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军民两用以及军民融合:为老化军备注入新活力

2013年02月18日18:50
作者:知远

  随着国家军事武器和其他装备逐渐老化,武装部队正在努力寻找更好的方法,以确保军事系统尽可能地长期运转。美国作战部队的作战平台已服役30年之久,计划将继续服役40年。军民融合(CMI)可能是实现包括遗留平台在内的现有军备可持续服役战略的关键因素。为了实现军民融合的全部优势,提倡建议国防部(DoD)制定系统平台战略,改善系统老化问题,同时降低由此产生的重组成本,成本节约成效显著。但是军民融合并非国防部降低遗留平台成本所需的灵丹妙药。军民融合的批评者表示,在最关键的技术领域,军民两用概念在商用产品和军用产品之间几乎不存在重叠,所以不可能实现国防与商业工业基础的融合。本研究论文的目的在于探索军民融合(CMI)如何作为备选解决方案,解决国防遗留系统和军备老化的问题,记载于军用飞机和机载航空电子设备中。

  

图1 陆军转型的演变。
图1 陆军转型的演变。


  陆军现正处于转型阶段,目标旨在使部队反应更加敏捷,部署更加迅速,行动更加灵活,功能更加多元化,生命力更加顽强,并拥有更加强大的继战能力。在未来的国家安全计划中,陆军将发挥其增强轻型部队的作战能力以及更加快速地部署重型部队的能力。陆军为了其最赋野心的现代化战略,不懈努力了30余年。这一现代化战略或"转型战略"得到了美国国会强有力的支持,国会在2001财年共增加了3亿美元的采购经费,加快建设两支初建旅战斗部队 。国会指出:"陆军转型过程中最为关键的一点是要进行内部转型,使转型过程充满活力并具现代化特征,使主要系统的开发和获取更加及时、高效、成本节约。" 随着国家军事武器及其它装备逐渐老化,武装部队也在努力寻求更好的方法,以确保军事系统尽可能地长期运转。美国作战部队的"作战平台已服役30年之久,计划将继续服役40年。" 例如,美国空军最近宣布从1954年开始服役的B-52型轰炸机再继续使用40年。本研究论文的目的在于探索军民融合如何作为备选解决方案,解决国防遗留系统现代化问题,特别是重组、主要武器系统采购及物料废弃方面的问题。


  背景:历史上的采办改革


  二百多年来,武器系统一直不健全,性能差,价格过于昂贵。这些问题层出不穷,于是开始呼吁美国军事采购体制改革。最早在1777年试图改进采购体制,当时因为私人武器制造商不愿意签约,所以乔治•华盛顿将军不得不委托自己的大炮铸造所,这就是早期对过度市场风险认知不足所产生的问题。然而,在美国成立一百年左右的时间里,美国军事技术并未发生太多改变;所以当时承担的技术风险也很低。例如,美国陆军当时极不愿意将前膛枪改为后膛枪;虽然早在1842年就已经出现了后膛枪这一专利技术,但是直到1853年美国内战结束之后才被美国陆军作为常规武器广泛使用。武器库存量小且服役时间过长,使武器采购流程高度分散,部队之间正式的武器调配效率不高。部队的技术服务科采取的是"一种改进技术的方法,即在生产过程中,强调将研究与开发从生产、精心设计测试程序、国防契约竞标以及质量管理中严格地分离出去。虽然这不是缓解战时压力或适应技术快速发展的良方,但是确实最大程度地降低了滥用纳税人金钱的可能。


  在第一次世界大战爆发后,这种方法的不足之处便暴露无遗,尤其不能适应飞机技术的快速发展。在订立详细的定价合同并对合同条款锱铢必较的同时,技术就已经开始落伍。于1917年4月开始生产的原装225马力自由式飞机引擎,仅在三个月后就过时了。第一次世界大战结束后,自由式引擎从8个气缸改为12个气缸,从原有的225马力改为440马力。对于飞机来说,避开部队正式的采购流程,求助于私营企业进行飞机的设计与制造,暂时解决了相关问题。依靠正式军事合同中相当宽松的方针政策,私营企业承担起了军用飞机项目整合和技术管理的主要责任。
第一次世界大战结束后,依靠私营企业开发军用飞机的政治问题也逐渐浮出水面。根据战时牟取暴利的相关报告,国会再次要求所有军事设计工作必须使用详细的定价合同进行竞标。而且,国会坚持认为部队享有原始设计竞争胜利者的技术数据权,将生产合同用于竞标。最终导致一些飞机和引擎制造厂商拒绝投标飞机最终设计的所有权归政府所有的合同。虽然认为军用飞机技术发展缓慢,但是国会仍然拒绝重新考虑其对军事合同进行竞标的要求。整个二十世纪二十年代,私人承包商被迫在得不到充分补偿的情况下,承担越来越高的军用飞机设计和生产风险。因此,"许多飞机制造厂商对军事贸易丧失了兴趣,而将主要经营方向转向商业领域。"
这种情况一直持续到了1939年欧洲爆发第二次世界大战,当时国会签署了紧急立法,授予部队足够的权力进行合同谈判,其中包括"紧急要求下"的成本保利独家供货合同。战后,国会将军事采办这一重要职责交给了新成立的国防部,但很大程度上是由新组建的美国空军努力争取采办预算,并决定采办政策。直到1958年,对于国防部长享有的采购流程方面的相关权利一直备受质疑。在二十世纪五十年代后半叶,空军占国防总预算的47%,上世纪整个五十年代在航空航天工业、研究、开发及生产方面的花费持续上涨。


