解也略有不同。当我们试图做出一致的决定并进行清晰的对话时,定义的特异性缺乏以及人们在脑海中对使命任务工程的想法是有问题的。”为此,美国防部于2020年5月成立了一个由各军种官员组成的工作组,以解决这一问题。该小组已经工作了半年,提出了大约75个关键术语定义,这些定义将成为指南的一部分。
尽管新指南主要是为工程人员创建的,但它也可以帮助采办团队。例如,使命任务工程研究可以帮助采办官员了解他们的“小部件链”在他们管理投资组合时如何同步。马格努斯表示:“如果出于某种原因,其中一个小部件(体系中的一个系统)无法真正实现所需的方式或能力,则可以立即掌握对整个使命任务的影响,并以此调整系统的其他部分。这是一个非常强大的工具。”这些研究还可以帮助作战人员掌握如何最好地利用交付给他们的各种系统来完成其使命任务,并帮助战略和政策制定者理解更广泛的能力生态系统如何“一同发挥作用”。
当然,这些经验也让美国防部对使命任务工程面临的挑战有了更强的洞察力,2016年的使命工程任务圆桌会议以及使命任务集成管理系统的60天试运行等过程,识别出了使命任务工程还存在的一些技术挑战领域,这包括范围和复杂度、跨组织的交互、集成分析能力、试验和评估、通用使命任务表达、数据。数字工程将可以处理一些挑战,笔者将专门撰文对此进行讨论。

使命任务工程的几项挑战(美国防部图片)
三、使命任务工程支持全域联合指挥与控制系统构建
该指南在五角大楼推行新的联合全域指挥与控制(JADC2)倡议过程中发布,该倡议将其各种传感器和射手联系起来,为与中俄这样的高级别对手的潜在高端作战做准备。马格努斯表示:“使命任务工程可能是这项工作的重要工具。你可以看到类似JADC2的东西,但由于它是如此的复杂,这些信息会让你的大脑像爆炸了一样。”JADC2具有在所有需要运行的作战环境中执行指挥和控制以及移动数据的能力。这分为很多层次,包括确定要移动的数据,如何传输数据以及如何在网络上对其进行管理。
要使JADC2工作,必须在任何特定的使命任务空间中解决所有这些元素。如果要围绕JADC2设计使命任务工程研究,国防部会将其分解为一个首先要解决的非常简单的问题。例如,分析人员可以研究航空母舰如何与其他资产一起运作。你可能拥有航母、飞机、战斗群中的其他船只,在场景中可能还有其他一些通讯资产,一些物理平台。现在,你可以考虑发生什么样的战斗,并且可以开始分析需要移动什么类型的数据,何时何地、使用什么传播方式……这样,在研究结束时,你已经为特定条件而慢慢定义了一部分JADC2。 

系统之上还有使命任务和体系要首先分析(美国防部图片)
这项使命任务工程工作可以为试图设计体系架构的国防部官员提供重要的信息,包括最有效的数据传输手段和过程。马格努斯表示:“它直接注入了你需要构建的能力以及系统必须满足的要求。”虽然该指南的主要目的是使国防官员在同一个频道上,但它也可以使五角大楼和工业界的工作人员就使命任务工程进行“更连贯的对话”。它还可以帮助包括非传统合作伙伴在内的承包商将他们的产品推销给五角大楼。如果这是他们用作向国防部解释为什么可以运用其特定技术来满足使命任务需求的工具,那么它将为他们提供与国防部正在使用的词汇相匹配的词汇。
四、结束语
美国防部发布使命任务工程相关的标准化指南,透露出几个信息:一是美军正在全方位进行其全域联合指挥与控制倡议的顶层设计和作战推演,因此遇到了对使命任务定义理解不一致的问题;二是随着数字工程战略和数字化现代化战略的不断深入推进,越来越多地分析需要以语义明确的术语体系和本体建模为基础;三是美国防部仍在推动系统工程向左端的面向作战使命任务的复杂大系统论证方向延伸,其正向设计理念深入骨髓。
笔者一直强调,通过数字工程战略在采办线和数字化现代化战略在作战线的实施,美军正在进一步加强“第三次抵消”的能力。无论是联合全域指挥与控制,还是先进作战管理系统,本质上与全球推进的工业4.0和工业互联网的理念没有区别,而后者优先解决的也是体系架构层面的问题,是复杂大系统内部以及之间的语义互操作等一系列互用性问题。
美军是懂工业的,也是系统工程和数字工程方法的持续推动者,美军对工业体系运行的深刻理解,是我们研究他的时候绝对不容忽视的特点。
作者:刘亚威

2020-12-14智邦网

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