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JADC2:尝试从简单处开始

发布日期:2023-07-07    点击次数:123
摘要:本文探讨了敏捷系统工程(SE)和简化方法如何为复杂的系统之系统增强或补充传统系统工程活动,并提出,应减少对起点的关注,开始行动才是关键。文章提到,2022年初,MITRE公司对美国国防部在发展JADC2能力方面取得的进展进行了独立评估。MITRE公司的评估结果显示,美国国防部在JADC2方面没有取得成功,而且考虑到当时的战略方向和管理结构,美国国防部不太可能在使用JADC2时达到预期效果。文章认为,美国防部应该从一个简单的系统开始,对JADC2进行改变。这样美国防部才能从一个简单的系统开始,逐步进行试验、学习、适应和迭代,最终形成一个可行的解决方案。关键词:美国,美国国防部,敏捷系统工程,JADC2,MITRE

一、从简单开始

美国国防部似乎一直在努力发展复杂的系统或系统之系统。这样的努力非常普遍,以至于每当一个大型项目保持其进度或在其预算范围内实施时,都令人惊讶和值得注意,正如围绕新型B-21轰炸机的公开讨论所证明的那样。比成功更常见的是那些超出预算、落后于计划的项目,或者那些根本没有实现的项目。空战中心(AOC)的替代项目——也被称为AOC 10.2项目——即使经过多次调整,也未能满足预算或如期进行,因而被取消。一个用于取代空间领域感知能力(SPADOC)的新系统已经接近交付多年,在名称上经历了多次更改,但仍未部署实际能力,传统SPADOC系统也因此仍在服役。

通常,系统工程会因延误、超支而受到影响。新的系统工程方法,如复杂系统的数字工程表示及其在诸如Magic System of systems Architect/Cameo之类的工具中的交互,被视为通过管理复杂性来避免未来问题的一种手段。增加专门用于系统工程活动的资源,并提前执行更好的系统工程通常可以避免未来问题的发生。但如果问题更为根本呢?如果复杂的系统不能从头开始设计,而是必须从一个简单的工作系统开始,然后不断增加这个简单工作系统的复杂性,会怎么样?AOC 10.2、SPADOC的替代品和GPS/OCX都是试图构建复杂的新系统。在这些情况下,也许我们需要遵循丹·沃德(Dan Ward)在《简单循环》(The Simplicity Cycle)中所提出的建议那样,进行迭代以简化现有系统,而不是在新的需求和功能上分层。

我们的假设是,一个设计成功的复杂系统应该从一个简单的工作系统开始,然后增加其复杂性。我们必须考虑到一个系统已经达到复杂性极限,并在我们发展或现代化的过程中找到简化的方法。此外,当面对需要更换的现有复杂系统时,我们需要将问题分解为更小、更简单的部分。这种“从简单的开始”的方法可能值得在实现联合全域指挥与控制(JADC2)所需的一套系统中进行尝试。JADC2不是一个单独的程序;联合需求监督委员会(JROC)将其定义为一套使能能力,这些能力需要在作战上结合起来,并由联合部队使用。2016-2017年,美国空军提出了“多域指挥与控制”的概念,美国陆军提出了“多域作战”的概念。通过将这两个概念合并到JADC2中,并指派J6联合参谋部进行监督,联合作战司令部寻求确保多域能力和概念,其中包括所有军种和所有作战领域。为了更好地了解使用JADC2“从简单的开始”能给JADC2项目带来什么,我们需要回顾一下该项目2022年的工作状况,过去一年的调整情况,以及可以做些什么来继续朝着正确的方向前进。

二、评估JADC2

2022年初,MITRE公司对美国国防部在发展JADC2能力方面取得的进展进行了独立评估。在过去的一年里,形势发生了变化,2022年初的评估结果显示,美国国防部在JADC2方面没有取得成功,而且考虑到当时的战略方向和管理结构,美国国防部不太可能在使用JADC2时达到预期的最终状态。这一结论是基于许多因素得出的,包括JADC2的目标不明确或不可操作,为指导JADC2而编写的一些文件繁琐且缺乏连贯性。尽管每个军种都在指挥和控制系统现代化方面做了值得称赞的工作,但它们与JADC2共同的方法不一致。

作为对独立评估的回应,MITRE为美国国防部如何加快部署JADC2能力制定了一些建议,具体建议如下:

确定JADC2的重点。MITRE建议开发最初的JADC2能力,以支持在具有挑战性的地理环境中对抗敌方的遥感和远程打击能力。该建议的目的是为JADC2的发展提供一套具有实际任务背景的具体目标。这一重点将为JADC2功能开发人员提供足够的信息,让他们了解哪些问题需要解决,哪些问题不需要解决。它还允许使用作战分析来评估更好的“指挥与控制”作战指标的效用。例如,这种分析可以为决策时间和武器优化带来有意义的目标,并使采购官员能够更好地分配相关资源的使用顺序。

对JADC2采用联邦方法。与其试图通过联合工作或在单个项目办公室内建立一个大型复杂系统,不如让各军种继续开发各自所需的系统,以提供平台、武器和传感器的“指挥与控制”,如路线规划和通信调度。然后,JADC2的开发可以集中在“如何以松散耦合的方式在这些军种系统之间组织能力”上。联合的全域态势感知需要使用军方传感器和情报传感器所提供的信息来进行分析,而不是试图将所有传感器的所有数据传递给每个人。联合任务意味着从全能力、全军种的角度,智能地将平台、传感器和武器分配给所需的各种感知和效果任务,但随后允许每个军种以特定军种的方式执行任务。