  在接下来的四十多年里,国防部继续依赖成本保利独家供货的武器承包体制,该体制经战争检验非常有效。然而,由于相关规定不允许违背公众信任,所以该体制越来越不堪重负。久而久之,从最复杂的武器系统到最小的零部件,军事采办流程几乎完全脱离商业市场。在可能对商业市场和军事采办流程进行比较的领域,商业市场在生产成本、时效性、甚至是性能表现方面,成绩非常突出。


  国防部渴望恢复公众信任与对于快速有效地提供军事系统的需求之间的关系在整个冷战时期以及冷战后期一直很紧张。结果,为改革采办流程而付出的努力逐渐与概念意义分离开来:其中包括旨在解决由部分公职官员和国防承包商的自私自利行为甚至是犯罪行为引起的问题,以及旨在解决由政府法规带来的缺乏灵活性的问题。这两种"改革"相互矛盾。例如,在人造卫星时代前后,许多自称为改革者的人认为,如果公认的商业惯例代替政府规定成为美国武器采办的指南,那么将会带来实质性的改进。另一方面,由于认识到了承包商的"浪费、欺骗、滥用"行为,国会于1962年通过了《诚实谈判法》(TINA),于1965年成立了美国国防合约审计局,并于1970年制定了《成本会计标准》(CAS)。在二十世纪八十年代,美总统的国防管理蓝带委员会(帕卡德委员会)建议国防部扩大使用商用产品,并根据以往的性能和价格开始实行"商业化"竞争。但是,其它改革的实施抵消了此建议中的一部分内容,例如1984年的《合同竞争法》(CICA),该法案试图确保所有公司,无论规模大小、资历深浅,都能够平等地参与到国防契约的竞争当中。
近期为国防采办流程改革所付出的努力


  从二十世纪八十年代末开始,降低联邦预算赤字的压力越来越大,五角大楼内外越来越多的观察员表示,这种动荡的局面越来越得不到国会的监管,使民用与国防工业基础之间产生不必要的分离。例如,在一系列颇具影响力的书籍和文章中,当时在一家私营企业工作,现任国防部负责采办与技术副部长的Jacques Gansler称:遭到严格管制的军事采办体制不仅阻碍了国防相关生产的效率,实际上还因为鼓励国防承包商生产不必要的昂贵产品而丧失了公众信任。Gansler以及其他改革者认为美国国防采办流程存在两个严重的问题。


  首先,改革者指出,因为政府颁发的强制性规章制度与标准不符合商界常规的商业惯例,所以许多商业公司在刻意避免与五角大楼做生意。那些真正与国防部签订合同的公司要么逐渐转成军事工业专业化经营,要么建立单独的部门,与其商业部门分开,以便政府的法规和监管不会影响到他们的商业经营。因此改革者认为,政府纷繁复杂的要求与标准阻碍了国防部采办那些相对便宜但工艺先进的商用产品和工艺技术。他们断言此问题在信息技术方面将变得越来越尖锐,信息技术在不用提高武器系统平台性能的情况下,可以从根本上增加军队的战斗力,但要想实现这一点,几乎要全部依靠商业领域的开发。


  其次,改革者认为,公司遵守与政府采购相关的法律法规,并承担由政府监管产生的额外费用,导致政府采购的产品成本大幅增加。 根据二十世纪八十年代末及九十年代初进行的研究表明,政府法规导致各类武器采购项目成本增加了5~50个百分点。这段时期对于国防部成本费用的主要研究结论为:(斯密斯)5~10个百分点;技术评价办公室(1989年附录第二卷),10~50个百分点;战略与国际研究中心(1991年),30个百分点;卡内基科学技术和政府委员会(1992年),40个百分点;美国防御战略小组协会(1992年),30~50个百分点。


  改革者认为要解决这些问题,国防部需鼓励国防与民用工业基础进一步融合。可采取的相应步骤包括废除阻碍使用军民两用技术和产品技术的相关法规,并用既能降低成本,又能提高产品质量与性能的相应商业惯例代替这些法规。
根据这些意见以及其它批评与建议,国会于1990年通过了《国防授权法案》中的第800条法令。该法案要求国防部召集政府、工业及学术界的专家组成专家组,对国防部采办法规的变更进行评估。与军民融合改革者的建议相一致,第800条法令专家组提议废除或更改其认为会影响国防部采办流程的600条法令中的一半。最终结果于1993年1月呈送至国会进行立法。
  第800条法令专家组的研究成果以及副总统戈尔的国家绩效评估使国防部最高领导人认识到对国防采办流程进行谨慎改革的重要性。为了达到预期目标,最高领导人改变其原有策略。特别是美国国防部长威廉•佩里在1994年2月发表的愿景宣言"采办改革:改革的使命"中要求用一种灵活的商业方式来进行国防采办,着重强调增加商业产品、技术及工艺的使用,加强民用与军用工业基础的融合力度。随后,这类意见被1994年《联邦采办流程法案》(FASA)采纳,大大简化了国防部采购成本和风险相对较低的商用产品与服务的程序。此外,《联邦采办流程法案》还规定:
1. 扩充商业产品的定义;
2. 购买商业产品时不受政府三十多条独特法规的限制;
3. 商业合同不再要求成本数据与价格数据;
4. 将《诚实谈判法》的应用标准提高至500,000美元;
5. 增加合同签订后为所有竞标者提供的信息量,以压低正式抗议。
  《联邦采办流程法案》还批准建立了国防采购试点项目,使部队和国防机构能够检验出更彻底的采办改革模式。1996年的《联邦采办改革法》(FARA)通过进一步简化某些类别的商业产品的采购程序,做出更多改变,从而推动政府更广泛地介入商业市场。
  采购改革——军用规范及同类规范的丧钟


  1994年,国防部采办改革中的另一个关键要素——政策要求改革开始实施。政策要求改革的第一项是军用标准与规范(MIL-SPEC)改革,因为在军事项目中大量使用了军用标准与规范,阻碍了先进的商业技术和工艺与军用产品相融合,所以必须对军用标准与规范进行改革。同时还认为军用标准与规范阻碍商业公司参与到军事采办项目中。为了解决这一问题,国防部长佩里发表了一篇名为"规范与标准——做生意的新方法"的备忘录。该备忘录彻底改变了现有的国防部政策:与先前需要军用标准与规范的政策不同的是,现在的政策要求只要有可能就使用商业标准与性能标准,如果使用军用标准与规范,则需国防项目提出正当理由。


军用标准与规范改革的核心是部队买家不应向承包商指定具体的或详细的技术与设计解决方案,而是应为承包商提供完成相关军事任务所需的系统及性能的一般要求。在商业领域,为了满足任务要求,应为国防承包商提供更多的机会,以更低的成本开发出独特创新的设计以及技术解决方案。


  政策要求改革的第二个核心是成本,成本作为自变量(CAIV)要求国防部采办经理优先考虑成本问题,与系统性能和发展计划相关的传统军事项目要求相一致,甚至高于该要求。正如国防部负责采办与技术副部长诺尔•朗格迈尔所说,"成本作为自变量意味着我们将特意控制成本,使其保持不变,当然也接受限制范围内的方案与性能。" 引自国防部部长办公室/AR(1996年5月)。成本作为自变量的基本概念与二十世纪七十年初的"按成本设计"的概念没有太大差异,"按成本设计"的实施结果喜忧参半。提倡者表示,二者的不同之处在于成本作为自变量是在一种对传统的采办体制与文化进行深层改革的环境下实行的。他们坚信这次改革将会获得巨大成功。

  

图2 改革面临的挑战。
图2 改革面临的挑战。


  成本作为自变量旨在模拟商界条件,即成本一直是个自变量。主要具备两个特征:
第一,成本作为自变量要求政府购买,军种与国防部应对系统任务有一个清晰明确的认识,并将系统成果应用于战场上。购买者必须谨慎区分出任务性能需求与系统为完成任务应当具备的广泛的能力要求之间的优先次序。这些要求包含可靠性、出击率、生存力、稳定性等,以及速度、范围、有效载荷等更加传统的性能量度。优先次序是在成本与能力之间能够做出明智权衡的重要因素。此方法的主要目的是避免使用"镀金"武器系统,这类系统具备很多对于执行任务没有真正帮助的能力,但常常由于强迫使用军事专用零件与技术而加高成本。
第二,为了挖掘成本作为自变量的全部潜力,改革者认为由承包商至少在整体系统水平以下进行配置控制很有必要。为了以最低的成本满足政府购买者的任务要求,配置控制结合军用标准与规范改革,能够帮助承包商在市场上找到并测试出所有可用的商用或军用技术与零件。


  总之,《联邦采办流程法案》、军用标准与规范改革、成本作为自变量以及其它采办改革举措经过近十年来的普及应用,体现出军民融合的倡导者"相信民用工业基础能够为国防部提供适合国防应用、价格既便宜性能又高的产品与工艺技术。这些举措同时确保降低或消除由军用法规及标准产生的成本费用。但是为什么之前所做出的努力都失败了,而这些改革却能获得成功呢?对此,倡导者给出了两个答案:军民两用技术领域的发展以及商业领域将风险降到最低水平的机制的有效性。"


  1998年的《国防授权法案》使军民两用技术开发替代了军事部门采用的传统的开发流程。根据《国防授权法案》制定的军民两用科技计划为国防部的合作伙伴提供了开发既有利可图又与军事相关的先进技术这一产业。自创立以来,军民两用科技计划已为三百多个项目募集大量资金,总额超过9亿美元,产业拨款超过开发成本的一半。
提倡军民两用技术或军民融合


  1993年,国防部长威廉•佩里遇到了一个难题。在五角大楼致力于维持对敌技术优势的同时,不得不面临一项挑战——当军事采购从二十世纪八十年代中期的顶峰(以定值美元计算)总计下降67%,并在1999年计划要求削减(按实值计算)25%的研发预算时,如何在快速缩减预算期间,维持这种技术优势? 在国防战略计划及其相关文件国防科技计划中,国防部对如何保护先进技术提出了综合愿景。在愿景中国防部强调"克林顿政府愿景是军民两用技术——即商业和国防的融合应用。根据文件所述,此类技术通过帮助创建可以同时满足国防需求与商业需求的独立的工业基础,不仅能够保障‘经济安全’,还能够帮助五角大楼在削减国防预算期间实现规模经济。" 文件设想利用技术通过先进的制造工艺及更低廉的物料,实现降低武器成本的目标。文件还强调,应以更快的速度将先进的技术提供给战场上的士兵。