从下至上构建JADC2。传统的系统工程一直倾向于采用自上而下的方法来实现JADC2功能,而MITRE建议采用自下向上的迭代实验方法来确定真正需要构建的内容。自上而下的工作将使用JADC2的所有需求和用例定义一个大型而复杂的体系结构,并应用详细的数字工程来构建所需的功能。相比之下,国防部应该从现有的努力和能力中将最小可行产品(MVP)结合起来,为JADC2定义的特定任务重点提供初始水平的有效性。随着时间的推移,国防部可以采用先进技术和新能力来取代MVP的特定元素,或者增加满足新任务或扩展任务需求的元素。

通过实验来了解差距。假设根据现有能力开发JADC2系统之系统,美国国防部可以评估对其发展影响最大的差距,并同时开始开发用于缩短这些差距的能力。最具可行性产品的连续迭代实验将有助于评估差距,同时确保联合作战人员在任何时间点都有可用的能力。这些感知到的差距不仅存在于作战能力上,也存在于理论和作战组织结构上。在差距无法克服或难以解决时,进一步发展自下而上的原型可能有助于绕过差距和体制障碍。

扩大作战分析的使用。作战分析能够以多种方式支持JADC2的工作。如前所述,它可以帮助展示改善态势感知和优化决策所带来的任务价值。它还可以展示不同的商业行业概念和能力将如何影响JADC2选定任务重点的行动。作战分析沙盒可以让来自整个商业行业的概念汇集在一起,实现协同效应。此活动支持以实验为中心的方法,并使您能够将复杂的问题分解为简单的小问题。

从2022年6月开始,美国国防部各部门,特别是美国国防部长办公室,对这些建议进行了广泛交流。总的来说,美国国防部领导层支持这些建议,正在积极开展一些相关工作,并表示有兴趣对其他建议采取行动。与此同时,MITRE与多个政府办公室合作,开发特定的系统和能力,这些系统和能力可能是与选定的任务和目标集相关的JADC2最简可行性产品的一部分。其中一些组织目前正在合作开发一个具有遗留能力(leave-behind capability)的初始作战原型,以此作为2023-2025年试验的一部分。如果成功,这将是为行动单位提供能力的首批项目之一,这些能力将自下而上开始满足JADC2的承诺。

2023年1月,美国政府问责局(GAO)编写了一份报告(GAO-23-105495),其中涉及美国国防部在JADC2方面的进展。美国政府问责局的报告提出了与MITRE研究类似的意见,指出美国国防部尚未向联合作战人员交付任何能力,尽管在计划制定方面取得了重大进展,但缺乏关于调整目标和能力的细节。一份美国国会授权的报告将列出与JADC2相关的发展工作、目标、成本和时间表,以及JADC2的能力差距和效果目标。美国国防部需要根据这些信息采取行动。

三、激发“行动偏见”

虽然“自下而上”构建JADC2的工作尚未取得完全成功,但在利用多个军种和多个作战领域的作战能力后,该项目已经开始有所收获。MITRE为JADC2所提出的建议与传统系统工程不同,以希望JADC2项目团队认识到某种程度的复杂性可能没有与之相对应的第一原则设计方法。此外,这些建议承认JADC2不会在短时间内实现,美国国防部有必要根据预算、技术和作战现实调整发展路线。包括政策和组织在内的军事行动和威胁环境是可变的,因此,即使是一个完美的自上而下的计划,在实施JADC2所需的时间内也会产生预期之外的结果。这是一种不同于“从头开始并完善系统工程”的方法,这也是一种不同于传统系统工程的方法。在传统系统工程中,技术人员将使用一种工具为所有JADC2功能和每次交互设计一个非常详细的模型。

这种自下而上的方法是有可能成功的,用以取代AOC 10.2的项目就是一个很好的例子。AOC Pathfinder系统,也就是后来的Kessel Run系统,解决了空战中心现代化的复杂问题,并应用现代软件开发方法,以允许持续开发和交付作战能力的方式,将工作软件交付给特定的空战中心。美国空军Kessel Run实验室的团队能够在不到一年的时间内部署作战能力,他们搁置了传统的采办和系统工程方法,从问题的一个子集(油轮规划)开始,吸引了他们的最终用户,并简化了最简可行性产品,使加油计划就像解决数学问题一样。尽管Kessel Run团队在实现所有空战中心功能的现代化之前还有很长的路要走,但他们每天都在开发那些作战人员正在积极使用的软件。在部署现代化能力的过程中,他们也在简化一个空战中心的遗留能力。这个例子展示了美国国防部如何运用灵活性和敏捷性,在预算内提前交付能力。

美国国防部应该提供哪些JADC2能力,以及以何种顺序提供这些能力,关于这两点的争论无休无止。关于优先考虑通信(如网络)、态势感知系统(如通用操作画面)、人工智能系统等主题的讨论也层出不穷,甚至还有关于首先通过身份和数据管理系统建立JADC2基础的讨论。与其陷入无穷无尽的分析讨论,美国国防部负责JADC2的部门可以从Kessel Run最初的成功中吸取教训,减少对起点的关注,开始行动才是关键。很少有飞行员会说油轮规划是空战中心最重要的任务。但从这一问题入手的方法不仅获得了压倒性的正投资回报,它还为空战中心现代化工作的其他方面提供了支持。Kessel Run称之为“对行动的偏见”,这是基于科林·鲍威尔的40/70规则,即各州领导人需要40%至70%的信息才能做出决定。低于40%意味着他们可能会犯错误,而等待超过70%意味着他们很可能会错失决策的最佳时机。如果美国国防部迟迟不考虑应该首先发展什么能力,那么它就有可能在最需要这些能力的时候一无所有。JADC2项目团队应该采取同样的“行动偏见”,同意共同建设一些对项目发展有益的东西,并从那里继续前进。对行动采取偏见将是JADC2从一个不明确但雄心勃勃的想法转变为联合部队作战引擎的第一步。

发布于:福建省

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