  五角大楼科技愿景的关键之处就是能够同时在国防市场和商业市场使用的独立一体化工业基础。为实现这一愿景,国防部长佩里主张促进军民两用技术的发展。


  时任国防研究与工程局局长的阿尼塔•琼斯说:"投资军民两用技术的一个关键原因就是行业对国防研发的投资额随着采购预算的削减而降低。""在电子等领域,行业对研发比政府投入的资金更多,出于国家安全考虑,我们需要利用这种技术。"


  为获取与商业客户共享生产线所带来的成本节约与规模经济效益,美国高级研究计划署(ARPA)为一项宏伟的计划拨款5.87亿美元创办费,用于生产平板显示器,高科技武器系统上的显示屏以及电视,但生产企业必须保证在美国建造新的生产设备。


  美国高级研究计划署于1995年通过技术再投资计划为开发军民两用技术的企业提供5.5亿美元的配套资金。在1995财年,美国高级研究计划署将230亿美元预算的近一半投资到军民两用项目。"军民两用研发计划在克林顿政府1995年国防过渡预算中占的比例最大,旨在帮助国防承包商在商业市场上开展多种经营。"


  在1997年军民两用技术的使用研究中,国会技术评价办公室(OTA)发出警告,必须警惕军民两用计划成本节约预期失控。技术评价办公室负责研究的分析员杰克•纳恩指出:"我们最基本的要求是有必要向一体化工业基础转移,显而易见,它的积极作用远大于消极作用。""同时,我们因此节省下来的费用将很可能比支持者们的主张要少,而且实现这种成本节约将会比人们预期的时间更久。"


  另外,向军民两用技术转移也因损失美国国防工业基础能力而饱受诟病。为此,克林顿政府官员积极促进美国航空航天工业与国防工业进行合并,合并范围上至一些巨头公司,下至二十多家主要承包商。

  

图3 缩减的美国国防部国防工业。
图3 缩减的美国国防部国防工业。


  "在引发了一轮前所未有的合并之后,克林顿政府五角大楼推论,随着国防开支在冷战后急剧下降,军事承包商们不得不进行合并,以确保工业基础能够由一小批良性发展且具竞争力的公司掌控,而不是分散给大批弱势公司。然而,国防部引以为傲的工业合并于1998年3月戛然而止,时任国防部长威廉•科恩阻止了洛克希德马丁公司与诺斯罗普格鲁曼公司之间16亿美元资金的合并计划,为此他解释道:"两大巨头公司的合并将会在几乎所有关键的国防分块市场中形成拥有近乎垄断地位的纵向一体化巨头。克林顿政府官员还强调避免形成垄断或纵向一体化供应商的重要性。但国防部长唐纳德•拉姆斯菲尔德并没有顾忌这一早期的担忧,转而批准了诺斯罗普格鲁曼公司对纽波特纽斯造船厂的收购。这一行动造就了核垄断,支持者们认为可由政府进行管理,以开发创新技术,获得潜在成本节约。行政主管与银行家们推测,核垄断的形成可能会刺激核市场上实力较弱的公司,将自己的公司卖给实力更强的公司。


  2001年10月,空军部长詹姆斯•罗奇严厉批评了克林顿政府试图通过以下方式节约成本的国防工业政策:
利用技术开发出越来越先进、能力越来越强、能够执行多重任务的系统;
将多份合同合并成一份大合同,并赋予主要承包商选择其供应商的权利,骤然挣脱过去政府对下级系统供应商之间竞争的监管;


  以军民融合(军民两用技术)成无缝工业基础的方式消除国防与民营承包商之间的差异,以满足政府其他的军备需求。


  尽管遭到了批评,部队仍然决心将军民两用技术进行到底。例如,在1997年夏季举行的美国空军协会大会的陈述报告中,时任空军器材司令部首长罗纳德•耶茨上将只着重强调了具备明确商业应用的技术。耶茨表示:"在美国空军,技术转移是我们工作中的重要部分。""这不是次要工作;不是后续工作;而是我们工作的核心部分,也是决定我们在何处投入资金与人力的主要标准。" 美国空军所担心的航空电子设备的老化问题已经促使其通过军民两用技术来寻求这些问题的解决方案。


  军民融合的定义


  为应对预算削减,许多政府官员和私营企业高管提倡使用商用科技工业基础(CTIB),保留足够的技术和工业能力,从而满足未来的国家安全需求。 商业科技工业基础,即军民融合,拥有多种使用形式,包括购买商用产品与服务,在同一家工厂进行国防与商业研发,在同一生产线上制造国防和商用产品,以及在共享工厂内对这类产品进行维护。


  军民融合没有单一的定义。它包含各种不同的活动,每个活动都被视为融合概念中的一个要素。例如,提倡大量使用未开发的产品,包括商用现货产品(COTS),都属于军民融合概念。分析员建议对政府采办法律做出改变,推进研发过程,或推进单一装配线上民用产品和国防产品的生产,此类改变也属于军民融合的范畴。其它内容还包括军民融合越来越多地介入政府研究机构与私营企业之间的合作,介入研发与制造技术领域。其他人还声称私营和公共工厂维护可行性的合理化(例如将喷气式飞机引擎的维护和检修工作从军工厂转移到现有的私营企业工厂)也是军民融合的一部分。
这些定义之间并不存在相互排斥的现象。因此,美国技术评价办公室(OTA)将所有这些要素融入到了军民融合的定义当中,即:"将国防科技工业基础(DTIB)与更广泛的民用科技工业基础(CTIB)整合为统一的国家科技工业基础(NTIB)的过程。"

  军民融合最简单的一种形式是将非军用标准与规范的商用现货零部件产品嵌入到军事系统中。更加全面的军民融合战略将涉及专业化或更加有效地探索适用于军事应用的商业化设计方法、技术及工艺。虽然提倡使用这种方法,但是这种战略不一定需要使用商用现货器件。当然,军事系统的开发者将尝试进一步利用商业市场上现有的或者正在开发的相关设计方法与技术。军民融合的倡导者声称,通过将更先进的商业技术与工艺融入到武器系统中,可提高系统性能,通过结合使用商业研发支出,可降低研发成本,并帮助政府以较低的成本维持军民两用工业基础。
要实现军民融合的效益,倡导者们呼吁放宽由政府强制实行的监管限制的监管体制,使武器系统采办与常规的商业市场惯例分离,并将监管成本费用强加到政府购买的产品上。他们的主张依据两条假设。首先,他们假设商业与军事工艺以及产品技术之间如果过多地使用军民两用技术,就会扩大重要的范围经济和规模经济。其次,他们假设商业经营惯例以及像商业市场这样的结构提供的竞争性奖励机制和约束机制,将比目前严加管制的军事采办流程能以更低的成本促进高性能武器系统的开发。


  对军民融合的批判


  军民融合的批评者们称,在最关键的技术领域中,商用和军事产品以及采办流程之间几乎不存在军民两用技术的利用空间,所以国防工业基础不可能与商业工业基础融合。因此,军民融合对持续增长的规模经济与范围经济没有任何实际意义。此外,批评者们认为国防部采用商业经营惯例不太可能确保其能够以合理的价格获得高性能的武器系统。他们坚信放宽政府对产品开发的严密监管,废除各种监管保障将会导致承包商们哄抬物价,甚至出现彻底的欺诈行为。
军民融合:战胜国防采购中最大成本动因的合理工具
军民融合是目前国防部努力降低采购成本和维护现代武器系统成本的核心。在一份关于国防部采办法规和监管要求对其承包商的影响的研究中表明,根据承包商们的调查发现,超过120项监管和法定的"成本动因"将国防部购买产品和服务的价格提高了十八个百分点。


  该研究中确定的占总成本费用50%的十大成本动因为:
1. 国防部品质计划要求(MIL-Q-9858A标准);
2. 诚实谈判法(P.L.87-653);
3. 成本/进度控制系统;
4. 配置管理要求;
5. 合同具体要求;
6. 国防合约审计局/国防合约管理指挥部;
7. 成本会计标准;
8. 材料管理与会计系统;
9. 工程制图;
10. 政府财产管理。


  国防部从1996年开始鼓励承包商灵活使用在军事、商业或国际标准上建立的自己的质量体系。对一些使用商业方法关键部分的军事试点项目进行的案例研究表明,像商业采办这样的战略可运用到军事专用产品中,特别是在产品价格方面可获得巨大的利益。对三个使用军民融合的军需品方案进行检验,发现采办价格远远低于使用传统军事采购方案价格的一半,而且操作性能能够满足甚至超出最初的要求。大多数费用都是从政策要求改革、商业器件嵌入以及承包商对设计、技术含量、性能、可靠性和价格的所有权及责任中节约出来的。这些成果令人振奋,预示着类似的改革措施应被广泛应用到国防部其它项目中。


  持续削减国防预算和持续提高武器系统采购成本,结合商业技术的优势,已经使一些观察家们开始提倡对美国军民工业基础进行融合。军民融合倡导者们坚信使用军民融合将:


1. 降低采办和支持武器系统的成本;
2. 提高武器系统整个生命周期的性能;
3. 缩短开发时间;提高可靠性和可维护性;
4. 帮助维持工业基础国防相关的部分。


  军民融合的应用:机载航空电子设备


  来自射频/微波军用航空电子系统案例研究的证据表明,通常可以成功嵌入商业化零件、部件、工艺及设计元素,而不会降低系统性能。系统性嵌入商业化零件与技术,结合军民两用自动化制造工艺,同样可以减少研究和开发时间,并能显著减少一些军用航空电子模块的成本。但是,人们对其能否保持长期的可靠性和耐久性仍然表示担忧。
经验表明,要想使军民融合获得成功,不仅要在研发阶段,还要在武器系统的整个生命周期授予承包商更高的配置控制和变更权力。这将提高承包商角色转变及目前军事补给站系统的潜能。
国防部目前对商用产品的采购政策并没有真实反映出商业合同布置的多样化和复杂性。构成商业惯例不同之处的因素取决于产品以及相关产品市场的特性。在复杂的定制产品市场,最具创新性的商业买家和供应商越来越注重建立长期的合作伙伴关系(战略供应商联盟),包括广泛的信息共享(包括成本数据),灵活的价格目标调整,而不是一味的严格按照公司固定价格合同执行。


  根据商业运输飞机工业的分析,建议采用一套可以降低成本,缩短周期时间,并获得更优质的产品的国防部相关机制。这些机制包括缩减成本不可或缺的方法,供应商群缩小,增加买家与供应商之间的信息和风险共享,以及将生命周期系统支持服务外包给原始设备制造商。应该着重注意的是,军事项目中可能需要使用一些不成熟的高风险技术,而这些技术在商业市场上一般避免使用。


  美国国防部高级研究计划署一直积极发起能够促进微波技术及其他领域军民两用技术发展的计划。一项与此直接相关的项目就是射频/微波/毫米波技术的技术再投资计划(TRP),该计划在美国空军赖特•帕特森实验室的监督下实施。官方计划名称为"先进的军民两用微波技术在智能车辆公路系统车辆无线通信和传感器上的开发与应用",但是自从该标题确立之后,工作范围反而明显扩大。参与该计划的有诺斯罗普•格鲁门电子系统公司、镁可微波技术有限公司、赖特•帕特森实验室、伊利诺伊大学、西北大学和一些小型私营公司。

  商用飞机市场和军用飞机市场的结构特征表

表1 军用飞机市场和商用飞机市场的结构特征。
表1 军用飞机市场和商用飞机市场的结构特征。


  表1显示出三种市场的广义特征:军用飞机市场、大规模商用产品市场、商用飞机市场。如表所示,军用飞机市场看起来与消费性电子、汽车或微处理器等大规模商用产品市场并不相同。军用飞机市场的批量生产通常较小;潜在的买家数量很少,而且他们的要求比较具体;技术一般比较昂贵且未经试验检测;在初步购买及购买后期,性能要求非常严格;而且不能轻易对性能进行改变。在很大程度上,这些特征是军用飞机需求的固有特征,不会受到将商业方法引进采办流程的影响。因此,要确定对国防部最有用的商业惯例,就要注意结构特征与军事市场极其相似的市场。如表所示,军用飞机市场很少拥有与大规模商用产品市场一样的特征,但是却与商用飞机市场之间存在一些共同的特征。例如,与军用飞机相比,商用飞机机架、飞机系统和子系统生产率低、总产量少使单位成本升高。此外,商务客机生产的特点是具备强大的学习效应。全面生产开始后,由于设计会不断发生变化,所以部分产品的平均生产成本会随时间急剧下降。虽然商用飞机的定制方式不同,但是航空公司依然能够改变他们所购买的飞机的许多性能。最终,商用飞机工业公司采用严格的措施来限制其所建造的飞机性能的改变,并建立可与军用飞机领域相比较的售后服务及维护要求。
然而,区分军用飞机市场和商用飞机市场的重要方式至少有两种。第一,与国防部不同,航空公司很少要求在客机中融入突出的技术革新,而他们提高飞机性能的方式趋向于项目递增,尤其是增加成本费用。因此,虽然由于大多数消费者产品的标准使商用运输在技术上变得纷繁复杂,但是技术风险比军用飞机更低。在商业方面,可能出现的例外情况包括泛美世界航空公司在鼓励开发波音747和超音速运输机方面所扮演的角色。在军事方面,新型军事运输一般比新型战斗机的技术挑战性小。对于航空公司通常更为保守的创新方法的另一种解释是,他们希望维持设备的通用性,从而降低其机群的维护成本。


  区分军用飞机市场和商用飞机市场的第二种方式关系到甚至是在非技术不确定性的条件下需求的不可预测性。在商业领域,多家独立的航空公司可能是商用飞机的潜在买家。如果一家航空公司不选择购买新开发的飞机,那么至少在理论上,制造商还有很多机会使其他航空公司相信购买这架飞机的诸多好处。相反,国防承包商必须依赖国防部,以及影响国防预算水平和既定多变的政治因素来进行销售。因为国防承包商无法使其军用飞机客户基础多样化,所以相对于在商业领域经营的公司,他们将面临更大的市场风险。


  至少在这方面,商界和军界之间的差异并不像第一眼看上去那样明显。原因之一就是国防部并不完全是一个单一的买家:不同的军种对飞机的要求也不尽相同;所以一次销售失败并不代表制造商不能将产品卖给其他军种。虽然对外军事销售受到限制,却可以提供另外一条市场销路。第二个原因是航空公司同样也不是一个完完全全的独立买家:虽然商业航空公司众多,但是只有少数几家大型航空公司负责大多数的飞机销售。在美国本土市场,1994年10家航空公司的客运里程营收占93%。因为在仅有的几家航空公司中,美国的干线航空公司能够制作二十架以上飞机的单独订单,所以他们是能否将新式客机成功投入市场的关键。如下所述,这些航空公司为了使利益最大化,通常与其他航空公司在规定性能要求以及实际选择购买哪种新式飞机方面进行合作。此外,由于航空公司对于设备的需求受到能源价格、经济增长等广泛宏观经济变量的严重影响,所以这些航空公司对于他们想要的产品以及时间方面的要求很相似。这意味着对不同类型与数量的飞机需求的转变是同时产生的,有效模仿了单一买家的购买行为。因此,由商用飞机工业开发的市场风险管理机制可能仍然与军事领域的单一买家相关联。


  承包商配置控制——从摇篮到坟墓的角色


  空军科学技术委员会 在"军用飞机老化的航空电子设备"研究中得出结论,为了实现军民融合的全部潜在效益,"从摇篮到坟墓"的承包商配置控制必不可少,原因如下:
在研发阶段,承包商需要最大的灵活性,选择多种等级和类型的商业(和军用标准与规范)零件与技术的最佳组合以及设计方法,以最低的成本获取预期性能。

  

图4 采办生命周期流程。
图4 采办生命周期流程。


  有限的证据表明通过在系统的生命周期期间不断进行技术嵌入的战略,商用零件和技术嵌入带来可观的预计成本节约。以预定的固定价格和配置控制签订长期供货合同的承包商可能拥有强大的财务激励机制,通过不断嵌入商业领域中能力更强、成本更低廉的技术来降低成本。


  减少军用标准与规范零件的制造源头,大量使用商用零件所,将使军用电子持续受到商业电子科技生命周期较短和快速更新的影响。对军事装备的长期支持可能会需要制定技术连续嵌入政策,通过在系统研发前后授予承包商配置控制和变更的权利,是解决这些问题最有效的方法。


  商用零件缺乏完整且容易使用的特性化数据,在每个模块的设计过程中,需要对最低部件水平做出大量成本效益计划权衡决策,在整个设计和开发过程中需要对新组合中不同的部件等级进行试验和检测,表明为了实现军民融合的潜在效益,需在研发阶段授予实际开发产品的设计工程师最高的配置控制和变更权利。需要将性能要求和可靠性要求,以及外形、适合、功能(FFF)参数提供给承包商。以最低的成本实现商用零件和技术的有效结合似乎不太可能,除非能够授予承包商足够的模块级配置控制和变更权力,并对技术成果负责。
军民融合:军用飞机大事记

  

图5 美国空军飞机的平均寿命。
图5 美国空军飞机的平均寿命。


  "冷战结束后,为采购新式军用飞机的拨款极少,现存的所谓‘遗留’机群的现代化预算没有变化。" 因此,大大延长了遗留飞机的工作寿命,远远超出原始设计寿命。美国军用飞机的平均寿命是20年,但由于更换率低,其平均寿命还在持续延长。图6显示从1997年开始飞机的使用寿命几乎每年都在延长。虽然延长飞机机架的使用寿命相对简单,但是从二十世纪七十年代和八十年代开始依靠技术发展的航空电子系统很快遭到淘汰。即使这些系统能够得到适当维护,但一般不适合处理目前逐步发展的任务、威胁以及信息密集型战场环境。


  随着遗留飞机逐渐老化,航空电子设备越来越难以支持和维护。航空电子设备包括:内部电子硬件以及外部吊舱,例如电子干扰装置;用于导航、通信及其他功能的软件;外部自动检测系统硬件和软件;地面电子、通信和空中交通管制硬件。许多关键的部件已经停产,或者已被淘汰,许多以前的军事化部件供应商要么停业,要么停止为军事市场生产产品。因此,在寻求维护与支持解决方案的同时,越来越多的飞机已经停飞。空军报告飞机的可执行任务率(即飞机在任何特定时间能够执行主要任务的百分率)在二十世纪九十年代期间,从83%下降到73%,根据迹象显示此趋势将在不久的将来持续下去(国会预算办,200)。空军将此下降趋势主要归咎于飞机机群老化,特别是飞机所依靠的航空电子系统老化。"老化"一词通常是指随着时间的推移部件出现退化和故障,在本报告中除了指物理退化外,还代表技术陈旧;随时间推移部件发生故障在本报告中除了指物理退化外,还代表技术陈旧。不久前,军方为电子工业提供了一个赚取丰厚利润的大型市场。从1995年开始,军事市场占商业集成电路市场份额不到1%。因此,在航空电子系统的升级和新式设计方面,军方必须进一步依靠商用现货技术。商用现货(COTS)是指可用于销售的任何先进的商用技术;无需大批量生产。 虽然商用现货产品一般要比为军用规格专门设计的可比较产品价格更低廉,但是商用现货的技术更新周期通常为18个月以下,这在近十年来,使得飞机老化问题更加恶化。


  武器系统开发时间和采购周期较长也是问题的一部分。例如,F-22猛禽战斗机项目差不多从20年前开始,但是从飞行中队现役飞机中淘汰至少还需五年。目前,每年预算拨款5000万美元,给"老式"F-22航空电子设备换用新的硬件和软件。生产的第一批F-22下线时,其航空电子系统已经经历了四个更新周期。
军民融合在国防相关的微波与毫米波技术中的可行性


  在国防相关的微波与毫米波技术中,有可能实现军民融合及其它采办改革措施的期望。商业市场似乎越来越能够推动与国防应用相关的射频/微波产品的低成本制造工艺和新式技术的发展。在接下来的几年里,对精密的射频/微波器件和装置的商业需求可能要远远超过军事需求,商业设计方法和工艺技术与军用雷达系统的设计与发展的关系比军用微波系统的更要紧密。商业上先进的射频/微波器件和部件也越来越多地在军事系统中使用。


  因此,在支持综合军民融合战略所需的商业射频/微波市场中,技术开始变得深广。事实上,无论是否已经实施了综合军民融合战略,都将加剧军事供应商基础的缩减,以及军事化器件带来的问题。
该研究还表明,军民融合可提供必要的、所需的性能,将商业化零件与技术嵌入到军事系统中,显著降低成本,缩短生产时间。结论如下:
  1. 商业化设计、技术和工艺可成功运用到军用射频/微波系统中,可以提高系统性能。然而,商业技术可能与现代战斗机使用的最先进的高性能火控雷达不相关,对于商业化零部件能否保持长期的可靠性和耐用性,仍表担忧。
  2. 证据表明,系统性嵌入商用零件、技术、制造工艺以及军民两用自动化生产流程可降低50%以上传统军用数字航空电子设备模型成本。
  3. 最后,此案例研究分析得出一条重要结论:要想有效实施综合军民融合战略,需要在研发和生产阶段,甚至是武器系统的整个生命周期内,授予承包商配置控制和变更的权力。这将使承包商角色以及目前的军事补给站系统发生根本性改变。对于此问题,需要开展更多的分析研究。
  美国技术评价办公室研究结论
美国技术评价办公室研究所得结论之一表明,如果能够发展企业级(国防部或军种部)现代化战略,那么军民融合可获得巨大成功。在空军等复杂性组织及快速变化的技术环境内协调解决航空电子设备老化问题引起一系列关注;国防部解决涉及所有军种的问题与活动的责任不集中,为新的和升级后的武器系统吸引并留住技术支持人员;为新系统训练机组人员和技术支持人员;跟踪并控制机群中不断变化的航空电子设备配置。
  截至2000年,并没有为解决老化/废旧的航空电子设备问题制定出任何企业级战略或者空军战略。在规划、拨款或实施维护现有机群或定义/设计未来可维护、范围广的航空电子设备系统的措施方面,委员会没有发现能够有效协调解决跨域问题、跨平台以及跨部门问题的蛛丝马迹。事实上,即使在涉及多个版本的相同平台的活动中,也明显缺乏协调管理。


  航空电子设备现代化路线图的重要性


  评估和解决单一平台问题既实用又实惠的方法必须从为每个平台制订航空电子设备现代化路线图开始,强调计划性、定期性升级的重要性。如果同时得到预算计划支持,则可计划开展一系列成本有效、系统性、周期性(每两到三年一次)升级,持续升级系统性能,和/或缓解未来的设备老化问题,确保机群反应敏捷、能力高超。
各个平台的综合路线图还可以为跨平台及最终为跨军种协调提供有效平台。路线图同样可以作为整个企业规划和管理的基础,可减少多余开支,提高时间效率。分享多种武器系统计划的最佳实践会带来额外收益。实际上,从流程角度出发,活动的协调管理可为目前正在解决航空电子设备老化问题的所有活动,减少多余开支,提高效率。
采办和升级周期长


  由于航空电子产品周期受商业市场的驱动,而国防部采办周期复杂,经常受到资金限制而延迟,所以航空电子技术的发展要比国防部采办周期快很多。


  在技术快速发展的领域,延长设计和实施周期意义不大。可采用相关技术时,必须计划和实施翻新改造的新设计。因此,必须在所有级别的系统中计划实施零件/功能升级,将对未经变更的硬件/软件影响降至最低程度。大多数情况下,窗口的可用性约五年,最多十年。为了在此时间窗口内完成航空电子设备改造计划,国防部将不得不改变目前的计划和实施周期。


  结论


  随着国家军事武器和其它装备逐渐老化,武装部队正在努力寻找更好的办法,以确保这些系统尽可能地长期运转。美国作战部队的"作战平台已服役30年之久,计划将继续服役40年。" 军民融合可能是实现包括遗留平台在内的现有军备可持续服役战略的关键因素。为了实现军民融合的全部优势,倡导者们建议国防部制定系统平台战略,改善系统老化问题,同时降低由此产生的重组成本,成本节约成效显著。
然而,军民融合并非国防部降低遗留平台成本所需的灵丹妙药。军民融合的批评家们表示,在最关键的技术领域,军民两用概念在商用产品和军用产品之间几乎不存在重叠,所以不可能实现国防与商业工业基础的融合。因此,军民融合并没有为持续增长的规模经济和范围经济带来实质的预期效果。此外,批评家们认为国防部采用商业惯例不可能确保其能够以合理的价格获得高性能的武器系统。他们坚信放宽政府对产品开发的严密监管,废除各种监管保障将会导致承包商们哄抬物价,甚至出现彻底的欺诈行为。


  无论结果如何,国防工业基础一直存在问题:"维持和增加研发的需求,继续样机制作和现役机群先进能力系统的需求,保持竞争的需求,为了提高效率并帮助关键工业能力存活,继续合理整合的需求,谋取及维持工业基础充分收益性的需求,重新投入采办改革,通过更紧密的伙伴关系、外包及私有化和管理,更好地平衡私营企业与政府之间的职责。" 知远

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